UNIDAD DE PRETRATAMIENTO AVANZADO DE AGUAS RESIDUALES.

Unidad de pretratamiento avanzado de aguas residuales.

La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración está compuesta por un cuerpo cúbico,

soportado sobre una estructura, con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire, y está destinada al pretratamiento tanto de aguas brutas, como de procesos, con valores de SST hasta 2.500 mg/l, DQO 1.380 mg/l, y V60 20 ml. La unidad obtiene valores de remoción tan altos como hasta 98% de V60, 95% de SST y 76% de DQO. Consta de uno o varios discos de filtración (3) que comprenden su respectivo soporte circular con aspas (33), de un diámetro según el caudal del agua (10) y la cantidad de sólidos a filtrar, y un disco tamiz filtrante (31), que puede ser de diferentes luces de paso entre 50 y 500 micras según la granulometría de dichos sólidos (23). La unidad de pretratamiento avanzado consta de dispositivos (19) de limpieza auxiliar, con boquillas deflectoras (19a), y la limpieza se realiza por medio de dicha corriente de aire (12) que se introduce en las cámaras interiores (17) y por dicho caudal de agua (10).

Unidad de pretratamiento avanzado de aguas residuales.

Objeto de la invención Desarrollar una unidad para el pretratamiento avanzado de aguas brutas y de procesos que conste como elemento fundamental de discos rotativos, con su propio sistema de limpieza (autolimpiantes) , y sea capaz de eliminar los contaminantes tipo V60, SST, DQO en suspensión de diferentes tamaños de partículas, así como los contenidos en los vertidos industriales y urbanos de distinto origen.

Antecedentes de la invención Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física inicial de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales empleando un sistema de rejillas (mallas) , aunque también pueden ser triturados esos materiales por un equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos como la arena) seguido de una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separe los sólidos suspendidos existentes en el agua residual.

El tratamiento físico químico de las aguas según el tipo de contaminantes de las aguas puede constar de las siguientes posibles etapas:

-Remoción de sólidos

-Remoción de arena

-Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes (opcionales)

-Separación y filtración de sólidos.

El tratamiento primario se emplea para la reducción de los aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso se realiza enteramente con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico.

La arena y las piedras presentes en las aguas necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. La remoción de arena (también conocida como maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales sea cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo.

Hasta el momento, la mayoría de los sistemas de filtración de aguas residuales consisten en un conjunto de tanques donde la filtración se realiza por medios físico-químicos. Estos sistemas de filtración son ampliamente conocidos y no interfieren de ningún modo con el objeto de la presente invención.

Por otro lado existen sistemas de filtración primaria basados en un tipo diferente de procedimientos como tamices y filtros rotativos, basados en mallas de distinta luz de tamizado, por donde pasan las aguas residuales y en los que se retienen los sólidos en suspensión. Los sistemas de filtración primaria existentes en el estado de la técnica, en general, solamente retiran los sólidos de mayor volumen presentes en suspensión. No obstante el empleo de estos sistemas en el tratamiento de aguas, ninguno de ellos permite una reducción en el uso posterior de reactivos químicos de entre el 50 y el 70%, ni tiene un coste relativamente bajo.

Es característica común a todos los procesos existentes, para lograr una mayor eficacia de remoción, ser sistemas complejos que en la mayoría de los casos no hacen más que preparar las aguas residuales para un proceso de filtración bioquímica en el que efectivamente se preparen las aguas residuales para la filtración secundaria y el vertido a la red pública de alcantarillado.

Es de interés para el objeto de la presente invención el empleo de discos de filtración. Son diversos los trabajos que proponen emplear discos que contienen o portan materiales filtrantes. La patente US 2009139073 se refiere a la filtración sólo de aguas de lluvias, en la que la porción fundamental de filtrado se conforma a través de fibras de orientación irregular y de un agente aglutinante que imparten la porosidad que permite al agua fluir generalmente sin obstáculos. La unidad de filtración consta de diversos aditamentos y de una pluralidad de discos que permiten soportar dichos aditamentos. Los autores afirman que el dispositivo es sencillo y fácil de limpiar.

El documento CN2877828 describe según los autores un filtro novedoso de estructura simple, fácil de limpiar, de alta eficiencia en la filtración de aguas. La unidad consta de un disco superior y uno inferior con fibra de seda como material, de una unidad de elevación que permite ajustar o aflojar la fibra por medio de la rotación desde la parte superior al fondo y moviendo desde arriba hacia abajo, lo que cambia la densidad de la seda.

La patente JP 2000042330 describe una instalación de filtrado tipificada provista de una carcasa exterior de discos que se forma sosteniendo un disco provisto de un material filtrante, teniendo dicha carcasa unos discos perforados en su parte anterior y posterior, provistos de boquillas situadas en la porción remanente de los discos para su limpieza, eliminando así las obstrucciones del material filtrante a fin de regenerarlo periódicamente con gas o vapor a contraflujo.

