Dispositivo de purificación anaeróbica.

Dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de aguas residuales,

el dispositivo de purificación anaeróbicacomprendiendo:

- un tanque de reactor (14);

- medio de entrada (12) para la introducción del afluente en el tanque (14), el medio de entrada (12) estálocalizado en la sección inferior del tanque (14);

- medio recolector de agua (11), tal como una canaleta de rebosamiento, para recolectar agua purificada, siendoprovistos los medios recolectores de agua en la sección superior del 10 tanque (14) y definiendo una superficielíquida (21) en dicho tanque de reactor (14);

- al menos un sistema recolector de gas (4) para recolectar gas del fluido contenido en el reactor (14), al menosun sistema recolector de gas (4) está dispuesto a un nivel por debajo del medio recolector de agua (11);

- un dispositivo de separación de gas-líquido (6) dispuesto a un nivel sobre el medio recolector de agua (11);

- al menos un elevador (5) con una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación (6), almenos un elevador (5) está conectado (20) a al menos, un sistema recolector de gas (4) para levantar el fluidocontenido en el tanque (14) por acción de elevación por bombeo de gas provocada por gas recogido en, comomínimo, un sistema de recogida de gas (4);

- un tubo descendente (8) con una entrada (17) comenzado en el dispositivo de separación (6) y una salida quedesemboca en la sección inferior del tanque (14) para devolver el líquido separado al dispositivo de separación,en la sección inferior del tanque;

caracterizado por el hecho de que

el dispositivo de purificación está dispuesto para definir, en el tubo descendente (8) al nivel de la superficie líquida (21),una altura piezométrica de, al menos, 1,4 m por columna de agua (aproximadamente 0,14 bar), y al menos un elevador(5) tiene una cabeza (26) que se define como la parte del elevador (5) que se extiende hacia arriba como desde dichasuperficie líquida (21), donde dicha cabeza (26) tiene una longitud (H3) que es, al menos, 1,2 m, preferiblemente almenos 1,4 m, y

donde la altura piezométrica es definida como la diferencia en la presión, al nivel de la superficie líquida en el reactor,entre un punto dentro del tubo descendente y un punto exterior al tubo descendente pero dentro del tanque.

Dispositivo de purificación anaeróbica [0001] La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación anaeróbica para la purificación de afluentes, tales como aguas residuales, el dispositivo de purificación anaeróbica comprende:

• un tanque de reactor;

• medio de entrada para la introducción del afluente en el tanque, estando localizado el medio de entrada en la sección inferior del tanque;

• medios recolectores de agua, tales como una canaleta de rebosamiento, para recolectar el agua purificada, los medios recolectores de agua que se proporcionan en la sección superior del tanque y definen una superficie líquida en dicho tanque de reactor;

• al menos un sistema recolector de gas para recolectar el gas del fluido contenido en el reactor, al menos un sistema recolector de gas estando dispuesto a un nivel por debajo de los medios recolectores de agua;

• un dispositivo de separación de gas-líquido dispuesto a un nivel sobre los medios recolectores de agua;

• al menos un tubo ascendente con una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación, al menos un tubo ascendente conectado al menos a un sistema recolector de gas para aumentar el fluido contenido en el tanque por acción de elevación por bombeo de gas, provocado por gas recogido en al menos un sistema de recogida de gas;

• un tubo descendente con una entrada que desemboca en el dispositivo de separación y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque para retornar el líquido separado en el dispositivo de separación, en la sección inferior del tanque.

Tal dispositivo es conocido por EP-A-170.332. Según este EP-A-170.332 se exponen las aguas residuales que contienen materia orgánica a un proceso en el que la materia orgánica disuelta es descompuesta bajo condiciones anaeróbicas. Al contacto con biomasa que contiene microorganismos de producción de metano se produce metano que es separado del líquido. El agua tratada (efluente) se quita mediante vertederos de rebosamiento. El EP-A-170.332 describe como punto de partida para esta invención en las líneas 21-32 de la página 1: se ha descubierto que con un periodo de permanencia de diferentes horas se puede alcanzar una purificación de alrededor de 90%. La extensión hasta la que tal eficiencia de purificación se puede mantener sobre un periodo largo también depende de la retención del residuo. En particular, se debe tener cuidado para asegurar que, de media, no se enjuaguen más residuos fuera del reactor de los que se puedan formar en un cierto periodo de tiempo. Si un alto flujo hidráulico se usa con una baja concentración de COD (Chemical Oxigen Demand) en el afluente, hay un riesgo considerable de que el decantador interno no sea capaz de prevenir que salga una gran cantidad de residuos. Un factor que es de importancia a este respecto es la superficie hidráulica cargada del decantador. En el texto posterior, EP-A-170.332 explica que el agua corriente ascendente y las burbujas de gas ascendentes pueden agitar las congregaciones de biomasa y las partículas considerablemente. Estos pueden llegar a la parte más alta del reactor dónde el sistema recolector de gas está localizado. La turbulencia producida así puede suponer que cantidades excesivas de biomasa salgan del reactor. Esto limita capacidad de carga del reactor considerablemente.

