Mejoras relacionadas con el tratamiento de agua.

Un proceso para el tratamiento de agua que comprende al menos las etapas de:

(a) hacer pasar el agua a través de una pluralidad de placas laminares (4) para proporcionar el agua en flujo laminar y deposición quiescente por gravedad; y

(b) proporcionar aireación sin burbujas al agua en flujo laminar desde uno o más aireadores sin burbujas unidos a una o más de las placas laminares (4).

Mejoras relacionadas con el tratamiento de agua Esta invención se refiere a un sistema, aparato y proceso de tratamiento de agua.

Las aguas residuales generadas por las poblaciones urbanas y desarrollos industriales deben ser tratadas para retirar los polutantes dañinos antes de que sean descargadas a las aguas superficiales. Existe un gran número de tratamientos que se usan para retirar estos contaminantes antes de la descarga; éstos están basados en procesos químicos, físicos y biológicos. La mayor parte de estos tratamientos emplean un sedimentador de flujo ascendente o de flujo cruzado para la separación final del agua residual clarificada de los lodos formados en tratamientos anteriores. Sin embargo, el efluente descargado de estas instalaciones de tratamiento de agua residual debe satisfacer normativas medioambientales de descarga cada vez más estrictas. Esto, combinado con el aumento de la producción de agua residual, puede significar que sistemas de tratamiento que antes eran adecuados ahora pueden resultar bastante inadecuados, requiriendo actualización o sustitución para poder seguir cumliendo la legislación.

Reemplazar los sistemas existentes por unos nuevos hace obsoletos a los sistemas existentes. Añadir etapas de mejora implicará nuevos tanques, obra civil y equipos de proceso. Todo esto implica una inversión significativa en el capital circulante. El aumento de la huella ecológica por demanda también puede ser costoso y, en algunos casos, puede que el espacio adicional no esté disponible.

Las tecnologías existentes permiten que la capacidad volumétrica de los estanques de sedimentación aumente mediante la colocalización de placas laminares inclinadas dentro del sedimentador, aumentando las tasas de desbordamiento entre 2 y 8 veces las de un sedimentador convencional. Sin embargo, las aguas residuales aún pueden superar la descarga consentida para parámetros específicos tales como BOD (Demanda Biológica de Oxígeno) del material, amoniaco y nitrógeno total. Los procesos de tratamiento aerobio del agua residual eliminan mejor estos polutantes. Sin embargo, en muchos casos, no hay margen de utilización de la capacidad productiva en los sistemas de tratamiento químicos o biológicos existentes para acomodar el tratamiento adicional.

Aunque la etapa de sedimentación final convencional tiene un elevado tiempo de retención hidráulica, el biotratamiento aerobio durante la sedimentación está extremadamente limitado debido a los niveles muy bajos de oxígeno disuelto presente en el agua residual. La mejora en el rendimiento de los sistemas de tratamiento de agua residual existentes, más allá del aumento de eficacia por la gestión operativa de los mismos, normalmente requiere la adición o sustitución de los procesos existentes para suministrar el tratamiento biológico aerobio adicional necesario.

Cuando un sistema de tratamiento está en funcionamiento y falla a la hora de eliminar los niveles requeridos de material BOD biodegradable, hay un número de opciones para la actualización de la instalación de tratamiento. Estas tecnologías se aplican también a instalaciones de tratamiento nuevas y de sustitución.

Estos sistemas están basados, en líneas generales, en dos tecnologías. En primer lugar, un proceso de lodos activados. En este sistema se suministra oxígeno al agua residual soplando aire en un gran depósito que contiene el agua residual. El oxígeno fomenta que los microbios naturales en el agua residual se desarrollen y, al hacerlo, se multiplican y consumen la materia orgánica biológicamente degradable, convirtiéndola en biomasa que está en forma de partículas y, por lo tanto, sedimentable de la solución principal. De este modo, la materia biodegradable soluble (BOD) se convierte en biomasa sedimentable. Estos procesos normalmente funcionan continuamente, sedimentando la biomasa en depósitos secundarios conocidos como tanques de sedimentación o clarificación. La biomasa sedimentada o lodo se separaría entonces y se bombearía a un tercer tanque donde se almacena hasta que se deshidrata antes de descargarla a una cuba para su evacuación. Una proporción del lodo se transfiere de vuelta al estanque de aireación principal para mantener una elevada proporción de microorganismos a alimento (BOD) , asegurando así un buen nivel de tratamiento.

Para esta tecnología, en total, se requiere un mínimo de tres tanques. Esto supone un gran requisito de espacio y es costoso. Actualizar los sistemas existentes requiere la adición de nuevos depósitos para proporcionar capacidad adicional de tratamiento biológico aerobio. Esta tecnología no puede aplicarse a los tanques de sedimentación existentes, puesto que el proceso de aireación crearía turbulencias que impedirían la sedimentación.