El documento US5975434 describe una instalación característica de flujo axial con distribución uniforme del flujo; la instalación está provista de un medio de filtración; de una carcasa hermética a la presión que cuenta con una entrada y una salida, esta dispuesta sustancialmente tangencial con la entrada, y que tiene la carcasa una superficie sustancialmente cilíndrica. La instalación cuenta con varios discos porosos axiales dispuestos internamente en la carcasa, y con sus lados circunferenciales y en comunicación integral con la superficie interna de dicha carcasa hermética. La instalación cuenta con un medio filtrante posicionado en diversas regiones definidas por los discos porosos, y con al menos un disco radial rígido con un grupo de aberturas. En la instalación se logra un flujo con turbulencia general aumentada.

Sin embargo, hasta la fecha no se cuenta con un sistema o unidad de pretratamiento avanzado que sea sencilla, aunque lo suficientemente eficaz y versátil para la purificación primaria de aguas brutas y de procesos.

Descripción de la invención Para disminuir u obviar los defectos de los sistemas del Estado de la Técnica anteriormente mencionados, se presenta la unidad de pretratamiento avanzado objeto de la invención destinada al pretratamiento por filtración primaria de aguas de diferente procedencia, aguas brutas y de procesos.

La unidad de pretratamiento avanzado consta de un cuerpo cúbico, con su superficie superior abierta y la parte inferior que toma una forma cónica, de tal manera que se facilita la separación y la decantación de los residuos sólidos. Sobre dicha parte superior del cuerpo cúbico se encuentra la entrada de agua a purificar que entra mediante un distribuidor al cuerpo cúbico. Unas cámaras que hay detrás de los discos de filtración están dimensionadas de tal forma que permitan una entrada suficiente de agua para la separación de los sólidos. Los caudales de agua a purificar se encuentran típicamente desde 1 a 250 m3/hora por cada disco filtrante, dependiendo de la luz de malla de los tamices filtrantes, del tipo de agua a tratar y del tamaño del disco (típicamente de 1.200 mm. ó de 900 mm. de diámetro) . El caudal medio a tratar por cada disco filtrante podemos establecerlo en 30 m3/hora en aguas residuales urbanas convencionales. Un papel importante en el funcionamiento de cada unidad de pretratamiento avanzado es la inyección de aire a presión a dicho disco de filtración por su parte interior, el que gracias a esta inyección y al flujo de agua bruta que entra a través del distribuidor, se produce así un efecto de autolimpieza. La unidad es capaz de eliminar residuos sólidos presentes, V60, SST, de los diferentes tamaños de partículas en función de la luz de malla del tamiz filtrante seleccionado y reducir de una manera importante la DQO, típicamente contenidos en los vertidos de distintos tipos de industrias, urbanos, etc.

Esta unidad está completamente construida en acero inoxidable con material de corte por láser y montaje de tipo mecano, todo lo cual evita soldaduras y deriva en una mayor perfección del acabado. Es esencial que la altura del cono sea la suficiente como para garantizar un ángulo de 60º la que condiciona una mejor decantación, así como un incremento de la cantidad de los sólidos recobrados. La base de la parte cónica del cuerpo cúbico constituye el decantador que incluye una válvula de cuchilla especial de hoja curva del tipo de tajadera para alcanzar una mayor facilidad y regulación de la evacuación de los sólidos decantables. Es decir, el vértice de la superficie inferior cónica está abierto y en él está instalada una brida con una válvula de cuchilla tipo tajadera, de tipo estanco, con actuador la que permite de forma automática...

1. Una unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) , compuesta por un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) por turbinas (11) , destinada dicha unidad de pretratamiento avanzado al pretratamiento tanto de aguas brutas, como de procesos, con valores de hasta 2.500 mg/l en Sólidos Suspendidos Totales (SST) , 1.380 mg/l en DQO, 20 ml de Sólidos Sedimentables en 60 minutos (V60) , y que obtiene dicha unidad valores de remoción tan altos como hasta 98% de V60, 95% de SST y 76% de DQO caracterizada porque consta de uno o varios discos de filtración (3) que comprenden su respectivo soporte circular con aspas (33) , de un diámetro según el caudal del agua (10) y la cantidad de sólidos a filtrar, el eje que se acopla al accionamiento y un disco tamiz filtrante (31) , de luces de paso entre 50 y 500 micras según la granulometría de dichos sólidos (23) , fijada a dicho soporte circular (33) mediante un aro o brida; en donde sólo se monta un dicho disco tamiz filtrante (31) por disco de filtración (3) ; y porque dicha unidad de pretratamiento avanzado consta de los dispositivos (19) de limpieza auxiliar, con boquillas deflectoras (19a) de dichos discos filtrantes (3) , y dicha limpieza se realiza por medio de dicha corriente de aire (12) que se introduce en las cámaras interiores (17) situadas detrás de dichos discos de filtración (3) y por el caudal de agua (10) .

