ES2180461T3 - Procedimiento y dispositivo de depuracion de efluentes acuosos por oxidacion catalitica. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo de depuracion de efluentes acuosos por oxidacion catalitica.

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Abstract

Procedimiento de depuración de efluentes acuosos, particularmente de aguas contaminadas, por oxidación catalítica que utiliza un reactor trifásico que incluye dos compartimentos comunicantes, caracterizado porque consiste en: - mantener en suspensión el catalizador y hacerlo circular en continuo entre los dos compartimentos de dicho reactor, por arrastre bajo el efecto de un gas vector inyectado en uno de los indicados compartimientos, o compartimiento de arrastre, realizando una circulación ascendente y a co-corriente de la fase gaseosa y de la fase líquida en el indicado compartimiento, y - realizar la oxidación de los contaminantes en contacto el catalizador, en el otro compartimiento, o compartimiento de reacción, por inyección de un gas oxidante reactivo en el indicado otro compartimiento circulando el catalizador en suspensión por el indicado compartimiento en circulación descendente de la fase acuosa.

Description

Procedimiento y dispositivo de depuración de efluentes acuosos por oxidación catalítica.
La presente invención tiene por objeto un procedimiento y un dispositivo de depuración de efluentes gaseosos, por oxidación catalítica, que utiliza un reactor trifásico atravesado en continuo por los efluentes a tratar que se mantienen en contacto con un catalizador y sometidos a una reacción química de oxidación.
Se sabe que los reactores continuos trifásicos de catalizador heterogéneo, utilizados industrialmente, son reactores de lecho fijo, con circulación bifásica, o reactores de lecho fluidizados, de tres fases.
El tipo de reactor catalítico más extendido es aquel en que las fases fluidas atraviesan un lecho fijo constituido por un apilamiento de partículas de catalizador. Tres configuraciones se pueden considerar según los sentidos de circulación respectivos de las fases gaseosa y líquida:
-
Co-corriente descendente,
-
Co-corriente ascendente,
-
Contra-corriente.
Los reactores catalíticos de lecho fijo de circulación a co-corriente descendente son los más extendidos a escala industrial. Aseguran el mantenimiento del lecho catalítico inmóvil y, por este motivo, son preferidos a los sistemas a co-corriente ascendente para los cuales le movimiento de las partículas de catalizador, bajo el efecto de la circulación, conduce a un desgaste inaceptable. Por el contrario, los reactores de lecho fijo y circulación a co-corriente descendente presentan defectos de distribución del líquido que son resueltos en el caso de los sistemas de circulación ascendente.
Los reactores trifásicos de circulación a contra-corriente son difíciles de utilizar industrialmente, a causa del fenómeno de atascamiento que limita severamente los caudales de cada una de las fases que deben recorrer el lecho catalítico. En este caso, la solución consiste en utilizar partículas de catalizador de dimensiones más importantes que las admitidas en los lechos fijos, lo cual tiene desafortunadamente por consecuencia una menor eficacia de dicho catalizador.
Los reactores trifásicos de lecho fluidizado o burbujeante permiten mejorar las transferencias de fluido-sólido catalítico utilizando un material de granulometría muy fina. En este caso, las fases líquida y gaseosa atraviesan el reactor de abajo a arriba y se conjugan para mantener en suspensión las partículas sólidas de tamaño generalmente comprendido entre 0,1 y 5 mm. Con relación a un lecho fijo, el lecho fluidizado presenta dos ventajas: un mejor control de la temperatura y la posibilidad de extraer el catalizador en curso de funcionamiento para sustituirlo. Por el contrario, una dificultad mayor aparece en la relación de caudales de gas y de líquido admisibles. En efecto, la fluidización se realiza fácilmente en el caso en que la velocidad del líquido sea relativamente elevada mientras que la velocidad del gas permanece baja. En el caso inverso, se estable un régimen de tipo impulsado con alternancia de zonas concentradas y diluidas. Un reciclado parcial de la fase líquida, realizado por medio de una bomba sumergida o exterior permite resolver este problema, pero en detrimento de la eficacia del reactor. Además, una altura suficiente debe mezclarse en la parte alta del reactor, por encima del nivel superior del lecho de catalizador, con el fin de evitar el arrastre de partículas.
