ES2888223A1 - Reactor combinado para depuracion de aguas - Google Patents

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Abstract

Reactor combinado para depuración de aguas que combina fango en suspensión con la tecnología de biodiscos, funcionando como IFAS (Integrated Fixed-Film Activated sludge), mediante un único dispositivo que integra un tanque anóxico dotado de agitación con un reactor de biodiscos ubicados sobre él, para eliminación de nitrógeno del agua mediante un proceso de nitrificación/desnitrificación simultáneo realizado en un único dispositivo. Este dispositivo presenta la ventaja de que, al utilizar un solo reactor, el espacio ocupado es mucho menor, requiriendo aproximadamente la mitad de la superficie del biodisco que requiere un biodisco convencional, en consecuencia menor coste de inversión, y obtiene un rendimiento operativo mucho mayor con un menos consumo energético, un menor tiempo de operación, con el consiguiente ahorro económico y en consecuencia menor coste de explotación.

Description

DESCRIPCIÓN
REACTOR COMBINADO PARA DEPURACIÓN DE AGUAS
Este reactor combinado para depuración de aguas combina fango en suspensión con la tecnología de biodiscos, funcionando como IFAS (Integrated Fixed-Film Activated sludge), mediante un único dispositivo que integra un tanque anóxico dotado de agitación con un reactor de biodiscos ubicados sobre él, para eliminación de nitrógeno del agua mediante un proceso de nitrificación/desnitrificación simultáneo realizado en un único dispositivo.
SECTOR DE LA TÉCNICA
La invención se encuadra en el sector de los dispositivos para la depuración de aguas, y más específicamente a los destinados a la eliminación del nitrógeno presente en el agua.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad se conocen diversas tecnologías para la depuración de aguas, especialmente para la eliminación del nitrógeno contenido en ellas. Podemos citar entre las más utilizadas:
Tecnología de fangos activados para eliminación de N
Los procesos biológicos de eliminación de nitrógeno basados en la tecnología de fangos activados funcionan con biomasa (bacterias) en suspensión, y disponen de una zona-reactor anóxico de desnitrificación que utiliza la DBO (demanda bioquímica de oxígeno) del agua entrante, seguida de otra zona-reactor aireado para la nitrificación y una recirculación interna de nitrato.
El fango activado presente en los rectores, que contiene una relativa alta concentración de sólidos suspendidos (3-4g/L), se conduce un decantador secundario para separar dichos sólidos, de modo que el agua sobrenadante clarificada en la parte superior constituye el agua efluente objetivo y los fangos espesados en la parte inferior son recirculados a los reactores para mantener las altas concentraciones de biomasa. También existe un caudal de purga de fangos para mantener relativamente constante la concentración de sólidos suspendidos.
La configuración geométrica puede emplear bien reactores contiguos separados por tabiques o bien sin tabiques, como son los diques de oxidación y carruseles en los que las zonas aerobias, anóxicas y, en su caso, anaerobias, se generan de modo natural, mediante la aireación en una pequeña zona y la circulación del fango activado con una relativa alta velocidad a lo largo de uno o varios anillos donde primeramente se consume el oxígeno, generándose después una zona anóxica para desnitrificación y, en el mejor de los casos, posteriormente una zona sin nitrato que es anaerobia y que facilita la eliminación de fósforo. Sin embargo, en muchos casos, se requiere una zona-reactor anaerobia previa al dique de oxidación.
Tecnología de filtros percoladores o lechos bacterianos (TF)
Es una tecnología muy antigua que se basa en el crecimiento de biomasa en un lecho con soportes- piezas fijas de piedra o plástico, generándose una biopelícula que es capaz de biodegradar la materia orgánica y, si se desea, también nitrificar el amonio de un agua residual previamente decantada, gracias a que se distribuye desde la parte superior del lecho y percola sobre la biopelícula. Se produce un desprendimiento de biomasa que pasa al líquido, de modo que contiene concentraciones de sólidos suspendidos relativamente altas; para su separación se requiere de una decantación secundaria final. Lógicamente, no hay recirculación de fangos espesados porque se colmataría el lecho.
Para conseguir la nitrificación, se requiere diseñar y operar con muy baja carga de DBO (demanda bioquímica de oxígeno), de modo que en la mitad superior del biofiltro se elimina la DBO y en la parte inferior, ya sin DBO, pueden crecer las bacterias nitrificantes. También se pueden emplear dos biofiltros en serie, el primero para eliminar la DBO con cargas moderadas y el segundo (casi sin DBO entrante) para obtener la nitrificación.
