ES2183406T5 - Procedimiento y dispositivo de depuracion de aguas residuales que consta de un tratamiento adicional de los lodos por ozonizacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de depuración de las aguas residuales cargadas de materias orgánicas, que constan de una etapa en el curso de la cual las aguas residuales permanecen en un dispositivo de tratamiento biológico (3), llamado dispositivo principal de tratamiento biológico, donde las mencionadas materias orgánicas se degradan por unos micro organismos produciendo unos lodos, una parte de estos lodos está sometida a una ozonización combinada con una agitación mecánica antes de ser enviada al dispositivo principal de tratamiento biológico (3), los lodos sometidos de esta forma a la ozonización se llaman "lodos tratados", caracterizado por el hecho de que en el transcurso de la etapa de agitación mecánica, se aporta a los mencionados lodos tratados una energía mecánica suficiente para atacar las paredes celulares de las bacterias y otros micro organismos contenidos en estos lodos tratados, esta energía mecánica está comprendida entre 50 y 3000 KJ por Kg de materias secas de los lodos tratados, y por el hecho que en el transcurso de la etapa de ozonización, se consume de 0, 001 a 0, 2 g de ozono por g de materias secas de los lodos tratados.
Description
Procedimiento y dispositivo de depuración de
aguas residuales que consta de un tratamiento adicional de los lodos
por ozonización.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y dispositivo de depuración de aguas residuales
comprendiendo un tratamiento adicional de los lodos por
ozonización, de modo que se reduzca de modo significativo las
cantidades de lodos producidos por un sistema de tratamiento
biológico, en particular para reducir el coste de tratamiento de
estos lodos restantes por las nuevas reglamentaciones.
Una de las ventajas de la mencionada invención
es la que permite mejorar la decantabilidad de los lodos después
del tratamiento.
Más particularmente, la invención se refiere a
un procedimiento de depuración de aguas residuales cargadas con
materia orgánica, procedimiento que consta de una etapa en el
transcurso de la cual las aguas residuales permanecen en un
dispositivo principal de tratamiento biológico(constituido
por uno o varios reactores tales como cubetas de aeracion, lechos
bacterianos, digestores anaeróbicos, clarificadores, etc... poniendo
en practica un tratamiento biológico asociado eventualmente a un
tratamiento físico-químico), donde las mencionadas
materias orgánicas se degradan por unos
micro-organismos produciendo lodos, una parte de
estos lodos es sometida a una ozonización combinada con una
agitación mecánica antes de ser enviada de nuevo al dispositivo
principal de tratamiento biológico, los lodos sometidos de esta
forma a ozonización se mencionan en adelante como "lodos
tratados", procedimiento en el cual en el curso de la etapa de
ozonización, se consume de 0,001 a 0,002 g de ozono por gramo de
materias secas de lodos tratados.
El documento
EP-A-0 645 347 describe un
procedimiento como este, en el cual la ozonización tiene lugar
después de la acidificación de los lodos tratados a un pH inferior
a 5, la agitación mecánica se pone en practica o bien en el
transcurso del proceso de acidificación para mezclar los lodos
tratados con un reactivo de acidificación, o por bombeo con vistas
a pulverizar una parte de los lodos tratados en el reactor de
ozonización.
El procedimiento descrito en este documento
presenta notablemente los inconvenientes de necesitar unas
cantidades de ozono relativamente elevadas, y de perturbar el
funcionamiento del dispositivo principal de tratamiento biológico
por el hecho de la acidificación de los lodos tratados.
De hecho, el documento
DE-A-44 07 564 describe un
procedimiento que consta de un ataque de las paredes celulares de
micro organismos en unos lodos, por ultrasonido, sin reciclaje.
Los documentos
WO-A-95/13990 y
US-A-3 772 188 describen unos
procedimientos de tratamiento de lodos que constan de una agitación
mecánica que permite dispersar la masa flocosa.