Los dos tipos de reactores trifásicos recordados anteriormente han sido ya utilizados, como se ha descrito anteriormente en el ámbito del tratamiento de las aguas por oxidación en presencia de catalizador heterogéneo.
El documento DE-44 46 375 muestra, en la figura 3, un reactor trifásico que comprende dos compartimientos, a saber un compartimiento central en el cual la circulación se realiza hacia arriba, mientras que en el otro compartimiento la circulación se realiza hacia abajo. El agua contaminada, el reactivo oxidante particularmente el peróxido de hidrógeno, y el catalizador se introducen por la parte superior del segundo compartimiento de forma que circule hacia abajo. La suspensión homogénea de catalizador y la circulación de la mezcla se aseguran por una introducción de aire por la parte baja del compartimiento central. La pared vertical cilíndrica del compartimiento central comprende aberturas en su parte inferior con el fin de permitir el paso del efluente procedente del segundo compartimiento, anular, que rodea el compartimiento central. La inyección del oxidante se realiza a co-corriente descendente del flujo de catalizador.
El documento WO 90/14312 y FR-A-2291687 se refieren a procedimientos de ozonación con catalizadores sólidos dispuestos en guarnecido de columna y alimentados en co-corriente ascendente por el líquido a tratar y el gas ozonado.
En el documento FR-A-2 269 167, el catalizador de ozonación granular se introduce entre capas fijas de material inerte para llenar un reactor de cuatro cámaras en serie que funcionan en sistema de co-corriente ascendente.
Los documentos WO 96/21623 y WO 97/14657 proponen realizar la ozonación catalítica de aguas residuales en columna de lecho fijo con disolución previa del ozono en fase líquida en un contactor río arriba, es decir en un reactor bifásico.
El documento US-A-4.007.118 describe una instalación de tratamiento de efluentes por ozonación en contactor de burbujas que funcionan a contra-corriente con circulaciones del líquido hacia abajo y del gas hacia arriba, a través de un catalizador contenido en sacos sumergidos, o depositados sobre un soporte fijo, o también dispersado en el medio de reacción y reciclado después de la separación del agua tratada.
El documento EP-A-0625482 utiliza un tratamiento de aguas contaminadas por oxidación en presencia de ozono, en una columna de tratamiento en sistema a co-corriente ascendente, con lecho catalítico fluidizado o fijo.
La concepción de los reactores trifásicos de lecho catalítico fijo o fluidizado, para el tratamiento de oxidación de aguas contaminadas debe no solamente tener en cuenta los requisitos relacionados con las propiedades del catalizador (actividad, selectividad y regenerabilidad), sino también las variaciones de caudal, de carga de contaminación, de concentraciones en materias en suspensión.
Estos reactores trifásicos presentan un cierto número de inconvenientes que se mencionarán a continuación.
Reactores de lecho fijo
Aunque el reactor de lecho fijo y circulación bifásica presenta las ventajas de una utilización sencilla, de una separación fácil de las fases, de una circulación "pistón" de las fases, los problemas de extrapolación se muestran complejos. En particular, el reparto homogéneo de la fase líquida debe ser alcanzado rápidamente para evitar tener una altura muerta de lecho catalítico con desactivación rápida de una parte del catalizador por acumulación de partículas sólidas o de "venenos".
El mantenimiento de una buena distribución de las fases, crítica en los reactores a co-corriente descendente, implica condiciones operativas de régimen caracterizadas por una fuerte interacción de las fases gaseosa y líquida y, por consiguiente, la utilización de una relación de los caudales gas/líquido superior a 10, muy elevada para una aplicación en tratamiento de agua.
