Procedimiento y dispositivo para el tratamiento anaeróbico de agua residual.

Procedimiento para la depuración de agua residual, en particular para la depuración continua de agua residual enla industria papelera,

en el que se alimenta agua residual que va a depurarse a un reactor anaeróbico (12), se poneen contacto el agua residual en el reactor anaeróbico (12) con microorganismos anaeróbicos para degradarimpurezas contenidas en el agua residual, y el agua residual depurada se descarga del reactor anaeróbico (12), endonde al menos una parte del agua residual con el fin de la descalcificación al menos parcial se somete antes de laalimentación al reactor anaeróbico (12) a una etapa de flotación por reducción de la presión, reduciéndose la durezadel agua en la etapa de flotación por reducción de la presión al menos en un 40 %, realizándose el procedimiento enun dispositivo que comprende al menos un reactor (12) para la depuración anaeróbica de agua residual con almenos un conducto de alimentación (16) para la alimentación al reactor (12) de agua residual que va a depurarseasí como al menos un conducto de descarga (24) para la descarga de agua residual depurada del reactor (12), endonde el dispositivo (10) comprende además un dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) quepresenta un reactor de flotación por reducción de la presión (34), que está unido al menos a un conducto dedescarga (24) del reactor anaeróbico (12) a través de un conducto de alimentación de flotación por reducción de lapresión (46') de manera que al menos un flujo parcial del agua residual depurada extraída del reactor anaeróbico(12) a través del conducto de descarga (24) puede conducirse al reactor de flotación por reducción de la presión(34), presentando el dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) presenta un conducto de retorno (44,44a, 44b) que va desde el reactor de flotación por reducción de la presión (34) directa o indirectamente hacia elreactor anaeróbico (12), al menos un conducto de alimentación (42) para un gas comprimido así como un dispositivode disolución de gas (40), que está unido al reactor de flotación por reducción de la presión (34) a través de unconducto (36, 36') y en el que desemboca el conducto de alimentación de gas comprimido (42), desembocando elconducto de alimentación de agua residual (22) en una unidad de mezcla (43) y desde allí a través de un conductode alimentación (46) desemboca en el reactor de flotación por reducción de la presión (34), presentando la unidadde mezcla (43) un conducto de alimentación (21) para agentes de ajuste de pH, a través de cual se añade al aguaresidual en el procedimiento agentes de ajuste de pH.

Procedimiento y dispositivo para el tratamiento anaeróbico de agua residual

La presente invención se refiere a un procedimiento para la depuración de agua residual, en particular para la depuración continua de agua residual en la industria papelera, en el que se alimenta agua residual que va a depurarse a un reactor anaeróbico, se pone en contacto el agua residual en el reactor anaeróbico con microorganismos anaeróbicos para degradar impurezas contenidas en el agua residual, y el agua residual depurada se descarga del reactor anaeróbico. Además, la presente invención se refiere a un dispositivo adecuado para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención.

Para la depuración de aguas residuales se conocen una pluralidad de procedimientos mecánicos, químicos así como biológicos y correspondientes reactores. En la depuración biológica de aguas residuales se pone en contacto el agua residual que va depurarse con microorganismos aeróbicos o anaeróbicos, que degradan las impurezas 15 orgánicas contenidas en el agua residual en el caso de microorganismos aeróbicos predominantemente en dióxido de carbono y agua y en el caso de microorganismos anaeróbicos predominantemente en dióxido de carbono y metano. A este respecto, los procedimientos biológicos de depuración de aguas residuales se realizan recientemente de manera creciente con microorganismos anaeróbicos, ya que en la depuración de aguas residuales anaeróbica por un lado no debe introducirse oxígeno con un alto coste de energía en el biorreactor y por otro lado en la depuración se genera biogás rico en energía, que a continuación puede usarse para la obtención de energía. Dependiendo del tipo y la forma de la biomasa usada se dividen los reactores para la depuración anaeróbica de aguas residuales en reactores de lodos de contacto, reactores UASB, reactores EGSB, reactores de lecho sólido y reactores de lecho fluidizado. Mientras que los microorganismos en reactores de lecho sólido se adhieren a materiales de soporte estacionarios y los microorganismos en reactores de lecho fluidizado se adhieren sobre material de soporte pequeño que se mueven libremente, los microorganismos en los reactores UASB y EGSB se usan en forma de los denominados aglomerados.

