Procedimiento de tratamiento para la disminución o la prevención de la producción de compuesto de sulfuro de hidrógeno e instalación correspondiente.

Procedimiento de tratamiento para la disminución o la prevención de la producción de compuesto de sulfuro de hidrógeno e instalación correspondiente,

estando el H2S disuelto en efluentes (1) acuosos en aguas negras en una conducción (2) de una red de alcantarillado aguas arriba de una estación de depuración biológica de aguas, que contiene bacterias reductoras de sulfato (BRS) y compuestos orgánicos o minerales conteniendo azufre. Se inyecta nitrito de metal alcalinotérreo o alcalino, en dicho efluente, conteniendo o siendo complementado, dicho efluente y/o la biopelícula bacteriana que recubre la pared interna de dicha conducción, por una combinación de bacterias aerobias y anaerobias distintas a las bacterias BRS. La concentración de nitrito inyectada en el efluente es de 0,036 a 0,087 mol/m3, preferentemente de 0,058 a 0,087 mol/m3, disminuyendo en 1 g/m3 la concentración de H2S, que se producirá en ausencia de nitrito.

Procedimiento de tratamiento para la disminución o la prevención de la producción de compuesto de sulfuro de hidrógeno e instalación correspondiente La presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de efluentes y más particularmente para la disminución o la prevención de la producción de sulfuro de hidrógeno H2S maloliente, corrosivo y tóxico por bacterias reductoras de sulfato (BRS) en efluentes acuosos que transitan por asignación o accidentalmente en una canalización de transferencia de dichos efluentes acuosos, más particularmente una canalización de descarga de puestos de recogida de aguas negras.

Las redes de alcantarillado y las estaciones de depuración urbanas e industriales son ricas en productos tóxicos que, durante un incidente por reventón o por ruptura de una canalización, de un almacén, de un reactor, generan contaminaciones de aguas y de suelos. Además, las aguas residuales urbanas, como numerosas aguas residuales industriales, generan compuestos malolientes que constituyen otra forma de contaminación. Esto genera molestias para los vecinos y produce una publicidad negativa respecto a las obras de que se trate y sus explotadores.

Entre los contaminantes comunes en el conjunto de estos entornos, se encuentra los mercaptanos y el H2S, presentes en los desechos industriales (refinerías, plantas petroquímicas, plantas de gas, plantas de papel, curtidurías) pero también en las redes de alcantarillado donde resultan de la degradación anaerobia de materias orgánicas por bacterias anaerobias. El H2S producido corroe además las obras y el ataque químico de los materiales conlleva progresivamente la degradación de los colectores y la contaminación de los lugares circundantes. Además, los sulfuros disueltos pueden favorecer en determinadas condiciones el desarrollo de bacterias filamentosas responsables de una disminución de los rendimientos de depuración en estaciones de depuración biológicas de efluentes. Finalmente, el H2S es particularmente tóxico para el hombre. Es un gas asfixiante cuyos efectos pueden ser fulminantes y justifica la reglamentación sobre los umbrales de exposición.

Pueden citarse en resumen las siguientes perturbaciones:

• En red:

- generaciones de olores más o menos perceptibles pero nauseabundos en cualquier caso,

- degradación prematura de redes por ataque químico y debilitamiento mecánico (incluso desaparición en el extremo del tubo) ,

- toxicidad del gas generado (H2S) particularmente probada con un riesgo de impacto importante sobre la salud del personal que trabaja en una atmósfera nociva.

• En estación de tratamiento de depuración:

- alteración del proceso biológico de tratamiento con riesgo elevado de desarrollo de bacterias filamentosas que se oponen concretamente a la decantación de lodos,

- consumo eléctrico suplementario del sistema de tratamiento para mantener las condiciones aerobias del reactor biológico (medio oxidante) ,

- agua tratada que puede desarrollar un color grisáceo en el caso de un tratamiento con sales de hierro (generación de sulfuro de hierro muy fino y poco decantable) .

El sulfuro de hidrógeno H2S presente en una agua residual no es el resultado de una reacción química en el sentido estricto del término, sino que proviene de un proceso bacteriano de degradación (por reducción) de compuestos azufrados presentes en el efluente, debido a la presencia y el desarrollo de bacterias reductoras de sulfato (BRS) , que responden a un determinado número de criterios bien delimitados actualmente, entre ellos la presencia de compuestos azufrados minerales tales como sulfatos o de origen orgánico, tales como compuestos sulfonatos.

