Procedimiento y planta de tratamiento de aguas residuales que comprende controlar la concentración de oxígeno disuelto.

Un procedimiento para tratar aguas residuales, que comprende:

(a) una etapa de contacto,

en donde el agua residual contacta con bacterias retenidas en la superficie de un soporte y la concentración de oxígeno disuelto del agua residual es mantenida a 1, 0 mg/l o menos;

(b) una etapa de aireación, en donde se hace pasar gas a través del agua residual que ha pasado a través de la etapa de contacto, y la concentración de oxígeno disuelto del agua residual es reducida según pasa el agua residual a través de la etapa de aireación;

(c) una etapa de sedimentación, en donde el agua residual que ha pasado a través de la etapa de aireación es sustancialmente separada en agua tratada y fango; y

(d) una etapa de reciclado del fango, en donde al menos una porción del fango de la etapa de sedimentación se hace pasar a la etapa de contacto.

Procedimiento y planta de tratamiento de aguas residuales que comprende controlar la concentración de oxígeno disuelto Esta invención se refiere a procedimientos para tratar aguas residuales, y a unidades en las que se pueden tratar aguas residuales.

El impacto de la humanidad sobre nuestro medio ambiente da como resultado la creación de grandes volúmenes de agua contaminada, lo que llamamos aguas residuales. Las aguas residuales pueden ser vertidos de desecho líquidos de propiedades domésticas y comerciales, de la industria y la agricultura, o mezclas de los mismos. Las aguas residuales incluyen a veces suspensiones de sólidos. Las aguas de alcantarillado son una forma de aguas residuales que incluyen materia fecal y/o orina.

Las aguas residuales contienen generalmente seis categorías principales de contaminantes, que son como sigue:-

(1) Materia carbonada (materia tal como almidón, proteínas y lípidos) , se mide normalmente en términos de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno) , y es un contaminante desoxigenador. Los niveles reducidos de oxígeno disuelto causados por el vertido de materia carbonada en aguas receptoras pueden destruir la vida aeróbica en tales aguas.

(2) Sólidos suspendidos (SS) , son todos materia inorgánica y orgánica que no está disuelta, y los procedimientos para retirar tales sólidos de las aguas residuales incluyen filtración o flotación, dependiendo de la naturaleza de los sólidos. Los sólidos finos o coloidales pueden tener que ser coagulados por diversos medios antes de que puedan ser retirados. La materia carbonada en (1) puede estar presente en las aguas residuales en parte como sólidos suspendidos y en parte como sólidos disueltos.

(3) Nitrógeno amoniacal, que puede estar presente en las aguas residuales como iones amonio (NH4+) y/o como amoniaco (NH3) , es un contaminante desoxigenador como la materia carbonada. El amoniaco también puede ser venenoso para los peces presentes en las aguas receptoras cuando las aguas residuales son vertidas a tales aguas. Además, el nitrógeno amoniacal es un nutriente de las plantas y puede causar eutrofización de las aguas receptoras. La mayor parte del nitrógeno amoniacal en las aguas residuales está usualmente disuelto.

(4) Nitrógeno total (NT) , incluye todas las formas no moleculares de nitrógeno, que son nitrógeno amoniacal (que comprende NH4+ y NH3) , nitrógeno oxidado (que comprende nitrógeno de nitrito (NO2-) y nitrógeno de nitrato (NO3-) ) y nitrógeno orgánico (que es nitrógeno contenido dentro de compuestos orgánicos tales como proteínas) . El nitrógeno amoniacal, el nitrógeno de nitrito y el nitrógeno orgánico son contaminantes desoxigenadores, y todos los compuestos de nitrógeno son potencialmente nutrientes para las plantas. La mayor parte de los compuestos inorgánicos de nitrógeno, que comprenden nitrógeno amoniacal y nitrógeno oxidado, están disueltos, mientras que los compuestos orgánicos de nitrógeno pueden estar disueltos o suspendidos.

(5) Fósforo total (FT) , incluye todas las formas no moleculares de fósforo, que comprenden fosfatos inorgánicos y orgánicos de un tipo u otro. Como el NT, el FT es un nutriente para las plantas y puede dar como resultado eutrofización de las aguas receptoras. Los compuestos que contienen fósforo pueden estar disueltos o suspendidos.

(6) Microorganismos, incluyen virus, bacterias y protozoos, algunos de los cuales son potencialmente patógenos dañinos, particularmente cuando las aguas residuales proceden de fuentes animales y humanas. Los patógenos bacterianos incluyen ciertas especies de enterococos intestinales generalmente, y de Escherichia coli específicamente.

(7) Materia no biodegradable, incluye gravilla, pelo, trozos de plástico y sales inorgánicas. La mayor parte de este material está suspendido o bien flotando, y una pequeña cantidad puede estar disuelto.

