Instalación de depuración de un efluente acuoso cargado de materia orgánica,

del tipo que comprende al menos un reactor (1) que presenta al menos una entrada (9) de dicho efluente, al menos una salida (10) de dicho efluente, al menos un respiradero (5), medios de inyección (2) de al menos un gas oxidante, conteniendo dicho reactor un lecho de un material (3) que permite catalizar la reacción de oxidación de dicha materia orgánica de dicho efluente y/o de adsorber esta materia orgánica. caracterizada porque dicho reactor define una única cámara que integra un dispositivo de filtración por membranas inmersas (4) y dicho lecho (3), estando provistos dichos medios de inyección (2) de al menos un gas oxidante y dicha entrada (9) de dicho efluente en la base de dicho reactor de tal manera que dicho efluente y dicho gas oxidante se inyecten en flujo paralelo en dirección de dicho lecho (3) luego de dicho dispositivo de filtración por membranas (4)

La invención se refiere al campo de la depuración de efluentes acuosos y se aplica principalmente, pero no exclusivamente:

- al tratamiento de aguas usadas industriales u domésticas;

- al tratamiento de lixiviados (percolados) de vertedero;

- al tratamiento de las aguas superficie con vista a su potabilización;

- al tratamiento de descontaminación de las aguas subterráneas;

- al tratamiento de los concentrados de filtración por membrana.

Los tratamientos de depuración de los efluentes acuosos tienen como objetivo principal eliminar la materia orgánica difícilmente biodegradable contenida en estos efluentes. Se pueden emplear varios procedimientos para alcanzar tal objetivo.

Así se conoce la filtración de los efluentes sobre un material adsorbente, tal como carbón activo, susceptible de retener la materia orgánica que contienen. Tal técnica presenta el inconveniente mayor de necesitar grandes cantidades de material adsorbente, para una cantidad dada de materia orgánica a eliminar, y por lo tanto de ser muy costosa. La regeneración del material adsorbente es en ella misma, costosa.

Otros procedimientos emplean una filtración sobre membrana, tal como una membrana de microfiltración, de ultrafiltración, de nanofiltración, o de ósmosis inversa. Además el hecho de que son igualmente, relativamente costosos, tales procedimientos presentan también el inconveniente de concentrar la materia orgánica contaminante más que de destruirla. Esta materia orgánica recuperada debe por lo tanto luego, ser degradada, generalmente por incineración.

Además otros procedimientos de eliminación de la materia orgánica emplean una etapa que consiste en hacer flocular esta, introduciendo uno o varios compuestos coagulantes en los efluentes tratados. Estos compuestos coagulantes pueden ser compuestos minerales, tal como por ejemplo policloruro de aluminio, sulfato de alúmina o cloruro férrico o bien compuestos orgánicos, tal como por ejemplo polímeros catiónicos. Los floculados formados por la materia orgánica coagulados pueden ser eliminados luego por decantación.

Tales procedimientos presentan el inconveniente mayor de producir enormemente lodos, que constituyen un subproducto difícil de eliminar. Se notará que, según un procedimiento de coagulación-floculación-decantación mejorado, la etapa de floculación puede combinarse con una oxidación por introducción en el efluente del reactivo de Fenton (H2O2/Fe2+). Aunque menos importante que en el caso de un procedimiento de floculación clásica, las cantidades de lodos producidos durante la utilización de tal procedimiento no dejan de ser muy importantes.

Finalmente, ciertos procedimientos de depuración de efluentes acuosos emplean una etapa de oxidación forzada de la materia orgánica gracias a un oxidante potente (tal como por ejemplo ozono, cloro, bióxido de cloro) o gracias a un sistema oxidante potente (tal como por ejemplo Ozono/UV, ozono peróxido de hidrógeno, peróxido de hidrógeno/UV). La oxidación permite la degradación de las moléculas orgánicas en moléculas más pequeñas y más biodegradables.

Entre los productos oxidantes utilizados clásicamente para oxidar la materia orgánica, el ozono es el oxidante más interesante, ya que es capaz de destruir completamente la materia orgánica “mineralizándola”, bajo ciertas condiciones de procedimiento, en dióxido de carbono y sales minerales. Además, el ozono permite reacciones radicalarias que implican el radical libre OH que permite oxidar muy fuertemente la materia orgánica cuando se aplica a pH básico o en combinación con peróxido de hidrógeno o bien también con una radiación ultravioleta (el potencial de óxido-reducción del peróxido de hidrógeno es de 1,6 voltios, el del ozono es de 2,07 mientras que el del radical OH es de 2,7). La patente americana US5607593 describe tal procedimiento.