Finalmente, el documento
US-A-4 370 235 describe un
procedimiento de tratamiento de los lodos que consta de una
ozonización combinada con una agitación mecánica suficiente para
atacar las paredes de los micro organismos contenidos en los lodos.
Los lodos tratados de esta forma se envían a un reactor de
digestión, y no son reciclados.
La presente invención tiene notablemente como
objetivo paliar los inconvenientes mencionados del procedimiento
descrito en el documento EP-A-0 645
347.
A tal efecto, la invención propone un
procedimiento que se caracteriza por el hecho de que se aporta a
los lodos tratados una energía mecánica suficiente para atacar las
paredes celulares de las bacterias y otros micro organismos
contenidos en estos lodos tratados, esta energía mecánica esta
comprendida entre 50 y 3000 KJ por Kg de materias secas de lodos
tratados.
Gracias a estas disposiciones, la eficacia del
tratamiento de la ozonización se mejora en relación con el
procedimiento descrito en el documento
EP-A-0 645 347 mencionado, por el
hecho de que la energía de la agitación mecánica aportada a los
lodos tratados es suficiente para fragilizar la masa flocosa y las
paredes celulares de los micro organismos contenidos en los lodos
tratados mencionados, con el fin de permitir un ataque mas eficaz
de estos micro organismos por el ozono. La desestructuración de la
masa flocosa resultante del ataque de los exopolimeros asegura la
cohesión de la mencionada masa flocosa y lleva consigo el reventado
de diversas bacterias y protozoarios.
De esta forma, se puede utilizar unas cantidades
de ozono netamente menores que en el procedimiento descrito en el
documento antes indicado.
Además, no es necesario acidificar los lodos
tratados, de modo que no se perturba al buen funcionamiento del
dispositivo principal del tratamiento biológico.
\newpage
De hecho, el hecho de no tener que acidificar
los lodos tratados mejora aún el rendimiento del proceso de
ozonización.
Finalmente, gracias a la recirculación de los
lodos hacia el dispositivo principal de tratamiento biológico, se
absorbe la contaminación adicional generada en el momento de la
desestructuración de las paredes celulares de los micro organismos
(aumento de la demanda química en oxigeno [DCO], de la demanda
bioquímica en oxigeno [DBO] y de carbono orgánico disuelto), para
finalmente obtener una reducción importante de los volúmenes y de
las masas de lodos, una mejora sensible de los índices de lodos
(notablemente índice de Mohlmann) y una reducción al mínimo de los
eventuales desordenes biológicos (notablemente "bulking"
(abultamiento) debido a las bacterias filamentosas).
En unos modos de realización preferidos de la
invención, se puede eventualmente tener recurso además a uno y/o a
otro de los dispositivos siguientes:
- el pH de los lodos tratados siempre esta
comprendido entre 6 y 9;
- la agitación mecánica de los lodos tratados
tiene lugar antes de su ozonización;
- la agitación mecánica de los lodos tratados
tiene lugar después de su ozonización;
- la agitación mecánica y la ozonización de los
lodos tratados tienen lugar en un mismo recinto de reacción;
- un cierto caudal de lodos tratados, llamado
primer caudal, se retira a la salida del reactor de ozonización de
los lodos tratados, este primer caudal sufre entonces la agitación
mecánica, el mencionado primer caudal es enviado a continuación al
reactor de ozonización con un cierto caudal suplementario de lodos
procedentes del reactor biológico principal, llamado segundo
caudal, el segundo caudal es inferior al primer caudal;
- los lodos tratados sufren una digestión
aeróbica o anaeróbica además de la ozonización y de la agitación
mecánica;
- la digestión aeróbica o anaeróbica tiene lugar
después de la ozonización y la agitación mecánica;
- un cierto caudal de lodos tratados se retira
a la salida de un digestor donde se pone en practica la digestión
aeróbica o anaeróbica de los lodos tratados, este caudal de lodos
tratados sufre entonces la agitación mecánica y la ozonización
antes de ser enviado al digestor con un cierto caudal suplementario
