ES2891849T3 - Tratamiento por contacto biológico y flotación de aire disuelto de aguas pluviales - Google Patents
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Abstract
Un sistema (100; 200; 300) de tratamiento de aguas residuales, que comprende un primer subsistema y un segundo subsistema que funcionan en una configuración paralela, comprendiendo el primer subsistema (100A): un conducto (106; 306) de aguas residuales en comunicación fluida con una fuente (105; 305) de aguas residuales, teniendo el conducto de aguas residuales una salida de aguas residuales y una salida de desbordamiento, la salida de desbordamiento configurada para dar salida a aguas residuales de desbordamiento; una unidad (130; 330) de tratamiento biológico que tiene una entrada en comunicación fluida con la salida de aguas residuales, la unidad de tratamiento biológico configurada para descomponer biológicamente los componentes orgánicos de las aguas residuales para formar un primer licor mixto; y una unidad (140; 340) de separación sólidos-líquido que tiene una entrada en comunicación fluida con la unidad de tratamiento biológico, la unidad de separación sólidos-líquido configurada para separar sólidos de una porción del primer licor mixto y formar un primer efluente pobre en sólidos y un lodo activado de retorno, y configurada para sacar el primer efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente y sacar el lodo activado de retorno a través de una salida de lodo activado de retorno, y comprendiendo el segundo subsistema (100B): un tanque (110; 310) de contacto que tiene una primera entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de desbordamiento, una segunda entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de lodo activado de retorno, el tanque de contacto configurado para mezclar el agua residual de desbordamiento con el lodo activado de retorno para formar un segundo licor mixto; y una unidad (120; 320) de flotación de aire disuelto que tiene una entrada en comunicación fluida con el tanque de contacto, la unidad de flotación de aire disuelto configurada para separar la materia en suspensión de una porción del segundo licor mixto y formar un segundo efluente pobre en sólidos, sólidos flotantes y sólidos residuales, y configurada para sacar el segundo efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente de la unidad de flotación de aire disuelto, un caudalímetro (122) acoplado al conducto de aguas residuales y configurado para medir el caudal de las aguas residuales; una válvula (108) de desbordamiento colocada corriente arriba del tanque de contacto en comunicación eléctrica con el caudalímetro, la válvula de desbordamiento configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un primer caudal umbral; y una válvula (113) de retorno de lodos activados colocada corriente arriba del tanque de contacto, la válvula de retorno de lodos activados configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de retorno de lodos activados y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un segundo caudal umbral.
Description
DESCRIPCIÓN
Tratamiento por contacto biológico y flotación de aire disuelto de aguas pluviales
Campo de la tecnología
Los aspectos y realizaciones descritos en el presente documento se refieren a sistemas y métodos de tratamiento de aguas residuales. Más particularmente, los aspectos y realizaciones descritos se refieren a sistemas y métodos de tratamiento de aguas residuales dirigiendo una primera corriente de aguas residuales a una unidad de tratamiento biológico y dirigiendo de forma selectiva una corriente de desbordamiento de aguas residuales a un sistema de tratamiento de desbordamiento, que opera en paralelo con la unidad de tratamiento biológico.
El documento US2016/0083268 describe sistemas y métodos para tratar aguas residuales que incluyen una operación de flotación por aire disuelto realizada sobre una porción de un licor mixto que sale de un tanque de contacto antes de que el licor mixto entre en un tanque de tratamiento biológico.
Un documento titulado "Wastewater Treatment: Enhanced biological treatment of storm flows", publicado el 1 de marzo de 2010 en Filtration and Separation, Elsevier Advanced Technology, Oxford vol 47 no 2, describe un procedimiento de alta velocidad que combina el tratamiento biológico con una clarificación con balasto de alta velocidad para retirar los sólidos en suspensión y la demanda biológica de oxígeno.
Compendio
De acuerdo con un aspecto, se proporciona un sistema de tratamiento de aguas residuales que comprende un primer subsistema y un segundo subsistema que operan en una configuración paralela,
comprendiendo el primer subsistema:
un conducto de aguas residuales en comunicación fluida con una fuente de aguas residuales, teniendo el conducto de aguas residuales una salida de aguas residuales y una salida de desbordamiento, la salida de desbordamiento configurada para dar salida a aguas residuales de desbordamiento;
una unidad de tratamiento biológico que tiene una entrada en comunicación fluida con la salida de aguas residuales, la unidad de tratamiento biológico configurada para descomponer biológicamente los componentes orgánicos de las aguas residuales para formar un primer licor mixto; y
una unidad de separación sólidos-líquido que tiene una entrada en comunicación fluida con la unidad de tratamiento biológico, la unidad de separación sólidos-líquido configurada para separar los sólidos de una porción del primer licor mixto y formar un primer efluente pobre en sólidos y un lodo activado de retorno, y configurada para sacar el primer efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente y sacar el lodo activado de retorno a través de una salida de lodo activado de retorno, y
comprendiendo el segundo subsistema:
un tanque de contacto que tiene una primera entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de desbordamiento, una segunda entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de lodo activado de retorno, el tanque de contacto configurado para mezclar las aguas residuales de desbordamiento con el lodo activado de retorno para formar un segundo licor mixto; y
una unidad de flotación por aire disuelto que tiene una entrada en comunicación fluida con el tanque de contacto, la unidad de flotación por aire disuelto configurada para separar la materia en suspensión de una porción del segundo licor mixto y formar un segundo efluente pobre en sólidos, sólidos flotantes y sólidos residuales, y configurada para sacar el segundo efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente de la unidad de flotación de aire disuelto,
un caudalímetro acoplado al conducto de aguas residuales y configurado para medir el caudal de las aguas residuales;
una válvula de desbordamiento colocada corriente arriba del tanque de contacto en comunicación eléctrica con el caudalímetro, la válvula de desbordamiento configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un primer caudal umbral; y
una válvula de retorno de lodos activados colocada corriente arriba del tanque de contacto, la válvula de retorno de lodos activados configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de retorno de lodos activados y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un segundo caudal umbral.
En algunas realizaciones, la unidad de separación sólidos-líquido comprende un clarificador.
La unidad de flotación por aire disuelto puede configurarse para retirar grasas, aceites y sebos del segundo licor mixto.
De acuerdo con ciertas realizaciones, el sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender además un
conducto de efluente que se extiende entre una salida de sólidos flotantes de la unidad de flotación por aire disuelto y una segunda entrada de la unidad de tratamiento biológico. El sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender un conducto de efluente que se extiende entre una salida de sólidos flotantes de la unidad de flotación de aire disuelto y una tercera entrada del tanque de contacto.
La unidad de tratamiento biológico del primer subsistema puede comprender una región anóxica aireada y una región aeróbica. La unidad de tratamiento biológico del primer subsistema puede comprender un tanque anóxico aireado y un tanque aeróbico conectados de forma fluida entre sí.
En algunas realizaciones, el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende además un clarificador primario. El clarificador primario puede comprender una entrada en comunicación fluida con la fuente de aguas residuales, una salida pobre en sólidos y una salida rica en sólidos. La salida pobre en sólidos del clarificador primario puede estar en comunicación fluida con al menos una de la unidad de tratamiento biológico y el tanque de contacto. El sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender además un digestor anaeróbico. El digestor anaeróbico puede tener una primera entrada en comunicación fluida con la unidad de flotación de aire disuelto, una segunda entrada en comunicación fluida con la salida rica en sólidos del clarificador primario y una salida en comunicación fluida con al menos uno de la unidad de separación sólidos-líquido y la unidad de tratamiento biológico. El sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender además una unidad espesante. La unidad espesante puede comprender una entrada en comunicación fluida con la salida rica en sólidos del clarificador primario y una salida en comunicación fluida con el digestor anaeróbico.
Breve descripción de los dibujos
No se pretende que los dibujos adjuntos estén dibujados a escala. En los dibujos, cada componente idéntico o casi idéntico que se ilustra en varias figuras está representado por un número similar. Para mayor claridad, no todos los componentes pueden estar etiquetados en todos los dibujos. En los dibujos:
La FIG. 1 es un diagrama de flujo de bloques de un sistema de tratamiento de aguas residuales de acuerdo con una realización;
La FIG. 2 es un diagrama de flujo de bloques alternativo de un sistema de tratamiento de aguas residuales de acuerdo con otra realización; y
La FIG. 3 es otro diagrama de flujo de bloques alternativo de un sistema de tratamiento de aguas residuales de acuerdo con otra realización.
Descripción detallada
El aumento de la acumulación de aguas residuales por fenómenos meteorológicos húmedos puede causar una serie de problemas en los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales. Ciertos sistemas de aguas residuales están diseñados de manera que el agua de los desagües pluviales se pueda mezclar con las aguas residuales, provocando un gran aumento en el volumen de aguas residuales durante una tormenta. Cuando los volúmenes de aguas pluviales y de aguas residuales superan el volumen de agua que se puede tratar utilizando sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales convencionales, el exceso de aguas residuales puede quedar sin tratar. En algunos casos, el exceso de aguas residuales no tratadas simplemente se descarga, lo que genera problemas de contaminación en ríos, bahías y estuarios.
No todos los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales sufren un problema de infraestructura. Los sitios de tratamiento más nuevos pueden haber instalado sistemas independientes para aguas residuales y aguas pluviales, de modo que las dos aguas residuales no se mezclan. Sin embargo, en los sitios de tratamiento más antiguos, tanto las aguas pluviales como las aguas residuales se conectan y mezclan de manera fluida durante una tormenta. Ciertas tormentas tienen la capacidad de producir un volumen de agua que excede el límite de tratamiento de estos sitios de aguas residuales municipales convencionales.
El agua de lluvia puede contener una alta concentración de contaminantes. Cuando no se trata, el agua de lluvia puede tener un impacto en la calidad del agua, los recursos biológicos y la salud pública. Los límites de descarga para diversos contaminantes a menudo son excedidos por el agua de lluvia sin tratar que se descarga. Específicamente, la escorrentía de aguas pluviales, un volumen de aguas pluviales que fluye sobre superficies pavimentadas y hacia la vía fluvial más cercana, puede contener una alta concentración de contaminantes, que incluyen sedimentos (sólidos en suspensión) y grasas, aceites y sebos (FOG). Por ejemplo, la escorrentía de aguas pluviales de áreas urbanas con muchas carreteras, estacionamientos y áreas industriales puede contener una concentración especialmente alta de FOG.
