Procedimiento y dispositivo de clarificación de aguas mediante tratamiento de estructuras coloidales.

Procedimiento de clarificación de un líquido y/o un lodo mediante el tratamiento de estructuras coloidales contenidas en dicho líquido y/o dicho lodo alimentado en flujo continuo con un caudal QEB ≥

VEB/hora, siendo VEB un volumen, caracterizado por que se proyecta el flujo dentro de un recinto (2, E), estando dicho recinto a sobrepresión con respecto a la presión atmosférica, siendo dicho recinto un recinto de paso del flujo en continuo o semicontinuo que presenta un volumen v< VEB/20, inyectando simultáneamente aire (10) en el recinto con un caudal d por debajo de la alimentación del flujo dentro de dicho recinto.

Procedimiento y dispositivo de clarificación de aguas mediante tratamiento de estructuras coloidales.

La presente invención se refiere a un procedimiento de clarificación de aguas por medio de un tratamiento de las estructuras coloidales contenidas en un líquido y/o un lodo alimentado en flujo continuo con un caudal determinado. Asimismo, la presente invención se refiere a un dispositivo que permite un tratamiento de este tipo. La presente invención encuentra una aplicación particularmente importante, aunque no exclusiva, en el campo de la clarificación de aguas turbias, por ejemplo, que comprenden materia seca (MS) , y en el campo de la deshidratación de lodos. La mayor parte de las aguas usadas, contaminadas, limosas o lodosas comprenden coloides, que están presentes ya sea en las partes sólidas en suspensión, particularmente en su fracción orgánica, o bien en las mismas aguas.

Estos coloides otorgan al conjunto del efluente una coloración y unas características de opacidad, fuente de inconvenientes. La invención, atacando a estas estructuras coloidales, va a permitir la obtención de un efluente particularmente transparente después del tratamiento.

Ya son conocidos unos procedimientos que permiten eliminar, como mínimo en parte, la presencia de coloides. Esencialmente, consisten en añadir en la cadena del procedimiento de depuración uno o varios agentes coagulantes y, a continuación, unos agentes floculantes, en cantidades suficientes para aglomerar y fijar los coloides, que se eliminan después, por ejemplo, por decantación o centrifugación. Asimismo, se conoce (FR 2 175 897) un procedimiento de tratamiento de lodo que utiliza un circuito estanco de recirculación del lodo en el cual se inyecta aire.

De forma general, los procedimientos de la técnica anterior no permiten eliminar suficientemente los coloides del efluente líquido, que a menudo queda con una turbidez elevada y/o cuya fracción sólida queda muy hidratada. Unos tratamientos de este tipo conllevan entonces unos costes importantes de transporte y, en general, de combustión suplementaria.

Con la invención será posible reducir la cantidad de lodo a la vez que se obtendrá un agua de una gran pureza sin la adición de reactivos en cantidades importantes. Se sabe que las partículas coloidales presentan dos características esenciales. Tienen un diámetro muy pequeño (de 1 nm a 1 μm) y están cargadas electronegativamente, que generan unas fuerzas de repulsión intercoloidales.

Estas dos características confieren a los coloides una velocidad de sedimentación extremadamente baja, que puede incluso considerarse nula en el marco del tratamiento del agua. Con los tratamientos conocidos de coagulación/floculación se resuelve este problema de la siguiente manera. En un primer tiempo, la coagulación por adición de sales metálicas (generalmente de hierro o de aluminio) permite suprimir las repulsiones intercoloidales. Los cationes metálicos (Al3+ y Fe3+) se unen a los coloides y los neutralizan.

Las partículas coloidales pueden encontrarse a partir de ahora. En un segundo tiempo, la floculación permite afrontar el problema del diámetro pequeño de los coloides. Su masa pequeña no permite, en efecto, una sedimentación natural y explotable en el marco de un tratamiento.

Gracias a la adición de un floculante se genera una aglomeración de las partículas, disponiendo el aglomerado de coloides denominado flóculo de una masa suficiente para poder ser decantado.