La pre-desnitrificación en biopelícula, como en un proceso de fangos activos, no es viable con biofiltros. Para conseguir la desnitrificación, antiguamente se propuso recircular el nitrato generado en un filtro percolador nitrificante, a un tanque previo donde llega el agua y fango recirculado desde el sedimentador, para desnitrificar en suspensión como en un fango activo. Sin embargo, esto requiere un decantador posterior para evitar la entrada de sólidos suspendidos al filtro percolador, cuya superficie debe ser muy grande porque está sometido a una carga hidráulica muy alta por el empleo de las recirculaciones de fangos y, especialmente, de la recirculación interna.
Dado que siempre se requiere de una separación previa de los sólidos suspendidos para que no se colmate el biofiltro, para conseguir la desnitrificación se puede emplear un decantador- digestor o una fosa séptica o cono imhoff que hace la función de decantador digestor para las poblaciones más pequeñas, al cual se recircula el nitrato generado en un biofiltro nitrificante posterior. No obstante, se considera que ello presenta la siguiente importante limitación: dado su alto TRH, en el decantador- digestor también se producirá una acidogénesis anaerobia con formación de ácidos grasos volátiles (AGV) y, probablemente, una metanogénesis con generación de metano, que en parte estará en estado gaseoso y en parte estará disuelto en el líquido. Por tanto, el líquido de salida de este tanque, que tendrá un caudal relativamente alto debido a la recirculación, contendrá una concentración de sólidos suspendidos que dependerá del grado de clarificación en el tanque y, además, una DBO asociada a los AGV y al metano disuelto. Estos componentes pueden conducir a la colmatación del filtro percolador y/o a la generación de biomasa heterótrofa que, como se sabe, conllevará la reducción de la tasa de nitrificación.
Reactor con lechos móviles plásticos (MBBR Moving Bed Biofilm Reactor)
Es también una tecnología con biomasa en biopelícula, pero, en este caso, se basa en emplear generalmente piezas cilíndricas de polietileno de alta densidad de 1-3 cm de diámetro, con paredes internas a modo de panal de abejas donde puede crecer la biopelícula. Estás piezas se sitúan en un tanque- reactor llenando aproximadamente un 50% de su volumen y por donde pasa el agua objeto de tratamiento, de modo que las piezas están en permanente movimiento gracias a la aireación existente. Así, se produce el contacto entre el agua, la biopelícula y el oxígeno disuelto, que debe alcanzar un valor alto de unos 4mg/L, de modo que tiene lugar la biodegradación de materia orgánica y la nitrificación empleando reactores en serie: en el primero se produce solamente la biodegradación de materia orgánica, en el segundo puede haber cierta nitrificación y en el tercero solamente nitrificación. En este último se alcanzan elevadas tasas diarias, del orden de 0,8 gN/m2, que son mayores que en un proceso de fangos activos con biomasa en suspensión, gracias a que la concentración de biomasa nitrificante que se puede alcanzar en biopelícula es muy alta.
Para conseguir la desnitrificación, se emplea un reactor anóxico agitado también rellenado con lechos móviles, localizado antes de los reactores aireados, en el que entra el agua decantada y una recirculación interna de nitrato desde el último reactor aireado. De este modo se elimina toda la DBO disuelta y una pequeña parte de la DBO en suspensión, consumiendo nitrato en lugar de oxígeno (desnitrificación). Sin embargo, se resalta que la tasa de desnitrificación es relativamente baja debido a la elevada transferencia de oxígeno en la recirculación interna y a la baja concentración de DBO disuelta que normalmente contiene un agua residual urbana. Por todo ello, habitualmente se emplea un reactor de post desnitrificación alimentado con metanol y situado después de los reactores de aireación.
En el contexto de los progresos realizados en las EDAR medianas-grandes, cabe resaltar que la tendencia es añadir lechos móviles plásticos solamente a las zonas aireadas del proceso de fangos activados, de modo que la nitrificación ocurre fundamentalmente en la biopelícula del lecho móvil y la desnitrificación y, en su caso, la eliminación de fósforo con biomasa en suspensión, en reactores anóxicos y anaerobios previos a los aerobios, del mismo modo que en el proceso de fangos activados. Por ello, a este efecto de desacoplamiento de funciones de la biopelícula y de los sólidos suspendidos se le ha denominado concepto IFAS (Integrated Film and Activated Sludge).