Ciertas unidades convencionales de separación sólidos-líquido, por ejemplo, clarificadores, depósitos de sedimentación y otras unidades de separación por sedimentación que utilizan fuerzas gravitacionales para separar los sólidos en suspensión de las aguas residuales, pueden no ser eficaces para retirar el FOG de las aguas residuales. Por lo tanto, es posible que la escorrentía de aguas pluviales tratada con unidades convencionales de separación sólidos-líquido no cumpla con los requisitos de descarga municipal.
Existe una necesidad en la industria del tratamiento de aguas residuales de una solución al problema del exceso de flujo de aguas residuales causado por problemas con el desbordamiento combinado del alcantarillado (CSO) durante fenómenos meteorológicos húmedos. Específicamente, existe la necesidad de un sistema de tratamiento eficaz para producir agua tratada que cumpla con todos los requisitos de descarga municipal. En algunas realizaciones, los sistemas y métodos descritos en el presente documento proporcionan una solución a los problemas de tratamiento con el desbordamiento de aguas residuales provocados, por ejemplo, por fenómenos meteorológicos húmedos. Los sistemas y métodos descritos en el presente documento pueden ser capaces de producir agua tratada que haya sido tratada biológicamente y tratada para la eliminación del FOG. Los sistemas y métodos descritos en el presente documento pueden proporcionar ventajas con respecto a, por ejemplo, costes de capital, costes operativos, eficiencia y respeto al medio ambiente, en comparación con los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales.
En algunas realizaciones, los sistemas descritos en el presente documento proporcionan un sistema de tratamiento de aguas residuales que incluye un subsistema de tratamiento de aguas residuales de desbordamiento capaz de tratar adecuadamente las aguas residuales de desbordamiento. El subsistema de tratamiento de aguas residuales de desbordamiento puede recibir aguas residuales en respuesta a un mayor caudal de aguas residuales, incluida la escorrentía de aguas pluviales, o en respuesta a una mayor concentración de FOG en las aguas residuales. El subsistema de desbordamiento de aguas residuales puede comprender una unidad de flotación por aire disuelto (DAF) capaz de retirar el FOG de las aguas residuales.
Los sistemas y métodos descritos en el presente documento pueden emplear un sistema de tratamiento de aguas residuales que comprende un primer subsistema y un segundo subsistema que operan en paralelo para tratar las aguas residuales de desbordamiento. Específicamente, el primer subsistema puede comprender un sistema de tratamiento principal que tiene una unidad de tratamiento biológico y una unidad de separación sólidos-líquido, mientras que el segundo subsistema puede comprender un sistema de tratamiento de desbordamiento que tiene un tanque de contacto y una unidad DAF. Un posible sistema de desbordamiento comprende un tanque de contacto biológico seguido de una unidad DAF. Por ejemplo, el segundo subsistema puede comprender un sistema de tratamiento Captivator® (Evoqua Water Technologies LLC, Warrendale, PA).
Los aspectos y realizaciones descritos en el presente documento están dirigidos a sistemas y métodos para tratar aguas residuales. Como se emplea en el presente documento, el término "aguas residuales" incluye, por ejemplo, aguas residuales municipales, aguas residuales industriales, aguas residuales agrícolas, aguas pluviales y cualquier otra forma de líquido a tratar que contenga contaminantes no deseados. Los aspectos y realizaciones descritos en el presente documento pueden utilizarse para el tratamiento primario de aguas residuales, el tratamiento secundario de aguas residuales o ambos. Los aspectos y realizaciones descritos en el presente documento pueden retirar suficientes contaminantes de las aguas residuales para producir agua de producto que puede utilizarse, por ejemplo, para agua de riego, agua potable, agua de refrigeración, agua de tanque de caldera o para otros fines. Específicamente, los aspectos y realizaciones descritos en el presente documento están dirigidos a sistemas y métodos para tratar aguas residuales de desbordamiento. El desbordamiento de las aguas residuales puede incluir el exceso de agua de lluvia de un fenómeno meteorológico húmedo o cualquier otro exceso de aguas residuales.
Como se emplea el término en el presente documento, una operación unitaria "corriente arriba" se refiere a una primera operación unitaria que se realiza sobre un fluido que se somete a tratamiento antes de una segunda operación unitaria. De manera similar, un recipiente de tratamiento, conducto o porción de los mismos "corriente arriba" se refiere a un primer recipiente de tratamiento, conducto o porción de los mismos en el que se realiza una primera operación unitaria antes de una segunda operación unitaria realizada en un segundo recipiente de tratamiento, conducto o porción de los mismos. Una operación unitaria "corriente abajo" se refiere a una segunda operación unitaria que se realiza sobre un fluido que se somete a tratamiento después de una primera operación unitaria. De manera similar, un recipiente de tratamiento, conducto o porción de los mismos "corriente abajo" se refiere a un segundo recipiente de tratamiento, conducto o porción de los mismos en el que se realiza una segunda operación unitaria después de una primera operación unitaria realizada en un primer recipiente de tratamiento, conducto o porción de los mismos.
Una operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente arriba que tiene una salida en "comunicación fluida directa" con una entrada de una operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente abajo dirige la salida de material desde la salida de la operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente arriba a la entrada de la operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente abajo sin ninguna operación intermedia realizada sobre el material.
Diversas operaciones unitarias y/o recipientes de tratamiento descritos en el presente documento separan el fluido y/o lodo en una porción rica en sólidos y una porción pobre en sólidos, en donde la porción pobre en sólidos tiene una concentración de sólidos más baja que la porción rica en sólidos. Como se emplea el término en el presente documento, el "reciclaje" de material se refiere a dirigir el material desde una salida de una operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente abajo a una entrada de una operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente arriba de la operación unitaria y/o recipiente de tratamiento corriente abajo.
Como se describe en el presente documento, las estructuras pueden denominarse tanques, unidades, recipientes, conductos, etc. Debe entenderse que las configuraciones descritas en el presente documento pueden comprender o contener cualquier estructura de este tipo, incluidos, entre otros, tanques, unidades, recipientes, conductos, tuberías, canales, canalones, piletas, tubos y contenedores. Por ejemplo, un tanque de contacto puede comprender o contener un
tanque, conducto, tubería, pileta, recipiente, etc. Como otro ejemplo, una unidad de flotación de aire disuelto puede comprender o contener un tanque, conducto, tubería, pileta, recipiente, etc. Además, a menos que se describa expresamente, cualquier estructura descrita en el presente documento puede estar al menos parcialmente abierta o cerrada.
De acuerdo con un aspecto, se proporciona un sistema de tratamiento de aguas residuales que comprende un primer subsistema y un segundo subsistema. El primer subsistema y el segundo subsistema pueden estar dispuestos para funcionar en una configuración paralela. En algunas realizaciones, el primer subsistema y el segundo subsistema no funcionan en serie. Por lo general, el primer subsistema puede funcionar de manera sustancialmente continua como un sistema principal de tratamiento de aguas residuales. El segundo subsistema puede funcionar de forma selectiva y/o bajo demanda como un sistema de tratamiento de aguas residuales de desbordamiento. El segundo subsistema puede funcionar en respuesta a un mayor volumen de aguas residuales a tratar. En algunas realizaciones, el primer subsistema puede comprender un conducto de aguas residuales, una unidad de tratamiento biológico y una unidad de separación sólidos-líquido. El segundo subsistema comprende un tanque de contacto y una unidad DAF. Cualquiera de los sistemas puede comprender además uno o más conductos de fluido, tuberías de reciclaje, válvulas, controles y dispositivos de medición en línea o externos para mejorar aún más el funcionamiento. La naturaleza y función del primer subsistema pueden ser similares a las descritas en la solicitud de patente de EE.UU., en tramitación con la presente, número 15/056.348, titulada "Biosorción mejorada de sustancias orgánicas de aguas residuales mediante flotación por aire disuelto con reciclaje de sólidos", publicada como US 2016/0200609 A1.
En las realizaciones reivindicadas, el primer subsistema comprende un conducto de aguas residuales en comunicación fluida con una fuente de aguas residuales. El conducto de aguas residuales tiene una salida de aguas residuales y una salida de desbordamiento, la salida de desbordamiento configurada para dar salida a las aguas residuales de desbordamiento. Los componentes corriente abajo del primer subsistema están en comunicación fluida con la salida de aguas residuales. El segundo subsistema está en comunicación fluida selectiva con la salida de desbordamiento del conducto de aguas residuales. En las realizaciones reivindicadas, el conducto de aguas residuales comprende una o más válvulas, denominadas a veces en el presente documento "válvulas de desbordamiento", configuradas para permitir el flujo de aguas residuales a los componentes del sistema corriente abajo. Por ejemplo, el conducto de aguas residuales comprende una válvula de desbordamiento configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el segundo subsistema. La válvula puede abrirse o cerrarse en respuesta a un mayor caudal de aguas residuales a través del conducto de aguas residuales.
En las realizaciones reivindicadas, el sistema comprende además un caudalímetro colocado corriente arriba de la válvula de desbordamiento. El caudalímetro puede colocarse dentro del conducto de aguas residuales o corriente arriba del conducto de aguas residuales. Por ejemplo, el caudalímetro puede estar en línea dentro del conducto de aguas residuales. Por lo general, el caudalímetro puede colocarse corriente arriba de la salida de desbordamiento. El caudalímetro puede configurarse para medir el caudal de las aguas residuales. El caudalímetro puede estar en comunicación eléctrica con la válvula de desbordamiento, que puede estar configurada para proporcionar comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el segundo subsistema en respuesta a una medición de caudal recibida desde el caudalímetro. Específicamente, la válvula de desbordamiento está configurada para proporcionar comunicación fluida al segundo subsistema en respuesta a un caudal de aguas residuales que excede un caudal umbral.
Por lo general, cada sistema de tratamiento de aguas residuales municipales puede tener una capacidad diferente para el volumen y el caudal de las aguas residuales a tratar. El caudal umbral para cada sistema puede depender de la capacidad de la operación de tratamiento principal, el primer subsistema. En algunas realizaciones, el primer subsistema puede procesar, de media, aproximadamente 454,6 millones de litros (100 millones de galones) de aguas residuales por día. Los sistemas de tratamiento de aguas residuales pueden diseñarse generalmente de manera que sean capaces de procesar un volumen y un caudal mayores que la demanda esperada. En tales realizaciones, el primer subsistema puede ser capaz de procesar hasta aproximadamente 136,3 millones de litros o hasta aproximadamente 181,8 millones de litros (30 o hasta aproximadamente 40 millones de galones) por encima de su volumen medio de procesamiento diario sin tener problemas hidráulicos o del sistema.