Así, el esquema de reacción de producción de sulfuros a partir de sulfato es el siguiente:

bacterias BRS + SO42-+ H2O -H2S

El comportamiento de los sulfuros en disoluciones obedece a una ley de equilibrio con el gas H2S generado por las bacterias BRS y disuelto en agua, se encuentra en equilibrio en el agua con otras especies de sulfuros HS- y S2-en función del pH, de la temperatura, de la presión. Siendo el H2S un ácido débil, proporciona en disolución acuosa los dos sistemas de equilibrios químicos siguientes con las especies HS- y S2-:

H2S + H2O -H3O+ + HS-

HS-+ H2O º H3O+ + S-2

Las bacterias reductoras de sulfato (BRS) son bacterias anaerobias estrictas que se encuentran no solamente en los efluentes, sino que se adhieren a la pared en la biopelícula bacteriana que recubre las paredes internas de las canalizaciones de transferencia de efluentes.

La intensidad del proceso biológico de producción de H2S está influida concretamente por los siguientes parámetros:

- la temperatura del efluente: favoreciendo el aumento de este parámetro el desarrollo y la actividad de los microorganismos BRS,

- el tiempo de residencia del efluente en las canalizaciones que favorece las condiciones anaerobias, y

- la lentitud de circulación en los efluentes en las canalizaciones que favorece la acumulación de recipientes, las condiciones de septicidad y el mantenimiento de la biopelícula.

El cálculo de las tasas de producción de sulfuros en el seno de una red de alcantarillado, que es función del tiempo de residencia del efluente en la canalización (es decir de parámetros tales como: volumen de la conducción/caudal de la bomba de alimentación, velocidad de flujo del efluente, potencial redox del efluente entre otros) es un dato que puede determinarse experimentalmente por el experto, así como por otra parte la concentración de H2S en el aire y en el agua a diferentes pH. A este respecto, la energía mecánica aportada por una caída en un tampón de descarga antes del paso en flujo gravitacional de efluentes en la red de recogida presenta un impacto importante en el proceso de desgasificación de H2S en el aire.

Se considera que es deseable controlar las concentraciones de sulfuro disuelto en los efluentes de modo que dicha concentración permanezca inferior a 1, 5 mg/l, preferentemente inferior o igual a 1 mg/l.

El objetivo de la presente invención es por tanto proporcionar un procedimiento de tratamiento contra la producción de H2S disuelto en los efluentes de redes de alcantarillado.

Para ello, se han empleado diferentes técnicas utilizando reactivos químicos tales como cloruro férrico, peróxido de hidrógeno, nitrato de calcio o nitrato férrico. Estos compuestos presentan como punto en común el hecho de reaccionar químicamente con los sulfuros y/o de inhibir la producción bacteriana de sulfuros mediante un estrés oxidante. Pero estos tratamientos, que requieren concentraciones importantes de reactivos químicos de tratamiento, son costosos y presentan un efecto negativo desde un punto de vista ecológico, además con un riesgo de efecto bactericida que afecta a los rendimientos de las estaciones de depuración biológicas aguas abajo y también debido a la producción de CO2 y/o de nitrógeno en el aire según los reactivos de que se trate.

En la patente US nº 5.750.392, se describe un procedimiento de tratamiento de un sistema acuoso puesto en práctica en equipos de explotación de yacimientos petrolíferos con el fin de reducir la producción de H2S producido y presente en dichos sistemas acuosos, y comprendido en el petróleo crudo producido, ya que la presencia de H2S en dichos fluidos provoca la corrosión de los equipos puestos en práctica para la transferencia de dichos fluidos, por una parte, y, por otra parte, afecta al valor comercial del petróleo crudo producido.

En la patente US nº 5.750.392, se propone añadir cantidades relativamente importantes de una mezcla de nitrito y nitrato y/o molibdato a concentraciones totales de 25 a 500 ppm, es decir de 25 a 500 g/m3, lo que tiene por efecto inhibir el crecimiento de bacterias BRS que producen H2S, favoreciendo el crecimiento de bacterias desnitrificantes, tales como la bacteria Thiobacillus denitrificans presente en los fluidos procedentes de yacimientos petrolíferos. No se observa ningún efecto sobre la producción de H2S mediante tratamiento con nitrito solo.

Un procedimiento de tratamiento, tal como se describe en la patente US nº 5.750.392, no será apropiado para la reducción de sulfuro de hidrógeno en aguas negras de redes de alcantarillado por los múltiples motivos siguientes:

1. el tratamiento induce una modificación sustancial de la composición bacteriana, lo que podría perturbar la actividad del consorcio bacteriano en simbiosis necesario para efectuar la depuración de aguas negras en las estaciones de depuración situadas aguas abajo de la red de alcantarillado;

2. el tratamiento favorece...