Tecnología de biodiscos (RBC - Rotating Biological Contactors)
Es también una tecnología con biomasa en biopelícula, pero en este caso el soporte es un disco de superficie de polietileno que rota, estando la mitad de su superficie sumergida en una cuba por donde pasa el agua objeto de tratamiento. El agua bruta pasa primero por un decantador primario o fosa séptica y después entra en contacto con el biodisco dónde se impregna, por difusión, de la materia orgánica del agua y en su caso de amonio. Cuando esa superficie sale al exterior y se pone en contacto con la atmósfera, tiene lugar una elevada transferencia de oxígeno a la biopelícula, de modo que se produce la biodegradación de la materia orgánica y, en su caso, la nitrificación de amonio a nitrato. De igual modo que en los filtros percoladores, se produce un desprendimiento de biomasa que pasa al líquido, de modo que éste contiene concentraciones de sólidos suspendidos moderadas, por lo que se requiere su separación mediante una decantación secundaria final o decantación lamelar.
Para conseguir una nitrificación eficiente se recomienda emplear tres bloques de biodiscos en serie, de modo que en el primero se produce solamente la biodegradación de materia orgánica, en el segundo puede haber cierta nitrificación y en el tercero solamente nitrificación.
Para conseguir la desnitrificación de nitrato, la bibliografía muestra básicamente estas alternativas:
- La más antigua es la recirculación de nitrato a un tanque de desnitrificación previo, al igual que ocurre con los filtros percoladores, empleando un reactor con biomasa en suspensión y decantador posterior previo al biodisco o un decantador- digestor. Las limitaciones de esta configuración ya se han comentado, aunque, en el caso de los biodiscos, hay una ventaja porque no existe el problema de colmatación como en el filtro percolador, pero sí el de la DBO entrante debido a la alta recirculación y falta de agitación. Por ello, es necesario sobredimensionar los biodiscos o emplear dos bloques en serie con el fin de garantizar una nitrificación eficiente.
- Posteriormente, se ha propuesto la recirculación de nitrato a un reactor con lecho fijo o móvil. Lo más reciente es la recirculación de nitrato a la entrada para conseguir la desnitrificación en biodiscos pre-desnitrificantes que pueden estar sumergidos más que normalmente para minimizar la transferencia de oxígeno. Estos planteamientos están basados en el concepto empleado antes en la tecnología MBBR y, por ello, se considera que presentan las mismas limitaciones, es decir: las tasas que se pueden alcanzar son relativamente bajas.
Podemos encontrar documentos que protegen un reactor con biomasa en suspensión y decantador posterior previo al biodisco, como por ejemplo la patente US4692250A "Simultaneous C and N bio-oxidation with multi-stage RBC recycling”. También que utilizan reactores con soportes de lecho móvil, como por ejemplo la patente ES 2340653B1 "Proceso de depuracion de agua residual”, o decantador -digestor, como por ejemplo la patente CN103663732 "Integrated RBC equipment for enhancing denitrification and treating excess sludge in situ”.
Asimismo se conocen aplicaciones sobre tecnologías con recirculación de nitrato a decantador primario para conseguir la desnitrificación en biodiscos pre-desnitrificantes, como por ejemplo la patente CN205838653U "Intelligence rotation biological denitrification reactor”.
El proceso IFAS también es ampliamente descrito, por ejemplo en la patente WO2020263786 ”System and process for removing ammonium from a wastewater stream””.
Por supuesto también se conocen realizaciones con tecnología de biodiscos, como por ejemplo ES2328777 "Planta depuradora de biodiscos” ó ES2346388 "Dispositivo de biodiscos para un reactor de depuración de aguas residuales”, pero no se conoce en el estado de la técnica ninguna realización que combine en un único dispositivo y proceso la nitrificación en biodiscos con el proceso dedesnitrificación en suspensión, es decir funcinamiento IFAS.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Para resolver el problema técnico de la necesidad de equipos y cubas separadas para cada proceso, con elevado consumo energético y largo tiempo de proceso, se presenta esta invención para mejorar el estado de la técnica actual, que consiste en un reactor combinado para depuración de aguas, que comprende:
- un tanque anóxico con al menos una entrada y una salida para el agua a tratar, que contiene fango heterotrofo en suspensión,
- un reactor de biodiscos ubicados sobre el tanque anóxico, parcialmente sumergidos por debajo del nivel superior del agua a tratar (5), solidarizados de forma paralela con un eje de giro horizontalmente dispuesto que los relaciona con unos medios de giro, estando el reactor de biodiscos preferentemente protegido por su parte superior por una cubierta, y
- uno o varios agitadores del fango en suspensión dentro del tanque anóxico, en su parte inferior.
