SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS MEDIANTE ELECTROCOAGULACIÓN.
Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación,
que comprende una celda de electrocoagulación (100), la cual a su vez comprende una entrada de lixiviados situada en la parte superior (101); una tapa superior de cierre (102); un cuerpo de celda o cuba (103), que en su interior presenta una pluralidad de electrodos (104) insertados; y una salida de lixiviados (105) en la parte inferior del rebosadero (106), que se encuentra en el lateral superior de la cuba (103).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200800375.
Solicitante: GLADEPUR, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: MONTIEL LEGUEY,VICENTE, GARCIA GARCIA,VICENTE, ALDAZ RIERA,ANTONIO, EXPOSITO RODRIGUEZ,EDUARDO, GENESCA FRANCITORRA,ROGER, GALLUD MARTINEZ,FRANCISCO, ORTIZ DIAZ-GUERRA,JUAN MANUEL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C02F1/463 QUIMICA; METALURGIA. › C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS. › C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por electrocoagulación.
- C02F1/52 C02F 1/00 […] › por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión.
- C02F9/12 C02F […] › C02F 9/00 Tratamiento en varias etapas del agua, agua residual o de alcantarilla. › Irradiación o tratamiento con campos eléctricos o magnéticos.
Fragmento de la descripción:
Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación.
Objeto de la invención
El objeto de la invención es presentar un nuevo sistema de tratamiento de aguas residuales mediante electro-coagulación, que ofrece un coste bajo de operación y una gran compactación de lodos ofreciendo un máximo rendimiento y eficiencia.
Antecedentes de la invención
La experimentación se ha llevado a cabo con lixiviado de vertedero que es el líquido producido cuando el agua percola a través de cualquier material permeable y se encuentra comúnmente asociado a vertederos de residuos sólidos urbanos (R.S.U.), en donde, como resultado de las lluvias u otras aportaciones hídricas, el agua se filtra a través de los desechos sólidos y reacciona con la materia orgánica en descomposición, con productos químicos desechados, y otros compuestos, produciendo un líquido negro y de olor penetrante. Puede contener tanto material suspendido como disuelto, y generalmente ambos. Si el vertedero no tiene sistema de recogida de lixiviados, éstos pueden alcanzar las aguas subterráneas y causar, como resultado, problemas medioambientales y/o de salubridad. Usualmente, el lixiviado es anóxico, ácido, rico en ácidos orgánicos, iones sulfato y con altas concentraciones de iones metálicos comunes, especialmente hierro. Además presenta un color oscuro y un olor fuerte característico.
El rango de los parámetros físico-químicos de los lixiviados es amplio, y generalmente lixiviados con distinta procedencia geográfica tienden a poseer diferencias significativas en su análisis físico-químico, pudiendo diferir el tipo de tratamiento que necesitan para su depuración.
La composición media de estos líquidos varía considerablemente según las áreas geográficas, edad del vertedero y tipo de residuo depositado en el mismo, pero generalmente coinciden en que están compuestos por una alta carga orgánica, la cual es a su vez su principal factor contaminante. Por otro lado, debido a que generalmente lixiviados con distinta procedencia geográfica tienden a poseer diferencias significativas en su análisis físico-químico, puede diferir el tipo de tratamiento que necesitan para su depuración.
En la siguiente tabla se muestra el rango de valores generales para los parámetros físico-químicos de lixiviados de vertederos.
Debido al potencial peligro medioambiental de los lixiviados es necesario un adecuado tratamiento de estos líquidos tóxicos, ya que si no se controlan adecuadamente, los lixiviados pueden contaminar los suelos, aguas superficiales y subterráneas (acuíferos), dando lugar a un proceso contaminante lento cuyos efectos no suelen percibirse hasta varios años después. Por ello, los vertederos de basuras deben incorporar balsas impermeables y sistemas de canalización y de control que eviten la fuga al entorno y permitan el posterior tratamiento de los residuos (Directiva Europea sobre Vertido de Residuos 99/31/CE).