El floculante añadido es generalmente un polímero, ya sea orgánico o natural. La invención, tal y como está definida en las reivindicaciones, parte de una idea radicalmente diferente de las ideas de la técnica anterior para eliminar los coloides.

Para ello, la presente invención prevé introducir una gran energía (> 10000 J) en el efluente cargado de coloides a la

vez líquido y lodoso, estando el conjunto en un medio confinado y oxidante (aire) , lo que, de forma sorprendente, va a provocar la pérdida de las características negativas de los coloides que impiden su eliminación.

Aplicado a la deshidratación de lodos, el procedimiento facilita la separación líquido/sólido y permite obtener un resultado excelente, ya esté realizado de forma individual o en combinación con otras técnicas de separación como la centrifugación o la filtración.

En particular, este procedimiento permite obtener unos resultados excelentes sólo para los lodos muy mineralizados (es decir, que presentan un % de materia orgánica sobre 100% en masa de materia seca inferior a 5 -15%) .

Con lodos menos mineralizados, es posible obtener un rendimiento optimizado cuando se combina con una herramienta de separación complementaria dispuesta aguas abajo del dispositivo (filtro de banda o centrifugación) , mejorando en más de 10% la desecación, por ejemplo, en un 25%.

Las instalaciones existentes pueden de este modo ser fácilmente mejoradas añadiendo uno o varios reactores que pongan en práctica la invención, lo que, a continuación y por ejemplo, va a suponer un ahorro en los costes de transporte y de incineración final de los lodos.

La presente invención presenta además un consumo eléctrico muy bajo y utiliza poca materia consumible (aire comprimido, aditivo) .

Además, el procedimiento utiliza un dispositivo simple de volumen muy pequeño, fácilmente transportable, que por lo tanto va a poder ser instalado en sitios poco accesibles.

Con la invención es posible un funcionamiento en continuo con unas limitaciones de explotación poco exigentes.

El tratamiento de acuerdo con la invención no genera además ninguna contaminación, al mismo tiempo que pone en práctica una técnica en si misma más económica que las que se conocen en el campo de la separación líquido/sólido (centrifugadora, filtro prensa, filtro de banda, recirculación oxigenada continua, etc.) .

Por último, con la invención se obtiene, de forma sorprendente, una torta porosa y deshidratada de tipo nuevo que constituye un residuo utilizable.

Con este objetivo, la invención propone esencialmente un procedimiento de clarificación mediante tratamiento de las estructuras coloidales contenidas en un líquido y/o un lodo alimentado en flujo continuo con un caudal QEB = VEB/hora, caracterizado por que se proyecta el flujo dentro de un recinto a sobrepresión con respecto a la presión atmosférica, siendo dicho recinto un recinto de paso del flujo en continuo o semicontinuo que presenta un volumen v < VEB/20, inyectando simultáneamente aire en el recinto con un caudal d por debajo de la alimentación del flujo, en dicho recinto.

En la definición anterior, el valor de VEB es por supuesto un valor de volumen, por ejemplo, expresado en m3.

Por recinto se entiende una cuba o un reactor de volumen cerrado determinado, que comprende una entrada del flujo y una salida del flujo, después del tratamiento, de sección más limitada que el reactor.

El recinto es por lo tanto un recinto de paso del flujo a presión.

Por un valor v < V/20 o v < 5% V se entiende un valor inferior o aproximadamente inferior, con una tolerancia del orden de ±10% a 20%.

Ventajosamente v â V/25 o â V/50.

En una forma de realización ventajosa de la invención se alcanzan particularmente los resultados excelentes gracias al cúmulo de varias funciones dentro del mismo recinto de pequeño tamaño utilizando cuatro zonas funcionales.

Una zona de introducción de aire ligeramente comprimido, zona en la que también se desarrolla una puesta en suspensión o una prevención de la decantación de las partículas más pesadas, capaces, sin embargo, de subir en el reactor y de salir en la parte alta con las partículas más finas.

Una zona de choques hidráulicos en la que se efectúa la introducción de los flujos líquidos.