El reactor combinado para depuración de aguas comprende asimismo electroválvulas y sensores de caudal en cada entrada y en cada salida, asociados eléctricamente a un módulo de control. Este módulo de control puede estar dotado opcionalmente de medios de comunicación y transmisión de datos que permitan tanto el control como la información de forma remota.
Los medios de giro de el o los agitadores pueden ser independientes o ser los mismos de los biodiscos y, funcionar de manera mecánicamente sincronizada. Los medios de giro son de velocidad variable y regulables desde el módulo de control.
A la salida del reactor combinado para depuración de aguas se encuentra dispuesto un decantador secundario, dotado de una salida para el agua ya depurada, y cuya salida de fangos está conectada con la entrada del reactor mediante un conducto de recirculación de fangos, y con una salida de purga de fangos.
La entrada del reactor combinado para depuración de aguas está conectada a un pretratamiento del agua residual a tratar, consistente en un tanque de homogeneización con agitador, pudiendo incorporar opcionalmente un decantador primario, colocado después del pretratamiento del agua residual a tratar y antes de la entrada.
El reactor combinado para depuración de aguas puede opcionalmente complementarse con equipos auxiliares para la eliminación también del fósforo y otros productos que pudieran estar presentes en el agua.
Este reactor combinado para depuración de agua comporta un procedimiento de depuración de aguas característico que comprende una etapa de nitrificación-desnitrificación en la que se realizan simultáneamente y en el mismo reactor, dos procesos en el agua a tratar:
- nitrificación, en el reactor de biodiscos, mediante su rotación controlada, convirtiendo el amonio presente en el agua a tratar en nitrato, mediante el efecto de bacterias aerobias conformando una biopeíicula sobre los biodiscos,
- desnitrificación, en el tanque anóxico, donde las bacterias heterótrofas en ausencia de oxígeno (anoxia) utilizan los nitratos procedentes del proceso de nitrificación anterior, como aceptor de electrones en la oxidación de los compuestos de carbono (DQO) dando como resultado N2 (gas), CO2 (gas) y H2O (liquido).
Este procedimiento puede comprender también, después de la etapa de nitrificacióndesnitrificación, una etapa de decantación de lodos, en el decantador secundario, obteniendo a su salida por un lado agua ya depurada, y por otro lado fangos que, en parte se realimentan a la entrada del reactor mediante el conducto de recirculación de fangos, y el resto se desechan mediante la salida de purga de fangos. El sistema incluye una recirculación de fangos separados en el decantador hacia el reactor anóxico, para asegurar una concentración de bacterias mínima en el proceso de desnitrificación
Este procedimiento puede comprender también, antes de la etapa de nitrificacióndesnitrificación una etapa de pretratamiento del agua residual a tratar, y también opcionalmente, una etapa de decantación en el decantador primario, entre la etapa de pretratamiento del agua residual y la etapa de nitrificación-desnitrificación.
Esta invención presenta las siguientes ventajas con relación al estado de la técnica anterior: - la superficie del biodisco que se requiere en este proceso representa aproximadamente la mitad de la superficie que requiere un biodisco convencional, puesto que en un biodisco convencional se require un biodisco para eliminar carbono y un biodisco para nitrificar, mientras que en este reactor combinado se requiere el biodisco solo para nitrificar. Este ahorro en superficie de biodisco se traduce en unos costes del inversión aproximados del 50%.
- permite combinar fango en suspensión con la tecnología de biopelícula con biodiscos para eliminación de nitrógeno (IFAS), consiguiendo realizar el proceso de nitrificación/desnitrificación de forma simultánea y en un único dispositivo.
- al utilizar un solo reactor, el espacio ocupado es mucho menor, con el consiguiente ahorro económico en su fabricación.