En los reactores UASB y EGSB se alimenta agua residual que va a depurarse al reactor a través de una entrada en la zona de reactor inferior continuamente y se hace pasar a través de un lecho de lodo que contiene aglomerados de microorganismos que se encuentran por encima de la entrada. Durante la degradación de los compuestos orgánicos del agua residual, los microorganismos forman en particular gas que contiene metano y dióxido de carbono, que se designa también como biogás, que se acumula parcialmente en forma de pequeñas vesículas en los aglomerados de microorganismos y parcialmente en forma de vesículas de gas libres sube hacia arriba en el reactor. Debido a las vesículas de gas acumuladas se reduce el peso específico de los aglomerados, por lo que los aglomerados suben hacia arriba en el reactor. Para separar el biogás formado y los aglomerados que suben del agua, están dispuestos en la parte central y/o superior del reactor separadores la mayoría de las veces en forma de cubierta de gas, debajo de cuya cima se acumula biogás que forma una reserva de gas, por debajo de la cual se encuentra una capa de flotación de aglomerados de microorganismos y agua residual. El agua depurada liberada de gas y aglomerados de microorganismos sube en el reactor hacia arriba y se retira en el extremo superior del reactor a través de rebosaderos, mientras que los aglomerados de microorganismos liberados de las vesículas de gas debido al aumento de peso específico ahora se hunden en el reactor de nuevo hacia abajo. Los procedimientos de este tipo y los correspondientes reactores se describen por ejemplo en el documento EP 0 170 332 A1, en el documento EP 1 071 636 B1 y en el documento EP 0 539 430 B1.

Se sabe también alimentar el agua residual que va depurarse antes de la alimentación en un reactor anaeróbico a un reactor de acidificación previa, en el que tiene lugar una hidrólisis enzimática y acidogénesis. Mientras que en la hidrólisis enzimática se degradan polímeros, por ejemplo polisacáridos, polipéptidos y grasas, mediante exoenzimas que proceden de microorganismos en sus monómeros, tales como azúcares, aminoácidos y ácidos grasos, se transforman estos monómeros en la acidogénesis mediante microorganismos acidogénicos en ácidos orgánicos, alcoholes, aldehídos, hidrógeno y dióxido de carbono. Por lo tanto tiene lugar en el reactor de acidificación previa una primera depuración previa. Además pueden ajustarse en el reactor de acidificación previa mediante la adición de nutrientes y oligoelementos adecuados las condiciones de crecimiento adecuadas para los microorganismos anaeróbicos usados en el siguiente reactor anaeróbico. Por ejemplo, el agua residual que se produce en la industria papelera presenta con regularidad sólo muy pocos compuestos de nitrógeno y fósforo, de modo que éstos deben 55 añadirse al agua residual antes de su alimentación al reactor anaeróbico, para garantizar un crecimiento óptimo de los microorganismos en el reactor anaeróbico. De la misma manera pueden ajustarse en el reactor de acidificación previa, mediante la adición de correspondientes agentes de ajuste del pH, los valores de pH del agua residual que va a depurarse adecuados para el crecimiento de los microorganismos en el siguiente reactor anaeróbico.