Una zona de aumento del lecho constituida por una cantidad en masa de aproximadamente 1 de gas, 0, 1 de agua y 0, 01 de sólido. En esta zona se hace posible una fuerte mezcla mediante el aporte de aire de la calidad preconizada (caudal y presión) .

Una zona de descompresión, por ejemplo, regulada por una válvula situada en la parte alta del reactor. En el

ejemplo de esta válvula, ésta debe permitir mantener el reactor a una presión relativa de aproximadamente 0, 5 a 2 bar.

Por lo tanto, con la invención es posible transmitir una fuerte energía cinética a partir de la energía cinética de 5 bombeo, transformada en energía de choque en el interior de un volumen pequeño.

La introducción simultánea de una cantidad de aire aumenta el nivel energético del recinto de pequeñas dimensiones, incrementando... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de clarificación de un líquido y/o un lodo mediante el tratamiento de estructuras coloidales contenidas en dicho líquido y/o dicho lodo alimentado en flujo continuo con un caudal QEB = VEB/hora, siendo VEB un volumen, caracterizado por que se proyecta el flujo dentro de un recinto (2, E) , estando dicho recinto a sobrepresión con respecto a la presión atmosférica, siendo dicho recinto un recinto de paso del flujo en continuo o semicontinuo que presenta un volumen v < VEB/20, inyectando simultáneamente aire (10) en el recinto con un caudal d por debajo de la alimentación del flujo dentro de dicho recinto.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el flujo está formado por lo menos por dos flujos parciales que se proyectan el uno sobre el otro.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aire se inyecta con un caudal d > 1, 5 QEB.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aire se inyecta a una presión comprendida entre 1, 4 bar y 2, 5 bar.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se inyecta el flujo en el recinto (2, E) de volumen v < VEB/20 a través de dos orificios (22) idénticos opuestos cara a cara situados en la mitad inferior (33) de dicho recinto, siendo el aire inyectado por debajo de dichos orificios, escapándose el aire, el agua y el lodo por la parte alta del recinto.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que v â VEB/50.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que v â VEB/100.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se añade por lo menos un reactivo (37) líquido en continuo con un caudal q en el interior del recinto (2, E) .

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el reactivo es un floculante añadido en la zona de turbulencia del recinto en unas proporciones comprendidas entre 0, 05% y 0, 1% de la tasa de materia seca contenida en el lodo.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el caudal QEB es superior o igual a 15 m3/h, el caudal d es superior o igual a 25 m3/h, y por que la presión relativa en el recinto es superior o igual a 0, 8 bar.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que el caudal QEB es superior o igual a 20 m3/h, el caudal d es superior o igual a 50 m3/h y la presión relativa dentro del recinto (2, E) es superior a 1, 2 bar.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por que el reactivo líquido es un floculante orgánico de tipo catiónico.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se desgasifican los efluentes a la salida del recinto y se utilizan los gases obtenidos para alimentar la inyección de aire en la parte baja.

14. Dispositivo (20) de tratamiento de las estructuras coloidales contenidas en un líquido y/o un lodo alimentado en flujo continuo con un caudal QEB = VEB/hora, siendo VEB un volumen, caracterizado por que comprende

un recinto (2, E) de paso del flujo, cerrado, de volumen v < VEB/20 que comprende por lo menos dos orificios (22) idénticos opuestos cara a cara situados en la mitad inferior (23) de dicho recinto, unos medios (55) de captación del lodo y de alimentación dentro de dicho recinto del flujo de lodo captado de este modo en por lo menos dos flujos parciales respectivamente inyectados cada uno a través de uno de dichos orificios (22) , unos medios (31) de alimentación del recinto con aire (32) con un caudal d por debajo de dichos orificios, y unos medios (41, 42) de evacuación en continuo o semicontinuo del flujo total dispuestos para mantener el recinto a sobrepresión.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por que el flujo se evacua en la parte alta por medio de una válvula (42) de sobrepresión que se activa por encima de un valor umbral determinado.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizado por que v â V VEB/50.

17. Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado por que v â VEB/100.

18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por que comprende unos medios (36) de alimentación de un reactivo (37) líquido con un caudal determinado directamente dentro del recinto (2, E) .