El tratamiento de lixiviados es similar a la depuración de aguas residuales industriales, aunque con algunas diferencias debido a su alta carga orgánica. Los aspectos económicos y técnicos marcan el tipo de tratamiento más adecuado para cada caso concreto, combinándose en muchas ocasiones varios de ellos.
En la actualidad existen diversos métodos para la depuración de lixiviados. En primer lugar, los tratamientos en un lugar distinto del vertedero ("off-site"), normalmente depuradoras de aguas residuales urbanas o industriales, se emplean cuando no hay más opción y si estas instalaciones admiten caudales puntuales con cargas orgánicas muy elevadas. Los sistemas más extendidos son los que tratan el lixiviado en el mismo lugar ("in situ"), gracias a sus buenos resultados y al encarecimiento de otras opciones. Dentro de los sistemas "in situ" se pueden diferenciar varias alternativas, desde evaporaciones naturales o forzadas, tratamientos biológicos o diversos tratamientos físico-químicos.
Evaporación
Los métodos más simples están basados en la evaporación, natural o forzada, y posterior gestión del lodo generado. Estos métodos suelen ser lentos, necesitan grandes extensiones de terreno y en la mayoría de los casos son no viables.
Tratamientos, biológicos
Los tratamientos biológicos presentan varias modelos:
Normalmente la principal desventaja de estos sistemas es que se requiere de grandes extensiones de terreno, siendo su principal ventaja el bajo coste. La dificultad para el tratamiento de lixiviados y causa de los pocos éxitos obtenidos con estas metodologías está en la gran cantidad de constituyentes presentes en el lixiviado así como su variabilidad en el tiempo. Esto implica que se requieren varias etapas de tratamiento y flexibilidad, aspectos que elevan los costos cuando se utilizan tratamientos biológicos convencionales.
Tratamientos físico-químicos
Los tratamientos físico-químicos tienen un coste de proceso mayor que los anteriores, pero necesitan instalaciones más pequeñas y sencillas y son menos sensibles a las variaciones del medio. En concreto en el caso de lixiviados de vertederos el tratamiento físico-químico más idóneo es de la coagulación química.
Los principales contaminantes presentes en el agua, como por ejemplo sustancias iónicas (metales pesados) y coloides (sustancias orgánicas e inorgánicas) se encuentran presentes en el agua de modo estable gracias a:
La coagulación consiste en la neutralización de la carga (generalmente electronegativa) de los coloides presentes en el agua, quedando estos en condiciones de formar flóculos. Este proceso se consigue introduciendo en el agua un producto químico denominado coagulante. La materia coloidal desestabilizada puede ser entonces agregada y formar macropartículas, que pueden ser posteriormente eliminadas por sedimentación y/o filtración.
La coagulación química ha sido usada durante décadas para desestabilizar suspensiones y para realizar la precipitación de especies metálicas solubles, así como para la eliminación de especies orgánicas de efluentes contaminados, permitiendo su eliminación mediante sedimentación o filtración. Los coagulantes químicos usados tradicionalmente han sido principalmente sales de aluminio, hierro, cal y sustancias poliméricas.
Sin embargo, el tratamiento de aguas residuales empleando coagulantes químicos tiende a generar grandes volúmenes de lodos con un alto contenido de humedad, que requieren una filtración lenta y resultan problemáticos a la hora de proceder a su deshidratación. Estos tratamientos además tienden a incrementar el contenido de sólidos disueltos totales del efluente (incrementan la conductividad de las aguas filtradas), haciendo que esos sean inaceptables para su reutilización en procesos industriales.
Electrocoagulación
Un modo alternativo de realizar el proceso de coagulación química es adicionar el coagulante al agua a tratar "electroquímicamente". Es decir, realizar la adición de coagulante mediante la oxidación de un ánodo de sacrificio por el cual se fuerza el paso de corriente eléctrica. Este modo de operar se conoce como electrocoagulación y presenta importantes ventajas frente a la tecnología convencional de coagulación química.