- al realizarse el proceso de nitrificación/desnitrificación de forma simultánea, el ahorro de tiempo es notable, con un TRH (Tiempo de Retención Hidráulica) que está en el orden de las 4-8 horas, mucho menos que con las tecnologías existentes en la actualidad.
- al aplicarse los biodiscos en el proceso de nitrificación/desnitrificación combinado, se evita la necesidad de costosas inyecciones de aire comunes en la tecnología I FAS actual, logrando un ahorro energético de varios órdenes de magnitud, lo cual redunda en una mejor rentabilidad económica y menor coste de operación.
- esta invención es susceptible de aplicación tanto construyéndose mediante obra civil realizada in situ, por ejemplo con tanques de hormigón, como implantando elementos alojados en contenedores y prefabricados con elementos metálicos o plásticos, que darán lugar a una planta prefabricada más apta para poblaciones reducidas.
- También puede aplicarse para ampliar plantas existentes, bien de biodiscos tradicionales o bien de fangos activos, que requieran ampliar sus capacidades
- puede complementarse con equipos auxiliares para la eliminación también del fósforo y otros productos que pudieran estar presentes en el agua.
- los biodiscos nitrificantes, al estar semisumergidos encima del propio tanque anóxico, no requieren recirculación interna para la transferencia del nitrato generado en los biodiscos al líquido de mezcla. Además los biodiscos, como giran lentamente, minimizan la transferencia de oxígeno, de forma que prevalecen las condiciones anóxicas necesarias para la eliminación prácticamente total de la DBO (demanda bioquímica de oxígeno), mediante la desnitrificación con biomasa en suspensión,
- el reactor puede operar con agua bruta, por lo que la DBO disponible para desnitrificar en suspensión es muy alta, consiguiendo una la tasa de desnitrificación muy elevada.
- el dimensionamiento necesario de los biodiscos es exclusivamente para nitrificar, con lo que el área necesaria y el peso de los biodiscos es sensiblemente menor, lo que permite mejorar sus costes de inversión y robustez de funcionamiento.
- el TRH (Tiempo de Retención Hidráulica) y la superficie requerida es mucho menor que en las técnicas conocidas actualmente, como fangos activos, y filtros percoladores y MBBR-IFAS.
- la operación es tan sencilla como en cualquier otra tecnología, no requiriendo de aprendizaje.
- el consumo de oxígeno y de energía, así como los costes de explotación, son mucho menores que en las técnicas conocidas actualmente como fangos activos, MBBR-IFAS y filtros percoladores.
- el impacto de olores, ruido y visual también son menores que en la mayor parte de técnicas conocidas actualmente.
- la producción de fangos y estabilidad es menor que en la técnica actual MBBR-IFAS.
- la sedimentabilidad del fango es mejor que en la técnica actual de fango activo.
la capacidad de nitrificación es sensiblemente mayor que el resto de tecnologías actuales. - la capacidad de desnitrificación es mayor que en la técnica actual MBBR-IFAS y mucho mayor que en los filtros percoladores.
- la robustez ante picos de variabilidad es notablemente mayor que el resto de tecnologías.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra unas vistas en alzado, planta y perfil del dispositivo de la invención, indicando unas secciones en la vista en planta.
Figura 2.- Muestra una vista en sección transversal del dispositivo de la invención.
Figura 3.- Muestra una vista en sección longitudinal del dispositivo de la invención.
Figura 4.- Muestra un diagrama de bloques de una instalación de depuración de aguas haciendo uso del dispositivo de la invención y mostrando el flujo a través de los distintos elementos.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Las características de la invención presentada serán mejor comprendidas con la siguiente realización preferente del reactor combinado para depuración de aguas, que, a la vista de los dibujos, podemos observar que comprende:
- un tanque anóxico (1) dotado de al menos una entrada (11) y una salida (12) para el agua a tratar (5), que contiene fango en suspensión,
- un reactor de biodiscos (2) ubicados sobre el tanque anóxico (1), parcialmente sumergidos por debajo del nivel superior (8) del agua a tratar (5), solidarizados de forma paralela con un eje de giro (3) horizontalmente dispuesto que los relaciona con unos medios de giro (9), estando el reactor de biodiscos (2) preferentemente cerrado por su parte superior por una cubierta protectora (4), y
- uno o varios agitadores (6) del fango en suspensión dentro del tanque anóxico (1), en su parte inferior.