El funcionamiento del reactor a co-corriente ascendente de gas y de líquido es claramente preferible; sin embargo, en este caso, aparecen fenómenos inevitables de retromezcla de la fase de reacción y de distribución imperfecta del gas. En efecto, el gas es transportado en el lecho catalítico en forma de un tren de burbujas de 3 mm de diámetro aproximadamente, cuya velocidad ascensional varía entre 10 y 20 cm/s. Por otro lado, los reactores trifásicos de lecho fijo y circulación bifásica ascendente se caracterizan por una transferencia de gas-líquido limitada, resultante del escaso valor del área interfacial (la superficie de contacto gas/líquido se reduce en el caso de burbujas de diámetro importante), que rige la disolución del gas oxidante en el líquido y, consecuentemente, la velocidad de oxidación. Por último, y de forma general, es conocido que el problema principal encontrado en la utilización de reactores trifásicos de lecho fijo es una notable disminución de la actividad del catalizador, resultante de la degradación de los fenómenos de transferencia de materia intra- y extra-granulares, unida al tamaño de partículas de catalizador. En los dos casos la circulación a co-corriente, la transferencia de materia debe optimizarse estableciendo una fuerte interacción entre las fases gaseosa y líquida. Esto implica la utilización de un fuerte caudal gaseoso con relación al caudal líquido a tratar y por consiguiente un amplio exceso de gas oxidante con relación al contaminante de ahí, consecuentemente, un rendimiento de oxidación bajo.
Otro inconveniente principal de los reactores de lecho catalítico fijo, para la aplicación en tratamiento de aguas, reside en la retención de materias en suspensión contenidas en el agua a tratar. Según el sentido de circulación de la fase líquida, las materias en suspensión son retenidas en la parte baja o en la parte alta del lecho catalítico, y es entonces necesario evacuarlas periódicamente provocando la expansión del lecho, por ejemplo por medio de un fuerte caudal gaseoso. Este tratamiento de lavado implica obligatoriamente la parada del funcionamiento del reactor, por una parte, y somete además, al catalizador a fuerzas que pueden ser incompatibles con su resistencia mecánica.
Reactores de lecho fluidizado
La realización de la reacción de oxidación catalítica en reactor de lecho fluidizado permite, utilizando partículas de granulometria inferior a la de la realización en los reactores de lecho fijo (hasta 0,1 mm), asegurar una mejor transferencia de gas-líquido sólido. Otro interés del lecho fluidizado reside en la posibilidad de regenerar en continuo el catalizador en caso de desactivación rápida. De forma práctica, para la oxidación catalítica aplicada al tratamiento de aguas, se inyectan las dos fases fluidas de reacción, mezcladas o no, a la base del lecho contenido en la columna de tratamiento. Según este esquema, no obstante clásico, la tecnología del lecho fluidizado produce numerosos inconvenientes.
El comportamiento del reactor trifásico fluidizado corresponde al de un reactor agitado, lo cual implica un aumento del volumen de reacción (con relación a un reactor trifásico de lecho de catalizador fijo) para respetar el tiempo de contacto necesario en la reacción catalítica, produciendo este aumento de volumen la aparición de fenómenos de retromezclado desfavorables.
Por último, la puesta en suspensión de partículas de catalizador necesita, por encima de la zona de reacción, una zona de "liberación" o de separación importante, para reducir el arrastre inevitable de las partículas de catalizador al agua tratada. Además de estas consideraciones, la explotación de este tipo de reactor requiere igualmente un ajuste preciso de las velocidades de gas y de líquido para mantener la fluidización y evitar la aparición de regímenes intermediarios perjudiciales a los rendimientos de tratamiento. El equilibrio hidrodinámico corresponde a caudales de gas y de líquido precisos, que implican una explotación pesada, y solo admite pequeñas variaciones difícilmente compatibles con el funcionamiento en continuo en el marco del tratamiento de aguas residuales, de composición eminentemente variable.
Habida cuenta de los problemas recordados más arriba, planteados por la utilización de reactores trifásicos según la técnica anterior, el objetivo de la invención es proponer un reactor trifásico optimizado para la realización de un procedimiento de oxidación catalítica para la depuración de aguas, procedimiento en el cual la cantidad de reactivo oxidante gaseoso, para tratar una cantidad de agua dada, está determinada por las necesidades de la reacción, y no por consideraciones hidráulicas, como es el caso en el estado anterior de la técnica.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un sistema de depuración por oxidación catalítica, de explotación cómoda y que se adapte a las variaciones importantes de calidad de agua a tratar en materia de caudal, carga a oxidar, contenido en materias en suspensión, y en el cual el catalizador se recicla en continuo.