Liberar aguas residuales no tratadas al medio ambiente acuoso puede desestabilizar los ecosistemas y tener un impacto adverso sobre la salud de las plantas y animales dentro de este medio ambiente. Por consiguiente, se han desarrollado varios procedimientos para tratar las aguas residuales.

El tratamiento de aguas residuales implica sustancialmente separar las aguas residuales de los contaminantes que pueden ser producidos colectivamente como una corriente fangosa (o subproducto) que requiere tratamiento y desecho. Todo el procedimiento para tratar las aguas residuales y el fango da como resultado la destrucción parcial de los contaminantes y su conversión parcial en otra materia, principalmente microorganismos. El agua separada durante tal tratamiento puede ser liberada el medio ambiente, principalmente aguas naturales. El fango tratado puede ser reciclado (p.ej., usado como alimento para las plantas en agricultura) , y/o destruido (p.ej., en un incinerador) .

Los procedimientos de tratamiento biológico convencionales para las aguas residuales son generalmente procedimientos multietapas, donde cada etapa se lleva a cabo independientemente. Por ejemplo: una etapa de cribado, donde pueden ser retirados los sólidos grandes y desperdicios; etapas de sedimentación, donde son retirados sólidos comparativamente pequeños pero sedimentables (tales como gravilla y algunos sólidos orgánicos) ; una etapa aeróbica, donde la materia carbonada es oxidada biológicamente a dióxido de carbono y agua y donde los compuestos de nitrógeno son oxidados principalmente a nitrato, posiblemente con la producción de algo de nitrito; una etapa anóxica, donde los nitratos (y nitritos) son reducidos a nitrógeno molecular (en ausencia de oxígeno y en presencia de materia carbonada) ; y etapas de separación, donde los microorganismos producidos en el tratamiento y otros sólidos son separados del agua residual tratada. Tal separación es generalmente por sedimentación o filtración. Por ejemplo, las plantas de fangos activados convencionales funcionan mezclando el agua residual en tanques oxigenados llamados tanques de aireación con poblaciones de libre fluidez de microorganismos para formar una suspensión líquida oxigenada llamada “licor mixto”. Después del tratamiento en el tanque de aireación, el licor mixto pasa a un tanque de sedimentación, en el que los sólidos suspendidos en el licor mixto se sedimentan en el suelo del tanque, dando como resultado agua tratada que forma el sobrenadante, que pasa sobre un dique en la parte superior del tanque de sedimentación. Los sólidos sedimentados son retirados como fango a través de un pozo en el suelo del tanque.

Se han desarrollado procedimientos de tratamiento más avanzados que implican el uso de tipos específicos de microorganismos. Tales procedimientos de tratamiento avanzados explotan la capacidad natural de tipos específicos de microorganismos de retirar contaminantes de aguas residuales, así como causan otros beneficios, tales como características de sedimentación mejoradas de los sólidos suspendidos en el licor mixto.

Por ejemplo, se han desarrollado procedimientos de tratamiento conocidos para trabajar con microorganismos y que implican el uso de una serie de tanques de aireación conectados a un tanque de sedimentación con un reciclado del fango desde el tanque de sedimentación hasta los tanques de aireación (Choi et al. “Development of a biological process for livestock wastewater treatment using a technique for predominant outgrowth of Bacillus species”, Water Science and Technology, Vol. 45, Nº 12, págs. 71-78) . En Kim et al. (“Advanced wastewater treatment technology using rotating activated Bacillus contactor”, Gesuido Kenkyu Hapyokai Koenshu, Nihon Gesuido Kyokai, Tokyo, JP, Vol. 40, 1 de enero de 2003, págs. 42-44) se describe un procedimiento que usa microorganismos que funciona en una unidad que incluye tanques de contacto, aireación y sedimentación. El control de la concentración de oxígeno disuelto es mostrado sólo en Kim et al. en los tanques de aireación, y se requiere llevar a cabo el reciclado del fango sólo durante la operación inicial o en el caso de pérdida seria de microorganismos.

En un ejemplo adicional, la publicación de patente coreana Nº 100276095 B1 describe un procedimiento para tratar aguas residuales que incluye una etapa en la que el agua residual contacta con microorganismos que son retenidos en la superficie de un soporte antes de la transferencia a un tanque de aireación. El agua residual, que fluye tanto a través de la etapa de contacto como del tanque de aireación, es oxigenada.