El objetivo de la invención de EP 170 332 es superar las desventajas descritas y crear un reactor en el que la carga de gas principal se toma fuera de un sistema recolector de gas más alto. Para este propósito EP 170 332 proporciona al menos un sistema recolector de gas adicional para recolectar gas, cuyo sistema adicional se dispone a una distancia por debajo del sistema superior recolector. El sistema adicional tiene una conexión hidráulica con al menos un tubo elevador para elevar líquido por acción de elevación por bombeo de gas, dicho tubo elevador descarga en, al menos, un dispositivo de separación para separar gas y líquido. Visto el hecho de que el gas se retiene a una distancia considerable por debajo del nivel líquido y es conducido además mediante el tubo elevador, puede tener lugar un flujo esencialmente sin turbulencias en la sección superior del reactor. Este aumenta la capacidad de carga, mientras que en la parte superior, se obtiene un efluente limpio. Es importante que el líquido, que se soporta con el gas al tubo elevador, es separado y retornado al reactor: mientras un flujo tranquilo sin corriente se requiere en la parte superior del reactor, al fondo del reactor se requiere una mezcla óptima de residuo y fluido. Para este propósito, el residuo pesado cerca del fondo tiene que ser fluidificado. En una forma de realización preferida según EP 170 332, esta fluidificación se puede conseguir en la sección inferior del reactor con la ayuda de energía obtenida del líquido de levantamiento de gas en el tubo elevador. El líquido elevado es separado del gas y, bajo influencia de presión de gravedad hidráulica, retorna del dispositivo de separación, a través de un tubo descendente, a la sección inferior de la cámara de reactor.

El US-B-6602416 divulga un reactor con una entrada, un rebosadero 22, colectores de gas conectado a tubos elevadores, unos medios de separación de residuos y gas dispuestos sobre el reactor y una línea de hundimiento.

El US-A-6063273 divulga un reactor con una entrada, una salida 27, un sistema recolector de gas, un tubo elevador, un dispositivo de separación de líquido y gas y un tubo descendente.

Por cuestiones económicas, está haciéndose más y más interesante hacer la columna de reactor lo más alta posible. En este caso, habría más volumen de reactor y más biomasa, mientras que la huella, los metros cuadrados de área de superficie ocupada por el reactor, es el mismo. Por otro lado, cuanto más alto es el reactor, más pesada será la columna de biomasa en el reactor. Cuanto más pesada sea la columna de biomasa, más difícil será mantener una buena mezcla y modelo de fluidificación cerca del fondo del reactor. En algunos casos, también puede pasar que la mezcla de biomasa se vuelva más pesada debido a la precipitación de material inorgánico. También en este caso, puede ser difícil mantener una buena fluidificación.

Una solución podría ser el aumento de la altura piezométrica. No obstante, el estado de la técnica y la experiencia enseñan que para una buena mezcla en el fondo del reactor y funcionamiento total del reactor, se requiere, al nivel de la superficie líquida en el reactor, una altura piezométrica de aproximadamente 0, 8 a 1 m por columna de agua (es decir, aproximadamente 0, 08-0, 1 bar) en el tubo descendente, para superar la pérdida de presión, que se requiere para la buena distribución al fondo en el lecho de residuo. Alturas piezométricas demasiado bajas suponen una mezcla no óptima en el fondo del reactor y/o un rendimiento más pobre del reactor respectivamente el “proceso realizado en el reactor” en conjunto, mientras que una altura piezométrica demasiado alta supondría esfuerzos cortantes altísimos en las partículas de biomasa, y consecuentemente la destrucción de material granuloso.

En la práctica al menos aproximadamente un 80% de la altura piezométrica se obtiene de la presión hidráulica, mientras como mucho aproximadamente un 20% de la altura piezométrica se obtiene de presión del gas resultando de situaciones de carga de gas durante el uso. No obstante, en casos particulares esto conlleva problemas con la fluidificación del residuo en el fondo del reactor y/o los flujos de gas bastante irregulares.