La invención se refiere en primer lugar a un procedimiento de depuración de efluentes acuosos, particularmente de aguas contaminadas, por oxidación catalítica utilizando un reactor trifásico que comprende dos compartimientos comunicantes, que consiste en:
- mantener en suspensión el catalizador y hacerlo circular en continuo entre los dos compartimientos de dicho reactor, por arrastre bajo el efecto de un gas vector inyectado en uno de los indicados compartimientos, o compartimiento de arrastre, realizando una circulación ascendente y a co-corriente de la fase gaseosa y de la fase líquida en el indicado compartimiento,
caracterizado porque la oxidación de los contaminantes en contacto con el catalizador se realiza en el otro compartimiento o compartimiento de reacción, por inyección de un gas oxidante reactivo en el compartimiento de reacción (5), siendo el gas reactivo introducido a la altura del tercio inferior del compartimiento de reacción (5), circulando el catalizador en suspensión por el indicado compartimiento (5) en circulación descendente de la fase acuosa, siendo el caudal gaseoso tal que asegura la transferencia del gas reactivo oxidante en la fase líquida, con circulación primero en co-corriente por arrastre de las finas burbujas, luego a contra corriente a medida que las burbujas se agrupan y se agrandan, sin que se produzca, sin embargo, una inversión del sentido de la circulación descendente de la suspensión líquido-sólido.
Así, según el procedimiento objeto de la invención se disocia la función "circulación del fluido a tratar" de la función "reacción química de oxidación", siendo mantenido en suspensión el catalizador y circulando de forma ininterrumpida entre los dos compartimientos del reactor, por arrastre bajo el efecto de la admisión del gas vector por uno de los compartimientos, siendo realizada la reacción química de oxidación en otro compartimiento que comprende la inyección de un gas oxidante reactivo.
Según la presente invención, este gas oxidante puede ser oxígeno o de preferencia ozono mezclado con aire o con oxígeno, según una concentración del orden del 1 al 16% en masa por ejemplo. El gas vector puede ser cualquier gas disponible en el emplazamiento, de preferencia aire u oxígeno.
Según la presente invención, se elige el catalizador entre los catalizadores de oxidación conocidos según la naturaleza del gas reactivo y de los compuestos a oxidar contenidos en el efluente a tratar. Estos catalizadores pueden ser en particular compuestos de óxidos metálicos (metales de transición) eventualmente depositados sobre un soporte mineral (alúmina, sílice, carbón activo, dióxido de titanio, circona, etc., puros o en mezcla). Este catalizador puede presentar una granulometría comprendida entre 20 micrones y un milímetro, de preferencia entre 100 y 300 micrones.
La invención se refiere igualmente a una instalación de depuración de efluentes acuosos, particularmente de aguas contaminadas por oxidación catalítica utilizando el procedimiento definido anteriormente que comprende:
- un reactor trifásico provisto de una entrada del efluente a tratar, sumergida en el volumen de reacción y de una salida del efluente tratado, estando el indicado reactor separado en dos compartimientos, (un compartimiento de arrastre y un compartimiento de reacción) por una pared vertical que deja paso al efluente, respectivamente por sus extremos superior e inferior, comunicándose los dos compartimientos así por la parte alta y baja del reactor, estando este último lleno de catalizador;
- medios de inyección y de difusión de burbujas de un gas vector posicionados en el compartimiento de arrastre, a nivel del extremo inferior de la indicada pared de separación, asegurando el indicado gas vector el mantenimiento en suspensión del catalizador y su circulación continua entre los dos compartimientos,
y se caracteriza porque comprende medios de inyección y de difusión de un gas oxidante reactivo, en forma de finas burbujas, con el fin de asegurar la oxidación de los contaminantes en contacto con el catalizador, estando estos medios posicionados en el compartimiento de reacción (5) y siendo introducido el gas a la altura del tercio inferior del compartimiento de reacción (5), siendo el caudal gaseoso tal que asegura la transferencia del gas reactivo oxidante en la fase líquida, con circulación primero en co-corriente por arrastre de las finas burbujas, luego a contra corriente a medida que las burbujas se agrupan y agrandan, sin que se produzca, sin embargo, una inversión del sentido de la circulación descendente de la suspensión líquido-sólido.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción dada a continuación con referencia a los dibujos adjuntos cuya figura única es una representación esquemática, en sección por un plano vertical, de una instalación según la invención.
