ES2244841T3 - Procedimiento para influenciar el indice del volumen de lodos para reducir los lodos flotantes en instalaciones depuradoras. - Google Patents
Procedimiento para influenciar el indice del volumen de lodos para reducir los lodos flotantes en instalaciones depuradoras.Info
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Abstract
Procedimiento para la depuración biológica de aguas residuales en una instalación depuradora con una mezcla de agua y lodos activados en el depósito de bioventilación, en el cual la mezcla o parte de la misma antes de su entrada en un estanque de depuración final es gasificada con oxígeno puro o aire enriquecido con oxígeno, caracterizado por el hecho de que la concentración de nitrógeno en la mezcla de agua y lodos activados se lleva a una concentración cualquiera por desgasificación, que se sitúe por debajo de la concentración de saturación, y que se mide continuamente la concentración de nitrógeno en el estanque de depuración final detrás de una barrera de oxígeno, y que el tiempo de permanencia o de pasaje en la zona entre la barrera de oxígeno y la alimentación al estanque de depuración final es controlado de tal manera que exista una concentración de saturación o subsaturación de oxígeno bajo las condiciones ambientales dadas.
Description
Procedimiento para influenciar el índice del
volumen de lodos para reducir los lodos flotantes en instalaciones
depuradoras.
La invención se refiere a un procedimiento para
la depuración biológica de aguas residuales, según lo mencionado en
el concepto principal de la reivindicación 1.
Tal procedimiento es conocido por la DE 29 22 828
A1 y la DE 196 44 080 A1. Estas teorías ya conocidas describen
procedimientos para la depuración biológica de aguas residuales, en
los cuales se evita una flotación de lodos en el estanque de
depuración final, de manera que por el aumento de la oxigenación en
el depósito de bioventilación se previene una saturación superior
de la mezcla de líquido y lodos con metabolitos gaseosos como
nitrógeno y CO_{2}. La adición de gas con contenido de O_{2}
para eliminar N_{2} ocurre de tal manera que el contenido de
O_{2} al final de la fase biológica se encuentra entre 1 y 2 ppm.
En la segunda publicación anteriormente citada se ha propuesto
dirigir la cantidad de gas de escape según la cantidad de nitrógeno
N_{2} a extraer.
Desde el punto de vista general, el depósito de
bioventilación y el estanque de depuración final pertenecen a
instalaciones depuradoras en las que como procedimiento de
depuración biológica se ha elegido el procedimiento usual de lodos
activados. En los depósitos de bioventilación, los lodos
consistentes en primera línea en microorganismos purificadores de
aguas residuales, se mantienen a flote por ventilación y/o
agitación, mientras que el estanque de depuración final sirve para
la sedimentación y por ello para la separación de los lodos del
agua depurada.
El índice del volumen de lodos es una medida para
la sedimentabilidad de una mezcla de lodos y agua. Cuanto mejor se
sedimenten los lodos, más pequeño puede ser un estanque de
depuración final, lo que ofrece un potencial de ahorro grande
respecto a los costes de inversión en caso de construir una nueva
instalación depuradora, o cuanto más alta sea la alimentación al
estanque de depuración final existente, sin que esto perjudique la
calidad de los valores de desagüe, más alta puede ser la cantidad de
sustancia seca (microorganismos) en el depósito de bioventilación,
lo que permite una mayor eficiencia de depuración.
Los lodos que se sedimentan mal (caracterizado
por un índice elevado del volumen de lodos) entrañan el riesgo de
ser lavados de la instalación depuradora y de que el cauce de
desagüe se cargue innecesariamente de sustancias nutritivas y/o
tóxicas. Unos índices elevados de volumen de lodos indican lodos
acumulados denominados "lodos flotantes".
Una variación de la concentración de nitrógeno
provoca una variación del comportamiento de sedimentación/índice
del volumen de lodos. La reducción de la concentración de nitrógeno
en este caso está acompañada de una reducción del índice del
volumen de lodos y por ello de una mejor sedimentabilidad.
Los procedimientos, cuyo objetivo es evitar lodos
flotantes, se basan en la siguiente percepción: En depósitos de
bioventilación (depósitos, en los cuales la depuración biológica
ocurre según el procedimiento de lodos activados) domina por regla
general una sobresaturación de gas nitrógeno, cuando el oxígeno
necesario para los microorganismos es introducido en el depósito a
través del aire. El aire contiene casi un 80% de nitrógeno y sólo
un 20% de oxígeno. Debido a esta introducción de nitrógeno,
especialmente en depósitos de bioventilación profundos, así como al
nitrógeno que se produce adicionalmente durante la
desnitrificación, se ocasiona la sobresaturación de nitrógeno. Una
sobresaturación de gas, como en este caso de nitrógeno, influye en
las características de sedimentación de los lodos en el estanque de
depuración final sucesivo, en el que deben sedimentarse los lodos:
La sedimentación se dificulta. Cuanto más profundos son los
depósitos de bioventilación, mayor es el grado de sobresaturación.