De este modo, aunque por cuestiones económicas se preferiría hacer la columna de reactor lo más alta posible, en la práctica, la altura de reactor es limitada, debido a los efectos y enseñanza que se acaba de mencionar.

La presente invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de purificación anaeróbica para la purificación de afluentes, tales como aguas residuales, con fluidificación mejorada en el fondo del reactor que también permite aumentar la altura del reactor.

Según la invención, este objeto se consigue por provisión de un dispositivo de purificación anaeróbica para la purificación de afluentes según la reivindicación 1.

En este aspecto, la altura piezométrica es definida como la diferencia en la presión, al nivel de la superficie líquida en el reactor (el nivel se define por los medios recolectores de agua, tal como una canaleta de rebosamiento) , entre un punto interior del tubo descendente y un punto exterior al tubo descendente pero dentro del tanque.

Según una forma de realización preferida de la invención, la... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de aguas residuales, el dispositivo de purificación anaeróbica comprendiendo:

• un tanque de reactor (14) ;

• medio de entrada (12) para la introducción del afluente en el tanque (14) , el medio de entrada (12) está localizado en la sección inferior del tanque (14) ;

• medio recolector de agua (11) , tal como una canaleta de rebosamiento, para recolectar agua purificada, siendo provistos los medios recolectores de agua en la sección superior del tanque (14) y definiendo una superficie líquida (21) en dicho tanque de reactor (14) ;

• al menos un sistema recolector de gas (4) para recolectar gas del fluido contenido en el reactor (14) , al menos un sistema recolector de gas (4) está dispuesto a un nivel por debajo del medio recolector de agua (11) ;

• un dispositivo de separación de gas-líquido (6) dispuesto a un nivel sobre el medio recolector de agua (11) ;

• al menos un elevador (5) con una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación (6) , al menos un elevador (5) está conectado (20) a al menos, un sistema recolector de gas (4) para levantar el fluido contenido en el tanque (14) por acción de elevación por bombeo de gas provocada por gas recogido en, como mínimo, un sistema de recogida de gas (4) ;

• un tubo descendente (8) con una entrada (17) comenzado en el dispositivo de separación (6) y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque (14) para devolver el líquido separado al dispositivo de separación, en la sección inferior del tanque;

caracterizado por el hecho de que el dispositivo de purificación está dispuesto para definir, en el tubo descendente (8) al nivel de la superficie líquida (21) , una altura piezométrica de, al menos, 1, 4 m por columna de agua (aproximadamente 0, 14 bar) , y al menos un elevador

(5) tiene una cabeza (26) que se define como la parte del elevador (5) que se extiende hacia arriba como desde dicha superficie líquida (21) , donde dicha cabeza (26) tiene una longitud (H3) que es, al menos, 1, 2 m, preferiblemente al menos 1, 4 m, y donde la altura piezométrica es definida como la diferencia en la presión, al nivel de la superficie líquida en el reactor, entre un punto dentro del tubo descendente y un punto exterior al tubo descendente pero dentro del tanque.

2. Dispositivo de purificación anaeróbica según la reivindicación 1, donde la altura piezométrica es al menos 1, 5 m por columna de agua (sobre 0, 15 bar) , preferiblemente al menos 1, 6 m por columna de agua (0, 16 bar) .

3. Dispositivo de purificación anaeróbica según la reivindicación 1, donde la altura piezométrica es al menos 1, 8 - 2 m por columna de agua (aproximadamente 0, 18-0, 2 bar) , tal como 2, 5-3 m por columna de agua (0, 25-0, 3 bar) o más.

4. Dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes, donde al menos un elevador (5) tiene una cabeza (26) que se define como parte del elevador (5) que se extiende hacia arriba como desde dicha superficie líquida (21) , y donde dicha cabeza tiene una longitud (H3) de al menos 10%, como de al menos 15%, de la longitud total (H1) de, al menos, un elevador (5) .

5. Dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes, donde al menos un elevador (5) tiene una cabeza (26) que se define como parte del elevador (5) que se extiende hacia arriba como dede dicha superficie líquida (21) , y donde dicha cabeza tiene una longitud (H3) que es como máximo 30%, o como máximo 25%, de la longitud total (H1) de al menos un elevador (5) .

6. Dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes, donde dicha cabeza tiene una longitud (H3) que es al menos 1, 6 - 2 m o más.

7. Dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes, donde el dispositivo de separación de gas-líquido (6) comprende un vaso esencialmente cerrado (16) provisto de medio (22) para mantener la presión del gas a un valor del umbral.

