MX2007014364A

MX2007014364A - Dispositivo de purificacion anaerobica.

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Publication number: MX2007014364A
Application number: MX2007014364A
Authority: MX
Inventors: Sjoerd Hubertus Jozef Vellinga; Leonard Hubertus Alphon Habets; Jelle Hendrik De Boer; Antonius Johannes Jorna
Original assignee: Pacques Bv
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2008-02-07
Also published as: US8066878B2; US20090308806A1; AU2005332712B2; PL1888471T3; CA2605963A1; TW200702308A; AU2005332712A1; NO339543B1; KR20080040622A; BRPI0520198A2; MY166593A; DK1888471T3; TWI422538B; NO20075470L; CN101193826A; WO2006132523A1; EP1888471B1; EP1888471A1; KR101225579B1; SA06270199B1

Abstract

La presente invencion se relaciona con un dispositivo de purificacion anaerobica para purificacion de flujo entrante, que comprende: un tanque de reactor; medios de entrada para introducir flujo entrante al tanque; medios de recoleccion de agua para recolectar agua purificada; un sistema de recoleccion de gas para recolectar gas a partir del fluido contenido en el reactor; un dispositivo de separacion de gas-liquido; un tubo vertical de subida para hacer pasar liquido dentro del dispositivo de separacion por gas elevado causado por gas recolectado en el sistema de recoleccion de gas; un tubo vertical de bajada para hacer regresar liquido y sedimento desde el dispositivo de separacion dentro de la seccion de tanque inferior. De acuerdo con la invencion, este dispositivo se caracteriza porque se dispone para definir, en el tubo vertical de baja al nivel de la superficie de liquido, una presion de descarga de una columna de agua de al menos aproximadamente 1.4 m (aproximadamente 0.14 bar). La invencion tambien se relaciona con un metodo para un dispositivo de purificacion anaerobica para purificacion de flujo entrante.

Description

DISPOSITIVO DE PURIFICACIÓN ANAEROBICA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de flujo entrante, tal como agua residual, el dispositivo de purificación anaeróbica comprende: o un tanque de reactor; o medios de entrada para introducir flujo entrante en el tanque, los medios de entrada se localizan en 1 a sección inferior del tanque; o medios de recolección de agua, tal como un canaL de desbordamiento, para recolectar agua purificada, los medios de recolección de agua se proporcionan en la sección superior del tanque y definen una superficie de líqujldo en el tanque de reactor; o al menos un sistema de recolección de gas para recolectar gas del fluido contenido en el reactor, al menos un sistema de recolección de gas que se dispone en un nivej. por debajo de los medios de recolección de agua; o un dispositivo de separación de gas-líquido en un nivel sobre los medios de recolección de o al menos un tubo vertical de subida que tiene una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación, al menos un tubo vertical de subida que se conecta al menos en un sistema de recolección de gas para elevar el fluido contenido en el tanque por la acción de elevación de gas causada por el gas recolectado en a 1 menos un sistema de recolección de gas; o un tubo vertical de bajada que tiene una entrada que desemboca en el dispositivo de separación y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque para reg?esar el líquido separado en el dispositivo de sepalración, dentro de la sección inferior del tanque.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Tal dispositivo se conoce de EP-A-170.332. De acuerdo con este EP-A-170.332 , se somete agua residual que contiene material orgánico a un proceso en el cual el material orgánico disuelto se descompone bajo condiciones anaeróbicas. En contacto con la biomasa que contiene microorganismos que producen metano, se produce metano el cual se separa del líquido. El agua tratada (efluente) se remueve mediante vertederos de desbordamiento. El EP-A-170.¡332 describe como punto de partida para esa invención en la página 1, líneas 21-32: Se ha encontrado que con un tierrlpo de residencia de varias horas puede alcanzarse una pup ficación de tanto como 90%. El grado al cual puede mantenerse tal eficiencia de purificación durante un largo periodo depende también de la retención de sedimento. En particular, debe tenerse cuidado para asegurar que en promedio no se eleve más sedimento fuera del reactor que puede formarse en un cierto periodo de tiempo. Si se utiliza un flujo hidráulico elevado con una concentración ba a de COD en el flujo entrante, existe un riesgo considerable de que el sedimentador interno no será capaz de evitar que una gran cantidad de sedimento se descargue. Un factor el cual es de importancia en esta conexión es la carg.a de superficie hidráulica del sedimentador. En el paso subs guiente, EP-A-170.332 explica que el agua que fluye hacia arriba y las burbujas de gas emergentes pueden mezclar los copos y partículas de biomasa considerablemente. Estos pueden alcanzar la parte más alta