Los procedimientos que emplean una oxidación permiten por lo tanto destruir la materia orgánica contaminante contenida en los efluentes acuosos y no simplemente de concentrarla como es el caso en los procedimientos de filtración o separarla de la fase acuosa como es el caso en los procedimientos de coagulación-floculación-decantación.

Tales procedimientos muestran no obstante el inconveniente económico de necesitar cantidades relativamente importantes de producto(s) oxidante(s) para tratar una cantidad dada de efluentes.

La invención tiene por objetivo proporcionar un procedimiento de depuración de efluentes acuosos que incluyan una etapa de oxidación optimizada, es decir, en la cual la cantidad de producto oxidante necesario para tratar un volumen dado de efluente habrá sido reducida con respecto a las técnicas clásicas de oxidación.

Tal procedimiento podrá ser utilizado para depurar las aguas muy cargadas de materia orgánica como por ejemplo ciertos efluentes industriales o también lixiviados de vertedero, es decir, las aguas que pasan a través de los desechos almacenados. Estos efluentes se caracterizan generalmente por una carga en materia orgánica muy importante y muy poco biodegradable. Clásicamente, estos lixiviados muestran una relación DBO5/DQO a menudo inferior a 0,1 lo que se traduce en una muy baja biodegradabilidad (la DBO5 representa la “Demanda Biológica de Oxígeno” del efluente y se traduce en la cantidad total de materia orgánica presente en este). La depuración de tales efluentes es por lo tanto problemática ya que solamente procedimientos de tratamiento costosos pueden ser utilizados para descargarlos de sus materias orgánicas. En particular, no se podía pensar hasta ahora en tratar los lixiviados de vertedero con técnicas que utilizan oxidantes potentes con costes de tratamiento razonables.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una instalación de depuración que utilice poco producto con respecto a las técnicas existentes en la técnica.

Estos objetivos, así como otros que aparecerán a continuación, se alcanzan con ayuda de una instalación de depuración de un efluente acuoso cargado de materia orgánica, del tipo que comprende al menos un reactor que presenta al menos una entrada de dicho efluente, al menos una salida de dicho efluente, al menos un respiradero, medios de inyección de al menos un gas oxidante, conteniendo dicho reactor un lecho de un material que permite catalizar la reacción de oxidación de dicha materia orgánica de dicho efluente y/o de adsorber esta materia orgánica,

caracterizada porque dicho reactor define una única cámara que integra un dispositivo de filtración de membranas inmersas y dicho lecho, estando provistos dichos medios de inyección de al menos un gas oxidante y dicha entrada de dicho efluente, en la base de dicho reactor de tal manera que dicho efluente y dicho gas oxidante se inyecten en flujo paralelo en dirección de dicho lecho luego de dicho dispositivo de filtración por membranas.

Claramente, la invención propone por lo tanto una solución para reagrupar varios tratamientos en el interior de un mismo depósito.

Se comprenderá que tal integración ofrece múltiples ventajas, del tipo que se pueden citar:

- la reducción de los costes de funcionamiento ligados a la filtración y a la puesta en suspensión del material catalizador y/o adsorbente;

- la ganancia económica debida a la supresión de obras y accesorios;

- la ganancia de sitio inducido por la realización de un reactor más compacto;

- la simplificación del esquema hidráulico con la reducción de los equipos.

Gracias a tal integración según la invención, se obtiene una combinación de tratamiento del efluente que presenta una sinergia real.

En efecto, el gas oxidante ejerce en la instalación según la invención varias funciones por el hecho del reagrupamiento en una única cámara de los medios de tratamiento tal como los definidos.

Primeramente, el gas oxidante ejerce por supuesto una función de degradación de las materias orgánicas disueltas en el efluente a tratar.

El gas oxidante ejerce una segunda función que es la de mantener dicho material en suspensión en el reactor, lo que permite optimizar la acción de este.