Cada vez se construyen más depósitos de bioventilación más profundos
debido a la necesidad de ahorrar espacio.
Puede verse que el nitrógeno influye en las
características de sedimentación de los lodos ya solo por el hecho
de que durante la gasificación del depósito de bioventilación con
oxígeno puro en lugar de aire los índices del volumen de lodos están
en un margen en el que no se producen lodos flotantes.
En el estado de la técnica hay procedimientos
para evitar el lodo flotante, en caso de instalaciones depuradoras,
cuya depuración biológica ocurre según el principio del
procedimiento de lodos activados, en los que se conectan fosos de
desgasificación planos o presas sumergibles entre el depósito de
bioventilación y el estanque de depuración final. Estos
procedimientos son parcialmente intensivos sobre superficies y
eficaces sólo hasta cierto grado, sin embargo en la práctica siguen
siendo los procedimientos normalmente más frecuentes. Según el
estado de la técnica los procedimientos descritos son utilizados
"a ciegas", es decir, la variación de la concentración de
nitrógeno no puede comprobarse mediante una medición, de modo que
por regla general se hace un gasto mayor de lo necesario para llevar
la concentración de nitrógeno a un margen certero, en el que dejen
de generarse lodos flotantes (por debajo de la concentración de
saturación).
Por lo tanto la invención se basa en la tarea de
mejorar el procedimiento inicialmente descrito de modo que
garantice una sedimentación de lodos segura y más económica en el
estanque de depuración final sin un gran esfuerzo constructivo.
Esta tarea se soluciona mediante el procedimiento
según la invención caracterizado en la reivindicación 1.
Contrariamente al estado de la técnica, en el
procedimiento según la invención se cuantifica la reducción de la
concentración de nitrógeno usando una sonda de N_{2}, cuyo
procedimiento de medición está protegido por ejemplo por la patente
alemana N°. 199 06 392.
Con ayuda de la gasificación de oxígeno dentro
del margen del procedimiento según la invención se elimina el
nitrógeno (N_{2}) de la mezcla (se descarga). Cuanto más profundo
sea el depósito de bioventilación, más alto será el grado de
sobresaturación de nitrógeno. El oxígeno es el único gas que se
considera para esta invención, dado que contrariamente a otros
gases es respirado/consumido por los microorganismos en los lodos
activados y de esta manera eliminado de nuevo de la mezcla de agua y
lodos y por su parte no hay que preocuparse de malas
características de sedimentación.
En consecuencia, el procedimiento según la
invención es más económico, porque sólo se toman exactamente
aquellas medidas que son mensurables y necesarias para lograr un
determinado objetivo. Para evitar p. ej. los lodos flotantes basta
con llevar la concentración de nitrógeno a un margen que está justo
por debajo de la concentración de saturación y no más, como debía
ser el caso hasta ahora por motivos de seguridad de funcionamiento
necesaria con la incertidumbre al mismo tiempo respecto a la
eficacia de las medidas efectuadas. Por otra parte se puede ir
también consciente e intencionadamente más o menos por debajo de la
concentración de saturación de nitrógeno, cuando p. ej. puede
esperarse la desnitrificación descontrolada en el estanque de
depuración final. La desnitrificación descontrolada en el estanque
de depuración final comienza por regla general solamente después de
un tiempo de estancia prolongado en el estanque de depuración final
y conduce a la formación de gas nitrógeno. Este nitrógeno se
disuelve en el contenido del estanque de depuración final, y se ha
de evitar una nueva sobresaturación. La disminución muy por debajo
de la concentración de saturación representa por consiguiente una
especie de tampón. Un tiempo de permanencia prolongado en el
estanque de depuración final puede ser necesario para que los lodos
sedimentados espesen mejor (contenido más alto en sustancia
seca).
Resulta ventajosa una ventilación de pequeñas
burbujas, puesto que ésta influye positivamente en el rendimiento y
con ello en la entrada de oxígeno o la descarga de nitrógeno.
Según el caudal de agua o el tiempo de
permanencia del agua en el depósito de bioventilación ha de
determinarse en cada caso la cantidad de oxígeno que ha de
introducirse por esta vía en el depósito, para influenciar las
características de sedimentación de la mezcla de lodos y agua y
poder evitar así los lodos flotantes de forma segura.
