ES2224960T3

ES2224960T3 - Procedimiento y dispositivo para la eliminacion biologica y/o fisica de sustancias indeseadas del agua.

Info

Publication number: ES2224960T3
Application number: ES00110029T
Authority: ES
Inventors: Stephan Dr. Ing. Brinke-Seifert
Original assignee: Delphin Umwelttechnik GmbH
Current assignee: Delphin Umwelttechnik GmbH
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: EP1153891A1; ATE273245T1; DE50007379D1; EP1153891B1

Abstract

Procedimiento para la eliminación biológica y física de contenidos indeseados del agua por medio de un reactor anegado, accionado de manera secuencial o continua con un sustrato de granos amontonados, que según el procedimiento regulado es alimentado con agua y gas, por ejemplo aire, en el que el reactor es lavado por retorno o a intervalos regulares y en el que el reactor presenta una construcción de fondo que, en cuanto a su superficie de fondo, alimenta el mismo con agua y aire por segmentos para el lavado por retorno, caracterizado por el hecho de que el procedimiento se realiza en un reactor de lecho fijo de película biológica con una superficie de fondo circular, la construcción de fondo consiste en tubos posicionados centralmente que sirven para la distribución de agua y aire sobre la superficie del reactor y que para el lavado por retorno del reactor pueden ser alimentados individualmente o en grupos con agua y/o aire, y por el hecho de que el aporte de aire y agua se produce a través de un tubo utilizado conjuntamente para agua y aire o a través de varias lanzas separadas que transportan cada una de ellas por sí misma sólo agua o aire.

Description

Procedimiento y dispositivo para la eliminación biológica y/o física de sustancias indeseadas del agua.

La invención se refiere a un procedimiento para la eliminación biológica y/o física de componentes indeseados del agua según el concepto general de la reivindicación 1.

Un procedimiento de este tipo se conoce por el documento DE-C1-195 12 907. La filtración de arena forma parte de los procedimientos establecidos en la depuración del agua potable y en las técnicas de saneamiento urbano de aguas residuales, el cual sirve para la eliminación de sustancias dispersas como última fase de las plantas de depuración biológica. El procedimiento se distingue por un abastecimiento continuo de agua. El reactor por regla general es atravesado por el flujo desde arriba hacia abajo. El rendimiento de filtración depende de una serie de influencias como el tamaño de partícula del material de relleno, la forma del grano y similares. Si el filtro está cargado debido a la retención de partículas, debe ser regenerado. Esto se realiza por regla general a través de un lavado de retorno. Con tal objetivo, pasan a través del reactor agua y aire a gran velocidad desde abajo hacia arriba, de manera que se descargan las partículas retenidas por la filtración. Para el lavado de retorno deben estar instaladas unas bombas que bombean agua desde un depósito para el lavado de retorno.

Durante los últimos años se ha establecido otra tecnología que también se basa en el uso de un reactor relleno de un sustrato. El sustrato es utilizado como superficie para el crecimiento de una película biológica, a través de la cual los componentes biológicos indeseados son extraídos del agua. También este procedimiento presenta características de filtración. Según el tamaño de partícula y la altura del reactor elegido, tiene prioridad la reacción biológica o la filtración. Por lo tanto este procedimiento se llama también filtración biológica. Los reactores empleados para este objetivo también deberán ser lavados por retorno a intervalos regulares, lo cual se realiza a través del uso separado de bombas de lavado por retorno y ventiladores.

Para el lavado por retorno de lechos fijos pueden indicarse las siguientes velocidades para el agua y el aire:

a)	Lavado con aire para el esponjado	^{V}aire=100 m/h (de 30s a 60s)
b)	Lavado con aire y agua	^{V}aire=100 m/h, ^{V}agua = 67 m/h (5-10 min.)
c)	Lavado con agua	^{V}agua = 67 m/h (3 min.)