Los sistemas y métodos descritos en el presente documento se contemplan para diversos tamaños y capacidades de volumen esperadas de aguas residuales. Por ejemplo, el primer subsistema puede procesar, de media, 45,4 millones de litros (10 millones de galones) de aguas residuales por día, 227,3 millones de litros (50 millones de galones) de aguas residuales por día, 454,6 millones de litros (100 millones de galones) de aguas residuales por día, 909,2 millones de litros (200 millones de galones) de aguas residuales por día, o cualquier volumen y caudal esperado de aguas residuales. El primer subsistema puede ser capaz de procesar un volumen y un caudal adicionales de aguas residuales, mayores que su volumen medio diario. En algunas realizaciones, un primer subsistema puede procesar entre aproximadamente un 10%, aproximadamente un 20%, aproximadamente un 30% o aproximadamente un 40% más de aguas residuales por día que su volumen medio de procesamiento diario de aguas residuales antes de que las aguas residuales se dirijan al segundo subsistema. En algunas realizaciones, el segundo subsistema de desbordamiento recibe aguas residuales cuando se prevé que su volumen de aguas residuales sea mayor que el volumen medio diario de aguas residuales que es tratada por el primer subsistema. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el segundo subsistema de desbordamiento recibe aguas residuales cuando se prevé que el volumen de aguas residuales sea aproximadamente un 10% mayor que el volumen medio diario de aguas residuales, se prevé que sea aproximadamente un 20% mayor que el volumen medio diario de aguas residuales, se prevé que sea
aproximadamente un 30% mayor que el volumen medio diario de aguas residuales, o se prevé que sea aproximadamente un 40% mayor que el volumen medio diario de aguas residuales.
Los fenómenos meteorológicos húmedos pueden provocar además un aumento repentino del caudal de las aguas residuales a tratar. El caudal umbral puede depender además de un caudal máximo de las aguas residuales a medida que se entregan al sistema de tratamiento de aguas residuales. Ciertos sistemas de tratamiento de aguas residuales pueden procesar un caudal máximo que es aproximadamente tres o cuatro veces mayor que el caudal medio del sistema. Un caudal máximo que es mayor que tres o cuatro veces el caudal medio del sistema puede causar problemas hidráulicos y/o de procesamiento en el primer subsistema. Por ejemplo, un sistema que está diseñado para manejar una media de aproximadamente 45,4 millones de litros (10 millones de galones) por día puede tener la capacidad de procesar un caudal máximo de aproximadamente 181,8 millones de litros (40 millones de galones) por día y evitar cualquier cosa que supere este caudal. En otro ejemplo, un sistema que está diseñado para manejar una media de aproximadamente 454,6 millones de litros (100 millones de galones) por día puede ser capaz de procesar un caudal máximo de aproximadamente 909,2 millones de litros (200 millones de galones) por día y evitar cualquier cosa que supere este caudal. En algunas realizaciones, el caudal umbral es cualquier caudal mayor que el caudal medio del sistema, un caudal que es aproximadamente el doble del caudal medio del sistema, un caudal que es aproximadamente tres veces el caudal medio del sistema, o un caudal que es aproximadamente cuatro veces el caudal medio del sistema. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la válvula de desbordamiento puede configurarse para proporcionar comunicación fluida al segundo subsistema en respuesta a un caudal de las aguas residuales que supere el caudal medio del sistema, que supere aproximadamente el doble del caudal medio del sistema, que supere aproximadamente tres veces el caudal medio del sistema, o que supere aproximadamente cuatro veces el caudal medio del sistema.
En determinadas realizaciones, el sistema puede comprender además un sensor configurado para medir una concentración de contaminantes en las aguas residuales. El sensor puede estar en línea o en comunicación fluida con el agua residual. El sensor puede colocarse dentro del conducto de aguas residuales o corriente arriba del conducto de aguas residuales. El sensor puede estar en comunicación fluida con el conducto de aguas residuales. El sensor puede estar en comunicación eléctrica con la válvula de desbordamiento, que puede configurarse para proporcionar comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el segundo subsistema en respuesta a una medición de concentración de contaminantes recibida desde el sensor. El sensor puede configurarse para medir la concentración de grasas, aceites y sebos (FOG) en las aguas residuales. Por ejemplo, el sensor puede ser o comprender un analizador de infrarrojos. En algunas realizaciones, el FOG se mide mediante análisis gravimétrico. Entre los sensores ilustrativos se incluyen los espectrómetros InfraCal® TOG/TPH (Wilks Enterprise, East Norwalk, CT) y los espectrómetros infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR), distribuidos por Thermo Fisher Scientific (Waltham, m A) y EMD Millipore (subsidiaria de Merck KGaA), Darmstadt, Alemania).
En determinadas realizaciones, la válvula de desbordamiento puede configurarse para proporcionar comunicación fluida al segundo subsistema en respuesta a una concentración aumentada de FOG en las aguas residuales que supere una concentración umbral. En algunas realizaciones, la concentración umbral de FOG es 300 mg/L, 400 mg/L o 500 mg/L. Por lo tanto, el sistema puede configurarse para permitir la comunicación fluida entre el conducto de aguas residuales y el segundo subsistema cuando la concentración de FOG en las aguas residuales es 300 mg/L o más, 400 mg/L o más, o 500 mg/L o más.
El primer subsistema comprende una unidad de tratamiento biológico. Por lo general, las unidades de tratamiento biológico son conocidas por los expertos en la técnica. La unidad de tratamiento biológico está configurada para descomponer biológicamente los componentes orgánicos de las aguas residuales para formar un primer licor mixto. La unidad de tratamiento biológico puede comprender una unidad de tratamiento aeróbico, una unidad de tratamiento anaeróbico o una combinación de ambas. Las unidades de tratamiento biológico descritas en el presente documento emplean generalmente un sistema de proceso de lodos activados (ASP). El sistema ASP puede comprender un ASP convencional o un ASP cíclico. La unidad de tratamiento biológico puede comprender además un biorreactor de membrana, un biorreactor de lecho fluidizado o un proceso integrado de lodo activado de película fija.
En algunas realizaciones, a la unidad de tratamiento biológico se le puede suministrar suficiente oxígeno para que se creen las condiciones aeróbicas en la unidad de tratamiento biológico. En otras realizaciones, la cantidad de oxígeno suministrada puede ser insuficiente para satisfacer toda la demanda de oxígeno del primer licor mixto, y la unidad de tratamiento biológico, o al menos una parte de la misma, puede mantenerse en una condición anóxica o anaeróbica. La nitrificación y desnitrificación del primer licor mixto puede ocurrir en diferentes porciones de la unidad de tratamiento biológico aireada. El tiempo de residencia para el primer licor mixto en el tanque de tratamiento biológico puede ser de aproximadamente tres a aproximadamente ocho horas. Este tiempo de residencia puede aumentarse si el agua residual afluente a tratar y/o el primer licor mixto contiene un alto nivel de materiales biológicos oxidables, o disminuirse si el agua residual y/o el primer licor mixto incluye un nivel bajo de materiales biológicos oxidables.
La unidad de tratamiento biológico tiene una entrada en comunicación fluida con la salida de aguas residuales del conducto de aguas residuales. Por lo general, la unidad de tratamiento biológico está en una operación sustancialmente continua y en comunicación fluida con las aguas residuales. Como se mencionó anteriormente, el primer subsistema, y por lo tanto la unidad de tratamiento biológico, puede procesar continuamente una media de aproximadamente 100 millones de galones de aguas residuales por día (379.000 m3/día). En consecuencia, la unidad
de tratamiento biológico puede procesar de manera segura hasta aproximadamente 120, aproximadamente 130 o aproximadamente 140 millones de galones de aguas residuales por día (454.000 m3/día, 492.000 m3/día, o 530.000 m3/día, respectivamente).
La unidad de tratamiento biológico del primer subsistema puede comprender una región anóxica aireada y una región aeróbica incluida en la misma unidad de tratamiento y separada de la misma por un tabique o dique. Alternativamente, la unidad de tratamiento biológico del primer subsistema puede comprender un tanque anóxico aireado y un tanque aeróbico conectados de forma fluida entre sí. Por ejemplo, el tanque anóxico aireado puede tener una entrada en comunicación fluida con el conducto de aguas residuales. El tanque aeróbico puede tener una entrada en comunicación fluida con el tanque anóxico aireado.
El primer subsistema comprende además una unidad de separación sólidos-líquido que tiene una entrada en comunicación fluida con la unidad de tratamiento biológico. La unidad de separación sólidos-líquido está configurada para separar sólidos de una porción del primer licor mixto y formar un primer efluente pobre en sólidos y un lodo activado de retorno (RAS). La unidad de separación sólidos-líquido está configurada además para sacar el primer efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente y sacar el lodo activado de retorno a través de una salida de lodo activado de retorno. En algunas realizaciones, la unidad de separación sólidos-líquido comprende un clarificador.
En algunas realizaciones, la unidad de separación sólidos-líquido está conectada de forma fluida a un conducto de reciclaje de RAS. El conducto de reciclaje de RAS puede extenderse entre la salida de RAS de la unidad de separación sólidos-líquido y la unidad de tratamiento biológico. El conducto de reciclaje de RAS puede configurarse para entregar una fracción del RAS a la unidad de tratamiento biológico, para su uso en el tratamiento biológico de las aguas residuales. En algunas realizaciones, la fracción de RAS reciclada a la unidad de tratamiento biológico está entre aproximadamente 0% y aproximadamente 95%, entre aproximadamente 25% y aproximadamente 95%, entre aproximadamente 50% y aproximadamente 95%, entre aproximadamente 70% y aproximadamente 90%, o entre aproximadamente 80% y aproximadamente 90%. Por ejemplo, la fracción de RAS reciclada a la unidad de tratamiento biológico puede ser aproximadamente 0%, aproximadamente 5%, aproximadamente 10%, aproximadamente 15%, aproximadamente 20%, aproximadamente 25%, aproximadamente 30%, aproximadamente 35%, aproximadamente 40%, aproximadamente 45%, aproximadamente 50%, aproximadamente 55%, aproximadamente 60%, aproximadamente 65%, aproximadamente 70%, aproximadamente 75%, aproximadamente 80%, aproximadamente 85%, aproximadamente 90% o aproximadamente 95%. Otra fracción del RAS puede descartarse como biosólidos de desecho. El RAS puede reciclarse o entregarse a otros componentes del sistema, como se describe a continuación.