del reactor en donde se ubica el sistema de recolección de gas. La turbulencia producida de esta manera puede resultar en cantidades excesivas de biomasa que se descargan del reacror. Esto limita la capacidad de carga del reactor cons derablemente . La invención de EP 170 332 pretende superar las desventajas recién descritas y crear un reactor en el cual la carga de gas principal se sustrae de un sistema de recolección de gas superior. Para este propósito, EP 170 332 proporciona al menos un sistema de recolección de gas adicional para recolectar gas, cuyo sistema adicional se dispone en una distancia debajo del sistema de recolección superior. El sistema adicional tiene una unión hidráulica con al menos un tubo vertical de subida para elevar el líquido por la acción de la elevación del gas, el tubo vertical de subida se descarga en al menos un dispositivo de separación para separar gas y líquido. En vista del hecho de que el gas se atrapa en una distancia considerable por debajo del nivel de líquido y se transporta además a través del tubo vertical de subida, puede ocurrir un flujo esencialmente libre de turbulencia en la sección superior del reactor Esto incrementa la capacidad de carga, mienjtras que en la parte superior, se obtiene el efluente limpio. Es importante que el líquido, el cual se transporta junto con el gas al tubo vertical de subida, se separe y regrsse al reactor: Mientras se requiere un flujo en calma, libre de turbulencia en la parte superior del reactor, se requiere una excelente mezcla de sedimento y fluido en el fondijo del reactor. Para este propósito, el sedimento denso cerca del fondo tiene que fluidizarse. En una modalidad preferida de acuerdo con EP 170 332, esta fluidización puede lograrse en la sección inferior del reactor con la ayuda de energía obtenida a partir del líquido de elevación de gas en el tubo vertical de subida. El líquido elevado se separa del gas y, bajo la influencia de presión de gravedad hidráulica, se regresa desde el dispositivo de separación, a trfavés de un tubo vertical de bajada, hasta la sección mfetpor de la cámara del reactor. Por razones económicas, se vuelve más y más interesante crear una columna del reactor tan alta como sea posi le. En ese caso, puede existir más volumen de reactor y más biomasa, mientras que el espacio - metros cuadrados del .área superficial ocupada por el reactor - sea el mismo.

Por otro lado, entre más elevado sea el reactor, más pesada sera la columna de biomasa en el reactor. Entre más pesada sea la columna de biomasa, más difícil será mantener un buen mezclado y el patrón de fluidización cerca del fondo del Reactor. En algunos casos, puede suceder también que la raezc a de biomasa se vuelva más pesada debido a la precipitación de material inorgánico. También en ese caso, puede ser difícil mantener una buena fluidización. Una solución podría incrementar la presión de descarga. Sin embargo, la técnica anterior y la experiencia enseña que, para una buena mezcla en el fondo del reactor y el funcionamiento total del reactor, se requiere, en el nivel de la superficie de líquido en el reactor, una presión de descarga de una columna de agua de aproximadamente 0.8 a 1 m (es decir, aproximadamente 0.08- 0.1 oar) en el sedimentador, con el fin de superar la perdída de presión, la cual se requiere para buena distríbución en el fondo en el lecho de sedimento.

Presiones de descarga muy bajas resultan en un mezclado no óptimo en el fondo del reactor y/o un rendimiento más pobre del reactor respectivamente del 'proceso llevado a cabo en el teactor' en conjunto, mientras que una presión de desc arga muy elevada puede resultar en fuerzas cortantes muy i elevadas en las partículas de biomasa, y consecuentemente la destrucción del material granular. En la práctica, al menos aproximadamente 80% de la presión de descarga se obtiene de la presión hidráulica, mientras que como máximo 20% de la presión de descarga se obtiene de la presión de gas que resulta de las situaciones de darga de gas durante el uso. Sin embargo, en casos partrculares, esto ha conducido a problemas con fluidización del sedimento en el fondo del reactor y/o flujos de gas bastante irregulares. De este modo, aunque por razones económicas se dese.ra crear la columna de reactor tan alta como sea posible, la altura del reactor está en práctica limitada, debic.o a los efectos y enseñanzas recién mencionados.