ES2157876T3 - Procedimiento e instalacion de tratamiento de efluentes de pequeñas colectividades. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de tratamiento de efluentes de pequeñas colectividades, es decir de 500 a 2000 eH (equivalente habitante) aproximadamente, que utiliza filtros plantados de cañas, caracterizado porque consiste en: - realizar un tratamiento biológico del efluente con la ayuda de un lecho bacteriano y, - realizar una eliminación de las materias en suspensión en el e uente así tratado y, simultáneamente, un tratamiento de los lodos por filtración-abonado sobre filtros plantados de cañas.

Description

Procedimiento e instalación de tratamiento de efluentes de pequeñas colectividades.

La presente invención concierne de una manera general al tratamiento de los efluentes de lo que se ha convenido en llamar pequeñas colectividades, es decir, colectividades que presentan de 500 a 2.000 eH (equivalente habitante).

Francia incluye aproximadamente 36.000 municipios, de los cuales 31.300 municipios son de más de 200 habitantes y de menos de 2.000 habitantes, los cuales representan una población del orden de 15.000.000 de habitantes que constituye aproximadamente el 25% de la población francesa total.

El parque nacional francés de estaciones de depuración incluye aproximadamente 12.000 estaciones de depuración, entre las cuales un 60% tienen un tamaño inferior a 2.000 eH.

Lo más frecuente es que estas estaciones de depuración para pequeñas colectividades utilicen un tratamiento biológico por fangos activados, aun cuando esta técnica no esté absolutamente adaptada a estaciones de depuración de tal dimensión, especialmente en razón de un coste de inversión elevado y sobre todo costes de explotación excesivos. Por lo demás, la eficacia de tales estaciones es a menudo mediocre. El experto sabe que el tratamiento biológico de los efluentes por fangos activados debe reservarse a las instalaciones más importantes en el marco de un rechazo en un medio particularmente sensible.

El documento US-A-5 078 882 concierne a un procedimiento para la transformación biológica de materias residuales, especialmente aguas residuales domésticas e industriales, en materias deseables desde un punto de vista ecológico. El procedimiento consiste en un tratamiento en un reactor biológico. La biomasa en exceso producida por el reactor biológico es tratada seguidamente en un ecorreactor en forma de un sistema de ciénaga que contiene una gran variedad de microorganismos, plantas y animales. Un georreactor está situado por debajo del ecorreactor. La presencia de tal georreactor complica el procedimiento y aumenta su coste. Se presentan como aceptables varias realizaciones posibles de reactor biológico, especialmente sistemas de tratamiento por fangos activados que entrañan costes excesivos para colectividades pequeñas.

El documento DE 297 07 646 concierne a una instalación para la depuración biológica de aguas residuales cargadas de materias orgánicas. La instalación comprende al menos una etapa de decantación y de formación de composte para los componentes sólidos, que incluye varias cámaras, un depósito intermedio y al menos dos etapas de clarificación en forma de lechos de filtración de plantas. Se mencionan diversas plantas como posibles, entre ellas las cañas. La eficacia de tal instalación demanda ser mejorada tanto desde el punto de vista del coste de realización y de explotación como desde el punto de vista de reducción de la superficie ocupada.

El problema que debe resolverse reside en el desarrollo de una técnica adaptada a tales instalaciones pequeñas para un coste de explotación financieramente aceptable. En particular, el objetivo es alcanzar, para instalaciones de tratamiento de efluentes de una cantidad comprendida entre 500 y 2.000 eH, un coste de explotación reducido en 50 a 70% con respecto al de las instalaciones que utilizan un tratamiento biológico de fangos activados.

Con el fin de resolver el problema anteriormente mencionado, la invención se propone aportar una línea de tratamiento original, poco costosa en inversión y en explotación y que responde, por supuesto, a las exigencias de rechazo del decreto del 21 de junio de 1996 (JO del 9 de agosto de 1996) relativo a las obras de tratamiento de aguas usadas de pequeñas colectividades, es decir, de 200 a 2.000 eH (> 12 kg DBO5 y < 120 kg DBO5/d).