Haciendo referencia a la figura única, se aprecia que, en este ejemplo de realización desprovisto de todo carácter limitativo, la instalación de depuración de efluentes acuosos por oxidación catalítica comprende un reactor designado en su conjunto por la referencia 1 que está provisto de una entrada 2 del efluente, sumergida en el volumen de reacción, y una salida 3 del efluente tratado, después del tratamiento de oxidación en el reactor. El indicado reactor está dividido en dos compartimientos 4 y 5, separados por una pared vertical 6 que deja un paso al efluente, respectivamente en sus extremos superior e inferior, comunicándose los dos compartimientos así por la parte superior e inferior de dicho reactor.
El reactor 1 está parcialmente lleno del catalizador 7 que es inicialmente introducido en forma de una suspensión. El compartimiento 4 está provisto de medios 8 de inyección y de difusión de burbujas de gas vector 9, siendo este último introducido a nivel del extremo inferior de la pared 6. El gas vector 9 puede ser introducido por cualquier medio conocido que asegure la difusión de un gas en forma de burbujas de algunos milímetros de diámetro. Este medio de difusión del gas vector y su dispositivo se inyección, el espacio comprendido entre el extremo bajo de la pared de separación 6 y la entrada 2 del efluente están concebidos con el fin de obtener una circulación ascendente, a co-corriente, de la fase gaseosa y de la fase líquida en el compartimiento 4. Bajo el efecto de la circulación de las dos fases fluidas, el catalizador se pone en suspensión homogénea en el compartimiento 4 (compartimiento de arrastre) y es arrastrado al compartimiento 5 (compartimiento de reacción) en circulación descendente de la fase acuosa.
Según la presente invención, la altura que separa el extremo alto de la pared vertical 6 de la cabeza del reactor 1 es suficiente con el fin de prever en la parte alta del reactor, así como se puede apreciar en el dibujo, una zona de desgasificado que permita igualmente una circulación de la suspensión líquido-sólido, sin perturbar su concentración en catalizador.
El compartimiento 5, es decir el compartimiento de reacción está provisto de un sistema 10 de inyección y de difusión del gas reactivo oxidante 11, en forma de finas burbujas que presentan un diámetro inferior a 1 mm. Este sistema está concebido con el fin de funcionar con un caudal gaseoso tal que asegure la transferencia del gas reactivo oxidante en la fase líquida, con circulación primero a co-corriente por arrastre de finas burbujas, luego a contra corriente a medida que las burbujas se agrupan y agrandan, sin que se produzca, sin embargo, una inversión del sentido de la circulación descendente de la suspensión líquido-sólido.
Esta configuración particular de la invención es favorable en la reacción de oxidación catalítica por las razones siguientes:
- por una parte, la transferencia del gas oxidante en circulación pistón en la fase líquido-sólido perfectamente mezclada se optimiza, al igual que la transferencia de los reactivos disueltos oxidantes y de los compuestos a oxidar hacia la superficie de partículas de catalizador y,
- por otra parte, el tiempo de contacto de las fases gas reactivo - líquido - sólido se maximiza por la subida de las burbujas al compartimiento de reacción 5, después de la coalescencia.
La fase mezclada - líquido - sólido, oxidada recircula por el compartimiento de arrastre 4 con el fin de ser llevada a nivel de la salida 3 del reactor. En la parte superior del compartimiento 4, el flujo líquido se divide en dos corrientes dirigidas respectivamente una hacia el compartimiento de reacción 5, la otra hacia un medio de separación líquido-sólido 12, con el fin de separar las partículas de catalizador arrastradas por el efluente tratado y para reciclarlas llevándolas al reactor 1 a nivel de una entrada 13 que está situada por encima del nivel de inyección del gas vector 9.
El medio de separación líquido-sólido 12 puede ser elegido en función de las aplicaciones de la instalación, pudiendo este medio asegurar una decantación simple o una decantación acelerada o incluso un micro-tamizado o una separación que pone en práctica técnicas membranares. Se puede así utilizar un decantador laminar.
La evacuación del efluente tratado se realiza por una salida 14 según un caudal equivalente al del agua sin tratar introducida. La fase gaseosa del reactor es evacuada por un orificio 15 que está situado en el extremo superior del reactor 1. El gas así evacuado, que está constituido principalmente por gas vector puede reciclarse en 8, como gas vector o bien reutilizado en otras aplicaciones. Cuando este gas se recicla, ya no es necesario prever una fuente exterior de gas vector, una vez que es alcanzado el equilibrio de régimen. Cuando el gas reactivo 11 es el ozono, el gas extraído del reactor por el orificio 15 es eventualmente conducido hacia un equipo de destrucción o, de preferencia, hacia una utilización secundaria del ozono residual.