8. Dispositivo de purificación anaeróbica según la reivindicación 7, donde dicho valor del umbral es al menos 0, 25 m columna de agua (aproximadamente 0, 025 bar) , tal como al menos 0, 5 m por columna de agua (aproximadamente 0, 05 bar) .

9. Dispositivo de purificación anaeróbica según la reivindicación 7 u 8, donde dicho valor del umbral es como máximo 1, 5 m columna de agua (aproximadamente 0, 15 bar) , tal como máximo 1, 2 m columna de agua (aproximadamente 0, 12

bar) .

10. Dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes, donde el dispositivo de separación de líquido-gas (6) comprende un vaso (16) , donde la entrada (17) del tubo descendente (8) tiene forma cónica respecto a un eje vertical y con el estrecha en la dirección hacia abajo, donde la entrada cónicamente formada

(17) está dispuesta dentro del vaso (16) , y donde la abertura de descarga (18) de, al menos, un elevador (5) está dispuesta para crear un flujo de fluido tangencial en el vaso (16) alrededor de la entrada cónicamente formada (17) del tubo descendente.

11. Dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes, donde dicho dispositivo comprende además un medio recolector de gas superior (10) para recolectar y eliminar gas del fluido contenido en el tanque (14) , el medio recolector de gas superior (10) estando proporcionado entre el medio recolector de agua (11) y, al menos, un sistema recolector de gas (4) .

12. Uso del dispositivo de purificación anaeróbica según una de las reivindicaciones precedentes para purificación de aguas residuales.

13. Método de operar un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de aguas residuales, el dispositivo de purificación anaeróbica comprende:

• tanque de reactor (14) ;

• medio de entrada (12) para introducir el afluente en el tanque (14) , el medio de entrada (12) está localizado en la sección inferior del tanque (14) ; medio recolector de agua (11) , tal como una canaleta de rebosamiento, para recolectar agua purificada, siendo proporcionados medios recolectores de agua a la sección superior del tanque

(14) y que definen una superficie líquida (21) en dicho tanque de reactor (14) :

o al menos un sistema recolector de gas (4) para recolectar gas del fluido contenido en el reactor (14) , al menos un sistema recolector de gas (4) dispuesto a un nivel por debajo del medio recolector de agua (11) ; un dispositivo de separación de gas-líquido (6) dispuesto a un nivel sobre el medio recolector de agua (11) ;

o al menos un elevador (5) con una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación (6) , al menos un elevador (5) conectado (20) a, al menos, un sistema recolector de gas (4) para elevar el fluido contenido en el tanque (14) por acción de elevación por bombeo de gas provocada por gas recogido en, al menos, un sistema de recogida de gas (4) , donde al menos un elevador (5) tiene una cabeza (26) que se define como parte del elevador (5) que se extiende hacia arriba como de dicha superficie líquida (21) , y donde dicha cabeza tiene una longitud (H3) que es al menos 1, 2 m;

o un tubo descendente (8) con una entrada (17) que comienza en el dispositivo de separación (6) y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque (14) para devolver líquido separado en el dispositivo de separación, en la sección inferior del tanque;

donde el dispositivo de purificación anaeróbica se acciona con una altura piezométrica de, al menos, 1, 4 m columna de agua (aproximadamente 0, 14 bar) , predominando dicha altura piezométrica en el tubo descendente (8) al nivel de la superficie líquida (21) , y donde la altura piezométrica es definida como la diferencia en la presión, al nivel de la superficie líquida en el reactor, entre un punto dentro del tubo descendente y un punto exterior al tubo descendente pero dentro del tanque.

14. Método según la reivindicación 13, donde la altura piezométrica es al menos 1, 5 m columna de agua (aproximadamente 0, 15 bar) , preferiblemente al menos 1, 6 m columna de agua (0, 16 bar) .

15. Método según la reivindicación 13, donde la presión de cabeza es al menos 1, 8 - 2 m columna de agua (aproximadamente 0, 18-0, 2 bar) , tal como 2, 5-3 m columna de agua (0, 25-0, 3 bar) o más.

16. Método según una de las reivindicaciones 13-15, donde el dispositivo separador de gas-líquido (6) comprende un vaso esencialmente cerrado (16) , y donde la presión del gas predominante en dicho vaso (16) es al menos 0, 3 m columna de agua (aproximadamente 0, 03 bar) , tal como al menos 0, 5 m columna de agua (aproximadamente 0, 05 bar) .

17. Método según la reivindicación 16, donde la presión del gas predominante en dicho vaso (16) es como máximo 1, 5 m columna de agua (aproximadamente 0, 15 bar) , tal como máximo 1, 2 m por columna de agua (aproximadamente 0, 12 bar) .