Puesto que en los lechos fijos, durante un funcionamiento normal, la velocidad del agua y del aire es de 5 a 10 m/h, es necesaria una potencia de bombeo considerable durante un periodo relativamente corto de tiempo para poner a disposición el rendimiento del volumen de agua y de aire. A esto se asocian elevados gastos de inversión para bombas, tuberías y accesorios para tubos que son utilizados durante un periodo relativamente corto de tiempo. Además para las bombas deberá disponerse una potencia de conexión a la red considerable.

La invención se basa en la tarea de realizar de manera más sencilla y económica el proceso de lavado por retorno del procedimiento inicialmente citado. Este objetivo se resuelve, según la invención, introduciendo la corriente de agua y de aire en un segmento parcial de la superficie del fondo para el lavado por retorno en dirección hacia arriba. Así las velocidades del agua y del aire generadas por las bombas de accionamiento y por los ventiladores, pueden en consecuencia ser cuadriplicadas (octuplicadas) en la superficie del tubo de alimentación mediante la admisión de una cuarta parte (un octava parte) de la superficie. Para este segmento parcial se alcanzan velocidades suficientes para regenerar este segmento parcial más de la altura del reactor de lecho fijo. La segmentación de las corrientes de agua y de aire se obtiene a través de una construcción particular del fondo.

El procedimiento conforme a la invención es idóneo para ser aplicado en caso de acumulación de agua de 10 m^{3}/d a 100.000 m^{3}/d, es decir para la filtración o para la depuración biológica de las aguas residuales.

A continuación, la invención será explicada basándose en varios dibujos para una mejor comprensión:

Figura 1 una representación esquemática de la construcción del fondo correspondiente al estado de la técnica para la distribución de aire y agua en el reactor de lecho fijo, y la construcción del fondo de nueva concepción según la invención para la distribución segmentada de aire y agua para la regeneración del reactor de lecho fijo.

Como se observa en Fig. 1, el estado de la técnica presenta, para la distribución de aire y agua, un doble fondo dotado de toberas de dos componentes. Debajo del doble fondo se introducen el aire y el agua. Se desarrolla un volumen de aire comprimido que provee una distribución uniforme del aire. Después del llenado del reactor con sustrato ya no es posible, según la técnica precedente, cambiar las toberas en caso de defecto. Tampoco es posible una distribución parcial de aire y agua con esta construcción.

El doble fondo no es más necesario en la nueva construcción. La distribución del aire y del agua ocurre a través de una construcción especial del tubo, que está instalado directamente sobre el fondo del reactor, que es accesible en cualquier momento para eventuales reparaciones (desgaste), así como permite un funcionamiento particular en lo que respecta la introducción parcial de aire y agua. La Fig. 1 ilustra con todo detalle la nueva construcción. La nueva construcción consiste en tubos instalados centralmente que están separados por el sustrato a través de los tubos de desagüe instalados sobre el fondo del reactor. Los tubos introducidos poseen pequeños orificios al lado superior para la distribución del aire. Al lado inferior están previstos orificios más grandes para la distribución del agua. En dependencia del tamaño de los orificios para la distribución de aire en el interior de los tubos, durante la alimentación de aire y agua se desarrolla una cámara de aire.

Según la necesidad, un segmento parcial puede ser alimentado con el caudal total de agua y de aire a través de esta construcción. Esta alimentación parcial, en referencia a la superficie parcial, da lugar a elevadas velocidades del agua y del aire que pueden ser utilizadas para el lavado por retorno. A través de esta nueva tecnología de lavado por retorno es posible lavar por retorno un lecho fijo con un consumo de energía mucho más bajo respecto al sistema precedente.

Una posibilidad ulterior consiste en la realización de tubos dispuestos centralmente para la ventilación y separados por una distribución de agua. Los tubos para la ventilación podrían consistir por ejemplo en elementos de aireación, como son utilizados para la ventilación con burbujas finas en la técnica de desagüe. La distribución de agua podría ocurrir por medio de tubos de desagüe en los que también están instalados los tubos de aireación y que separan la distribución de agua y aire del material de filtración.

