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.Info
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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.
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.
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,
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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