El efluente pobre en sólidos puede descargarse a través de la salida del efluente. Por lo general, el efluente pobre en sólidos de la unidad de separación sólidos-líquido cumple con los requisitos de descarga regulados por el gobierno. El efluente pobre en sólidos de la unidad de separación sólidos-líquido puede descargarse o procesarse adicionalmente.
En las realizaciones reivindicadas, el segundo subsistema comprende un tanque de contacto que tiene una primera entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de desbordamiento del conducto de aguas residuales. Por ejemplo, la primera entrada puede estar en comunicación fluida con la salida de desbordamiento del conducto de aguas residuales en respuesta a la válvula de desbordamiento que permite el flujo de aguas residuales al segundo subsistema. Por consiguiente, el tanque de contacto puede recibir aguas residuales de desbordamiento cuando el sistema recibe y/o reconoce un volumen aumentado de aguas residuales a tratar.
El tanque de contacto tiene una segunda entrada en comunicación fluida selectiva con la salida del RAS. El tanque de contacto puede configurarse para recibir una fracción del RAS del primer subsistema. Específicamente, el tanque de contacto puede configurarse para recibir el RAS de la unidad de separación sólidos-líquido del primer subsistema. En algunas realizaciones, la fracción de RAS suministrada al tanque de contacto está entre aproximadamente 5% y aproximadamente 100%, entre aproximadamente 5% y aproximadamente 75%, entre aproximadamente 5% y aproximadamente 50%, entre aproximadamente 10% y aproximadamente 30%, o entre aproximadamente 10% y aproximadamente 20%. Por ejemplo, la fracción de RAS suministrada al tanque de contacto puede ser de aproximadamente 5%, aproximadamente 10%, aproximadamente 15%, aproximadamente 20%, aproximadamente 25%, aproximadamente 30%, aproximadamente 35%, aproximadamente 40%, aproximadamente 45%, aproximadamente 50%, aproximadamente 55%, aproximadamente 60%, aproximadamente 65%, aproximadamente 70%, aproximadamente 75%, aproximadamente 80%, aproximadamente 85%, aproximadamente 90%, aproximadamente 95% o aproximadamente 100%. Por lo general, la fracción de RAS entregada al tanque de contacto puede depender del caudal de las aguas residuales de desbordamiento o de la composición de las aguas residuales de desbordamiento. Brevemente, la biosorción depende de la masa de sólidos biológicos y contaminantes afluentes. Por lo tanto, el volumen de RAS necesario en el tanque de contacto para tratar las aguas residuales puede depender del caudal de las aguas residuales de desbordamiento. En algunas realizaciones, la fracción de RAS entregada al tanque de contacto y la fracción de RAS reciclada a la unidad de tratamiento biológico constituyen juntas aproximadamente el 100% del RAS formado por la unidad de separación sólidos-líquido.
Al recibir las aguas residuales de desbordamiento, el tanque de contacto está configurado para mezclar las aguas residuales de desbordamiento con el RAS para formar un segundo licor mixto. El segundo licor mixto puede tratarse biológicamente mezclándolo con el RAS, de modo que cumpla con los estándares municipales de descarga de tratamiento biológico. Por lo tanto, el segundo subsistema generalmente es capaz de producir agua tratada que cumple
con los estándares municipales de descarga de tratamiento biológico.
En algunas realizaciones, el tanque de contacto contiene un volumen de retención de agua y RAS, en preparación para la recepción de aguas residuales de desbordamiento a tratar. En tales realizaciones, el tanque de contacto puede iniciarse, de modo que reciba RAS, al recibir aguas residuales en el sistema. En ciertas realizaciones, el tanque de contacto está en comunicación fluida con la salida del RAS en respuesta a la válvula de desbordamiento que permite el flujo de aguas residuales al segundo subsistema. En consecuencia, el tanque de contacto puede recibir RAS cuando el sistema reciba y/o reconozca un mayor volumen en las aguas residuales a tratar o una mayor concentración de uno o más contaminantes en las aguas residuales a tratar, como se describió anteriormente en relación con el segundo subsistema que recibe aguas residuales de desbordamiento. El tiempo de retención hidráulica (HRT) del tanque de contacto puede ser al menos dos minutos.
El sistema de tratamiento de aguas residuales comprende además una válvula de RAS colocada corriente arriba del tanque de contacto. La válvula de RAS está configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de RAS del primer subsistema y el tanque de contacto. Por ejemplo, la válvula de RAS puede proporcionar comunicación fluida entre la salida de RAS y el tanque de contacto en respuesta a la válvula de desbordamiento que proporciona comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el tanque de contacto. En algunas realizaciones, la válvula de RAS está en comunicación eléctrica con el caudalímetro y está configurada para proporcionar comunicación fluida entre la salida de RAS y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un caudal umbral. El caudal umbral de aguas residuales que activa la válvula de RAS para permitir el flujo de fluido puede ser el mismo o ligeramente más bajo que el caudal umbral que activa la válvula de desbordamiento para permitir el flujo de fluido. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la válvula de RAS puede configurarse para proporcionar comunicación fluida al tanque de contacto en respuesta a un caudal de las aguas residuales que coincida con el caudal medio del sistema, que supere el caudal medio del sistema, que supere aproximadamente el doble del caudal medio del sistema, o que supere aproximadamente tres veces el caudal medio del sistema.
En algunas realizaciones, la válvula de RAS puede estar en comunicación eléctrica con el sensor en línea y configurada para proporcionar comunicación fluida entre la salida de RAS y el tanque de contacto en respuesta a una concentración de uno o más contaminantes en el agua residual que exceda una concentración umbral. Por ejemplo, la válvula de RAS puede activarse para permitir el flujo de fluido mediante el sensor en línea que mide una concentración umbral de FOG en las aguas residuales. La concentración umbral de contaminantes que activa la válvula de RAS para permitir el flujo de fluido puede ser la misma o ligeramente más baja que la concentración umbral de contaminantes que activa la válvula de desbordamiento para permitir el flujo de fluido.
El segundo subsistema comprende además una unidad DAF corriente abajo del tanque de contacto, teniendo la unidad DAF una entrada en comunicación fluida con el tanque de contacto. Por lo general, las unidades DAF son conocidas por los expertos en la técnica. Brevemente, el tratamiento DAF es una operación de tratamiento de aguas residuales capaz de retirar la materia en suspensión, incluidos los sólidos en suspensión y el FOG. Las unidades DAF pueden retirar una parte significativa de los sólidos en suspensión de las aguas residuales afluentes sin necesidad de oxidar los sólidos. Beneficiosamente, el tamaño de los componentes posteriores puede reducirse, lo que da como resultado un menor coste de capital para el sistema. Por ejemplo, los clarificadores primarios pueden omitirse del sistema de tratamiento de aguas residuales.
Las unidades DAF pueden lograr la separación de contaminantes disolviendo aire u otro gas en aguas residuales bajo presión y liberando el aire o gas bajo presión atmosférica en un tanque de flotación o pileta. El aire o el gas liberados pueden formar burbujas que se adhieren a los contaminantes y los hacen flotar a la superficie del agua, donde pueden ser eliminados. En algunas realizaciones, los sólidos flotantes se eliminan mediante un dispositivo de desengrasado mecánico. Los sólidos flotantes pueden reciclarse parcialmente a otros componentes del sistema, como se describe con más detalle a continuación. El material extraído de las aguas residuales en el sistema de flotación por aire disuelto puede utilizarse para producir energía, por ejemplo, en forma de biogás en un sistema de digestión anaeróbico corriente abajo. El biogás se puede utilizar para proporcionar energía vendible mediante combustión o mediante el uso en, por ejemplo, pilas de combustible.
La unidad DAF puede incluir un recipiente, tanque u otra unidad de contención abierta o cerrada configurada para realizar una operación de flotación por aire disuelto. Por lo general, la carga de la unidad DAF puede ser menor o igual a aproximadamente 2.000 galones por día por pie cuadrado (g/d/sf) de unidad DAF (703 L/d/m2) y menor o igual a 30 libras por día por pie cuadrado (lb/d/sf) de unidad DAF (1,26 kg/d/m2). La unidad DAF puede funcionar como espesante y clarificador. En algunas realizaciones, la unidad DAF incluye dos unidades DAF que funcionan en paralelo. En otras realizaciones, la unidad DAF puede incluir una sola unidad DAF o más de dos unidades DAF. El suministro de múltiples unidades DAF permite que el sistema continúe funcionando si una de las unidades DAF se pone fuera de servicio para su limpieza o mantenimiento.
La unidad DAF está configurada para separar la materia en suspensión de una porción del segundo licor mixto y formar un segundo efluente pobre en sólidos, sólidos flotantes y sólidos residuales. En algunas realizaciones, el segundo licor mixto se dosifica con un coagulante y/o floculante antes o después de la introducción en la unidad DAF. El segundo licor mixto puede dosificarse, por ejemplo, con cloruro férrico o sulfato de aluminio. El efluente pobre en sólidos de la unidad DAF puede cumplir con los requisitos de descarga regulados por el gobierno. En algunas realizaciones, la
unidad DAF es capaz de retirar entre aproximadamente 60% y aproximadamente 100% de los sólidos en suspensión en el segundo licor mixto. Por ejemplo, la unidad DAF puede retirar aproximadamente 60%, aproximadamente 70%, aproximadamente 80%, aproximadamente 90% o aproximadamente 100% de los sólidos en suspensión en el segundo licor mixto. El efluente pobre en sólidos de la unidad DAF puede descargarse o procesarse adicionalmente. En algunas realizaciones, el efluente pobre en sólidos de la unidad DAF y el efluente pobre en sólidos de la unidad de separación sólidos-líquido pueden mezclarse para formar una corriente de descarga combinada.
De acuerdo con ciertas realizaciones, el sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender además un primer conducto de efluente que se extiende entre una salida de sólidos flotantes de la unidad DAF y una segunda entrada de la unidad de tratamiento biológico en el primer subsistema. El primer conducto de efluente puede configurarse para entregar una fracción de sólidos flotantes desde la unidad DAF a la segunda entrada de la unidad de tratamiento biológico en el primer subsistema. En algunas realizaciones, la fracción de sólidos flotantes suministrados a la unidad de tratamiento biológico está entre aproximadamente 1% y aproximadamente 100%. La unidad de tratamiento biológico puede configurarse para combinar sólidos flotantes con el primer licor mixto.
El sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender un segundo conducto de efluente que se extiende entre una salida de sólidos flotantes de la unidad DAF y una tercera entrada del tanque de contacto. El conducto de efluente entre el DAF y el tanque de contacto puede ser una línea de reciclaje, configurada para reciclar los sólidos flotantes de la unidad DAF corriente arriba al tanque de contacto. La fracción de los sólidos flotantes reciclados al tanque de contacto puede estar entre aproximadamente 1% y aproximadamente 100%. Por ejemplo, la fracción de los sólidos flotantes reciclados al tanque de contacto puede ser mayor que aproximadamente 50%, entre aproximadamente 50% y aproximadamente 95%, o entre aproximadamente 60% y aproximadamente 80%. El tanque de contacto puede configurarse para combinar sólidos flotantes con el segundo licor mixto.
El reciclaje de los sólidos extraídos en la unidad DAF al tanque de contacto es contrario al funcionamiento convencional de los sistemas de tratamiento de aguas residuales que incluyen unidades DAF. Normalmente, las unidades DAF se utilizan en sistemas de tratamiento de aguas residuales para retirar sólidos de las aguas residuales, reduciendo así la necesidad de tratamiento biológico de estos sólidos eliminados y reduciendo los requisitos de energía del sistema de tratamiento de aguas residuales, por ejemplo, reduciendo la cantidad de aire necesaria para suministrarse a un recipiente de tratamiento biológico aireado para oxidar los sólidos eliminados. Es contrario al funcionamiento convencional de los sistemas de tratamiento de aguas residuales reintroducir sólidos flotantes separados del licor mixto de un tanque de contacto en una unidad DAF de vuelta al tanque de contacto. Por lo general, después de que los sólidos se separan del licor mixto de un tanque de contacto en una unidad DAF, reintroducir los sólidos separados en el licor mixto en el tanque de contacto y forzar a los sólidos a pasar por el mismo proceso de separación en la unidad DAF reduce nuevamente la eficiencia del sistema. Tal reciclaje de sólidos de una unidad DAF a un tanque de contacto directamente corriente arriba de la unidad DAF causaría la necesidad de una mayor cantidad de capacidad del tanque de contacto y una mayor cantidad de capacidad de la unidad DAF. Tal reciclaje de sólidos de una unidad DAF a un tanque de contacto directamente corriente arriba de la unidad DAF también requeriría más flujo de aire a la unidad DAF para retirar los sólidos reciclados del licor mixto, además de los sólidos que estarían presentes en ausencia del reciclaje de sólidos. Sin embargo, se ha descubierto que pueden lograrse beneficios mediante la reintroducción contradictoria de los sólidos retirados en una unidad DAF de vuelta al tanque de contacto de un sistema de tratamiento de aguas residuales desde el cual se suministra licor mixto a la unidad DAF.
Por ejemplo, al reciclar los sólidos retirados por la unidad DAF al tanque de contacto, la cantidad de sólidos en suspensión totales (TSS) en el tanque de contacto se puede aumentar, y se pueden adsorber materiales biológicos oxidables solubles adicionales, como se describe en la solicitud de patente de EE.UU., en tramitación con la presente, con número de publicación US 2016/0200609, identificada anteriormente.
En algunas realizaciones, el sistema de tratamiento de aguas residuales comprende además un clarificador primario. El clarificador primario puede funcionar, generalmente, como una separación sólidos-líquido de pretratamiento. Por tanto, el clarificador primario puede comprender una entrada en comunicación fluida con la fuente de aguas residuales. El clarificador primario puede configurarse para producir un efluente pobre en sólidos y un efluente rico en sólidos. El efluente pobre en sólidos puede salir del clarificador primario a través de una salida pobre en sólidos, que puede estar en comunicación fluida con al menos una de las unidades de tratamiento biológico y el tanque de contacto. En algunas realizaciones, el clarificador primario está en comunicación fluida con la unidad de tratamiento biológico del primer subsistema. En tales realizaciones, el clarificador primario puede colocarse corriente arriba de la unidad de tratamiento biológico. En algunas realizaciones, el clarificador primario está en comunicación fluida con el tanque de contacto del segundo subsistema. En tales realizaciones, el clarificador primario puede colocarse corriente arriba del tanque de contacto y corriente abajo de la salida de desbordamiento del conducto de aguas residuales. El efluente rico en sólidos puede salir del clarificador primario a través de una salida rica en sólidos. El efluente rico en sólidos del clarificador primario puede suministrarse a otras unidades operativas corriente abajo, por ejemplo, una unidad espesante o un digestor anaeróbico, o descartarse como residuos sólidos.
El sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender además un digestor anaeróbico. Los ejemplos no limitantes de componentes o porciones de sistemas anaeróbicos que pueden utilizarse en una o más configuraciones de los sistemas de tratamiento de aguas residuales incluyen, pero no se limitan a, el sistema de soporte de gas de digestor DYSTOR®, el sistema de desintegración CROWN®, el sistema de mezcla de gas de digestor PEARTH®, el soporte de
gas de digestor guiado en espiral PFT®, el soporte del digestor guiado en vertical PFT®, la cubierta de digestor flotante DUO-DECK™ y el sistema de intercambiador de calor y calentador PFT®, de Evoqua Water Technologies.
El digestor anaeróbico puede utilizarse para tratar licor mixto, que puede incluir sólidos en suspensión, lodos y/o corrientes de fluidos ricos en sólidos o pobres en sólidos, de una o más de otras unidades de tratamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales. Al menos una parte de un lodo tratado anaeróbicamente producido en el digestor anaeróbico puede reciclarse de nuevo a una o más de otras unidades de tratamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales. La naturaleza y función del digestor anaeróbico y las corrientes de reciclaje asociadas pueden ser similares a las descritas en la patente de EE.UU. número 8.894.856, titulada "Sistemas y métodos híbridos aeróbicos y anaeróbicos de tratamiento de aguas residuales y lodos".
El digestor anaeróbico puede tener una primera entrada en comunicación fluida con la unidad DAF del segundo subsistema, una segunda entrada en comunicación fluida con la salida rica en sólidos del clarificador primario y una salida en comunicación fluida con al menos uno de los siguientes: la unidad de separación sólidos-líquido y la unidad de tratamiento biológico del primer subsistema. En algunas realizaciones, el digestor anaeróbico puede tener la primera entrada en comunicación fluida con una unidad DAF del primer subsistema. Dependiendo de los otros parámetros de operación, el tiempo de retención en el digestor anaeróbico puede estar entre aproximadamente siete y aproximadamente 50 días de tiempo de retención y, en algunas realizaciones, entre aproximadamente 15 y aproximadamente 30 días de tiempo de retención.
El sistema de tratamiento de aguas residuales puede comprender además una unidad espesante. En algunas realizaciones, la unidad espesante comprende un espesante de cinta por gravedad. Por lo general, las unidades espesantes se operan para retirar el agua del lodo y lograr una reducción en el contenido de humedad de las suspensiones. El material resultante aún puede ser fluido. Las unidades espesantes pueden utilizarse como medida económica para reducir el volumen de lodos o para una mayor eficiencia en procesos posteriores. En algunas realizaciones, una unidad DAF puede funcionar como una unidad espesante. La unidad espesante puede comprender una entrada en comunicación fluida con la salida rica en sólidos del clarificador primario y una salida en comunicación fluida con el digestor anaeróbico. La unidad espesante puede configurarse para espesar el efluente rico en sólidos del clarificador primario y entregar el efluente rico en sólidos espesado a los procesos posteriores, tales como al digestor anaeróbico.
En determinadas realizaciones, el primer subsistema puede comprender además uno o ambos de un tanque de contacto y una unidad DAF. El tanque de contacto y/o la unidad DAF pueden colocarse corriente arriba de la unidad de tratamiento biológico. En algunas realizaciones, el segundo subsistema puede comprender además una o ambas de una unidad de tratamiento biológico y una unidad de separación sólidos-líquido. La unidad de tratamiento biológico y/o la unidad de separación sólidos-líquido de cualquiera de los subsistemas pueden colocarse corriente abajo del tanque de contacto y la unidad DAF. Cualquiera de las unidades de tratamiento descritas en el presente documento, incluidas las unidades adicionales en el primer o segundo subsistemas, puede conectarse mediante conductos, válvulas, tuberías u otros conectores, como se describe en el presente documento.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método de tratamiento de aguas residuales que comprende dirigir una primera corriente de aguas residuales a una unidad de tratamiento biológico y tratar biológicamente la primera corriente de aguas residuales en la unidad de tratamiento biológico para formar un licor mixto tratado biológicamente. El método puede comprender además dirigir el licor mixto tratado biológicamente a una unidad de separación sólidoslíquido y separar el licor mixto tratado biológicamente en la unidad de separación sólidos-líquido. El licor mixto tratado biológicamente puede separarse en la unidad de separación sólidos-líquido para formar un primer efluente pobre en sólidos y un lodo activado (RAS). La primera corriente de aguas residuales puede tratarse en la unidad de tratamiento biológico y en la unidad de separación sólidos-líquido, generalmente como se describió anteriormente con referencia al primer subsistema. Por consiguiente, el efluente pobre en sólidos de la unidad de tratamiento biológico y la unidad de separación sólidos-líquido puede cumplir con los requisitos de descarga gubernamentales.
En algunos aspectos, el método comprende reciclar una fracción del RAS a la unidad de tratamiento biológico. La fracción del RAS que se recicla a la unidad de tratamiento biológico puede estar entre aproximadamente 80% y aproximadamente 90% del RAS formado por la unidad de separación sólidos-líquido. El RAS puede reciclarse a la parte delantera de la unidad de tratamiento biológico. En algunas realizaciones, el RAS puede reciclarse a la región aeróbica de la unidad de tratamiento biológico, por ejemplo, corriente abajo de la región anóxica aireada.
En algunos aspectos, el método de tratamiento de aguas residuales puede comprender dirigir de forma selectiva una corriente de desbordamiento de aguas residuales a un tanque de contacto que funciona en paralelo con la unidad de tratamiento biológico y la unidad de separación pobre en sólidos. Por tanto, el método puede incluir la utilización de dos sistemas que funciona en una configuración paralela. Cada sistema puede ser capaz de producir aguas residuales tratadas que cumplan con los requisitos de descarga gubernamentales. La corriente de desbordamiento de las aguas residuales puede dirigirse al tanque de contacto en respuesta a un caudal de la primera corriente de aguas residuales que supere un caudal umbral, como se describió anteriormente. La corriente de desbordamiento de las aguas residuales puede dirigirse al tanque de contacto en respuesta a una concentración de contaminantes en las aguas residuales que exceda una concentración umbral de contaminantes, como se describió anteriormente.