de los lodos procedentes del reactor biológico principal;
- se envía al dispositivo principal de
tratamiento biológico solo una parte de los lodos tratados que
hayan sufrido la digestión anaeróbica, y se evacua otra parte de
los lodos tratados que salen del digestor anaeróbico;
- la etapa de ozonización se pone en practica
en un reactor de ozonización que consta al menos de un respiradero
de donde sale un efluente gaseoso que consta de al menos ozono y
oxigeno, el procedimiento consta además de una etapa que consiste
en recoger este efluente gaseoso, y volver usar el mencionado
efluente gaseoso para tratar las aguas residuales u otro líquido
resultante del tratamiento de estas aguas residuales; se destruye
el ozono contenido en el efluente gaseoso recogido a la salida del
respiradero, antes de volver a usar el mencionado efluente gaseoso,
la destrucción del ozono puede llevarse a cabo por vía térmica o
catalítica;
- la ozonización de los lodos tratados se lleva
a cabo en un reactor de ozonización que trabaja bajo presión;
después de su paso por el dispositivo principal de tratamiento
biológico, las aguas residuales sufren una etapa de clarificación
en el transcurso de la que al menos los lodos destinados a ser
tratados por la ozonización y la agitación mecánica se separan de
las mencionadas aguas residuales.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán en el transcurso de la descripción siguiente de varias
de sus formas de realización, dadas a titulo de ejemplos no
limitativos, en relación con los dibujos adjuntos.
En los dibujos:
la figura 1 es una vista esquemática de una
instalación de tratamiento de aguas residuales poniendo en práctica
un procedimiento según una forma de realización de la
invención,
las figuras de 2 a 4 son unos diagramas de
bloque que muestran en mayor detalle el contenido del conjunto 9
de la figura 1,
las figuras de 5 a 8 son unas vistas
esquemáticas que muestran en mayor detalle el contenido del
dispositivo 10 de las figuras de 2 a 4, en el cual se pone en
práctica el tratamiento combinado de ozonización y de agitación
mecánica de los lodos tratados.
y la figura 9 es una vista similar a la figura
1, para otra forma de realización de la invención.
En las diferentes figuras, las mismas
referencias designan unos elementos idénticos o similares.
La figura 1 representa muy esquemáticamente una
estación de depuración (1) de las aguas residuales que consta
de:
una llegada (2) de aguas residuales cargadas de
materia orgánica,
- uno o varios reactores de tratamiento
biológico, por ejemplo una cubeta de aeracion (3) en la cual las
mencionadas materias orgánicas se degradan por unos micro
organismos, produciendo unos lodos, esta cubeta de aeracion (3)
puede estar llegado el caso asociada a o sustituida por uno o
varios otros dispositivos de tratamiento biológico tales como
reactores de cultivos fijos, digestores anaerobicos, u otros,
- un clarificador (4), o cualquier otro sistema
de separación sólido-líquido, que recibe las aguas
residuales después de su paso por la cubeta de aeracion (3) y que
separa el agua y los lodos,
- una salida de agua tratada (5), que recoge el
agua a la salida del clarificador (4),
- una evacuación de lodos (6), que recoge los
lodos a la salida del clarificador (4),
- un primer lazo de reciclado (7), que recoge
una parte de los lodos al nivel de la evacuación (6) y que recicla
estos lodos a la parte de arriba de la cubeta de aeracion (3), este
primer lazo de reciclado (7) puede, llegado el caso, ser suprimido
(este lazo de reciclaje puede por ejemplo asegurar un caudal que
representa de un 50 a un 300% del caudal nominal del efluente
urbano o industrial tratado por la estación de depuración),
- un segundo lazo (8) de degradación de los
lodos, que recoge igualmente una parte de los lodos al nivel de la
evacuación (6) y que reenvía estos lodos en la parte de arriba de
la cubeta de aeracion (3) después del paso por un con junto (9) de
tratamiento de los lodos donde los mencionados lodos sufren al
menos un tratamiento combinado de ozonización y de agitación
mecánica.