Otras ventajas y características se deducen de
las reivindicaciones secundarias, que pueden ser inventivas junto a
la reivindicación principal. A continuación se describe más
detalladamente un ejemplo de realización con ayuda del dibujo para
comprender mejor la invención. Este muestra:
Fig. 1 una vista esquemática en sección
transversal a través de un depósito de bioventilación, en el que se
puede realizar el procedimiento según la invención.
Según la profundidad del agua en el depósito de
bioventilación y la temperatura del agua, la concentración de
nitrógeno, la concentración de la saturación de nitrógeno así como
la cantidad de nitrógeno que debe ser eliminado de la mezcla de agua
y lodos pueden presentar grandes diferencias.
En la tabla representada más abajo se determinan,
para dos temperaturas diferentes, siempre para tres profundidades
de agua, la concentración de nitrógeno esperada, la concentración
de saturación así como la concentración de nitrógeno que debe ser
eliminada.
La concentración de nitrógeno esperada es el
producto de concentración de saturación bajo presión ambiental y
presión dominante en el depósito en [bar] (presión ambiental en
[bar] más el producto de multiplicar la profundidad media del
depósito en [m] por 0.1 en [bar/m]).
Las concentraciones existentes a causa de la
presión hidrostática existente en el depósito siempre son más altas
que las concentraciones de saturación bajo presión ambiental
(aprox. 1 bar). En la siguiente tabla está relacionada la
concentración de nitrógeno de la mezcla de lodos y agua, que debe
eliminarse, para llevar la concentración de nitrógeno a una
concentración correspondiente a la concentración de saturación. En
caso de haber sólo tanto nitrógeno como el correspondiente a la
concentración de saturación, se puede suponer que hay buenas
características de sedimentación. Otra reducción por debajo de la
concentración de saturación puede ser significativa cuando se
esperan procesos en el estanque de depuración final que conduzcan a
otra producción de N_{2} (desnitrificación). En este caso la
concentración a eliminar sería aún mayor que los valores indicados
en la tabla.
\newpage
| Profundidad | CN_{2}, esperada = CN_{2}, | 5°C Temperatura del | 15°C Temperatura del |
| del agua [m] | satur. + 0,1 \cdot \frac{profundidad}{2} | agua CN_{2}, Satur. | agua CN_{2}, satur. |
| = 20,5 mg/l | = 16,9 mg/l | ||
| CN_{2} (Concentración de nitrógeno) [mg/l] | 25,6 | 21,1 | |
| 5 | Grado de sobresaturación [%] | 25 | 25 |
| Concentración de N_{2} [mg/l] a eliminar | 5,1 | 4,2 | |
| CN_{2} (Concentración de nitrógeno) [mg/l] | 30,8 | 25,4 | |
| 10 | Grado de sobresaturación [%] | 50 | 50 |
| Concentración de N_{2} [mg/l] a eliminar | 10,3 | 8,5 | |
| CN_{2} (Concentración de nitrógeno) [mg/l] | 41 | 33,8 | |
| 20 | Grado de sobresaturación [%] | 100 | 100 |
| Concentración de N_{2} [mg/l] a eliminar | 20,5 | 16,9 |
Claims (4)
1. Procedimiento para la depuración biológica de
aguas residuales en una instalación depuradora con una mezcla de
agua y lodos activados en el depósito de bioventilación, en el cual
la mezcla o parte de la misma antes de su entrada en un estanque de
depuración final es gasificada con oxígeno puro o aire enriquecido
con oxígeno, caracterizado por el hecho de que la
concentración de nitrógeno en la mezcla de agua y lodos activados
se lleva a una concentración cualquiera por desgasificación, que se
sitúe por debajo de la concentración de saturación, y que se mide
continuamente la concentración de nitrógeno en el estanque de
depuración final detrás de una barrera de oxígeno, y que el tiempo
de permanencia o de pasaje en la zona entre la barrera de oxígeno y
la alimentación al estanque de depuración final es controlado de
tal manera que exista una concentración de saturación o
subsaturación de oxígeno bajo las condiciones ambientales dadas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que por la desgasificación de
nitrógeno se produce una concentración de nitrógeno en la
alimentación del estanque de depuración final de 15 a 25 mg/l.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 y 2,
caracterizado por el hecho de que sólo una corriente parcial,
que accede al estanque de depuración final, pasa la barrera de
oxígeno.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 a 3,
caracterizado por el hecho de que se mide la concentración
de nitrógeno en el depósito de bioventilación continuamente
corriente arriba y corriente abajo de la barrera de oxígeno.
Applications Claiming Priority (1)
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