Reactor de purificación anaerobia de aguas residuales de flujo ascendente y procedimiento de puesta en práctica.

Reactor de purificación anaerobia de aguas residuales de flujo ascendente,

que incluye un tanque (1) contenedor de gránulos de biomasa, medios de inyección de producto residual de entrada en una parte inferior de dicho tanque, un separador trifásico (3) de separación de gas, líquido y sólido, dispuesto en una parte superior opuesta de dicho tanque, y medios de recogida de efluente tratado fuera de una parte superior de dicho separador trifásico, caracterizado por que el separador trifásico incluye dos zonas de decantación sólido - líquido (12, 13) dispuestas una por encima de la otra en la dirección del flujo ascendente (9), por encima de una zona inferior provista de medios de separación de gas (10), y por que incluye medios de recirculación de efluente que incluyen medios de extracción de efluente fuera de dicho tanque entre dichas dos zonas de decantación, y medios de reinyección del efluente extraído en una parte inferior del tanque (1).

Reactor de purificación anaerobia de aguas residuales de flujo ascendente y procedimiento de puesta en práctica La presente invención se refiere a un reactor de purificación anaerobia de aguas residuales del tipo de lodos granulares o granulosos y de flujo ascendente, y a un procedimiento de purificación que lo pone en práctica.

Los reactores de purificación anaerobia de flujo ascendente, que también reciben el nombre de reactores de metanización, o metanizadores, son utilizados corrientemente para realizar una depuración biológica natural de las aguas residuales por medio de bacterias anaerobias que transforman los contaminantes, sustancias orgánicas, en componentes exentos de nocividad.

Tales reactores incluyen convencionalmente un tanque donde se ubica un lecho de lodos, formado por bacterias anaerobias que en él se multiplican en agregados, constituyendo lo que corrientemente se denomina una biomasa granular o granulosa, en expansión en agua. El producto de entrada que ha de tratarse, generalmente aguas residuales, se inyecta en la parte inferior del tanque, con distribución uniforme bajo el lecho de lodos. Conforme va ascendiendo hacia la parte superior opuesta del tanque, este es tratado por las bacterias, que transforman los contaminantes que contiene en biogás constituido principalmente a partir de metano y de dióxido de carbono. La mezcla biogás -lodos -agua así formada asciende, arrastrada por las burbujas de gas, hacia la parte superior del tanque, parte superior en la que se halla dispuesto un separador trifásico. Este separador trifásico convencionalmente incluye medios deflectores de gas dispuestos bajo una zona de decantación sólido -líquido. Este realiza en primer lugar la desgasificación de la mezcla, con posterior separación por decantación de la mezcla sólido -líquido así despojada de la fracción gaseosa. Las partículas de lodo decantadas vuelven a caer hacia el fondo del tanque. En la cima del reactor, a la salida del separador trifásico, se recoge, por una parte, el biogás y, por otra, un efluente formado por el líquido tratado y por finas partículas de lodo que no han podido ser separadas por decantación. Parte de este efluente es recirculado, es decir, reinyectado en la parte inferior del tanque al objeto de participar en la fluidización del lecho de lodos contenido en el tanque.

La presente invención pretende mejorar los sistemas de tratamiento por purificación anaerobia de aguas residuales, proponiendo un reactor de purificación anaerobia de flujo ascendente que presenta en particular un rendimiento depurativo superior al de estos reactores existentes, y que proporciona un efluente líquido tratado ampliamente despojado de partículas sólidas de lodo.

A tal efecto, de acuerdo con la invención se propone un reactor de purificación anaerobia de aguas residuales de flujo ascendente, que incluye un tanque contenedor de gránulos de biomasa, más concretamente en forma de un lecho expandido de lodos, medios de inyección de producto residual de entrada en una parte inferior de este tanque, al objeto de formar en este último un flujo de líquido ascendente al lecho de lodos, un separador trifásico de separación de gas, líquido y sólido, que se halla dispuesto en una parte superior opuesta del tanque, y medios de recogida de efluente fuera de una parte superior del separador trifásico. Este reactor se caracteriza por que el separador trifásico incluye dos zonas de decantación sólido -líquido, dispuestas una por encima de la otra en la dirección del flujo ascendente, por encima de una zona llamada inferior, provista de medios de separación de gas, y por que incluye medios de recirculación de efluente que incluyen medios de extracción de efluente fuera del tanque entre las dos zonas de decantación, y medios de reinyección del efluente así extraído en una parte inferior del tanque.

En toda la presente memoria descriptiva, los términos inferior y superior, por encima y por debajo, alto y bajo, etc. están definidos con relación a la dirección del flujo ascendente de líquido en el reactor, siendo este flujo sensiblemente vertical y dirigido de abajo hacia arriba.

Los medios de separación de gas del separador trifásico según la invención son en sí mismos convencionales. Se trata en particular de deflectores, en forma de placas anulares inclinadas, que realizan la separación del biogás que se ha formado en el tanque por la acción de las bacterias anaerobias sobre el producto residual de entrada, y de la mezcla agua tratada -lodos granulares, orientando el gas a distancia de las zonas de decantación que se hallan dispuestas por encima de la zona inferior de separación de gas. Estos deflectores de gas pueden presentar cualquier forma, en particular ser de sección circular o rectangular.

En el separador trifásico según la invención, ventajosamente se producen tres efectos sucesivos de decantación sólido -líquido, según la dirección del flujo ascendente.

Se produce, en primer lugar, un primer efecto de decantación en la zona inferior de separación del gas, a cuyo nivel se decantan las partículas de lodos de mayor tamaño presentes en la mezcla trifásica. Estas partículas más pesadas que han sido decantadas vuelven a caer naturalmente en el manto de lodos contenido en el tanque, bajo el separador.