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de flujo entrante, tal como agua residual, con fluidización mejorada en el fondo del reactor el cual también permite incrementar la altura del reactor. De acuerdo con la invención este objeto se logra al proporcionar un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de flujo entrante, tal como agua residual, el dispositivo de purificación anaeróbica comprende : o un tanque de reactor; o medios de entrada para introducir flujo entr=.nte en el tanque, los medios de entrada se localizan en la. sección inferior del tanque; I o medios de recolección de agua, tal como un canal de desbordamiento, para recolectar agua purificada, los medios de recolección de agua se proporcionan en la sección superior del tanque y definen una superficie de líquido en el tanque de reactor; o al menos un sistema de recolección de gas para (recolectar gas a partir del fluido contenido en el reactor, al menos un sistema de recolección de gas que se dispoine en un nivel por debajo de los medios de recolección de agjaa ; o un dispositivo de separación de gas-líquido dispuesto en un nivel sobre los medios de recolección de agua ; I o al menos un tubo vertical de subida que tiene | una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación, al menos un tubo vertical de subida que se conecta al menos a un sistema de recolección de gas para elevar el fluido contenido en el tanque por acción de elevación de gas causada por el gas recolectado en a-, menos un sistema de recolección de gas; o un sedimentador que tiene una entrada que desemboca en el dispositivo de separación y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque para regresar líquido separado en el dispositivo de separación, dentro de la sección inferior del tanque. caracterizado en que el dispositivo de purificación se dispone para definlir, en el sedimentador en el nivel de la superficie de líquido, una presión de descarga de al menos aproximadamente 1.4 m (m significa metro) de columna de agua (aproximadamente 0.14 bar) . I En este aspecto, la presión de descarga se define como 'la diferencia de presión, en el nivel de la superficie de líquido en el reactor (cuyo nivel se define por los medios de recolección de agua, tal como un canal de desbordamiento) , entre un punto dentro del tubo vertical de bajada y un punto fuera del sedimentador, pero dentro del tanque . De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, la presión de descarga es una columna de agua de al manos aproximadamente 1.5 m (aproximadamente 0.15 bar), de preferencia una columna de agua de al menos aproximadamente 1.6 m (0.16 bar) . De acuerdo con una modalidad preferida adicional de la invención, la presión de descarga es una columna de agua de al menos 1.8-2 m (aproximadamente 0.18-0.2 bar), tal como una columna de agua de 2.5-3 m (0.25-0.3 bar) o más . La invención así como ambas modalidades vente.josas anteriores se explicarán posteriormente, así como varias modalidades adicionales de la invención. De acuerdo con la invención, se han encontrado soluciones para crear más presión de descarga sin disminuir el rendimiento del reactor como puede haberse esperado, pero en cambio el incremento del rendimiento viene dentro de su capacidad. ¡ El reactor puede, de acuerdo con la invención, diseñarse de tal manera que el dispositivo mismo define una presión de descarga de una columna de agua de al menos aproximadamente 1.4 m, es decir, en uso la presión de descajrga será una columna de agua de al menos 1.4 metros debido a las características estructurales presentes en el dispositivo. De acuerdo con la invención, existen varias soluciones que implican cada una sus propias características estructurales.

Una primera solución es colocar el dispositivo de separación de gas-líquido en un nivel más elevado sobre el tanque de reactor con el fin de permitir más presión hidráulica. Como una consecuencia, no sólo esa parte del tubo vertical de subida que se extiende sobre la superficie de líquido necesita extenderse, sino también la fuerza directriz del gas para elevar la columna de agua al dispositivo de separación de gas-líquido. Esto puede hacerse, por ejemplo, al incrementar la longitud del tubo vertical de subida que se extiende debajo de la superficie acuosa, y/o al disminuir la resistencia de flujo del tubo vertical de subida - por ejemplo, al cambiar el diámetro del tubo. El descenso de la posición en donde el gas se introduce en el tubo vertical de subida crea más fuerza directriz para elevar la columna de agua al dispositivo de separación. La presión hacia arriba creada por el volumen de agua desplazada en el tubo vertical de subida genera la fuerza directriz que traslada el agua al dispositivo de separación de gas-líquido. Una modalidad preferida de acuerdo con esta primera solución se caracteriza en que al menos un tubo vertical (5) de subida tiene un parte (26) superior la cual se d fine como aquella parte del tubo vertical (5) de subida que se extiende hacia arriba a partir de la superficie (21) de líquido, y en donde la parte superior tiene una longitud (H3) la cual es al menos aproximadamente 1.2 jn, de preferencia al menos aproximadamente 1.4 m, tal co o 1.6-2 m o más . Una segunda solución es para operar a una presión de gas más elevada en el separador de gas-líquido. Esta segunda solución puede lograrse, por ejemplo, disponiendo el proceso de separación de gas -líquido en un recipiente esencialmente cerrado provisto con medios para mantener la presión de gas en un