La dureza de agua del agua residual o los carbonatos e hidrogenocarbonatos contenidos en el agua residual representan un problema esencial en la depuración de agua residual en un reactor anaeróbico. Tal como se ha expuesto ya anteriormente se usan en reactores anaeróbicos aglomerados de microorganismos o éstos se forman durante el funcionamiento del reactor que debido a su estructura y tamaño representan gérmenes de cristalización para depósitos de cal. Los depósitos de cal de este tipo sobre los aglomerados de microorganismos perjudican sin 65 embargo su función. Tal como se ha expuesto anteriormente es importante para la función de reactores anaeróbicos que los aglomerados de microorganismos presenten un peso específico definido para que puedan subir hacia arriba en el reactor durante la degradación de los compuestos orgánicos del agua residual mediante el biogás formado que se adhiere a los aglomerados de microorganismos, para separar en el separador de gas el biogás formado. Tras la separación del biogás, el peso específico en particular no debe ser grande de modo que los aglomerados de microorganismos se hundan hasta la base del reactor, dado que éstos por lo demás ya no pueden participar en el 5 procedimiento de depuración. Un posible depósito de cal sobre los aglomerados de microorganismos conduce sin embargo a un desplazamiento incalculable del peso específico, lo que puede conducir a que los aglomerados de microorganismos ya no puedan llevar a cabo su función. También la actividad metabólica de los microorganismos anaeróbicos provoca un desplazamiento del equilibrio cal-ácido carbónico mediante la generación de entre otras cosas iones de hidrogenocarbonato (HCO3-) , lo que favorece posteriormente una precipitación de cal sobre los aglomerados de microorganismos. Para garantizar a pesar de la precipitación de cal sobre los aglomerados de microorganismos su función, deberían aumentarse las cantidades de recirculación en el reactor anaeróbico para mantener suspendidos los aglomerados a pesar del peso específico más grande en el reactor. A la cantidad de recirculación se le ponen límites sin embargo por un lado mediante la capacidad hidráulica de los separadores y por otro lado mediante la necesidad de mantener de manera laminar el flujo en el reactor. Mayores cantidades de recirculación provocan además mediante la generación de gradientes de presión en el lado de aspiración y en el lado de presión de la bomba en el conducto de recirculación el escape de dióxido de carbono y debido a ello un desplazamiento posterior del equilibrio cal-ácido carbónico en dirección de una precipitación de cal.

Para superar este problema se propuso por ejemplo en la publicación “anaerobe Behandlung von Abwässern der Papierindustrie con thermophilen Mikroorganismen” de Bobek et al. en IPW 7/2005 alimentar al reactor anaeróbico inhibidores de incrustación. Estos inhibidores de incrustación conducen sin embargo a que la proporción inorgánica de los aglomerados de microorganismos aumente adicionalmente. Además, mediante la alimentación de los inhibidores de incrustación en el funcionamiento de los reactores anaeróbicos se producen costes adicionales considerables.

Otra solución... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la depuración de agua residual, en particular para la depuración continua de agua residual en la industria papelera, en el que se alimenta agua residual que va a depurarse a un reactor anaeróbico (12) , se pone 5 en contacto el agua residual en el reactor anaeróbico (12) con microorganismos anaeróbicos para degradar impurezas contenidas en el agua residual, y el agua residual depurada se descarga del reactor anaeróbico (12) , en donde al menos una parte del agua residual con el fin de la descalcificación al menos parcial se somete antes de la alimentación al reactor anaeróbico (12) a una etapa de flotación por reducción de la presión, reduciéndose la dureza del agua en la etapa de flotación por reducción de la presión al menos en un 40 %, realizándose el procedimiento en un dispositivo que comprende al menos un reactor (12) para la depuración anaeróbica de agua residual con al menos un conducto de alimentación (16) para la alimentación al reactor (12) de agua residual que va a depurarse así como al menos un conducto de descarga (24) para la descarga de agua residual depurada del reactor (12) , en donde el dispositivo (10) comprende además un dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) que presenta un reactor de flotación por reducción de la presión (34) , que está unido al menos a un conducto de descarga (24) del reactor anaeróbico (12) a través de un conducto de alimentación de flotación por reducción de la presión (46’) de manera que al menos un flujo parcial del agua residual depurada extraída del reactor anaeróbico (12) a través del conducto de descarga (24) puede conducirse al reactor de flotación por reducción de la presión (34) , presentando el dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) presenta un conducto de retorno (44, 44a, 44b) que va desde el reactor de flotación por reducción de la presión (34) directa o indirectamente hacia el reactor anaeróbico (12) , al menos un conducto de alimentación (42) para un gas comprimido así como un dispositivo de disolución de gas (40) , que está unido al reactor de flotación por reducción de la presión (34) a través de un conducto (36, 36’) y en el que desemboca el conducto de alimentación de gas comprimido (42) , desembocando el conducto de alimentación de agua residual (22) en una unidad de mezcla (43) y desde allí a través de un conducto de alimentación (46) desemboca en el reactor de flotación por reducción de la presión (34) , presentando la unidad

de mezcla (43) un conducto de alimentación (21) para agentes de ajuste de pH, a través de cual se añade al agua residual en el procedimiento agentes de ajuste de pH.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el agua residual en la etapa de flotación por reducción de la presión se ajusta a un valor de pH neutro o alcalino entre 7 y 10, preferentemente entre 7 y 9 y de manera especialmente preferente entre 7, 5 y 8, 5, se mezcla con gas y se aplica presión, antes de que se exponga el agua residual así tratada a una presión reducida.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que se añade al agua residual antes o durante la etapa de flotación por reducción de la presión al menos un agente de precipitación y/o al menos un coadyuvante de