El procedimiento descrito en la patente coreana implica las siguientes etapas de tratamiento en el siguiente orden:- retirada de desperdicios comparativamente grandes... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para tratar aguas residuales, que comprende:

(a) una etapa de contacto, en donde el agua residual contacta con bacterias retenidas en la superficie de un soporte y la concentración de oxígeno disuelto del agua residual es mantenida a 1, 0 mg/l o menos;

(b) una etapa de aireación, en donde se hace pasar gas a través del agua residual que ha pasado a través de la etapa de contacto, y la concentración de oxígeno disuelto del agua residual es reducida según pasa el agua residual a través de la etapa de aireación;

(c) una etapa de sedimentación, en donde el agua residual que ha pasado a través de la etapa de aireación es sustancialmente separada en agua tratada y fango; y

(d) una etapa de reciclado del fango, en donde al menos una porción del fango de la etapa de sedimentación se hace pasar a la etapa de contacto.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en donde la concentración de oxígeno disuelto del agua residual en la etapa de contacto es mantenida en un intervalo de:

(a) de 0, 2 a 1, 0 mg/l, o;

(b) de 0, 5 a 1, 0 mg/l.

3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la concentración de oxígeno disuelto del agua residual hacia el comienzo de la etapa de aireación está en el intervalo de 0, 5 a 1, 0 mg/l, y/o en donde la concentración de oxígeno disuelto del agua residual hacia el final de la etapa de aireación está en el intervalo de 0 a 0, 3 mg/l.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el agua residual tarda al menos 4 horas en pasar a través de la etapa de aireación.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la concentración de oxígeno disuelto del agua residual se reduce continuamente según pasa a través de la etapa de aireación, siendo la reducción continua mantenida mediante el control del suministro de oxígeno al agua residual, en donde el control del suministro de oxígeno comprende una etapa de seguimiento en la que la concentración de oxígeno disuelto del agua residual se mide y compara frente a la concentración deseada, y una etapa de retroalimentación en la que los medios para suministrar el oxígeno al agua residual son controlados a fin de aumentar o disminuir el suministro de oxígeno al agua residual para llegar a la concentración de oxígeno disuelto deseada del agua residual.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el agua residual es mantenida en las concentraciones de oxígeno disuelto citadas mediante el control del suministro de oxígeno al agua residual.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el suministro de oxígeno al agua residual es variado a fin de mantener el agua residual en las concentraciones de oxígeno disuelto citadas.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la bacteria es una bacteria formadora de esporas.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, en donde la bacteria es de los géneros Bacillus y/o Clostridium, preferiblemente en donde la bacteria es B. subtilis, B. vallismortis, B. amyloliquefaciens, B. licheniformis y B. megaterium, o cualquier combinación de las mismas.

10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las bacterias son:-

(a) mutantes o variantes de cualquiera de las bacterias citadas anteriormente que son capaces de formar esporas y de romper moléculas que comprenden nitrógeno, carbono, azufre, cloro y/o fósforo, y/o;

(b) poblaciones de especies mixtas, predominando las bacterias citadas en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.

11. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el fango:

(a) forma un manto en el tanque de sedimentación, y la profundidad del manto es mantenida a 1 m o más;

(b) forma un manto en el tanque de sedimentación, y el fango retenido dentro del manto aclara el tanque de sedimentación con una velocidad hacia abajo de 0, 3-1, 5 m/h, y/o;

(c) es retenido en el tanque de sedimentación durante 1 hora o más.

12. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la superficie del soporte:

(a) es una estructura reticulada con un espacio vacío que constituye más que 95% del volumen total de la superficie reticulada, y/o;

(b) comprende uno cualquiera o más de los siguientes polímeros sintéticos:- polipropileno, poliéster, poliuretano,

poliéter-poliuretano, poli (cloruro de vinilo) , poli (cloruro de vinilideno) y poli (fluoruro de vinilideno) , o cualquier combinación de los mismos.

13. Una unidad para tratar aguas residuales, en donde la unidad comprende:-

(a) un tanque de contacto, que incluye una superficie de soporte sobre la que están retenidas bacterias y que está posicionada para entrar en contacto con el agua residual retenida en el tanque de contacto;

(b) un tanque de aireación, que incluye medios para hacer pasar gas a través del agua residual retenida dentro del tanque de aireación;

(c) un conducto provisto entre el tanque de contacto y el tanque de aireación, y a través del cual el agua residual puede pasar desde el tanque de contacto hasta el tanque de aireación;

(d) un tanque de sedimentación;

(e) un conducto provisto entre el tanque de aireación y el tanque de sedimentación, y a través del cual el agua residual puede pasar desde el tanque de aireación hasta el tanque de sedimentación;

(f) un conducto provisto entre el tanque de sedimentación y el tanque de contacto, y a través del cual el sedimento puede pasar desde el tanque de sedimentación hasta el tanque de contacto; y

(g) un medio de control de la concentración de oxígeno disuelto del agua residual capaz de mantener la

concentración disuelta del agua residual retenida en el tanque de contacto a 1, 0 mg/l o menos, y capaz de reducir la concentración de oxígeno disuelto del agua residual mientras pasa a través del tanque o tanques de aireación.