Como se ha representado en las figuras de 2 a 4,
el conjunto (9) de tratamiento de los lodos puede constar de:
- o bien únicamente un dispositivo (10) de
ozonización y de agitación mecánica (figura 2),
- o bien un digestor aeróbico o anaeróbico (11)
dispuesto en dirección hacia abajo de un dispositivo (10) de
ozonización y de agitación mecánica (figura 3) una fracción de los
lodos que salen del digestor (11) puede entonces, llegado el caso,
ser evacuada en lugar de reciclar la totalidad de estos lodos a la
parte alta de la cubeta de aeracion (3),
- o bien un digestor anaeróbico (11) que consta
de un lazo de recirculación (12) (figura 4) en el cual esta
integrado un dispositivo (10) de ozonización y de agitación
mecánica, el caudal de los lodos (Q4) sacado al nivel de la
evacuación de los lodos (6) es generalmente inferior al caudal de
los lodos (Q3) que recorre el lazo de reciclaje (12) entre la
entrada y la salida del digestor (11) (como en el caso de la figura
3, una fracción de los lodos que sale del digestor (11) puede
entonces, llegado el caso, ser evacuada en lugar de reciclar la
totalidad de estos lodos a la parte alta de la cubeta de aeracion
(3)).
Como se ha representado en la figura 5, el
dispositivo (10) de ozonización y de agitación mecánica consta de
un agitador mecánico (13) que consiste generalmente en un recinto
(14) que consta de una o varias turbinas (15) o eventualmente de
unos mezcladores dinámicos, de hidroeyectores, de trituradores ...
o cualquier otro sistema de agitación mecánica.
Se observara que los ultrasonidos están
considerados como un fenómeno físico (generación de ondas
acústicas), y no entran por tanto en la categoría de los fenómenos
llamados mecánicos en el sentido de la presente invención, que pone
en practica unos dispositivos en movimiento.
La potencia del sistema de agitación mecánica se
elige de modo que el con junto (9) de tratamiento de lodos disipa
una energía mecánica de agitación.
Además, el dispositivo (10) de ozonización y de
agitación mecánica consta de un reactor de ozonización (16) que
consiste generalmente en un recinto cerrado (17) que recibe el lodo
a tratar y en el cual se inyecta ozono procedente de un ozonizador
(18), por medio de tubos de inyección (19) (eventualmente
sustituidos por unos difusores porosos, unos hidroeyectores u
otros), estos tubos están conectados, llegado el caso, a unos
mezcladores estáticos o dinámicos.
La ozonización consume globalmente de 0,001 a
0,2 g de ozono por g de materias secas contenidas en los lodos
tratados que atraviesan el conjunto (9) de tratamiento de los lodos
(en el caso en que los lodos tratados pasaran varias veces por el
reactor de ozonización (16), el consumo de ozono antes mencionado
sería el consumo total en el conjunto de los pasos de los lodos por
el reactor de ozonización).
El recinto (17) puede, llegado el caso, ser
puesto bajo presión, y ser en este caso el objeto de unos cálculos
de estructura apropiados.
Además, este recinto (17) consta de un
respiradero (20) de donde sale un efluente gaseoso que consta al
menos de oxigeno y ozono no consumidos por el tratamiento de los
lodos, este respiradero (20) puede, llegado el caso, ser unido a un
dispositivo (21) que destruye el ozono por calentamiento o por su
paso sobre carbono activo, o el mencionado efluente gaseoso puede
a continuación volver a usarse en un punto cualquiera de la
estación de depuración, por ejemplo, por inyección en las aguas
residuales en la parte alta de la cubeta de aeración (3), o por la
puesta en contacto con cualquier otro líquido resultante del
tratamiento de las aguas residuales (aguas tratadas a la salida de
la cubeta de aeracion o a la salida del clarificador, u otros).