valor de umbral predeterminado. De este modo, puede obtenerse una presión de descarga extra de coluphna de agua de 0.3 a 1.0 m si se requiere. De acuerdo con ?na modalidad preferida de esta segunda solución, tal valor' de umbral es una columna de agua de al menos aproximadamente 0.25 m (aproximadamente 0.025 bar), tal como una columna de agua de al menos aproximadamente 0.5 m (aproximadamente 0.05 bar) . De acuerdo con otra modalidad preferida de esta segunda solución, tal valor de umbral es una c±olumna de agua de como máximo aproximadamente 1.5 m (aproximadamente 0.15 bar) , tal como una columna de agua de a lo 'sumo aproximadamente 1.2 m (aproximadamente 0.12 bar) . Una tercera solución es mejorar el flujo de fluidb que fluye a través del sedimentador. Esto puede, por ejemplo, lograrse al proporcionar medios que permiten al fluidb entrar al sedimentador continua y fácilmente. De acuerdo con una modalidad de esta tercera solución, el dispositivo de separación de gas-líquido comprende un recibiente, en donde la entrada del tubo vertical de bajada está1 en forma cónica con respecto a un eje vertical y con la u:nión cónica en la dirección descendente, y en donde la abertura de descarga de al menos un tubo vertical de subida se dispone para crear un flujo de fluido tangencial en el recipiente alrededor de la entrada en forma cónica del tubo vertical de bajada. Una cuarta solución es una combinación de una o mas de las tres soluciones mencionadas anteriormente u otraf soluciones posibles. Un factor importante de influencia es la cantidad de producción de gas en el reactor, la cual es un resultado de la carga de COD aplicada y el índice de conversión de COD. Una producción de gas más elevada por superficie de reactor específica (por ejemplo expresada en m3gas/m2.h) provoca una elevación más fuerte de gas, mientras que en una producción de gas más baja, la elevación del gas se desa elerará y finalmente se detendrá. Ya que las columnas del j reactor más altas producirán teóricamente más m3gas:/m2.h, las fuerzas motrices extras para flujo de circulación más interna o para elevar el agua a un dispositivo de separación de gas-líquido más elevado estarán disponibles. El solicitante encuentra, contrario a lo que se espera, que esta fuerza directriz adicionalmente disponible sea de una cantidad sustancialmente suficiente para permitir, por el contrario los prejuicios prevalecientes, un incremento de la presión de descarga por simp es medidas de diseño en el dispositivo de purificación anaefóbica . Ya que los reactores pueden operarse en un intervalo muy amplio de índices de Carga Volumétrica (VLR) , en general entre 5 y 35 kg COD/m3.d, el dimensionamiento correcto debe tenerse en cuenta en las circunstancias operfcionales más probables. Ahora que por razones económicas, los reactores más altos de 20 m se construirán más frecuentemente, se ha encontrado que la circulación interna puede mantenerse o incluso mejorarse al tomar medidas específicas. Al considerar que la densidad del sedimento de biomasa es más elevado que el agua, que el tubo vertical de bajada así como el sistema de distribución de entrada causa una pérd da de presión y que el lecho de sedimento tiene una cierta resistencia contra la fluidización, se ha encontrado que para una presión de gas "normal" de una Columna de agua de 20 a 30 cm, la elevación del gas necesita trasladar el agua a un nivel de al menos 1.2 m sobre el nivel del agua en el reactor, de preferencia 1.4 a 1.6 m y en algunos casos incluso sobre 2.2 m. Con el fin de acomodar esto para cargas de reactor promedio entre 15 y 30 kg de C0D/m3.d, necesita elegirse la longitud total del tubo vertical de subida de manera que la parte superior del tubo vertical de subida se extienda hacia arriba a partir de la superficie de líquido - es decir, la longitud sobre los medios de recolección de agua, tal como el canal de desbordamiento -estará entre al menos aproximadamente 10%, tal como al menos aproximadamente 15% y/o como máximo aproximadamente 30%, tal como a lo sumo aproximadamente 25% de la longitud tota!, del tubo vertical de subida. Alternativamente, la presrón del gas podría incrementarse a una columna de 60 ó 70 cin o incluso una columna arriba de 1.0 m. También, son posibles combinaciones de dos medidas, por ejemplo, elevando la columna de agua por la elevación de gas a 1 6 m e incrementando la presión de gas a una columna de agua de 60 cm con el fin de lograr una presión combinada o presión de descarga de columna de agua de 2.2 m. Al tomar en cuenta estas medidas, se pudieron realizar alturas de reactor en el intervalo de 24 a 36 m o incluso más altas I I De acuerdo con una modalidad ventajosa de la el dispositivo comprende además medios (10) de de gas superior para recolectar y remover gas contenido en el tanque (14), los medios (10) de recolección de gas superior se proporcionan entre los medios (11) de recolección de agua y al menos un sistema (4) e recolección de gas.