Por encima de estos deflectores, siempre en la dirección del flujo ascendente, se producen en el separador trifásico dos efectos de decantación suplementarios, el primero en una zona de decantación llamada intercalar y luego, el segundo, en una zona de decantación llamada superior.

De acuerdo con la invención, una parte del efluente tratado que llega al separador trifásico es extraída fuera del mismo entre las dos zonas de decantación, por encima de la zona de decantación intercalar. El resultado de ello es, ventajosamente, que se ralentiza la velocidad de paso del efluente a la zona de decantación superior respecto a la velocidad de paso a la zona de decantación intercalar. En consecuencia, en esta zona de decantación superior se efectúa la decantación de partículas de lodo más finas que en la zona de decantación intercalar, partículas más finas que habitualmente no son separadas de la fase líquida por los separadores trifásicos de la técnica anterior. La consecuencia es una limpieza, una claridad y una calidad del efluente tratado que por último se recoge en la parte alta del separador que son claramente mejoradas respecto a los reactores de la técnica anterior.

El efluente recogido entre las zonas de decantación intercalar y superior ventajosamente se recircula adicionalmente en el tanque, de tal modo que en él participa en fluidificar el lecho granular. Los gránulos, o partículas, de lodo que este contiene contribuyen adicionalmente a mantener el peso de lodos en el tanque en un nivel sensiblemente constante en el tiempo. Estos gránulos presentan adicionalmente un tamaño relativamente reducido, ya que la mezcla sólido -líquido que llega arriba de la zona de decantación intercalar ya se ha visto sometida ventajosamente a dos efectos sucesivos de decantación, cuyo efecto ha sido el de eliminar los gránulos más pesados. La ganancia de rendimiento depurativo del reactor según la invención se puede estimar superior del 5 al 10 % con relación a los reactores de la técnica anterior.

La elección, de acuerdo con la invención, de una recirculación externa al tanque de una parte del efluente tratado resulta además ser en todo ventajosa, especialmente porque permite efectuar, de ser necesario, fuera del tanque, un control continuo de los parámetros físico-químicos de los parámetros del efluente recirculado.

Superiormente al separador, el efluente tratado final se recupera de manera en sí misma convencional, por rebose o por aspiración.

Según unos modos preferidos de realización, la invención obedece además a las siguientes características, puestas en práctica por separado o en cada una de sus combinaciones técnicamente operativas.

En unos modos de realización preferidos de la invención, el reactor incluye medios de parada de la recirculación de efluente.

Según una característica ventajosa de la invención, la altura, medida según la dirección del flujo de líquido ascendente, de la zona de decantación intercalar es menor o igual que la altura de la zona de decantación superior. Preferentemente, las dos zonas de decantación sólido -líquido presentan respectivas alturas sensiblemente iguales.

En unos modos de realización preferidos de la invención, los medios de extracción de efluente entre las dos zonas de decantación incluyen una tubería periférica dispuesta dentro del separador, entre las dos zonas de decantación,... [Seguir leyendo]

1. Reactor de purificación anaerobia de aguas residuales de flujo ascendente, que incluye un tanque (1) contenedor de gránulos de biomasa, medios de inyección de producto residual de entrada en una parte inferior de dicho tanque, un separador trifásico (3) de separación de gas, líquido y sólido, dispuesto en una parte superior opuesta de dicho tanque, y medios de recogida de efluente tratado fuera de una parte superior de dicho separador trifásico, caracterizado por que el separador trifásico incluye dos zonas de decantación sólido -líquido (12, 13) dispuestas una por encima de la otra en la dirección del flujo ascendente (9) , por encima de una zona inferior provista de medios de separación de gas (10) , y por que incluye medios de recirculación de efluente que incluyen medios de extracción de efluente fuera de dicho tanque entre dichas dos zonas de decantación, y medios de reinyección del efluente extraído en una parte inferior del tanque (1) .

2. Reactor según la reivindicación 1, caracterizado por que incluye medios de parada de la recirculación de efluente.

3. Reactor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que las dos zonas de decantación sólido -líquido (12, 13) presentan respectivas alturas sensiblemente iguales.

4. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los medios de separación de gas incluyen placas deflectoras (10) .

5. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los medios de extracción de efluente entre las dos zonas de decantación (12, 13) incluyen una tubería periférica (14) dispuesta dentro del separador (3) , entre dichas dos zonas de decantación, con una pared periférica que está perforada y que está relacionada con unos medios de aspiración de efluente.

6. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que en al menos una zona de decantación, preferentemente en las dos zonas de decantación (12, 13) , se hallan dispuestas unas láminas inclinadas.

7. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que los medios de inyección de producto residual de entrada incluyen una canalización (6) que discurre por una parte inferior del tanque (1) y elementos de soporte (8) de dicha canalización que descansan sobre una pared inferior (2) del tanque (1) .

8. Reactor según la reivindicación 7, caracterizado por que los elementos de soporte (8) de la canalización (6) son tubos huecos que, comunicados hidráulicamente con dicha canalización, incluyen una abertura (20) dirigida hacia la pared inferior (2) del tanque (1) .

9. Procedimiento de purificación anaerobia de aguas residuales por medio de un reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que se inyectan las aguas residuales en una parte inferior del tanque (1) , se realiza la recirculación de un primer volumen de efluente mediante extracción fuera de dicho tanque entre las dos zonas de decantación (12, 13) y reinyección en una parte inferior del tanque (1) , y se recoge un segundo volumen de efluente fuera de una parte superior del separador trifásico (3) .

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que se realizan paradas secuenciales de la recirculación.