El agitador mecánico (13) y el reactor de
ozonización (16) se alimentan generalmente de lodos por una bomba
(22) que puede, llegado el caso, participar en la agitación
mecánica de los lodos, en cuyo caso la bomba (22) puede de modo
ventajoso ser de tipo centrífugo.
En este caso, la energía mecánica de agitación
aportada a los lodos por el agitador (13) podrá, llegado el caso,
ser inferior a 10 KJ por Kg de materias secas de lodos tratados (o,
llegado el caso, 600 KJ por m^{3} de lodos tratados), estando
previsto que la suma de esta energía mecánica de agitación con la
energía mecánica aportada a los lodos por la bomba (22) este
comprendida entre 10 y 2000 KJ por Kg de materia seca de lodos
tratados (llegado el caso de 600 a 14400 KJ por m de lodos
tratados).
Esta claro que el agitador mecánico (13) y el
reactor de ozonización (16) no están obligatoriamente dispuestos
como en la figura 5; como se ha representado en las figuras 6 a 8,
es posible:
- disponer el reactor de ozonización (16) en la
dirección hacia arriba del agitador mecánico (13) (figura 6),
- disponer la turbina (15) u otro sistema de
agitación mecánica en el reactor de ozonización (23) mismo (figura
7), este reactor tiene de hecho unas características similares al
reactor de ozonización (16) descrito anteriormente,
- disponer el agitador mecánico (13) en un lazo
de recirculación (24) que saca un caudal (Q1) de lodos al nivel de
la salida del reactor de ozonización (16) y que envía este caudal
(Q1) a la entrada del mencionado reactor, el caudal (Q2) de lodos
que se saca al nivel de la evacuación de lodos (6) y que se reúne
con el caudal (Q1) a la entrada del reactor de ozonización es
generalmente inferior al caudal (Q1), y el lazo de recirculación
(24) esta generalmente dotado de una bomba (25) que puede, llegado
el caso, participar en la agitación mecánica de los lodos, como se
ha descrito anteriormente para la bomba (22) (figura 8).
Finalmente, como se ha representado en la figura
9 el conjunto (9) de tratamiento de los lodos, con todas las
variantes descritas anteriormente, puede eventualmente sacar unos
lodos en la cubeta de aeracion (3) y enviar los lodos tratados en
la misma cubeta de aeracion.
Mas generalmente, el conjunto (9) de tratamiento
de los lodos puede sacar los lodos a tratar en un lugar cualquiera
de la estación de depuración después de al menos un tratamiento
biológico de las aguas residuales, y enviar al menos una parte de
los lodos tratados hacia este tratamiento biológico.
Finalmente, se observara que los lodos tratados
no sufren en ningún momento una acidificación, el pH de estos
lodos sigue siendo siempre superior a 5, y de preferencia esta
comprendido entre 6 y 9, de modo que la reinyección de estos lodos
en el tratamiento biológico de la estación de depuración no
perturba al tratamiento biológico.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se dirige únicamente a ayudar al lector y no forma
parte del documento de patente europea. Incluso si se ha procurado
el mayor cuidado en su concepción, no se pueden excluir errores u
omisiones y el OEB declina toda responsabilidad a este
respecto.
- \bullet EP 0645347 A (0004)(0009)(0011)
- \bullet US 3772188 A (0007)
- \bullet DE 4407564 A (0006)
- \bullet US 4370235 A (0008)
\bullet WO 9513990 A (0007).