La presente invención se manifiesta también por, y se relaciona de este modo, al uso de un dispositivo de purificación anaeróbica de acuerdo con la invención. La presente invención se manifiesta también por, y se relaciona de este modo, a un método para abrir un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de fluido entrante, tal como agua residual, el dispositivo de purificación anaeróbica comprende: o un tanque de reactor; ° medios de entrada para introducir flujo entrante en el tanque, los medios de entrada se localizan en la sección inferior del tanque; o medios de recolección de agua, tal como un canal de desbordamiento, para recolectar agua purificada, los medios de recolección de agua se proporcionan en la secc:.ón superior del tanque y definen una superficie de líquido en el tanque de reactor; I o un dispositivo de separación de gas-líquido dispuesto en un nivel sobre los medios de recolección de agua ; o al menos un tubo vertical de subida que tiene una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación, al menos un tubo vertical de subida que se conecta al menos a un sistema de recolección de gas para elevar fluido contenido en el tanque por acción de elevación de gas causada por el gas recolectado en al menop un sistema de recolección de gas; o un sedimentador que tiene una entrada que deseifrboca en el dispositivo de separación y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque para regresar líquido separado en el dispositivo de separación, dentro de la sección inferior del tanque; caracterizado en que el dispositivo de purificación anaeróbica se oper con una presión de descarga de una columna de agua de al menos aproximadamente 1.4 m (aproximadamente 1.4 bar), la piresión de descarga prevaleciente en el sedimentador en el nivel de la superficie de líquido. Ventajas del uso de acuerdo con la invención así como el método de acuerdo con la invención y sus moda idades preferidas de acuerdo con las reivindicaciones 14-l , serán claros a partir de la explicación precedente en relación con el dispositivo de acuerdo con la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación, siguiendo la presente invención se elxplicará además con referencia a un dibujo. En este dibujo : La Figura 1 muestra muy esquemáticamente un dispfsitivo de purificación anaeróbica de acuerdo con la invención; y Las Figuras 2A y 2B muestran esquemáticamente una parte de dispositivos de purificación de acuerdo con la invención para explicar el término "presión de descarga" .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION I El equipo de purificación anaeróbica mostrado en la Figura 1 comprende un contenedor 14 alto, llamado tanque de reíactor. En el extremo inferior del tanque 14 del reactor, I se proporciona una zona 2 de mezclado para flujo entrante introducido a través del suministro 12. Como el experto lo sabe, una zona 2 de mezclado puede lograrse en varias forma.s . Una manera ventajosa para conseguir la zona de mezclado es proporcionar un sistema de entrada de acuerdo con ? 92/01637.

En la parte superior del tanque de reactor, se adaptjan medios de recolección de agua en la forma de canales 11 de desbordamiento u otros medios los cuales se conectan a un drenaje 15 de efluente para descargar efluente purificado. Los medios de recolección de agua defir.en el nivel de la superficie 21 de líquido en el tanque 14 del reactor. En el caso de canales 11 de desbordamiento, este nivel de la superficie 21 de líquido se determinará por la orilla del desbordamiento de tales canales 11. Dentro del tanque 14 del reactor, se adaptan dos disposiciones 4 y 10 de recolección de gas para recolectar y remover gas. Cada una de las disposiciones de recolección de gas comprende una multiplicidad de campanas 19. Por cada dispcsición de recolección de gas, las campanas pueden disponerse en una capa o varias capas, tal como tres capas como se muestra en la figura. El número 10, especialmente en las reivindicaciones, se llama el medio de recolección de cas superior y 4 se llama, especialmente en las reivindicaciones, al menos un sistema de recolección de gas. | La Figura 1 muestra sólo un sistema 4 de recolección de gas, pero dentro del marco de la invención podrían proporcionarse también dos, tres o más sistemas de recolección de gas. El medio 10 de recolección de gas superior no necesita conectarse al tubo vertical 5 de subidja y podría estar ausente en caso de que el fluido a esta altura del tanque sea gas pobre, o podría descargarse de forma separada al dispositivo 6 de separación de gas- I líquido o en otro sitio. Sobre el reactor se proporciona un dispositivo 6 de separación de gas-líquido. Este dispositivo de separación de gas-líquido comprende un recipiente 16 esencialmente cerrado - aunque también un recipiente abierto es posible, véase la Figura 2 - que tiene una salida 7 de gas para descargar gas tal como biogas, una salida 17 de líquido y una entrada 18 para suministrar un fluido que contiene el gas y el líquido que se separan. La salida 17 de líquido es el extremo superior del tubo vertical 8 de bajada, o de forma diferente la entrada del tubo vertical 8 de bajada. La entrada 18 es el extremo i superior de un tubo vertical 5 de subida, o de forma diferente la