El o los agitadores (6) están preferentemente dotados de medios de giro (7) independientes de los medios de giro (9) de los biodiscos, aunque está prevista una realización alternativa de la invención en la que el o los agitadores (6) están mecánicamente relacionados con los medios de giro (9) de los biodiscos, funcionando de manera mecánicamente sincronizada.
El reactor combinado para depuración de aguas comprende asimismo electroválvulas y sensores de caudal en cada entrada (11) y en cada salida (12), asociados eléctricamente a un módulo de control (10). Este módulo de control (10) puede estar dotado opcionalmente de medios de comunicación y transmisión de datos que permitan tanto el control como la información de forma remota.
Los medios de giro (9) de los biodiscos son preferentemente un motorreductor. Los medios de giro (9), y los medios de giro (7) en su caso, son de velocidad variable y regulables desde el módulo de control (10) y pueden ser regulados en función de las características del agua a tratar.
A la salida (12) del reactor combinado para depuración de aguas se encuentra dispuesto un decantador secundario (17), dotado de una salida para el agua ya depurada (18), y cuya salida de fangos está conectada con el reactor anóxico, preferentemente por la entrada (11) del reactor mediante un conducto de recirculación de fangos (20), y con una salida de purga de fangos (19).
La entrada (11) del reactor combinado para depuración de aguas está conectada a un pretratamiento (14) del agua residual (13) a tratar, consistente preferentemente en un tanque de homogeneización con agitador, pudiendo incorporar opcionalmente un decantador primario (15), colocado después del pretratamiento (14) del agua residual (13) a tratar y antes de la entrada (11). El tanque homogenizador es una opción que ayuda a que el proceso sea más constante por la laminación de caudales y concentraciones. El sistema puede funcionar directamente con agua pretratada.
El reactor combinado para depuración de aguas puede opcionalmente complementarse con equipos auxiliares para la eliminación también del fósforo y otros productos que pudieran estar presentes en el agua.
Este reactor combinado para depuración de agua comporta un procedimiento de depuración de aguas característico que comprende una etapa de nitrificación-desnitrificación en la que se realizan simultáneamente y en el mismo reactor, dos procesos en el agua a tratar (5):
- nitrificación, en el reactor de biodiscos (2), mediante su rotación controlada, convirtiendo el amonio presente en el agua a tratar en nitrato, mediante el efecto de una biopeíicula de bacterias aerobias que crece sobre los biodiscos,
- desnitrificación, en el tanque anóxico (1), donde las bacterias heterótrofas en ausencia de oxígeno (anoxia) utilizan los nitratos procedentes del proceso de nitrificación anterior, como aceptor de electrones en la oxidación de los compuestos de carbono (DQO) dando como resultado N2 (gas), CO2 (gas) y H2O (liquido).
Este procedimiento puede comprender también, después de la etapa de nitrificacióndesnitrificación, una etapa de decantación de lodos, en el decantador secundario (17), obteniendo a su salida por un lado agua ya depurada (18), y por otro lado fangos que, en parte se realimentan a la entrada (11) del reactor mediante el conducto de recirculación de fangos (20), y el resto se desechan mediante la salida de purga de fangos (19).
Este procedimiento puede comprender también, antes de la etapa de nitrificacióndesnitrificación, una etapa de pretratamiento (14) del agua residual (13) a tratar.
Este procedimiento puede comprender también, una etapa de decantación en el decantador primario (15), entre la etapa de pretratamiento (14) del agua residual (13) y la etapa de nitrificación-desnitrificación.
La eficacia de este reactor combinado y su procedimiento de operación se ha comprobado experimentalmente, permitiendo combinar fango en suspensión con la tecnología de biodiscos para eliminación de nitrógeno en un proceso IFAS. Así, el agua residual entra en el sistema y pasará opcionalmente por un tanque de homogeneización, que está agitado y garantiza un funcionamiento robusto del sistema, compensando la variabilidad del caudal de agua residual propia de las pequeñas poblaciones.