Claims (14)
1. Procedimiento de depuración de las aguas
residuales cargadas de materias orgánicas, que constan de una etapa
en el curso de la cual las aguas residuales permanecen en un
dispositivo principal de tratamiento biológico (3), donde las
mencionadas materias orgánicas se degradan por unos micro
organismos produciendo unos lodos, una parte de estos lodos esta
sometida a una ozonización combinada con una agitación mecánica
antes de ser enviada al dispositivo principal de tratamiento
biológico (3), los lodos sometidos de esta forma a la ozonización
se llaman "lodos tratados", procedimiento en el cual en el
curso de la etapa de ozonización se consume de 0,001 a 0,02 g de
ozono por g de materias secas de lodos tratados,
caracterizado por el hecho de que en el
transcurso de la etapa de agitación mecánica, se aporta a los
mencionados lodos tratados una energía mecánica suficiente para
atacar las paredes celulares de las bacterias y otros micro
organismos contenidos en estos lodos tratados, esta energía
mecánica esta comprendida entre 50 y 3000 KJ por Kg de materias
secas de los lodos tratados.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual el pH de los lodos tratados esta siempre comprendido entre 6
y 9.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el cual la agitación mecánica de los
lodos tratados tiene lugar antes de su ozonización.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el cual la agitación mecánica de los
lodos tratados tiene lugar después de su ozonización.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el cual la agitación mecánica y la
ozonización de los lodos tratados tienen lugar en un mismo recinto
de reacción (23).
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el cual un cierto caudal de lodos
tratados (Q1), llamado primer caudal, se saca a la salida de un
reactor de ozonización (16, 23) donde se ha puesto en practica la
ozonización de los lodos tratados, este primer caudal sufre
entonces la agitación mecánica, el mencionado primer caudal se
envía a continuación al reactor de ozonización (16, 23) con un
cierto caudal suplementario de lodos (Q2) procedente del reactor
biológico principal, llamado segundo caudal, el segundo caudal (Q2)
es inferior al primer caudal (Q1).
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual los lodos tratados sufren
una digestión aeróbica o anaeróbica además de la ozonización y de
la agitación mecánica.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el cual la digestión aeróbica o anaeróbica tiene lugar después de
la ozonización y la agitación mecánica.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el cual un cierto caudal de los lodos tratados (Q3) es de nuevo
retirado a la salida de un digestor (11) donde se pone en practica
la digestión aeróbica o anaeróbica de los lodos tratados, este
caudal de lodos tratados sufre entonces la agitación mecánica y la
ozonización antes de ser enviado al digestor (11) con un cierto
caudal suplementario de lodos (Q4) procedente del reactor
biológico principal.
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones de 7 a 9, en el cual se envía al dispositivo
principal de tratamiento biológico (3) solo una parte de los lodos
tratados que hayan sufrido la g digestión aeróbica o anaeróbica, y
en el cual se evacua otra parte de los lodos tratados que salen del
digestor.
11. Procedimiento según uno cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la etapa de ozonización se
pone en practica en un reactor de ozonización (16) que consta al
menos de un respiradero (20) por donde sale un efluente gaseoso que
consta al menos de ozono y de oxigeno, el procedimiento consta
además de una etapa que consiste en recoger este efluente gaseoso,
y volver a utilizar el mencionado efluente gaseoso para tratar las
aguas residuales u otro líquido resultante del tratamiento de estas
aguas residuales.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en
el cual se destruye el ozono contenido en el efluente gaseoso
recogido a la salida del respiradero (20), antes de volver a usar
el mencionado efluente gaseoso.
13. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la ozonización de los lodos
tratados se lleva a cabo en un reactor de ozonización (16) que
trabaja bajo presión.
14. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual después de su paso por el
dispositivo principal de tratamiento biológico (3), las aguas
residuales sufren una etapa de clarificación en el transcurso de la
cual al menos los lodos destinados a ser tratados por ozonización y
agitación mecánica se separan de las mencionadas aguas
residuales.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9709882 | 1997-08-01 | ||
FR9709882A FR2766813B1 (fr) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Procede et dispositif d'epuration d'eaux usees comprenant un traitement additionnel des boues par ozonation |
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ES98940336T Expired - Lifetime ES2183406T5 (es) | 1997-08-01 | 1998-07-24 | Procedimiento y dispositivo de depuracion de aguas residuales que consta de un tratamiento adicional de los lodos por ozonizacion. |
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