1. Procedimiento de tratamiento para la disminución o la prevención de la producción de compuestos de sulfuro de hidrógeno tal como H2S disuelto en efluentes acuosos que consisten en aguas negras (1) que transitan en una conducción (2) de una red de alcantarillado o cualquier conducción aguas arriba de una estación de depuración biológica de aguas, conteniendo dicha conducción bacterias reductoras de sulfato (BRS) y compuestos orgánicos o minerales que contienen azufre, caracterizado porque se inyecta nitrito de metal alcalinotérreo o alcalino, preferentemente nitrito de sodio, en dicho efluente que entra en dicha conducción, conteniendo o siendo complementado, si fuese necesario, dicho efluente y/o la biopelícula bacteriana que recubre la pared interna de dicha conducción, por una combinación de bacterias aerobias y de bacterias anaerobias distintas a las bacterias BRS, preferentemente al menos bacterias anaerobias hidrolíticas aptas para degradar la materia orgánica, siendo la concentración de nitrito inyectada en el efluente que entra en una denominada conducción a plena carga de 0, 036 a 0, 087 mol/m3, preferentemente de 0, 058 a 0, 087 mol/m3, para disminuir en 1 g/m3 la concentración de dicho compuesto H2S disuelto en el efluente a la salida de dicha conducción, que se producirá en ausencia de nitrito.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se tratan aguas negras (1) en una denominada conducción a plena carga que consiste en una conducción de descarga ascendente (2) alimentada con aguas negras mediante una bomba de recogida (4) a partir de una fosa de recogida (3) en un nivel inferior a dicha conducción de descarga de una red de alcantarillado.

3. Procedimiento de tratamiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se inyecta dicho nitrito a una concentración, preferentemente de nitrito de sodio a una concentración de 2, 5 a 6 g/m3, preferentemente de 4 a 6 g/m3, hasta disminuir la concentración de sulfuro H2S disuelto a la salida de la conducción a una concentración inferior a 1, 5 g/m3, preferentemente inferior o igual a 1 g/m3.

4. Procedimiento de tratamiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se disminuye de un valor de 5 a 15 g/m3 la concentración de dicho compuesto H2S producido por dichos efluentes en circulación en dicha conducción con respecto al valor de la concentración de dicho compuesto H2S en los efluentes a la salida de la conducción en ausencia de tratamiento.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se inyecta dicho nitrito con una bomba dosificadora de inyección (7) , cuyo funcionamiento se sincroniza con el de dicha bomba de recogida (4) .

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha bomba de recogida funciona con intermitencia, poniéndose en marcha en cuanto, y mientras que las aguas residuales en dicha fosa de recogida superan un nivel límite dado, de modo que, para una bomba de recogida que permite alimentar dicha conducción a razón de (p) m3/h en periodo de recogida, dicha bomba dosificadora inyecta de (0, 043 x p) a (0, 084 x p) mol/h de nitrito de sodio.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque en un periodo de tratamiento de la conducción de al menos 48 h, preferentemente no más de 72 h, se interrumpe la posibilidad de inyección de dicho nitrito en los efluentes que entran en la conducción durante periodos cuya duración acumulada es igual a al menos la mitad de dicho periodo de tratamiento de al menos 48 h.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se permite la inyección de dicho nitrito en los efluentes que entran en la conducción uno de cada dos días.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se inyecta dicho nitrito en el efluente que entra en la conducción diariamente, pero solamente durante una parte de la jornada correspondiente al periodo de tiempo de residencia más largo de los efluentes en la conducción, preferentemente por la noche, interrumpiéndose cualquier posibilidad de tratamiento durante la otra parte de la jornada.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicha combinación de bacterias comprende bacterias aerobias patógenas o no seleccionadas de entre las bacterias de los géneros Shigella, Salmonella, Escherichia, preferentemente E. coli y las denominadas bacterias anaerobias hidrolíticas del género Clostridium y al menos una de dichas bacterias BRS seleccionada de entre los géneros Desulfovibrio y Desulfomonas.

11. Instalación de tratamiento útil en un procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 10, que comprende:

- una fosa de recogida (3) ,

- una conducción de descarga ascendente (2) cuya entrada desemboca aguas arriba en dicha fosa de recogida

(3) y cuya salida desemboca aguas abajo a una altura superior a la de dicha fosa de recogida (3) , y

- una bomba de recogida (4) apta para alimentar con efluente dicha conducción de descarga desde dicha fosa de recogida (3) , caracterizada porque comprende además:

- una cuba de almacenamiento de dicho nitrito (12) , y

- una bomba dosificadora (7) de inyección de dicho nitrito a la entrada de dicha conducción de descarga desde dicha cuba (12) ,

- siendo el funcionamiento de dicha bomba dosificadora (7) apto para sincronizarse con el funcionamiento de dicha bomba de recogida y pudiendo funcionar de manera continua.

12. Instalación según la reivindicación 11, caracterizada porque comprende un recipiente de descarga (8) que comprende una abertura de paso (10) y que coopera con una conducción de transferencia mediante flujo gravitacional libre (9) que conduce hacia una estación de depuración de aguas negras o hacia un segundo puesto de recogida aguas abajo, desembocando la salida de dicha conducción de descarga en dicho recipiente de descarga, en el que se vierten dichos efluentes (1) .