Tras la homogeneización, el agua pasa, bien mediante una o varias bombas o por gravedad, a un reactor combinado para depuración de aguas, que realiza la nitrificación/desnitrificación. El proceso de nitrificación, es decir, la transformación de amonio en nitrato, tiene lugar en la biopelícula del reactor de biodiscos (2), que rotará de forma continua semisumergido sobre el tanque anóxico (1), de manera que una parte del disco está sumergida y puede adsorber el amonio presente en el agua y otra parte está en contacto con el oxígeno del exterior del tanque, favoreciendo la reacción de oxidación necesaria. La biopelícula sobre los biodiscos (2) contiene fundamentalmente biomasa nitrificante, que no sufre la inhibición generada por el crecimiento competitivo de biomasa heterótrofa. La biomasa heterótrofa crece fundamentalmente en el licor mezcla-fango activado en suspensión, contenido en el tanque anóxico (1) ubicado bajo el biodisco, que está agitado para propiciar la desnitrificación con biomasa heterótrofa desnitrificante, es decir, la biodegradación anóxica de la materia orgánica del agua bruta influente, gracias al nitrato que se transferirá al fango activado desde la biopelícula del biodisco en su rotación.
Este tanque anóxico (1) sustituye a la cuba típicamente empleada con los biodiscos, pero tiene un volumen mayor y permite que el fango activado recircule desde el fondo del decantador secundario (17) para mantener una elevada concentración de sólidos suspendidos (3-5g/L) y biomasa desnitrificante en la mezcla-fango activada. Se dispone de una salida de purga de fangos (19) para controlar dicha concentración mediante un conducto de recirculación de fangos (20) al tanque anóxico (1). Por tanto, la nitrificación y desnitrificación se producen simultáneamente en un único reactor muy compacto, con un TRH (Tiempo de Retención Hidráulica) que está en el orden de las 4-8 horas.
Posteriormente, y de forma opcional cuando sea necesario, se dosifica el coagulante cloruro férrico, preferentemente a la salida del biodisco antes del decantador, para conseguir la eliminación de fósforo por precipitación de fosfato férrico, que se adsorberá al licor mezclafango activado y se enviará al decantador secundario, donde el agua clarificada efluente se separará del fango espesado, que se recirculará en parte al reactor anóxico, y otra parte se purgará, que es por donde se elimina el fosfato del sistema
Esta invención es susceptible de aplicación industrial, tanto construyéndose mediante obra civil realizada in situ, por ejemplo con con tanques de hormigón, como implantando elementos alojados en contenedores y prefabricados con elementos metálicos, que darán lugar a una planta prefabricada.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Reactor combinado para depuración de aguas caracterizado porque comprende - un tanque anóxico (1) dotado de al menos una entrada (11) y una salida (12) para el agua a tratar (5), que contiene fango en suspensión,
- un reactor de biodiscos (2) ubicados sobre el tanque anóxico (1), parcialmente sumergidos por debajo del nivel superior (8) del agua a tratar (5), solidarizados de forma paralela con un eje de giro (3) horizontalmente dispuesto que los relaciona con unos medios de giro (9), y
- uno o varios agitadores (6) del fango en suspensión dentro del tanque anóxico (1), en su parte inferior.
2. Reactor combinado para depuración de aguas según reivindicación 1, caracterizado porque el o los agitadores (6) están dotados de medios de giro (7) independientes de los medios de giro (9) de los biodiscos.
3. Reactor combinado para depuración de aguas según reivindicación 1, caracterizado porque el o los agitadores (6) están mecánicamente relacionados con los medios de giro (9) de los biodiscos.
4. Reactor combinado para depuración de aguas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende electroválvulas y sensores de caudal en cada entrada (11) y en cada salida (12), asociados eléctricamente a un módulo de control (10)
5. Reactor combinado para depuración de aguas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de giro (9) de los biodiscos son un motorreductor.
6. Reactor combinado para depuración de aguas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de giro (9), y los medios de giro (7) en su caso son de velocidad variable y regulables desde el módulo de control (10).
7. Reactor combinado para depuración de aguas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la salida (12) se encuentra dispuesto un decantador secundario (17), dotado de una salida para el agua ya depurada (18), y cuya salida de fangos está conectada con la entrada (11) del reactor mediante un conducto de recirculación de fangos (20), y con una salida de purga de fangos (19).
8. Reactor combinado para depuración de aguas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la entrada (11) está conectada a un pretratamiento (14) del agua residual (13) a tratar consistente en un tanque de homogeneización con agitador.
9. Reactor combinado para depuración de aguas según reivindicación 8, caracterizado porque la entrada (11) está conectada a la salida de un decantador primario (15), colocado después del pretratamiento (14) del agua residual (13) a tratar.