La electrocoagulación es un proceso complejo en el que intervienen una gran variedad de fenómenos tanto químicos como físicos, y en el que se usan electrodos de sacrificio para proporcionar la sustancia coagulante (Al(III) y Fe(II)/Fe(III)) a la corriente contaminada a tratar.
...
Reivindicaciones:
1. Sistema de tratamiento de lixiviados mediante electrocoagulación caracterizado porque comprende una celda de electrocoagulación (100) que a su vez comprende:
2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque comprende, al menos, un tanque de acondicionamiento de-lixiviados (300).
3. Sistema según reivindicación 1 y 2 caracterizado porque comprende medios de control (200).
4. Sistema según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende un filtro de arena (400).
5. Sistema según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un filtro prensa (500).
6. Sistema según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende un tanque auxiliar (600).
7. Sistema según reivindicaciones anteriores caracterizado porque los electrodos (104) en el interior de la cuba (103) son aprisionados por, al menos, dos bastidores (107) dando lugar a un único conjunto de electrodos;
y porque, además, comprende una pluralidad de buses de corriente (108) insertados por las ranuras de los electrodos (103) junto con las barras de sustentación superior (109), formando un único paquete.
8. Sistema según reivindicaciones anteriores caracterizado porque en la parte superior de la celda de electrocoagulación (100) se ha dispuesto un sistema de dilución de gases (110).
9. Sistema según reivindicaciones anteriores caracterizado porque la entrada del efluente a tratar se realiza por la parte superior de la cuba (100) y rebosa por la parte superior, una vez que el efluente ha sido tratado.
10. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la parte inferior de la cuba (100) comprende una pluralidad de planos inclinados de tal forma que se acumulen los posibles fangos que puedan formarse en el interior de la celda de electrocoagulación (100), y facilitar su posterior retirada.
11. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la celda de electrocoagulación (100) es de geometría paralelepípeda vertical, de tal modo que el efluente es forzado a pasar por la celda con flujo ascendente (112) y rebosa por la parte superior lateral, donde se ha colocado un sumidero (111) para efectuar la evacuación de las aguas tratadas.
12. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los bastidores (107) son tales que el campo eléctrico dentro de la cuba de electrocoagulación (100) es homogéneo.
13. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el material de los electrodos (103), se ha elegido una configuración mixta de aluminio (ánodo) y hierro (cátodo).
14. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los electrodos (103) cuentan con la conexión eléctrica del bus de corriente en la parte superior, y una pluralidad de solapas que son reutilizables.
15. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el conjunto de electrodos (103) tienen doble conexión de bus de corriente.
16. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la cuba cuenta con una tapa superior (102), lo que evita que se pueda acceder a la celda de electrocoagulación (100) durante el proceso, con el objeto de salvaguardar la seguridad del operario, ya que una eventual apertura de la tapa superior (102) genera una parada de seguridad en el sistema, gracias al interruptor (113).
17. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la entrada del lixiviado (101) al sistema se realiza a través del tanque de lixiviados (300), mediante una conexión tipo hembra situada a la entrada del filtro de arena (400); donde dicho tanque de lixiviados está conectado en una forma seleccionada entre:
- el depósito/balsa donde se encuentran los lixiviados está a una altura superior que la situación del sistema; donde, siempre y cuando la altura sea suficiente para que el lixiviado pueda llegar por gravedad al tanque de acondicionamiento, la entrada del lixiviado se puede realizar mediante tubería y válvula de regulación de caudal;
- en el caso de que el lixiviado no pueda llegar al tanque de acondicionamiento del lixiviado por gravedad, será necesario una disponer de una bomba sumergible o de recirculación, de caudal y capacidad suficiente para cada caso concreto.
18. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se ha incorporado a la entrada del tanque de lixiviados (300) un filtro de lecho de arena (400).
19. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el filtro de cartucho se coloca a continuación del filtro de arena (400) asegurando una filtración de las partículas mayores de 20 micras.
20. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el depósito de recepción del lixiviado (300), incluye un agitador mecánico (301) para la homogenización dentro del tanque (300), una bomba de dosificación de ácido/base (302), y una bomba de recirculación (303) para la extracción y circulación del lixiviado una vez acondicionado.
21. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el tanque de acondicionamiento de lixiviado (300) dentro del sistema ha sido resuelto mediante un depósito paralelepípedo de polipropileno, estable ante la corrosión química, provisto de un agitador mecánico (301) de alta eficiencia; y donde la dosificación se realiza mediante el empleo de dos bombas dosificadoras (302) de impulsos controladas electrónicamente.
22. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el depósito (300) cuenta además con sistemas de filtración de sólidos en suspensión tanto a la entrada (304) como a la salida (305), y se ha previsto que el depósito tenga una salida de posibles lodos (306) que puedan formarse en su interior; y donde el nivel en el depósito (300) se controla mediante una pluralidad de medidores de nivel (307).
23. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la bomba de recirculación (303) transporta el lixiviado desde el tanque de acondicionamiento (300) a la celda de electrocoagulación (100); donde dicha bomba centrífuga (303) es del tipo de arrastre magnético con cabezal de polipropileno, capaz de trabajar a un caudal de 1 m3/h con una presión aproximada de 2 bares, y resistente a la corrosión química.
24. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en el tanque auxiliar (600) se adiciona el polímero coadyuvante a la floculación, donde un sistema de agitación (601) se encarga de dispersarlo en el seno de la corriente de entrada, de tal modo que se obtiene un lodo óptimo para proceder a su posterior filtración; de tal forma que quede retenido en el filtro prensa (500) el lodo formado y se obtengan unas aguas clarificadas.
25. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque para evitar la formación indeseada de espumas en el tanque auxiliar (600), se incorpora un sistema de aspersión (602); donde dicho sistema de aspersión (602) tienen la finalidad de reducir la espumas en el tanque de lixiviados (300) mediante la inyección de aguas a presión; y donde para la formación del "espray", el sistema de aspersión emplea las aguas de salida del filtro prensa (500).
26. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque una vez que las aguas han entrado en el tanque auxiliar (600) o sedimentador lamelar y el proceso de floculación ha tenido lugar, los macroflóculos sedimentarán en el fondo del depósito formando una capa de fangos; donde dichos fangos formados en la parte inferior se extraen por medio de la bomba neumática (501) de la que dispone el filtro prensa (500); y donde esta bomba neumática (501), está accionada mediante el aire comprimido del compresor (502), proporciona la presión suficiente para que las aguas electrocoaguladas puedan ser filtradas en el filtro prensa (500) y el fango retenido en las placas del mismo.
27. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una columna de carbón activo (700).
28. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se emplea un aditivo químico, cómo ácido sulfúrico concentrado (96%), para el ajuste del pH del lixiviado (308) antes de su entrada en la celda de electrocoagulación (100).
29. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se emplea un reactivo químico, como por ejemplo, sulfato sódico para acondicionar la conductividad (309) del lixiviado.
30. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la adición de estos aditivos químicos se realizará en el mismo tanque de acondicionamiento (300), mediante bomba dosificadora (302) controlada electrónicamente; llenando periódicamente su contenido.
31. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se adiciona al agua electrocoagulada de salida de la celda de electrocoagulación (100) sustancias que aceleran o ayudan y/o potencien el proceso de floculación, dando lugar a unos flóculos de mayor calidad para la etapa posterior de sedimentación y filtrado; donde dicha adición tiene lugar en el tanque auxiliar (600), en una pre-cámara de floculación (800).
32. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el tanque de floculante (800) necesita un agitador (801) para su correcta homogeneización.
33. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende medios de captación de las variables del proceso.
34. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los medios de control (200) son los encargados de:
donde el manejo desde el sistema en campo se realiza a través de un interface de fácil uso, donde el operario en campo puede acceder a las operaciones básicas de arranque del sistema, parada, parada de seguridad, lectura de registros y las relativas a operaciones de mantenimiento.
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