abertura de descarga del tubo vertical de subic.a . La salida 7 de gas se proporciona opcionalmente con medios 22, para mantener la presión de gas en el recipiente en uh valor de umbral predeterminado. De preferencia, el valoí de umbral tendrá un valor máximo de una columna de agua de aproximadamente 0.25 m (aproximadamente 0.025 bar) . Opcicnalmente, el valor de umbral puede tener un valor máxirrto de una columna de agua de aproximadamente 1.5 m (aprOximadamente 0.15 bar) . ! El tubo vertical 5 de subida tiene un extremo infertior con una entrada para extraer el fluido. Este fluido se extrae por acción de elevación de gas causada por el gas recolectado por al menos un sistema 4 de recolección de gas (separadores de nivel inferior) . Para este propósito, las campanas 19 de al menos un sistema 4 de recolección de gas se conectan al tubo vertical de subida de tal modo, que el gas recolectado crea la elevación de gas en el tubo vertical de subida. Como tal, todo esto relacionado con el tubo vertical de subida se conoce a partir de la técnica anterior y puede, como el experto sabe, realizarse en varias maneras. El tubo vertical 8 de bajada se extiende desde el dispositivo 6 de separación de gas-líquido a la región inferior del tanque 14. Bajo la influencia de gravedad, el líquido a partir del dispositivo de separación, el cual puede -dependiendo de dónde se ubique la biomasa - contener biomajsa también, se regresa al fondo del tanque. En el fondo! del tanque este retorno de flujo causa fluidización del 1 :cho de la biomasa. Las Figuras 2A y 2B muestran muy esquemáticamente dos deferentes modalidades de acuerdo con la invención, con el propósito de explicar el término de presión de descarga como se utiliza en esta solicitud. Para partes correspondientes, se utilizan los mismos números de referencia como con respecto a la Figura 1. Tanto en las Figuras 2A como 2B, la presión de descafga Pdescarga es la diferencia de presión entre los punt s A y B. El Punto A, que tiene la presión PA, yace dentro del tubo vertical 8 de bajada en el nivel de la superficie 21 de líquido en el tanque 14. El Punto B, que tiene la presión PB, yace fuera del tubo vertical de bajaca, pero dentro del reactor en el mismo nivel de la superficie de líquido. La presión causada por la columna de agua Hw sobre el punto A se llama Pw. La presión Pi es la presión de gas justo sobre el nivel de líquido en el dispc sítivo 6 de separación de gas-líquido. P es la presión de gas justo sobre el nivel 21 de líquido en el tanque de reactor. Todas las presiones se miden con relación a la presión atmosférica. En la modalidad de acuerdo con la Figura 2A, el dispcsitivo 6 de separación de gas-líquido comprende un recipiente 16 cerrado. En este recipiente cerrado, la presión de gas es P1 . El tanque 14 del reactor tiene un así llamado techo abierto. Esto significa que el techo se comúnica con el ambiente de manera que la presión de gas P2 en efL techo del reactor es aproximadamente la presión atmosferica; así aproximadamente cero/relativo a la presión atmosferica. Sin embargo, el tanque de reactor puede también tener un techo cerrado que permite a la presión de gas Ef2 ser diferente de la presión atmosférica. Aquí para la prssión de descarga se aplica: Pdescarga = PA - PB = Pw + Pi I En la modalidad de acuerdo con la Figura 2B, el dispositivo 6 de separación de gas-líquido tiene un techo abierto y el tanque 14 del reactor tiene un techo cerrado. Además, el dispositivo de separación de gas-líquido se dispone dentro del tanque 14 del reactor. Consecuentemente, las joresiones Px y P2 son idénticas. Aquí, para las presiones de descarga se aplica: ' Pdescarga = PA " PB = PW + Pl - l = P En la Figura 2B, la presión de descarga sería la misma cuando también el tanque 14 del reactor sea un tanque abiertto . I Durante la operación, la fermentación tiene lugar bajo Condiciones anaeróbicas como un resultado del contacto entre ' los granulos de sedimento o copos de biomasa y sustarcias solubles en agua, tales como ácidos grasos, metan "O1 que se forma. Con el fin de lograr un flujo en calma,! libre de turbulencia en la parte más alta del reactor y para asegurar que virtualmente ningún sedimento se separe con el efluente, se proporcionan medios 4 de recoleCción de gas adicional en un nivel, el cual está a una distancia sustancial por debajo de los canales 11 de desbordamiento. En el separador 6, se separan el líquido y el gas I entre sí por gravedad y las acumulaciones de líquido en la sección inferior del separador y - como se explica anteriormente - regresan a la zona 2 de mezclado del tanque de reactor mediante el tubo vertical 8 de bajada para mantener el mezclado. Como un resultado del hecho que el gas ha elevado el pfzo acuífero sobre el fluido en el tanque 14 del reactpr, la columna de líquido en el tubo vertical 8 de bajada produce un flujo descendente bastante poderoso en el tubo vertical 8 de bajada, el cual proporciona mezclado extra en el fondo del reactor. En una simple forma, el efectO se logra por lo tanto, por lo que prevalece la calma en el techo del reactor y el sedimento denso y el flujo entrafte en el fondo del reactor se mezclan completamente por turbulencia. En las Figuras, el número 20 indica la posición en