10. Procedimiento de depuración de aguas en un reactor combinado según las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque comprende una etapa de nitrificacióndesnitrificación en la que se realizan simultáneamente y en el mismo reactor, dos procesos en el agua a tratar (5):
- nitrificación, en el reactor de biodiscos (2), mediante su rotación controlada, convirtiendo el amonio presente en el agua a tratar en nitrato, mediante el efecto de una biopeíicula de bacterias aerobias que crece sobre los biodiscos,
- desnitrificación, en el tanque anóxico (1), donde las bacterias heterótrofas en ausencia de oxígeno (anoxia) utilizan los nitratos procedentes del proceso de nitrificación anterior, como aceptor de electrones en la oxidación de los compuestos de carbono (DQO) dando como resultado N2 (gas), CO2 (gas) y H2O (liquido).
11. Procedimiento de depuración de aguas en un reactor combinado según la reivindicación 10, caracterizado porque después de la etapa de nitrificación-desnitrificación se realiza una etapa de decantación de lodos, en el decantador secundario (17), obteniendo a su salida por un lado agua ya depurada (18), y por otro lado fangos que, en parte se realimentan a la entrada (11) del reactor mediante el conducto de recirculación de fangos (20), y el resto se desechan mediante la salida de purga de fangos (19).
12. Procedimiento de depuración de aguas en un reactor combinado según cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque antes de la etapa de nitrificacióndesnitrificación se realiza una etapa de pretratamiento (14) del agua residual (13) a tratar.
13. Procedimiento de depuración de aguas en un reactor combinado según las reivindicación 12, caracterizado porque se realiza una etapa de decantación en el decantador primario (15), entre la etapa de pretratamiento (14) del agua residual (13) y la Ċ
etapa de nitrificación-desnitrificación.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2959048A1 (es) * 2023-11-11 2024-02-19 Ecopat 38 S L Unidad modular para el tratamiento de purines y otros vertidos líquidos residuales

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2161620A1 (es) * 1999-08-27 2001-12-01 Filtramas S A Sistema dual de nitrificacion-desnitrificacion mediante biodiscos.
US20050040107A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Kasparian Kaspar A. Single vessel multi-zone wastewater bio-treatment system
WO2009096797A1 (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Ntnu Technology Transfer As Method and device for the treatment of waste water

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4692250A (en) 1987-03-17 1987-09-08 Miller Gary E Simultaneous C and N bio-oxidation with multi-stage RBC recycling
DE3925091A1 (de) * 1989-07-28 1991-01-31 Eberhard Dipl Biol Kuhn Verfahren zur biologischen behandlung von abwasser und anlage sowie reaktor zur durchfuehrung des verfahrens
US5248422A (en) * 1992-05-28 1993-09-28 Neu Kenneth E Process for treating wastewater to remove BOD and nutrients
ES2328777B1 (es) 2008-02-29 2010-09-17 Filtramas, S.A Planta depuradora de biodiscos.
ES2346388B1 (es) 2008-10-13 2011-09-16 Cotragua, S.L Dispositivo de biodiscos para un reactor de depuracion de aguas residuales.
ES2340653B1 (es) 2008-12-01 2011-06-08 Fomento Agricola Castellonense, S.A. Proceso de depuracion de agua residual.
CN103663732B (zh) 2013-12-16 2015-07-29 中国科学院生态环境研究中心 强化脱氮和原位处理剩余污泥的一体化生物转盘设备
CN205838653U (zh) 2016-07-11 2016-12-28 杭州天城环境发展有限公司 智能回转式生物脱氮反应器
CA3144395C (en) 2019-06-27 2024-04-30 Veolia Water Solutions & Technologies Support System and process for removing ammonium from a wastewater stream

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2161620A1 (es) * 1999-08-27 2001-12-01 Filtramas S A Sistema dual de nitrificacion-desnitrificacion mediante biodiscos.
US20050040107A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Kasparian Kaspar A. Single vessel multi-zone wastewater bio-treatment system
WO2009096797A1 (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Ntnu Technology Transfer As Method and device for the treatment of waste water

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2959048A1 (es) * 2023-11-11 2024-02-19 Ecopat 38 S L Unidad modular para el tratamiento de purines y otros vertidos líquidos residuales

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