Las ventajas aportadas por la instalación objeto de la presente invención son particularmente importantes y permiten particularmente incrementar la eficacia del tratamiento aportándole además, una gran flexibilidad de explotación y de adaptación en aplicaciones muy diferentes las unas de las otras. Entre estas ventajas se pueden citar más particularmente las siguientes:
\bullet las condiciones de mantenimiento del catalizador en suspensión y de reciclado interno de la fase líquida-sólido que son independientes de las relacionadas con la reacción catalítica (disociación circulación/oxidación).
\bullet la optimización de la reacción de oxidación catalítica, tanto desde el punto de vista de la cinética de la reacción como de los fenómenos de transferencia entre las fases gas-líquido y sólido, gracias al control del tiempo de contacto y al dominio de las concentraciones en catalizador y en gas reactivo admisibles en las fases en interacción;
\bullet la facultad de ajustar la velocidad de recirculación del fluido líquido-sólido, modificando el caudal de gas vector, sin modificar necesariamente la cantidad de gas oxidante utilizada. El porcentaje de reciclado de la fase acuosa puede variar de 5 a 2000;
\bullet la optimización de las condiciones de reacción que permiten un agotamiento de la fracción de gas oxidante antes de la evacuación, lo cual limita los problemas de seguridad y de corrosión (los ensayos muestran, dentro del marco de la invención, una utilización del 98% del ozono inyectado, con relación a una utilización convencional próxima al 80% con las técnicas convencionales),
\bullet la extensión de la gama de granulometría de catalizadores permitida por el sistema trifásico combinado;
\bullet la calidad de la separación final del líquido y de las partículas de catalizador que permite el reciclado del catalizador;
\bullet la insensibilidad del procedimiento y del equipamiento en la concentración de materias en suspensión de las aguas influentes a tratar.
A continuación se facilita un ejemplo práctico de realización y de puesta en práctica de la invención, no teniendo este ejemplo ningún carácter limitativo.
En este ejemplo, se ha utilizado un reactor que presenta un volumen útil de 10 m^{3} para una altura de líquido de 3 metros. El catalizador de oxidación en polvo, que presenta una granulometria media igual a 100 micrones ha sido introducido en el líquido según una concentración de 100 g/l.
El gas vector constituido por oxígeno ha sido inyectado por la parte de abajo del compartimiento 4 del reactor en forma de burbujas según un caudal de 80 m^{3}/m^{2}.h lo cual ha permitido inducir una velocidad de arrastre de la fase líquida de 0,3 m/s. Por otro lado, el gas reactivo utilizado estaba constituido por ozono al 10% de concentración en oxígeno y se introdujo a nivel del tercio inferior del compartimiento 5, según un caudal de 10 m^{3}/m^{2}.h por mediación de un difusor poroso de cerámica que permite obtener burbujas de tamaño medio, es decir de aproximadamente 100 micrones.
El efluente a tratar era agua residual industrial que presenta un caudal de 25 m^{3}/h, y que contiene por término medio diario 300 mg/l de Carbono Orgánico Total (COT) no biodegradable. El tiempo de permanencia medio en el reactor fue de aproximadamente 20 mn.
Durante el establecimiento del caudal líquido, entre 0 y 25 m^{3}/h, el caudal de gas reactivo era servomandado proporcionalmente al caudal de líquido entrante. La concentración de ozono del gas reactivo se ajustó entre 1 y 14% según la medición del COT o de la concentración en Acidos Grasos Volátiles, a la salida del tratamiento.
La recuperación del catalizador en suspensión en el agua a la salida del reactor fue realizada por un decantador laminar acelerado inmediatamente río abajo de la salida de agua tratada como se ha representado en 12 en la figura. Después de la decantación, el catalizador se recicló en el compartimiento de arrastre 4.
El rendimiento de oxidación catalítica buscado ha permanecido estable, al 10% aproximadamente, en las amplias gamas de caudal-líquido y de concentración de ozono utilizadas, lo cual demuestra la eficacia y la flexibilidad de la instalación según esta invención.