Según el artículo 13 de este decreto, están previstas las prestaciones siguientes para un tratamiento biológico:

- un rendimiento mínimo de 60% sobre la DBO5 o la DCO, o bien

- una concentración máxima del efluente tratado de 35 mg DBO5/l.

Por supuesto, estas exigencias se cumplen con el procedimiento y la instalación objeto de la presente invención.

En consecuencia, esta invención concierne en primer lugar a un procedimiento de tratamiento de efluentes de pequeñas colectividades, es decir, de 500 a 2.000 eH (equivalente habitante) aproximadamente, utilizando filtros plantados de cañas, caracterizado porque consiste en:

- efectuar un tratamiento biológico del efluente con ayuda de un lecho bacteriano, y

- realizar una eliminación de las materias en suspensión en el efluente así tratado y simultáneamente un tratamiento de los fangos por filtración-compostaje sobre filtros plantados de Phragmites australis.

La invención concierne igualmente a una instalación destinada a la puesta en práctica del procedimiento anteriormente definido, caracterizándose esta instalación porque comprende:

- un lecho bacteriano que incluye al menos una etapa que recibe el efluente a tratar, y

- al menos una célula de filtración-compostaje alimentada a partir del lecho bacteriano, incluyendo cada una de dichas células capas sucesivas de materiales de relleno y de arena y estando su superficie superior plantada de Phragmites australis.

Como se comprenderá, las exigencias de rechazo mencionadas en el decreto del 21 de junio de 1996 son respetadas por la invención utilizando un lecho bacteriano, es decir, una línea de tratamiento del tipo de cultivo fijo de pequeño tiempo de contacto, efectuándose la alimentación de efluentes directamente sin paso a un decantador primario. La técnica del lecho bacteriano, en su concepción moderna (ausencia de decantación primaria, línea de tratamiento de tipo de tamizado, puesto de bombeo "alimentación-recirculación", lecho de guarnición de plástico), permite un tratamiento económico de los efluentes debido a un pequeño consumo energético (cerca de dos veces menos importante que en fangos activados, con prestaciones iguales). El coste de inversión sigue siendo interesante para un tratamiento limitado a la eliminación de la polución carbonada.

En función de las limitaciones del medio natural, es posible contemplar un tratamiento de nitrificación del nitrógeno amoniacal sobredimensionando el hecho bacteriano o previendo una segunda etapa. Así, el dimensionamiento de la primera etapa debe definirse, según la invención, en función de las obligaciones de rechazo y de los tratamientos de eliminación de la polución del efluente a efectuar.

Los efluentes así tratados son desembarazados seguidamente de las materias en suspensión por paso a través de las células de filtración plantadas de cañas, en donde se efectúa igualmente el tratamiento de los fangos por rizocompostaje. Se puede contar igualmente con un tratamiento complementario de los efluentes en el macizo filtrante de las células de filtración.

Según la presente invención, el pretratamiento de los efluentes se limita a un cernido fino (malla 3 mm) o a un tamizado (malla 6 mm) que permita eliminar los diversos desechos. No es necesario utilizar un sistema de desarenado-desengrasado, dado que las partículas (materias orgánicas, comprendidas las grasas, arena) cuya granulometría es inferior a la malla de cernido o tamizado, no tienen incidencia sobre la línea de tratamiento (lecho bacteriano + filtro-rizocompostaje).

A título de ejemplo de realización no limitativo, se puede indicar que un dispositivo realizado según la presente invención incluye un primer puesto de extracción-recirculación (equipado con dos bombas, una de ellas de reserva) que alimentan permanentemente el lecho bacteriano. Este último es del tipo de guarnición de plástico de PVC (corriente cruzada, superficie específica 165 m^{2}/m^{3}), presentando una altura de aproximadamente 5 metros, siendo la carga hidráulica media del orden de 2 m/h. Se prevé en este puesto un tabique para bombear con prioridad los efluentes brutos a tratar, con un aporte complementario de efluentes tratados a fin de asegurar las condiciones hidrodinámicas del lecho bacteriano.