floculación, en el que el al menos un agente de precipitación es preferentemente poli (cloruro de aluminio) y/o el al menos un coadyuvante de floculación es preferentemente poliacrilamida.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agua residual que va a depurarse se alimenta continuamente a un dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) , en el que tiene lugar la etapa de flotación por reducción de la presión, y allí se mezcla con al menos una parte del agua residual descargada continuamente del reactor anaeróbico (12) y del dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) se descarga continuamente agua residual al menos parcialmente descalcificada, que se conduce a un reactor de acidificación previa (14) así como desde allí continuamente al reactor anaeróbico (12) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agua residual que va a depurarse se alimenta continuamente a un dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) , en el que tiene lugar la etapa de flotación por reducción de la presión, y allí se mezcla con al menos una parte del agua residual descargada continuamente del reactor anaeróbico y del dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) se descarga continuamente agua residual al menos parcialmente descalcificada, que se conduce continuamente al reactor anaeróbico (12) y/o se descarga al menos parcialmente del dispositivo (10) y se usa de nuevo en un procedimiento de producción.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que el agua residual depurada, descargada continuamente del reactor anaeróbico (12) se separa en dos flujos parciales, de los cuales uno se retira del

dispositivo, conduciéndose el otro flujo parcial al dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) , ascendiendo el flujo parcial alimentado al dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) , con respecto al flujo total descargado del reactor anaeróbico (12) , a entre el 5 % y el 80 % y de manera especialmente preferente entre el 30 % y el 50 %.

7. Dispositivo para la depuración de agua residual, en particular para la depuración continua de agua residual en la industria papelera según una de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende al menos un reactor (12) para la depuración anaeróbica de agua residual con al menos un conducto de alimentación (16) para la alimentación al reactor (12) de agua residual que va a depurarse así como al menos un conducto de descarga (24) para la descarga de agua residual depurada del reactor (12) , en donde el dispositivo (10) comprende además un dispositivo de 65 flotación por reducción de la presión (30) que presenta un reactor de flotación por reducción de la presión (34) , que está unido al menos a un conducto de descarga (24) del reactor anaeróbico (12) a través de un conducto de alimentación de flotación por reducción de la presión (46’) de manera que al menos un flujo parcial del agua residual depurada retirada del reactor anaeróbico (12) a través del conducto de descarga (24) puede conducirse al reactor de flotación por reducción de la presión (34) , presentando el dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) un conducto de retorno (44, 44a, 44b) que va desde el reactor de flotación por reducción de la presión (34) directa o 5 indirectamente hacia el reactor anaeróbico (12) , al menos un conducto de alimentación (42) para un gas comprimido así como un dispositivo de disolución de gas (40) , que está unido al reactor de flotación por reducción de la presión (34) a través de un conducto (36, 36’) y en el que desemboca el conducto de alimentación de gas comprimido (42) , desembocando el conducto de alimentación de agua residual (22) en una unidad de mezcla (43) y desde allí a través de un conducto de alimentación (46) en el reactor de flotación por reducción de la presión (34) , presentando la unidad de mezcla (43) un conducto de alimentación (21) para agentes de ajuste de pH.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que el dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) presenta al menos un conducto de alimentación (20", 20"’, 21’) para un agente de precipitación y/o un coadyuvante de floculación. 15

9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que la unidad de mezcla (43) presenta un conducto de alimentación (21’) para agentes de precipitación y/o coadyuvantes de floculación.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que éste presenta además un dispositivo 20 de acidificación previa (14) que está previsto aguas arriba del reactor anaeróbico (12) .

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado por que el dispositivo de acidificación previa (14) está unido en su zona de entrada a un conducto de retorno (44b) del dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) y en su zona de salida al conducto de alimentación (16) del reactor anaeróbico (12) . 25

12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que un conducto de retorno (44a) del dispositivo de flotación por reducción de la presión (30) desemboca, directamente o a través de un dispositivo de mezcla dispuesto en el conducto (16) entre el dispositivo de acidificación previa (14) y el reactor anaeróbico (12) , en la zona de entrada del reactor anaeróbico (12) .