la. cual el gas - recolectado por el sistema de recolección de gas adicional - se introduce dentro del tubo vertical de subida, H2 indica la distancia vertical entre el purito 20 de introducción de gas y el nivel de los medios 11 de ¡recolección de agua (vertederos/canales de efluente) , cuyo riivel es de hecho el nivel 21 de fluido en el tanque. H3 indica la distancia vertical entre la abertura 18 de descarga del tubo vertical 5 de subida y el nivel de los medios! de recolección de agua. Hl es esencialmente la suma de H2 ' y H3 , es decir, H1=H2+H3. La longitud de H3 puede estar en el intervalo de 10% a 30% de Hl . La abertura de descarga del o de los tubos 18 verticales de subida se ubica, de preferencia sobre el nivel de fluido en el separador de gas- líquido y se diseña en una forma que crea un patrón de flujo tangencial en el dispositivo 6 de separador de gas-líquido para optimizar el proceso de separación. La abertura de entrada al tubo vertical 8 de bajac.a se forma de preferencia cónicamente para evitar atrapamiento de gas y permite un flujo descendente const ante . Dentro del alcance de la invención, son posibles varió,s modificaciones. Las modalidades ilustradas y descritas son solamente ejemplos. Todas las modalidades tienen en común que una porción notable del gas desarrollado durante la fermentación se recolecta antes de que pueda alcanzar la sección más alta del reactor y que el líquido impulsado en este proceso por la acción de elevación de gas se separa del gas y la energía potencial de la columna de líquido relativamente pesada se utiliza mediente un flujo de re-circulación para obtener la agite.ción necesaria para un mezclado y fluidización directa en e._ fondo del reactor. La potencia, la cual había sido liberada en el techo del reactor se conduce ahora al fondo. La capacidad de carga del reactor se incrementa considerablemente como un resultado de la calma en el techo cerca de la salida de agua y la turbulencia en el fondo cerca de la entrada de agua.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones.
REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de fluido entrante, tal como agua residual, el dispositivo de purificación anaeróbica está caracterizado porqu.e comprende: I o un tanque de reactor; j o medios de entrada para introducir flujo entrante en el tanque, los medios de entrada se localizan en la sección inferior del tanque; o medios de recolección de agua, tal como un canal de desbordamiento, para recolectar agua purificada, los medios de recolección de agua se proporcionan en la sección superior del tanque y definen una superficie de líquido en el tanque de reactor; , o al menos un sistema de recolección de gas para recolectar gas a partir del fluido contenido en el reactor, al menos un sistema de recolección de gas que se dispqne en un nivel por debajo de los medios de recolección de agjua ; un dispositivo de separación de gas-líquido dispiµesto en un nivel sobre los medios de recolección de agua o al menos un tubo vertical de subida que tiene una abertura de descarga que desemboca en el dispositivo de separación, al menos un tubo vertical de subida que se conecta al menos a un sistema de recolección de gas para elevar fluido contenido en el tanque por acción de elevación de gas causada por el gas recolectado en al meno "un sistema de recolección de gas; ° un sedimentador que tiene una entrada que desemboca en el dispositivo de separación y una salida que desemboca en la sección inferior del tanque para regresar líquido separado en el dispositivo de separación, dentro de la sección inferior del tanque. caracterizado porque el dispositivo de purificación se dispone para definir, en el sedimentador en el nivel de la superficie de líquido, una presión de descarga de una columna de agua de al menos aproximadamente 1.4 m (aproximadamente 0.14 bar). j 2. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión de descarga es una columna de agua de al menos aproximadamente 1.5 m (aproximadamente 0.15 bar), de preferencia al menos aproximadamente una columna de agua de 1.6 fo (0.16 bar) .
3. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión de descarga es una columna de agua de al menos aproximadamente 1.8-2 m (aproximadamente 0.18-0.2 bar), tal como una columna de agua de 2.5-3 m (0.25-0.3 bar) o más.
4. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un tubo vertical de subida tiene; una parte superior la cual se define como aquella parte: del tubo vertical de subida que se extiende hacia arriba a partir de la superficie de líquido, y en donde la parte superior tiene una longitud (H3)la cual es al menos aproximadamente 10%, tal como al menos aproximadamente 15%, de la longitud total (Hl) de al menos un tubo vertical de subida . 1
5. El dispositivo de purificación anaeróbica de conf r idad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un tubo vertical de subida tiene una parte superior la cual se define como aquella parta del tubo vertical de subida que se extiende hacia arriba a partir de la superficie de líquido, y en donde la parte superior tiene una longitud (Hl) la cual es como máximo aproximadamente 30%, tal como a lo sumo aproximadamente 25% de la longitud total (Hl) de al menos un tubo vertical de subida.
6. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, carac terizado porque al menos un tubo vertical de subida tiene una parte superior la cual se define como aquella parte del tubo vertical de subida que se extiende hacia arriba a partir de la superficie de líquido, y en donde la parte superior tiene una longitud (H3) la cual es al menos aproximadamente 1.2 m, de preferencia al menos aproximadamente 1.4 m, tal como 1.6-2 m o más.
7. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquiio comprende un recipiente esencialmente cerrado provisto con medios para mantener la presión de gas en un valor de umbral .
8. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el valor de umbral es una columna de agua de al menos aproximadamente 0.25 m (aproximadamente 0.025 bar), tal como •na columna de agua de al menos aproximadamente 0.5 m (aproximadamente 0.05 bar).
9. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el valor de umbral es una columna de agua de al menos aproximadamente 1.5 m (aproximadamente 0.15 bar), tal como una columna de agua de a lo sumo aproximadamente 1.2 m [aproximadamente 0.12 bar) .
10. El dispositivo de purificación anaeróbica de confo|rm?dad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de separación de gas-líquido comprende un recipiente, en donde la entrada del tubo vertical de bajada de cónicamente configurado con respecto a un e e vertical y con la unión cónica en la dirección descendente, en donde la entrada formada cónicamente se dispone dentro del recipiente, y en donde la abertura de descarga de al menos un tubo vertical de subida se di'spone para crear un flujo de fluido tangencial en el recipiente alrededor de la entrada cónicamente formada del sedimentador .
11. El dispositivo de purificación anaeróbica de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo comprende además medios i de recolección de gas superior para recolectar y remover gas del fluido contenido en el tanque, los medios de recolección de gas superior se proporcionan entre los medios de recolección de agua y al menos un sistema de recolección de gas.
12. El uso de un dispositivo de purificación anaercbíca de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores
13. El método para operar un dispositivo de purificación anaeróbica para purificación de flujo entrante, tal como agua residual, el dispositivo de i purificación anaeróbica está caracterizado porque comprende : o un tanque de reactor; o medios de entrada para introducir flujo entrante en el tanque, los medios de entrada se localizan en la sección inferior del tanque; o medios de recolección de agua, tal como un canal de desbordamiento, para recolectar agua purificada, los me:dios de recolección de agua se proporcionan en la sección superior del tanque y definen una superficie de líquido en el tanque de reactor; o al menos un sistema de recolección de gas para recolectar gas a partir del fluido contenido en el reacto , al menos un sistema de recolección de gas que se T' dispone en un nivel por debajo de los medios de recolección de agua. ; <¡> un dispositivo de separación de gas-líquido dispuesto en un nivel sobre los medios de recolección de agua ; I o al menos un tubo vertical de subida que I tiene ¡una abertura de descarga que desemboca en el I dispositivo de separación, al menos un tubo vertical de subida que se conecta al menos a un sistema de recolección de gas para elevar fluido contenido en el tanque por acción de elevación de gas causada por el gas recolectado en al menos un sistema de recolección de gas ; o un tubo vertical de bajada que tiene una entrada que comienza en el dispositivo de separación y una salida, que desemboca en la sección inferior del tanque para regresar líquido separado en el dispositivo de separación, dentro de la sección inferior del tanque; I i caracterizado porque i el dispositivo de purificación anaeróbica se i opera con una presión de descarga de una columna de agua de al menCs aproximadamente 1.4 m (aproximadamente 0.14 bar), la presión de descarga prevalece en el tubo vertical de bajada en el nivel de la superficie de líquido. 1
14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la presión de de al menos aproximadamente bar), de preferencia una columna' de agua de al menos aproximadamente 1.6 m El método de conformidad con la 13, caracterizado porque la presión de descarga es una columna de agua de al menos aproximadamente i 1.8-2 m (aproximadamente 0.18-0.2 bar), tal como una columna de agua de 2.5-3 m (0.25-0.3 bar) o más. j 16. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 13-15, en donde el dispositivo separador de gas-líquido comprende de un recipiente esencialmente cerrado, y en donde la presión de gas que prevalece en el recipiente es una columna de agua de al menos aproximadamente 0.3 m (aproximadamente 0.03 bar), tal como una columna de agua de al menos aproximadamente 0.5 m (aproximadamente 0.05 bar) . ! 17. El método de conformidad con la I reivindicación 16, caracterizado porque la presión de gas que prevalece en el recipiente, es una columna de agua de como mláximo aproximadamente 1.5 m (aproximadamente 0.15 bar) , Ital como una columna de agua de a lo sumo aproximadamente 1.2 m (aproximadamente 0.12 bar) .