Los efluentes tratados en el lecho bacteriano acceden a un segundo puesto de bombeo por rebose del puesto de extracción-recirculación, presentando este segundo puesto de bombeo, equipado con dos bombas, una de ellas de reserva, un volumen de enmargado suficiente para permitir una alimentación por inundación de las células de filtración-compostaje (inundaciones de 5 a 15 cm, en 10 a 20 minutos).

Según este ejemplo de realización de la presente invención, la instalación de tratamiento incluye células de filtración-compostaje cuyo número es como mínimo de tres. La superficie de estas células es de 0,4 a 1 m^{2} por eH y la superficie máxima unitaria es de 100 a 150 m^{2}. A cada inundación corresponde la alimentación del lecho de una célula. Según la presente invención, se prevé un automatismo, al nivel del segundo puesto de bombeo, para asegurar una alimentación de todas las células de filtración-compostaje, por permutación circular, con permanencia de al menos una célula en reposo durante una semana.

A título de ejemplo, las células de filtración-compostaje pueden ser realizada a partir de estacas y paneles de cierre de hormigón, mamposteados, que presentan una altura de aproximadamente 2 metros (lo que proporciona una altura libre de 1,50 m) y una anchura máxima de 5 m a fin de permitir un acceso para la extracción de los fangos. El basamento de las células está constituido por un toldo de material plástico en el cual están dispuestos drenajes, a fin de asegurar la recuperación de los efluentes tratados, en una capa de guijarros (h = 20 cm aproximadamente y granulometría del orden de 30/80 mm). Esta capa de guijarros está recubierta sucesivamente por una capa de gravas (h = 10 cm aproximadamente) y una capa de arena (h = 40 cm, arena lavada exenta de finos).

Un tratamiento biológico del tipo de cultivo fijo se produce en la capa de arena y con el efecto mecánico de la filtración es posible obtener buenas prestaciones depurativas.

Las superficies de las células de filtración-compostaje están plantadas de cañas (Phragmites australis), cuyo intenso desarrollo radicular favorece la circulación del aire y asegura un compostaje de los fangos. En funcionamiento normal, la sequedad de los fangos es de aproximadamente 12% y el nivel de velo de los fangos en las células aumenta de 20 a 30 cm por año. Después de aproximadamente cinco años de funcionamiento, es necesario asegurar la extracción de los fangos acumulados (composte). Después de un período de reposo del orden de una a dos semanas, se extrae el composte y se le mantiene provisionalmente en almacenaje para secado en un área contigua. Después de varias semanas de secado, es posible obtener un producto perfectamente estabilizado que presenta una sequedad superior al 30%.

La tabla 1 siguiente da a título de ejemplo el dimensionamiento de los diversos elementos de estaciones de depuración según la presente invención para diferentes tamaños de instalación.

TABLA 1

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En lo que concierne al consumo de espacio, la tabla 2 siguiente indica las superficies totales que deben utilizarse, por una parte en las técnicas anteriores y, por otra parte, en una instalación según la presente invención que utiliza un lecho bacteriano combinado con células de filtración-rizocompostaje. En la tabla, "GDE" designa una rejilla de escurrido, por ejemplo tal como la definida en el documento FR-A-2 754 191.

TABLA 2

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El examen de esta tabla 2 pone claramente de manifiesto que la técnica propuesta por la invención consume muy poco espacio, lo que le confiere una ventaja importante con relación a las otras técnicas, especialmente con relación al lagunaje y a todas las técnicas en las cuales interviene la filtración para el tratamiento de los efluentes.

La tabla 3 permite comparar los costes de inversión de las instalaciones según la invención con los de las instalaciones según las otras líneas de tratamiento. Los valores indicados en la tabla 3 corresponden a costes relativos expresados con relación al caso de la figura más onerosa, arbitrariamente cifrada en 1.000.