El método puede comprender además dirigir de forma selectiva una primera fracción del RAS al tanque de contacto y
mezclar la corriente de desbordamiento de las aguas residuales con el lodo activado en el tanque de contacto para formar un licor mixto de desbordamiento. Dirigir de forma selectiva la primera fracción de RAS al tanque de contacto puede comprender dirigir el RAS en respuesta a un caudal de la primera corriente de aguas residuales que exceda un caudal umbral o en respuesta a una concentración de contaminantes en las aguas residuales que exceda una concentración umbral de contaminantes, como se describió anteriormente. El método puede comprender dirigir el RAS al tanque de contacto en respuesta al mismo o diferente caudal y/o concentración umbral de contaminantes que los valores umbral para dirigir las aguas residuales de desbordamiento al tanque de contacto. En algunas realizaciones, el método puede comprender dirigir el RAS al tanque de contacto en respuesta a un valor umbral de caudal y/o concentración de contaminantes menor que los valores umbral para dirigir las aguas residuales de desbordamiento al tanque de contacto. Por ejemplo, el tanque de contacto se puede cebar con RAS antes de recibir las aguas residuales de desbordamiento. Por lo general, el RAS dirigido al tanque de contacto puede comprender entre aproximadamente 10% y aproximadamente 20% del RAS formado por la unidad de separación sólidos-líquido.
Las aguas residuales de desbordamiento y el RAS en el tanque de contacto pueden formar un licor mixto de desbordamiento. El método puede comprender además dirigir el licor mixto de desbordamiento a una unidad DAF y separar el licor mixto de desbordamiento en la unidad DAF, como se discutió previamente anteriormente. En algunas realizaciones, el licor mixto de desbordamiento puede separarse para formar un segundo efluente pobre en sólidos, sólidos flotantes y sólidos residuales en la unidad DAF. Por ejemplo, el aire o gas presurizado introducido en el licor mixto de desbordamiento puede separar los sólidos flotantes y los sólidos residuales de las aguas residuales en la unidad DAF para formar el segundo efluente pobre en sólidos. En algunas realizaciones, la separación del licor mixto de desbordamiento comprende además retirar el FOG del licor mixto de desbordamiento. En algunas realizaciones, separar el licor mixto de desbordamiento comprende además retirar la sedimentación y/o los sólidos en suspensión del licor mixto de desbordamiento. Por consiguiente, el segundo efluente pobre en sólidos puede estar sustancialmente exento de sólidos en suspensión y/o FOG. En algunas realizaciones, el licor mixto de desbordamiento puede separarse en una unidad DAF para formar un segundo efluente pobre en sólidos que tiene al menos aproximadamente 60% a aproximadamente 100% menos de sólidos en suspensión que el licor mixto de desbordamiento.
El método puede comprender además dirigir el primer efluente pobre en sólidos y el segundo efluente pobre en sólidos a una salida de agua tratada. Específicamente, el método puede comprender dirigir el efluente pobre en sólidos desde la unidad de tratamiento biológico y dirigir el efluente pobre en sólidos desde la unidad DAF a una salida de agua tratada. El primer y segundo efluentes pobres en sólidos pueden combinarse para formar un agua tratada. El agua tratada puede cumplir con los estándares de descarga gubernamentales. Por ejemplo, el agua tratada puede ser tratada biológicamente, y cumple con los estándares municipales de tratamiento biológico. Además, el agua tratada puede estar sustancialmente exenta de FOG.
En ciertos aspectos, el método comprende además dirigir una primera fracción de los sólidos flotantes a la unidad de tratamiento biológico. El método puede comprender además reciclar una segunda fracción de los sólidos flotantes al tanque de contacto. Entre aproximadamente 1% y aproximadamente 100% de los sólidos flotantes pueden dirigirse a la unidad de tratamiento biológico y/o reciclarse al tanque de contacto. En algunos aspectos, aproximadamente el 100% de los sólidos flotantes pueden redirigirse y/o reciclarse. En otros aspectos, el método puede comprender además descartar una fracción de sólidos flotantes como sólidos residuales.
De acuerdo con ciertos aspectos, el método puede comprender dirigir unas aguas residuales a un clarificador primario y separar las aguas residuales en el clarificador primario para formar unas aguas residuales clarificadas y un efluente rico en sólidos. Por lo general, el método puede comprender dirigir las aguas residuales a un clarificador primario como tratamiento previo de las aguas residuales. Por consiguiente, el método puede comprender además dirigir una primera fracción de las aguas residuales clarificadas a la primera corriente de aguas residuales. Sin embargo, el método puede comprender además dirigir de forma selectiva una segunda fracción de las aguas residuales clarificadas a la corriente de desbordamiento de las aguas residuales. El método puede comprender dirigir las aguas residuales clarificadas a una o ambas (primera corriente y/o corriente de desbordamiento) de las corrientes de las aguas residuales. En algunos aspectos, las aguas residuales clarificadas se dirigen a la corriente de desbordamiento de aguas residuales en respuesta a un caudal de aguas residuales clarificadas en la primera corriente de aguas residuales que excede un caudal umbral. El caudal umbral puede ser el mismo que el descrito anteriormente en el presente documento.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método para facilitar el tratamiento de aguas residuales de desbordamiento en un sistema de tratamiento biológico que comprende una unidad de tratamiento biológico en comunicación fluida con una unidad de separación sólidos-líquido. La unidad de tratamiento biológico puede configurarse para producir un primer efluente pobre en sólidos y RAS, como se describió anteriormente. En algunos aspectos, el sistema de tratamiento biológico es el primer subsistema como se describió anteriormente. El método para facilitar el tratamiento puede comprender conectar un sistema de tratamiento de desbordamiento a una corriente de aguas residuales de desbordamiento y conectar un conducto de RAS entre el sistema de tratamiento biológico y el sistema de tratamiento de desbordamiento.
Por consiguiente, el método puede comprender tratar las aguas residuales con un sistema de tratamiento biológico, como se describió anteriormente, y conectar un sistema de tratamiento de desbordamiento capaz de funcionar en respuesta a un caudal de aguas residuales o concentración de contaminantes incrementados recibidos por el sistema de tratamiento biológico. En algunas realizaciones, el sistema de desbordamiento de aguas residuales es capaz de
funcionar en respuesta a un volumen de aguas residuales previsto que excede de un volumen medio de aguas residuales en aproximadamente un 30% o aproximadamente un 40%. La corriente de aguas residuales de desbordamiento puede conectarse a la corriente de aguas residuales biológicas para proporcionar un tratamiento adecuado de aguas residuales máximas y/o aguas residuales en exceso, por ejemplo, aguas pluviales generadas por un fenómeno meteorológico húmedo.
En algunos aspectos, el método para facilitar el tratamiento de aguas residuales de desbordamiento comprende proporcionar un sistema de tratamiento de desbordamiento para tratar las aguas residuales de desbordamiento, como se describió anteriormente en el presente documento. El método puede comprender conectar el sistema de tratamiento de desbordamiento en una configuración paralela con el sistema de tratamiento biológico. El sistema de tratamiento de desbordamiento puede estar en comunicación fluida selectiva con la corriente de aguas residuales de desbordamiento, de modo que la comunicación fluida responda a un caudal de la primera corriente de aguas residuales que supere un caudal umbral o una concentración de contaminantes en la primera corriente de aguas residuales que supere una concentración umbral. El sistema de tratamiento de desbordamiento puede comprender un tanque de contacto en comunicación fluida con una unidad DAF, como se describió anteriormente en el presente documento. El método puede comprender conectar un sistema de tratamiento de desbordamiento configurado para retirar grasas, aceites y sebos de la corriente de aguas residuales de desbordamiento. El método puede comprender además conectar un sistema de tratamiento de desbordamiento configurado para retirar la sedimentación y/o los sólidos en suspensión de la corriente de aguas residuales de desbordamiento.
El método para facilitar el tratamiento de aguas residuales de desbordamiento puede comprender proporcionar un conducto de retorno de lodos activados. El método puede comprender conectar el conducto de RAS entre el sistema de tratamiento biológico y el sistema de tratamiento de desbordamiento. El conducto de RAS puede configurarse para dirigir una fracción del RAS al sistema de tratamiento de desbordamiento. Por ejemplo, la fracción de RAS puede dirigirse a un tanque de contacto en el sistema de tratamiento de desbordamiento. La fracción del RAS puede dirigirse al sistema de tratamiento de desbordamiento en respuesta a que el sistema de tratamiento de desbordamiento esté en comunicación fluida con la corriente de aguas residuales de desbordamiento, como se describió anteriormente. El método puede comprender instalar una o más válvulas en el conducto de RAS, configuradas para permitir la comunicación fluida del RAS.
En ciertos aspectos, el método para facilitar el tratamiento de aguas residuales de desbordamiento comprende además instalar un caudalímetro corriente arriba de la unidad de tratamiento biológico y conectar eléctricamente una válvula (la válvula de aguas residuales o válvula de desbordamiento) al caudalímetro. El caudalímetro puede configurarse para medir el caudal de aguas residuales. La válvula de aguas residuales puede configurarse para dirigir una primera fracción de las aguas residuales a la primera corriente de aguas residuales y una segunda fracción de las aguas residuales a la corriente de aguas residuales de desbordamiento. La primera fracción de las aguas residuales y la segunda fracción de las aguas residuales pueden dirigirse en respuesta a la medición del caudal de aguas residuales del caudalímetro que excede un caudal umbral.
El método puede comprender además proporcionar instrucciones para dirigir sustancialmente todas las aguas residuales a la primera corriente de aguas residuales hasta que el caudalímetro mida un caudal umbral de aguas residuales. El método puede comprender además dirigir las aguas residuales de desbordamiento hacia la corriente de aguas residuales de desbordamiento en respuesta al caudalímetro que mide un caudal que excede el caudal umbral. Específicamente, las aguas residuales de desbordamiento pueden comprender un volumen de aguas residuales que excede el volumen que puede ser procesado por el sistema de tratamiento biológico.
En algunos aspectos, el método para facilitar el tratamiento de aguas residuales de desbordamiento comprende además instalar un sensor corriente arriba de la unidad de tratamiento biológico y conectar eléctricamente la válvula de aguas residuales o la válvula de desbordamiento al sensor. El sensor puede configurarse para medir una concentración de contaminantes en las aguas residuales. La válvula de aguas residuales puede configurarse para dirigir una primera fracción de las aguas residuales a la primera corriente de aguas residuales y una segunda fracción de las aguas residuales a la corriente de aguas residuales de desbordamiento, como se discutió anteriormente. La primera fracción de las aguas residuales y la segunda fracción de las aguas residuales pueden dirigirse en respuesta a la medición de contaminantes del sensor que exceda una concentración umbral.