La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación 1 caracterizada porque dicho dispositivo de limpieza auxiliar (19) de dichos discos de filtración (3) mediante inyección del agua a presión comprende unas electroválvulas de control (18) de los ciclos de limpieza, unas tuberías situadas en el interior de cada cámara (17) de inyección de agua a presión para el lavado interior de dichos discos de filtración (3) hacia las zonas exteriores de dichos discos de filtración (3) , en la parte central (20) de dicho cuerpo (1) , provistas dichas tuberías de al menos tres dichas boquillas deflectoras (19a) por cada disco, distribuidas desde el centro hacia la parte superior de dichos discos de filtración (3) a una distancia proporcional de su longitud; en donde dichos ciclos de limpieza constituyen una serie de inyecciones de agua a presión por la parte interior (17) de los discos de filtración (3) hacia las zonas exteriores de dichos discos (3) para prevenir la acumulación de residuos en dicho disco tamiz filtrante (31) de dichos discos (3) , siendo ejecutados dichos ciclos de limpieza mediante un temporizador o una sonda de nivel mediante agua limpia de red o la propia agua filtrada por dicha unidad de pretratamiento avanzado.

3. La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación 1 caracterizada porque dichas cámaras interiores (17) están aisladas respecto a dicha parte inferior cónica y a dicha zona exterior o parte central del equipo (20) de dicho cuerpo (1) , y los volúmenes de dichas cámaras interiores (17) corresponden al menos a.

12. 17% del volumen de dichas zonas exteriores (20) ; en donde los volúmenes de los fondos (17a) de dichos discos de filtración (3) corresponden al menos al4-6%delos volúmenes totales de dichos discos de filtración (3) .

4. La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación 1 caracterizada porque sobre dicho cuerpo (1) está dispuesto un distribuidor (10) que reparte proporcionalmente el agua bruta que choca de forma tangencial oblicua sobre dichos discos rotativos de filtración (3) , accionados mediante un motoreductor (22) ; y también, sobre dicho cuerpo (1) , están dispuestas dichas turbinas (11) de media presión que inyectan dicha corriente de aire (12) a dichas cámaras (17) , y porque, los sólidos presentes (23) en el agua bruta quedan retenidos en dichos discos de filtración (3) , mientras que el agua filtrada pasa hacia dichas cámaras (17) y sale por las bocas (15) .

5. La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación 1 caracterizada porque los sólidos (23) son desprendidos de dichos discos de filtración (3) por acción de los flujos provenientes del agua bruta del distribuidor (10) y del aire (12) , mediante dicha inyección de aire (12) en sentido contrario a dicha agua bruta (10) a través de la cámara (17) y por efecto del choque simultáneo, tangencial y oblicuo de dicha agua bruta (10) contra dichos discos de filtración en rotación (3) , provocando un barrido superficial de dichos discos (3) y causando la decantación de dichos sólidos (23) adheridos a los filtros, hacia dicha parte inferior cónica de dicho cuerpo cúbico (1) , con lo que dichos flujos (10, 12) producen un efecto de auto limpieza de dichos discos de filtración (3) ; en donde, en caso de un exceso de dicho flujo (10) hay dispuesta en dicha parte inferior cónica una boca de aliviadero (16) .

6. La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con una parte inferior cónica e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación 1 caracterizada porque dichos sólidos sedimentados (23) son evacuados desde dicha parte inferior cónica, mediante purgas programadas, a través de la válvula de cierre y apertura (14) accionada neumática o eléctricamente, fijada al vértice del cono mediante una brida (21) normalizada a un medio de extracción (4) ; dicho medio de extracción (4) que puede ser un recipiente desplazable, filtrante y descargable, o un elemento estático filtrante, dotado de barredores giratorios y transportador de tornillo sinfín.

7. La unidad de pretratamiento avanzado de aguas mediante discos de filtración (3) compuesta por un cuerpo cúbico (1) con una parte inferior cónica e inyección e inyección de una corriente de aire (12) según la reivindicación

caracterizada porque dichos discos de filtrado (3) están compuestos por un bastidor soporte circular (33) con estructura de aspas y un disco tamiz filtrante (31) con posibilidad de diferentes luces de paso fijado al soporte circular mediante un aro o brida.

8. Sistema modular de pretratamiento avanzado de aguas brutas y de proceso caracterizado porque dicho sistema modular de pretratamiento avanzado comprende al menos dos dichas unidades de filtración de aguas mediante uno o más dichos discos de filtración (3) , que comprende, cada una, un cuerpo cúbico (1) , soportado sobre una estructura (2) , con una parte inferior cónica, inyección de una corriente de aire (12) a cada uno de dichos discos filtrantes (3) ; provistas dichas unidades de filtración de dicho dispositivo de limpieza auxiliar (19) de dichos discos de filtración (3) y dichas cámaras interiores (17) ; y porque, los sólidos (23) son desprendidos de dichos discos de filtración (3) por acción de los flujos provenientes del agua bruta de un distribuidor (10) y del aire (12) , mediante dicha inyección de aire (12) en sentido contrario a dicha agua bruta (10) a través de la cámara (17) .