El excedente de gas a la salida del reactor fue evacuado por el orificio 15 y reciclado en una fase río abajo de tratamiento del efluente por vía biológica.
Queda bien entendido que la presente invención no se limita a los modos de realización y a los ejemplos de realización descritos y/o mencionados anteriormente sino que cubre todas las variantes.

Claims (9)

1. Procedimiento de depuración de efluentes acuosos, particularmente de aguas contaminadas, por oxidación catalítica que utiliza un reactor trifásico que incluye dos compartimentos comunicantes, consistente en:
- mantener en suspensión el catalizador y hacerlo circular en continuo entre los dos compartimientos de dicho reactor, por arrastre bajo el efecto de un gas vector inyectado en uno de los indicados compartimientos, o compartimiento de arrastre, realizando una circulación ascendente y a co-corriente de la fase gaseosa y de la fase líquida en el indicado
compartimiento,
caracterizado porque la oxidación de los contaminantes en contacto con el catalizador se realiza en el otro compartimiento, o compartimiento de reacción, por inyección de un gas oxidante reactivo en el compartimiento de reacción (5), siendo el gas reactivo introducido a la altura del tercio inferior del compartimiento de reacción (5), circulando el catalizador en suspensión por el indicado compartimiento (5) en circulación descendente de la fase acuosa, siendo el caudal gaseoso tal que asegura la transferencia del gas reactivo oxidante en la fase líquida, con circulación primeramente a co-corriente por arrastre de las finas burbujas, luego a contra-corriente a medida que las burbujas se agrupan y agrandan sin que se produzca sin embargo, una inversión del sentido de circulación descendente de la suspensión líquido-sólido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas oxidante reactivo es oxígeno.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas oxidante reactivo es ozono mezclado con aire o con oxígeno según una concentración del orden del 1 al 16% en masa.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el catalizador es un catalizador de oxidación seleccionado entre el grupo de compuestos de óxidos metálicos de los metales de transición, pudiendo este catalizador depositarse sobre un soporte mineral.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el catalizador presenta una granulometría comprendida entre 20 micrones y 1 mm, de preferencia entre 100 y 300 micrones.
6. Instalación de depuración de efluentes acuosos, particularmente de aguas contaminadas por oxidación catalítica que utiliza el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
-
un reactor trifásico (1) provisto de una entrada (2) del efluente a tratar, sumergida en el volumen de reacción y de una salida (3) del efluente tratado, estando el indicado reactor separado en un compartimiento de arrastre (4) y un compartimiento de reacción (5) por una pared vertical (6) que deja un paso al efluente, respectivamente en sus extremos superior e inferior, comunicándose los dos compartimientos así en las partes alta y baja de dicho reactor, estando este último lleno de catalizador (7);
-
medios de inyección y de difusión (8) de burbujas de un gas vector (9) posicionados en el compartimiento de arrastre (4), a nivel del extremo inferior de la indicada pared de separación (6), asegurando el indicado gas vector el mantenimiento en suspensión del catalizador y su circulación continua entre los dos compartimientos (4, 5),
caracterizada porque comprende medios de inyección y de difusión (10) de un gas oxidante reactivo (11), en forma de finas burbujas, con el fin de asegurar la oxidación de los contaminantes en contacto con el catalizador, estando estos medios posicionados en el compartimiento de reacción (5) y siendo el gas introducido a la altura del tercio inferior del compartimiento de reacción (5), siendo el caudal gaseoso tal que asegura la transferencia del gas reactivo oxidante en la fase líquida, con circulación primeramente a co-corriente por arrastre de las finas burbujas, luego a contra-corriente a medida que las burbujas se agrupan y agrandan, sin que se produzca sin embargo una inversión del sentido de la circulación descendente de la suspensión líquido-sólido.
7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque los indicados medios de inyección y de difusión (8) del gas vector, el espacio entre el extremo inferior de la pared de separación (6) y la entrada (2) del efluente a tratar están concebidos con el fin de obtener una circulación ascendente, a co-corriente, de la fase gaseosa y de la fase líquida en el compartimiento de arrastre (4) y porque la altura del espacio situado entre el extremo superior de la pared (6) y la cabeza del reactor (1) se elige con el fin de dejar, en la parte alta del reactor, una zona de desgasificado provista de un orificio de salida de gases (15).
8. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque comprende además un separador que está dispuesto a la salida del efluente tratado en el reactor (1) con el fin de permitir un reciclado del catalizador en el compartimiento de arrastre (4) de dicho reactor.
9. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque el gas reactivo se introduce por mediación de un difusor poroso de cerámica.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2835518B1 (fr) * 2002-02-01 2004-11-12 Centre Nat Rech Scient Procede de traitement d'effluents industriels
NZ519744A (en) * 2002-06-24 2005-03-24 Victoria Link Ltd Wet oxidation of organic waste using metal catalysts
US7833423B2 (en) * 2004-06-01 2010-11-16 Regenesis Bioremediation Products Enhanced oxidation process for removal of water and soil contaminants
US20060137663A1 (en) * 2004-12-29 2006-06-29 Shawn Vaught Apparatus for separating entrained air from a liquid
FR2914919B1 (fr) * 2007-04-13 2011-09-16 Orege Procede et dispositif d'epuration d'effluents liquides.
US8388844B2 (en) * 2007-08-10 2013-03-05 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University Intimate coupling of photocatalysis and biodegradation in a photocatalytic circulating-bed biofilm reactor
FR2942220B1 (fr) * 2009-02-16 2011-04-08 Orege Procede et dispositif d'epuration d'effluents liquides
EP2545007A4 (en) * 2010-03-08 2013-11-20 Inha Ind Partnership Inst FLUIDIZED MEMBRANE BIOREACTOR
US8728310B1 (en) 2013-03-13 2014-05-20 RR Fish SIA Water processing system
CN109502712A (zh) * 2013-11-04 2019-03-22 懿华水处理技术有限责任公司 用于移动床活化的铁工艺的设备和方法
RU168651U1 (ru) * 2016-06-27 2017-02-14 Общество с ограниченной ответственностью "ИМПУЛЬС" Устройство для аэрации воды
WO2019192179A1 (zh) * 2018-04-04 2019-10-10 清华大学 一种双载体臭氧催化剂和模块化催化氧化废水处理装置
CN110563118A (zh) * 2019-10-09 2019-12-13 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种高效稳定的臭氧催化氧化反应装置及其污水处理方法
CN112919610B (zh) * 2020-09-29 2022-10-14 金风环保有限公司 用于催化氧化的流化床反应器和催化剂单元
CN112811570B (zh) * 2020-12-31 2023-04-07 深圳市澳洁源环保科技有限公司 一种废水臭氧氧化深度处理装置
CN112340834B (zh) * 2021-01-07 2021-03-26 山东龙安泰环保科技有限公司 一种基于臭氧催化氧化的多级净化污水处理装置
CN112850876B (zh) * 2021-01-25 2021-11-02 江苏省环境科学研究院 一种用于臭氧催化氧化的三相反应器
CN113354141B (zh) * 2021-06-01 2022-06-10 广西北投环保水务集团有限公司 负压臭氧-污泥基活性炭催化氧化污水处理装置及其处理工艺
CN113634201B (zh) * 2021-08-26 2023-03-14 天津大学 一种上流式流化床反应装置、处理抗生素废水的方法
GR1010508B (el) 2022-05-20 2023-07-20 Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης-Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας, Μεθοδος απομακρυνσης μικρορυπων με την εφαρμογη του ετερογενους καταλυτικου οζονισμου απο νερα
CN114940552A (zh) * 2022-06-28 2022-08-26 电子科技大学中山学院 一种逆流曝气内循环耦合沉淀分离臭氧氧化反应器
CN115818822A (zh) * 2022-12-29 2023-03-21 南京环保产业创新中心有限公司 一种逆流式臭氧氧化反应器及其污水处理工艺
CN116675326A (zh) * 2023-07-10 2023-09-01 中国环境科学研究院 流化床废水处理装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH599059A5 (es) * 1974-11-12 1978-05-12 Sulzer Ag
DE2847443A1 (de) * 1978-11-02 1980-05-22 Blenke Heinz Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung (bio-)chemischer reaktionen und verfahrenstechnischer grundoperationen in fluiden systemen
DE4446375C1 (de) * 1994-12-23 1996-04-04 Ivet Ingenieurgesellschaft Fue Verfahren zur naßkatalytischen Reinigung von Abwässern

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FR2801581A1 (fr) 2001-06-01
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