El segundo sistema implica procesos de película fija. Es estos procesos de velocidad relativamente alta el agua residual se mantiene análogamente en un depósito que se airea por medio de soplantes de aire. Sin embargo, el depósito se rellena de forma holgada con materiales de soporte de biopelícula tales como anillos de plástico moldeado. A medida que el agua residual se airea, los microbios en el agua crecen y quedan fijados al relleno. Cuanto más oxígeno se suministra, más crece la biopelícula, convirtiendo la BOD soluble en biomasa. Aunque en este caso la biopelícula está inmovilizada, la sedimentación aún es un requisito después del tratamiento biológico. Sin embargo, este proceso no puede combinarse con la sedimentación existente, puesto que los métodos de aireación usados son turbulentos y esto, por lo tanto, provocaría mezcla e impediría la sedimentación.

Ninguno de estos procesos puede usarse para la actualización de los trabajos de tratamiento de aguas residuales existentes sin necesidad de tanques adicionales, lo que supone un coste de obra civil y requisitos de espacio significativo.

Una variante del proceso de lodos activados usa tratamiento biológico combinado con filtración por membrana; y se denomina bio-reactor de membrana (MBR) . Las membranas de microfiltración se ponen dentro del depósito de lodo activado, en el que el lodo biológico aún se está aireando por aireación con burbujas. Las membranas actúan filtrando el lodo. Para reducir la obstrucción del filtro de membrana con una capa de suciedad de lodo, las superficies de las membranas se mantienen limpias por lavado con aire, una alta velocidad del flujo de líquido superficial, y/o lavado a contracorriente a través del filtro de membrana.

Sin embargo, estas acciones contribuyen a los elevados costes de funcionamiento para hacer funcionar el MBR y, aunque el proceso MBR en ocasiones puede utilizar los tanques existentes, la tecnología también es cara debido al gran número de membranas requerido para proporcionar una función de filtración suficiente, además de los requisitos de bombeo y aireación.

El documento EP1854524A describe una planta para purificación biológica de agua residual basada en aireación. Esto implica un separador de lodo con múltiples placas laminares, dispuesto alrededor de un flujo de agua pura y colocado oblícuamente en el tanque de aireación conectado con las zonas de sedimentación. Sin embargo, aún requiere una zona de reducción de la velocidad entre la zona de aireación y una zona de flujo laminar para disipar las turbulencias provocadas por la introducción de burbujas de aire antes de su flujo laminar.

El documento US4929349 describe un sistema de bio-filtración en el que el flujo de efluente se hace pasar hacia arriba a través de un reactor con medios de película fija y después a través de paneles de alambre trapezoidales. Las burbujas de aire se introducen a través de difusores de un diseño convencional para proporcionar aireación antes del flujo laminar.

El documento WO 03/099731 A2 describe un método para purificación biológica de agua residual en el que el agua residual se airea desde abajo para proporcionar un corriente ascendente de burbujas de aire que suben hasta un paquete de láminas inclinadas. Debido a la turbulencia provocada por la introducción de burbujas de aire, la aireación se realiza antes de que se consiga un flujo laminar en las lamelas.

Un objeto de la presente invención es mejorar los tanques de sedimentación primaria y secundaria existentes para que incluyan el tratamiento biológico aerobio pero sin impedir el proceso de sedimentación original.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para el tratamiento de agua que comprende al menos las etapas de:

(a) hacer pasar el agua a través de una pluralidad de placas laminares para proporcionar el agua en un flujo laminar y deposición quiescente por gravedad;... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para el tratamiento de agua que comprende al menos las etapas de:

(a) hacer pasar el agua a través de una pluralidad de placas laminares (4) para proporcionar el agua en flujo laminar y deposición quiescente por gravedad; y

(b) proporcionar aireación sin burbujas al agua en flujo laminar desde uno o más aireadores sin burbujas unidos a una o más de las placas laminares (4) .

2. Un proceso según la reivindicación 1 en el que la etapa (a) comprende hacer pasar el agua a través de un clarificador laminar (2) .

3. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la etapa (b) comprende proporcionar aireación sin burbujas a través de una o más membranas permeables a gas (20) .

4. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende adicionalmente la etapa de:

(c) proporcionar una biopelícula (28) contigua a la aireación sin burbujas.

5. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el agua en flujo laminar comprende una capa de agua clarificada (16) , y la etapa (b) comprende proporcionar aireación sin burbujas a la capa de agua clarificada.

6. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el agua se proporciona desde una fuente de tratamiento biológico aerobio.

7. Una unidad de tratamiento de agua que comprende: una pluralidad de placas laminares (4) para proporcionar una o más trayectorias de flujo laminar del agua; y uno o más aireadores sin burbujas unidos a una o más de las placas laminares (4) .

8. Una unidad según la reivindicación 7 que comprende una pluralidad de aireadores sin burbujas soportados por debajo de una pluralidad de placas laminares (4) .

9. Una unidad según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8 en la que el o cada aireador sin burbujas es una membrana permeable a gas (20) .

10. Una unidad según la reivindicación 9 en la que la o cada membrana permeable a gas es una membrana microporosa.

11. Una unidad según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 que es un tanque de deposición de tratamiento del agua residual.

12. Una unidad según la reivindicación 11 que es un clarificador laminar (2) .

13. Una unidad según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 que incluye uno o más soportes para biopelícula

(24) contiguos al uno o más aireadores sin burbujas.

14. Un método de tratamiento del agua que comprende al menos una etapa de tratamiento biológico aerobio, y que comprende adicionalmente un proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

15. Aparato para tratar agua que comprende al menos una unidad de tratamiento biológico aerobio y una unidad según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13.