El gas oxidante ejerce también otra función que es la de limitar la colmatación de las membranas del dispositivo de filtración, gracias a la acción mecánica del gas sobre las membranas que conduce principalmente a mejorar el caudal del efluente.

Se nota que el reagrupamiento según la invención... [Seguir leyendo]

REINVINDICACIONES

1. Instalación de depuración de un efluente acuoso cargado de materia orgánica, del tipo que comprende al menos un reactor (1) que presenta al menos una entrada (9) de dicho efluente, al menos una salida (10) de dicho efluente, al menos un respiradero (5), medios de inyección (2) de al menos un gas oxidante, conteniendo dicho reactor un lecho de un material (3) que permite catalizar la reacción de oxidación de dicha materia orgánica de dicho efluente y/o de adsorber esta materia orgánica.

caracterizada porque dicho reactor define una única cámara que integra un dispositivo de filtración por membranas inmersas (4) y dicho lecho (3), estando provistos dichos medios de inyección (2) de al menos un gas oxidante y dicha entrada (9) de dicho efluente en la base de dicho reactor de tal manera que dicho efluente y dicho gas oxidante se inyecten en flujo paralelo en dirección de dicho lecho (3) luego de dicho dispositivo de filtración por membranas (4).

2. Instalación de depuración según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho material (3) está constituido por un material sólido mineral que presenta una capacidad de adsorción de las materias orgánicas.

3. Instalación de depuración según la reivindicación 2, caracterizada porque dicho sólido mineral está dopado con sustancias metálicas.

4. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicho material (3) está presente en dicho reactor (1) en forma de un lecho fluido.

5. Instalación de depuración según la reivindicación 4, caracterizada porque dicho material (3) presenta una granulometría de 100 ºm.

6. Instalación de depuración según la reivindicación 5, caracterizada porque dicho material (3) presenta una granulometría comprendida entre de 10 nm y aproximadamente 40 ºm.

7. Instalación de depuración según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque dicho material (3) comprende al menos materiales que pertenecen al grupo siguiente:

- alúmina;

- titanio;

- carbono;

- carbono activo;

- óxidos polimetálicos.

8. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las membranas (4) son membranas de micro-filtración.

9. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las membranas (4) son membranas de ultra-filtración.

10. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las membranas (4) son membranas de nano-filtración.

11. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque dichas membranas (4) son de tipo mineral.

12. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque dichas membranas (4) son de tipo orgánico.

13. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque dicho material catalizador (3) forma una capa previa en la superficie de dicho dispositivo de filtración por membranas (4).

14. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque dicho gas oxidante comprende uno al menos de los oxidantes pertenecientes al grupo siguiente:

- aire; - ozono;

- aire ozonizado;

- óxidos de nitrógeno;

- oxígeno;

15. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque comprende medios de adición de H2O2 en dicho reactor.

16. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque comprende un bucle de recirculación (7) de dicho efluente en dicho reactor.

17. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque comprende un bucle de recirculación (6) de los gases provenientes de dicho respiradero (5).

18. Instalación de depuración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque dicho reactor (1) está realizado en forma de una columna no agitada mecánicamente.

19. Procedimiento llevado a cabo con ayuda de una instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque dicho efluente y dicho gas oxidante se inyectan en flujo paralelo en la base de dicho reactor en dirección de dicho lecho de material catalizador (3) luego de dicho dispositivo de filtración por membranas (4), realizándose la inyección de dicho gas oxidante en dicho reactor (1) de manera continua.

20. Procedimiento llevado a cabo con ayuda de una instalación según la reivindicación 19, caracterizado porque la duración de contacto entre dicho efluente y dicho material (3) está comprendida entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 3 horas.

21. Procedimiento llevado a cabo con ayuda de una instalación según la reivindicación 20, caracterizado porque la duración de contacto entre dicho efluente y dicho material (3) está comprendida entre aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 60 minutos.

22. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque comprende una etapa de recirculación de dicho efluente.

23. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque comprende una etapa de recirculación de los gases.

24. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, caracterizado porque la etapa de filtración se efectúa por aspiración en configuración externa-interna.

25. Procedimiento según la reivindicación 24, caracterizado porque dicha etapa de filtración se realiza con una presión de aspiración inferior a 1 bar.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque dicha etapa de filtración se realiza con una presión de aspiración comprendida entre aproximadamente 0,1 bar y aproximadamente 0,8 bares.