TABLA 3

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Las relaciones de precio mencionadas anteriormente se dan a título indicativo, con un objetivo de respeto de las normas anteriormente mencionadas, excepto la técnica del lagunaje (norma particular sobre muestras del rechazo previamente filtrado). En lo que concierne a la técnica por fangos activados, se hace referencia a un tratamiento del tipo de aireación prolongada. Para las instalaciones de capacidad inferior a 500 eH, no se tiene en cuenta un espesamiento dinámico (por ejemplo, "GDE" u otras técnicas similares).

La tabla 3 pone claramente de manifiesto que la técnica aportada por la presente invención es particularmente interesante para estaciones que presenten tamaños inferiores o iguales a 1.000 eH. Por lo demás, se observará que el precio del terreno no ha sido tomado en consideración en estas evaluaciones de costes, lo que puede llegar a ser un parámetro determinante en la elección de la solución que se adoptará. A este respecto, la técnica según la presente invención presenta ventajas determinantes en el caso de un precio elevado del terreno.

La tabla 4 siguiente permite comparar los costes de explotación de estaciones de depuración de diferentes capacidades según la presente invención con los de estaciones de depuración de igual capacidad según las técnicas anteriores. La tabla 4 da los costes aproximados de explotación por año y por equivalente habitante (expresados en una relación con respecto al coste de explotación más elevado).

TABLA 4

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La lectura de la descripción que precede pone claramente de manifiesto que la invención aporta un procedimiento y una instalación de tratamiento de los efluentes cuyo dimensionamiento optimizado permite reducir los costes de inversión y de funcionamiento, beneficiándose de las ventajas de cada uno de los puestos de tratamiento (lecho bacteriano y filtros de rizocompostaje), siendo esto particularmente verdadero en lo que concierne al segundo puesto, en el cual se aseguran simultáneamente la filtración de los efluentes provenientes del lecho bacteriano y el compostaje de la fase de fangos.

El procedimiento y el dispositivo objetos de esta invención permiten obtener un fango estabilizado, no fermentescible y cómodo de empleo, en particular para la realización de terreplenes, para aplicaciones agrícolas, etc.

Queda bien entendido que la presente invención no se limita a los ejemplos de realización descritos y/o representados aquí, sino que engloba todas las variantes que entren dentro del marco de la invención tal como se define por las reivindicaciones.

Claims (10)

1. Procedimiento de tratamiento de efluentes de pequeñas colectividades, es decir, de 500 a 2.000 eH (equivalente habitante) aproximadamente, utilizando filtros plantados de cañas, caracterizado porque consiste en:

- efectuar un tratamiento biológico del efluente con ayuda de un lecho bacteriano, y

- realizar una eliminación de las materias en suspensión en el efluente así tratado y, simultáneamente, un tratamiento de los fangos por filtración-compostaje en filtros plantados de Phragmites australis.

2. Instalación para la puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende:

- un lecho bacteriano que incluye al menos una etapa que recibe el efluente a tratar, y

- al menos una célula de filtración-compostaje alimentada a partir del lecho bacteriano, incluyendo cada una de dichas células capas sucesivas de material de relleno y de arena y estando su superficie superior plantada de Phragmites australis.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque las dimensiones del lecho bacteriano se determinan en función de los tratamientos de eliminación de la polución del efluente a efectuar.

4. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque incluye al menos tres células de filtración-compostaje.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 4, caracterizado porque la superficie máxima unitaria de cada una de las células de filtración es del orden de 100 a 150 m^{2}.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2, 4 y 5, caracterizado porque la superficie de las células de filtración-compostaje es de aproximadamente 0,4 a 1 m^{2} por eH.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque se prevé, además, un automatismo para asegurar una alimentación de las células de filtración-compostaje por permutación circular.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque incluye un medio de pretratamiento de los efluentes antes de su paso por el lecho bacteriano a fin de eliminar los desechos.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho medio está constituido por un sistema de cernido que tiene una dimensión de malla del orden de 3 mm.

10. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho medio está constituido por un sistema de tamizado que presenta una dimensión de malla del orden de 6 mm.