Ejemplo

A título de ejemplo se efectúa la operación del reactor conectado a continuación de la depuradora biológica. El reactor es alimentado con aguas residuales de una etapa de depuración conectada en serie y sirve para la nitrificación de las aguas conducidas.

Alimentación al reactor de lecho fijo Q_{w} = 230 m^{3}/h

Carga continua de la superficie seleccionada del reactor: q_{A}, = 10m^{3}/(m^{2}\cdoth)

Superficie de fondo necesaria del filtro:

A_{Fi}= Q_{RW}/q_{A}

A_{Fi}=230/10

A_{Fi}=23 m^{2}

El filtro presenta una altura de vertido de 6 m y es atravesado por el flujo hacia el alto. El reactor es accionado con 230 m^{3}/h. La potencia de aire requerida para la nitrificación asciende a 15 m/h, que corresponde a una corriente de 345 m^{3}/h. El reactor es regenerado cada 24 horas. En la tecnología convencional, para regenerar el filtro es necesaria, para un lavado suficiente en cuanto a la superficie total, una velocidad del agua de 40 m/h, que corresponde a una potencia de bombeo de 920 m^{3}/h, y una velocidad del aire de 60 m/h, que corresponde a una potencia de ventilación de 1380 m^{3}/h. Los grupos electrógenos necesarios a este fin se precisan para una hora cada 24 horas.

Gracias a la tecnología de lavado por retorno conforme a la invención se puede renunciar a estos grupos electrógenos y las mismas velocidades referidas a la superficie pueden obtenerse a través de la alimentación de segmentos parciales. En este caso sólo una parte de los tubos introducidos centralmente es atravesada por el agua a través del mando de válvulas.

Claims

1. Procedimiento para la eliminación biológica y física de contenidos indeseados del agua por medio de un reactor anegado, accionado de manera secuencial o continua con un sustrato de granos amontonados, que según el procedimiento regulado es alimentado con agua y gas, por ejemplo aire, en el que el reactor es lavado por retorno o a intervalos regulares y en el que el reactor presenta una construcción de fondo que, en cuanto a su superficie de fondo, alimenta el mismo con agua y aire por segmentos para el lavado por retorno, caracterizado por el hecho de que el procedimiento se realiza en un reactor de lecho fijo de película biológica con una superficie de fondo circular, la construcción de fondo consiste en tubos posicionados centralmente que sirven para la distribución de agua y aire sobre la superficie del reactor y que para el lavado por retorno del reactor pueden ser alimentados individualmente o en grupos con agua y/o aire, y por el hecho de que el aporte de aire y agua se produce a través de un tubo utilizado conjuntamente para agua y aire o a través de varias lanzas separadas que transportan cada una de ellas por sí misma sólo agua o aire.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el agua para el lavado por retorno es reconducida en el sistema conectado en serie.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por el hecho de que el agua para el lavado por retorno es reconducida en un contenedor de recogida separado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por el hecho de que se introduce oxígeno en el reactor mediante aireación con burbujas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por el hecho de que se introduce oxígeno en el reactor mediante aireación sin burbujas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por el hecho de que durante la alimentación del reactor son añadidas sustancias químicas, como por ejemplo donantes H para la desnitrificación, o agentes floculantes para la mejora de la capacidad de filtración.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por el hecho de que el reactor funciona con un sustrato inerte o una mezcla de sustrato inerte, por ejemplo con carbón activo y/o intercambiadores de iones.

8. Reactor para la eliminación biológica y física de componentes indeseados del agua que contiene un sustrato de granos amontonados que, según el procedimiento regulado, es alimentado con agua y gas, por ejemplo aire, caracterizado por el hecho de que el reactor es un reactor de lecho fijo de película biológica con una superficie de fondo circular y que sobre el fondo del reactor están instalados tubos dispuestos centralmente que, para el lavado por retorno del reactor, pueden abastecerse separadamente con un flujo de agua y/o de aire.