El método puede comprender además proporcionar instrucciones para dirigir sustancialmente todas las aguas residuales a la primera corriente de aguas residuales hasta que el sensor de contaminantes mida un caudal umbral de aguas residuales. El método puede comprender además dirigir las aguas residuales de desbordamiento hacia la corriente de aguas residuales de desbordamiento en respuesta al sensor que mide una concentración de contaminantes que excede la concentración umbral.
El método puede comprender además proporcionar instrucciones para dirigir una fracción del RAS al sistema de tratamiento de desbordamiento en respuesta al caudalímetro que mide un caudal que supera el caudal umbral o al sensor que mide una concentración de contaminantes que supera el valor de concentración umbral. Por ejemplo, el método puede comprender conectar eléctricamente la válvula de RAS al caudalímetro, como se describió anteriormente con la válvula de aguas residuales. En algunos aspectos, la fracción de RAS dirigida al sistema de tratamiento de desbordamiento aumenta proporcionalmente al caudal medido por el caudalímetro.
Una realización ilustrativa, indicada generalmente con 100, se ilustra en la FIG. 1. El primer subsistema 100A está dispuesto en paralelo con el segundo subsistema 100B. Las aguas residuales de una fuente 105 de aguas residuales se dirigen a un conducto 106 de aguas residuales a través de una entrada. El caudal de aguas residuales se mide mediante el caudalímetro 122 de aguas residuales en línea, y la concentración de contaminantes en las aguas residuales se mide mediante el sensor 123 en línea. En algunas realizaciones, el caudalímetro 122 y el sensor 123 están conectados eléctricamente a un módulo de control (no mostrado), que está conectado eléctricamente a las válvulas 108 y 113. El conducto 106 de aguas residuales incluye una salida de aguas residuales, que conecta de forma fluida el conducto 106 de aguas residuales al primer subsistema 100A. La válvula 108 de desbordamiento permite de forma selectiva el flujo de aguas residuales a través de una salida de desbordamiento del conducto 106 de aguas residuales al conducto 109 de desbordamiento, que conecta de forma fluida el conducto 106 de aguas residuales al segundo subsistema 100B. Se coloca una segunda válvula 113 (válvula de RAS) dentro del conducto 175 de RAS y permite de forma selectiva el flujo de RAS a través del conducto 175 de RAS desde una salida de la unidad 140 de separación sólidos-líquido hasta una entrada del tanque 110 de contacto. El conducto 175 de RAS puede ser la única interconexión entre el primer subsistema 100A y el segundo subsistema 100B, que están dispuestos en paralelo.
Las aguas residuales del conducto 106 de aguas residuales se dirigen al primer subsistema 100A. El agua residual entra en la unidad 130 de tratamiento biológico a través de una entrada. En la unidad 130 de tratamiento biológico, las aguas residuales y los microorganismos biológicos se combinan para formar un primer licor mixto. Con este fin, puede suministrarse oxígeno al primer licor mixto en la unidad 130 de tratamiento biológico mediante aireación con un gas que contiene oxígeno, por ejemplo, aire. La unidad 130 de tratamiento biológico incluye una región 150 aeróbica y una región 160 anóxica aireada. La región 150 aeróbica está en comunicación fluida corriente abajo de la región 160 anóxica aireada y recibe licor mixto anóxico tratado biológicamente de la región anóxica aireada.
El licor mixto tratado biológicamente de la unidad 130 de tratamiento biológico se dirige a una unidad 140 de separación sólidos-líquido a través de una entrada. El efluente de la unidad 140 de separación sólidos-líquido puede dirigirse a una salida de agua de producto a través de un conducto 145 o enviarse para un tratamiento adicional. El lodo activado separado del efluente en la unidad 140 de separación sólidos-líquido puede reciclarse corriente arriba a una entrada de aguas residuales del sistema, la fuente de aguas residuales, dirigirse al tanque de contacto 110 a través del conducto 175 y/o reciclarse a la unidad 130 de tratamiento biológico a través del conducto 165. El lodo activado puede reciclarse a través del conducto 165 hacia la región 160 anóxica aireada o la región 150 aeróbica de la unidad 130 de tratamiento biológico. Los sólidos 155 residuales pueden salir de la unidad 140 de separación sólidos-líquido a través de una salida de residuos. La cantidad de lodo activado que se recicla al tanque 110 de contacto y/o la unidad 130 de tratamiento biológico puede ser una cantidad igual o mayor que la cantidad requerida para mantener una población deseada de bacterias en el tanque 110 de contacto o la unidad 130 de tratamiento biológico para realizar el tratamiento biológico de los licores mixtos dentro de un período de tiempo deseado y/o para proteger contra el agotamiento de la población bacteriana en caso de interrupciones temporales en el funcionamiento del sistema de tratamiento.
Las aguas residuales de desbordamiento de la salida de desbordamiento del conducto 106 de aguas residuales se dirigen al segundo subsistema 100B a través del conducto 109 de desbordamiento cuando la válvula 108 de desbordamiento está abierta. El agua residual de desbordamiento entra en un tanque 110 de contacto a través de una entrada del tanque de contacto. En el tanque 110 de contacto, el agua residual se mezcla con el lodo activado reciclado a través de un conducto 175 desde la unidad 130 de separación sólidos-líquido del primer subsistema 100A. En algunas realizaciones, el tanque 110 de contacto está aireado para facilitar la mezcla de las aguas residuales y el lodo activado. El gas de aireación puede ser un gas que contenga oxígeno, por ejemplo, aire. El tanque 110 de contacto puede estar provisto de suficiente oxígeno de modo que se mantengan las condiciones aeróbicas en al menos una parte del tanque 110 de contacto. Los sólidos en suspensión y disueltos en las aguas residuales, incluidos los materiales biológicos oxidables (denominados en el presente documento Demanda Biológica de Oxígeno o DBO), se absorben en el lodo activado en el tanque de contacto, formando un segundo licor mixto. Una parte de la DBO también puede oxidarse en el tanque 110 de contacto. El tiempo de residencia de las aguas residuales en el tanque de contacto puede ser suficiente para que la mayoría de la DBO sea absorbida por el lodo activado, pero no tanto como para que se produzca una cantidad significativa de oxidación de la DBO. En algunas realizaciones, por ejemplo, menos que aproximadamente 10% de la DBO que entra en el tanque 110 de contacto se oxida en el tanque de contacto.
El primer licor mixto formado en el tanque 110 de contacto se dirige a la unidad 120 DAF a través de una entrada de la unidad 120 DAF. La unidad 120 dA f puede incluir un recipiente, tanque u otra unidad de contención abierta o cerrada configurada para realizar una operación de flotación en aire disuelto como se describe a continuación. Se introduce aire presurizado, gas presurizado o un fluido que contiene aire o gas presurizado en la unidad 120 DAF para adherirse a la materia en suspensión, el FOG y la BOD en el segundo licor mixto y flotar hacia la superficie. En algunas realizaciones, los sólidos flotantes retirados en la unidad 120 DAF se envían fuera del sistema como sólidos de desecho a través de un conducto 125. Estos sólidos de desecho pueden desecharse o, en algunas realizaciones, pueden tratarse en un proceso posterior, por ejemplo, un proceso de digestión anaeróbica (no se muestra en la imagen) o un biorreactor de membrana anaeróbica (no se muestra en la imagen). En otras realizaciones, al menos una parte de los sólidos flotantes retirados en la unidad 120 DAF a través de una salida se recicla al tanque 110 de contacto a través del conducto 126 de reciclaje. El efluente de la unidad 120 DAF puede dirigirse a una salida de agua del producto a través de un conducto 146 o ser enviado para un tratamiento adicional. Una parte del efluente puede reciclarse (no se muestra el conducto de reciclaje) para suministrar burbujas de gas a la unidad 120 DAF. Por ejemplo, puede disolverse un gas en la parte reciclada del efluente, que luego se devuelve a la unidad 120 DAF y se mezcla
con el segundo licor mixto afluente.
El reciclaje de los sólidos flotantes extraídos en la unidad 120 DAF al tanque 110 de contacto permite que el tanque 110 de contacto funcione como un sistema de lodo activado de alta velocidad, mientras que la unidad 120 DAF funciona como un separador sólidos-líquido. El reciclaje de sólidos flotantes retirados en la unidad 120 DAF al tanque 110 de contacto proporciona una mayor oxidación de la DBO en el tanque 110 de contacto que en sistemas donde los sólidos flotantes retirados de la unidad 120 DAF no se reciclan al tanque de contacto, porque los sólidos reciclados al tanque de contacto incluyen bacterias vivas capaces de oxidar la d Bo . Por ejemplo, en sistemas y métodos en los que los sólidos flotantes retirados en la unidad 120 DAF se reciclan al tanque 110 de contacto, más que aproximadamente 10% de la DBO en las aguas residuales que entran en el tanque 110 de contacto puede oxidarse en el tanque 110 de contacto.
Una segunda realización ilustrativa, indicada generalmente con 200, se ilustra en la FIG. 2. El sistema de tratamiento de aguas residuales de la segunda realización ilustrativa es similar al de la FIG. 1, pero además incluye un segundo conducto 115 de licor mixto que se extiende entre el tanque 110 de contacto y la unidad 130 de tratamiento biológico y/o un conducto 124 de sólidos flotantes que se extiende entre la unidad 120 DAF y la unidad 130 de tratamiento biológico. El segundo conducto 115 de licor mixto puede configurarse para entregar un segundo licor mixto desde el tanque 110 de contacto a la unidad 130 de tratamiento biológico. El conducto 124 de sólidos flotantes puede configurarse para entregar sólidos flotantes desde una salida de la unidad 120 DAF a una entrada de la unidad 130 de tratamiento biológico. Pueden incluirse conductos, válvulas, sensores y controles adicionales (no mostrados) en el sistema de la segunda realización ilustrativa.
La segunda realización ilustrativa puede proporcionar beneficios de costes y una reducción de la huella al reducir el requisito de oxígeno en la unidad 130 de tratamiento biológico. El tamaño de la unidad 130 de tratamiento biológico puede reducirse, en algunas realizaciones, hasta aproximadamente un 30%.
Una tercera realización ilustrativa, indicada generalmente con 300, se ilustra en la FIG. 3. Un sistema de tratamiento de aguas residuales incluye una unidad 390 de tratamiento anaeróbico, denominada en el presente documento digestor anaeróbico, un clarificador 312 primario, una unidad 380 espesante, una unidad 330 de tratamiento biológico, una unidad 340 de separación sólidos-líquido, un tanque 310 de contacto, y una unidad 320 DAF. Las aguas residuales de una fuente 305 de aguas residuales se dirigen a un clarificador 312 primario a través de una entrada del clarificador primario. Una corriente de fluido rico en sólidos del clarificador se dirige a una entrada de una unidad 380 espesante a través del conducto 307. Un efluente pobre en sólidos del clarificador 312 primario se dirige a una entrada del conducto 306 de aguas residuales. Una corriente de salida rica en sólidos de la unidad 380 espesante se dirige a una entrada del digestor 390 anaeróbico a través del conducto 385. Un efluente pobre en sólidos de la unidad 380 espesante se dirige a una entrada del conducto 306 de aguas residuales. Las aguas residuales de desbordamiento se dirigen de forma selectiva a una entrada del tanque 110 de contacto a través del conducto 309 de desbordamiento, como se describió anteriormente en otras realizaciones ilustrativas. El digestor 390 anaeróbico también se suministra con sólidos flotantes extraídos del licor mixto en la unidad 320 DAF a través del conducto 327. En algunas realizaciones, el efluente pobre en sólidos del clarificador 312 primario y/o la unidad 380 espesante puede dirigirse por el contrario a un tanque de contacto o unidad de tratamiento biológico (realizaciones no representadas) o al conducto 306 de aguas residuales a través del conducto 382.
En algunas realizaciones, el conducto 306 de aguas residuales se coloca corriente arriba del clarificador 312 primario, de modo que las aguas residuales del conducto 306 de aguas residuales pueden dirigirse a una entrada de un clarificador 312 primario y/o las aguas residuales de desbordamiento del conducto 306 de aguas residuales puede dirigirse a una entrada del tanque 110 de contacto, por ejemplo a través de un conducto de desbordamiento. El efluente de la unidad 320 DAF se descarga a través del conducto 346 de efluente y el efluente de la unidad 240 de separación sólidos-líquido se descarga a través del conducto 345 de efluente. Por lo general, los efluentes 345 y 346 pueden cumplir con los requisitos regulatorios gubernamentales, sin embargo, pueden procesarse posteriormente.
La corriente de salida rica en sólidos de la unidad 380 espesante y cualquier sólido flotante de la unidad 320 DAF introducido en el digestor 390 anaeróbico a través de una entrada se combinan y digieren anaeróbicamente en el digestor anaeróbico. El efluente del digestor 390 anaeróbico puede dirigirse a una entrada de la unidad 330 de tratamiento biológico a través del conducto 392. El efluente del digestor anaeróbico puede descargarse a través de la salida 356 de efluente. El proceso de digestión anaeróbica puede operarse a temperaturas entre aproximadamente 20°C y aproximadamente 75°C, dependiendo de los tipos de bacterias utilizadas durante la digestión. Por ejemplo, el uso de bacterias mesófilas requiere típicamente temperaturas de funcionamiento de entre aproximadamente 20°C y aproximadamente 45°C, mientras que las bacterias termófilas requieren típicamente temperaturas de funcionamiento de entre aproximadamente 50°C y aproximadamente 75°C. En determinadas realizaciones, la temperatura de funcionamiento puede estar entre aproximadamente 25°C y aproximadamente 35°C para promover la actividad mesófila en lugar de la actividad termófila.
Pueden incluirse conductos, válvulas, sensores y controles adicionales (no mostrados) en el sistema de la tercera realización ilustrativa. Por ejemplo, la tercera realización ilustrativa puede incluir además conductos de reciclaje, conductos de residuos, un módulo de control, válvulas de control, etc.
Otras realizaciones pueden incluir cualquier combinación de características de los sistemas descritos anteriormente.
La fraseología y la terminología utilizadas en el presente documento tienen el propósito de describir y no deben considerarse limitantes. Como se emplea en el presente documento, el término "pluralidad" se refiere a dos o más elementos o componentes. Los términos "que comprende", "que incluye", "que lleva", "que tiene", "que contiene" y "que involucra", ya sea en la descripción escrita o en las reivindicaciones y similares, son términos abiertos, es decir, significan "que incluye pero no se limita a". Solo las frases de transición "que consisten en" y “que consisten esencialmente en" son frases de transición cerradas o semicerradas, respectivamente, con respecto a las reivindicaciones. El uso de términos ordinales tales como "primera", "segunda", "tercera" y similares en las reivindicaciones para modificar un elemento de reivindicación no connota por sí mismo ninguna prioridad, precedencia u orden de un elemento de reivindicación sobre otro o el orden temporal en el que se realizan los actos de un método, sino que se utilizan simplemente como etiquetas para distinguir un elemento de reivindicación que tiene un nombre determinado de otro elemento que tiene el mismo nombre (pero para el uso del término ordinal) para distinguir los elementos de reivindicación.
Los expertos en la técnica deben apreciar que los parámetros y configuraciones descritos en el presente documento son ilustrativos, y que los parámetros y/o configuraciones reales dependerán de la aplicación específica en la que se utilicen los métodos y materiales descritos. Por ejemplo, los expertos en la técnica pueden reconocer que el método y los componentes del mismo, según la presente descripción, pueden comprender además una red o sistemas o ser un componente de un sistema para tratar aguas residuales. Por tanto, debe entenderse que las realizaciones descritas en el presente documento se presentan a modo de ejemplo únicamente y que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y equivalentes a las mismas, las realizaciones descritas pueden practicarse de otra manera que la descrita específicamente. Los presentes sistemas y métodos están dirigidos a cada característica, sistema o método individual descrito en el presente documento. Además, cualquier combinación de dos o más de tales características, sistemas o métodos, si tales características, sistemas o métodos no son mutuamente inconsistentes, se incluye dentro del alcance de la presente descripción. Las etapas de los métodos descritos en el presente documento pueden realizarse en el orden ilustrado o en órdenes alternativos, y los métodos pueden incluir actos adicionales o alternativos o se pueden realizar omitiendo uno o más de los actos ilustrados.
Además, debe apreciarse que a los expertos en la técnica se les ocurrirán fácilmente diversas alteraciones, modificaciones y mejoras.
Claims (10)
1. Un sistema (100; 200; 300) de tratamiento de aguas residuales, que comprende un primer subsistema y un segundo subsistema que funcionan en una configuración paralela,
comprendiendo el primer subsistema (100A):
un conducto (106; 306) de aguas residuales en comunicación fluida con una fuente (105; 305) de aguas residuales, teniendo el conducto de aguas residuales una salida de aguas residuales y una salida de desbordamiento, la salida de desbordamiento configurada para dar salida a aguas residuales de desbordamiento;
una unidad (130; 330) de tratamiento biológico que tiene una entrada en comunicación fluida con la salida de aguas residuales, la unidad de tratamiento biológico configurada para descomponer biológicamente los componentes orgánicos de las aguas residuales para formar un primer licor mixto; y
una unidad (140; 340) de separación sólidos-líquido que tiene una entrada en comunicación fluida con la unidad de tratamiento biológico, la unidad de separación sólidos-líquido configurada para separar sólidos de una porción del primer licor mixto y formar un primer efluente pobre en sólidos y un lodo activado de retorno, y configurada para sacar el primer efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente y sacar el lodo activado de retorno a través de una salida de lodo activado de retorno, y
comprendiendo el segundo subsistema (100B):
un tanque (110; 310) de contacto que tiene una primera entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de desbordamiento, una segunda entrada en comunicación fluida selectiva con la salida de lodo activado de retorno, el tanque de contacto configurado para mezclar el agua residual de desbordamiento con el lodo activado de retorno para formar un segundo licor mixto; y
una unidad (120; 320) de flotación de aire disuelto que tiene una entrada en comunicación fluida con el tanque de contacto, la unidad de flotación de aire disuelto configurada para separar la materia en suspensión de una porción del segundo licor mixto y formar un segundo efluente pobre en sólidos, sólidos flotantes y sólidos residuales, y configurada para sacar el segundo efluente pobre en sólidos a través de una salida de efluente de la unidad de flotación de aire disuelto,
un caudalímetro (122) acoplado al conducto de aguas residuales y configurado para medir el caudal de las aguas residuales;
una válvula (108) de desbordamiento colocada corriente arriba del tanque de contacto en comunicación eléctrica con el caudalímetro, la válvula de desbordamiento configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de desbordamiento y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un primer caudal umbral; y
una válvula (113) de retorno de lodos activados colocada corriente arriba del tanque de contacto, la válvula de retorno de lodos activados configurada para proporcionar de forma selectiva comunicación fluida entre la salida de retorno de lodos activados y el tanque de contacto en respuesta al caudal de las aguas residuales que excede un segundo caudal umbral.
2. El sistema de la reivindicación 1, en el que la unidad de separación sólidos-líquido comprende un clarificador.
3. El sistema de la reivindicación 1, en el que el caudalímetro se coloca corriente arriba de la válvula de desbordamiento.
4. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un conducto de efluente que se extiende entre una salida de sólidos flotantes de la unidad de flotación por aire disuelto y una segunda entrada de la unidad de tratamiento biológico.
5. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un conducto de efluente que se extiende entre una salida de sólidos flotantes de la unidad de flotación de aire disuelto y una tercera entrada del tanque de contacto.
6. El sistema de la reivindicación 1, en el que la unidad de tratamiento biológico comprende una región anóxica aireada y una región aeróbica.
7. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un clarificador (312) primario que tiene una entrada en comunicación fluida con la fuente de aguas residuales, una salida pobre en sólidos y una salida rica en sólidos, la salida pobre en sólidos en comunicación fluida con al menos uno de la unidad de tratamiento biológico y el tanque de contacto.
8. El sistema de la reivindicación 7, que comprende además un digestor (390) anaeróbico que tiene una primera entrada en comunicación fluida con la unidad de flotación de aire disuelto, una segunda entrada en comunicación fluida con la salida rica en sólidos del clarificador primario y una salida en comunicación fluida con al menos una de la unidad de separación sólidos-líquido y la unidad de tratamiento biológico.
9. El sistema de la reivindicación 8, que comprende además una unidad (380) espesante que tiene una entrada en
comunicación fluida con la salida rica en sólidos del clarificador primario y una salida en comunicación fluida con el digestor anaeróbico.
10. El sistema de la reivindicación 1, en el que la unidad de flotación por aire disuelto está configurada para retirar grasas, aceites y sebos del segundo licor mixto.
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