ES2274629T3 - Dispositivo de tres camaras para purificar liquido. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de tipo con tres cámaras para purificar líquido en un recipiente (17, 18) en forma de copa que presenta un tubo (20) de entrada para el líquido a un nivel determinado y un tubo (21) de salida a un nivel inferior al del tubo de entrada, caracterizado porque el recipiente (17, 18) por debajo de los tubos (20, 21) de entrada y de salida está dividido verticalmente por un disco (14) de distribución sustancialmente horizontal que presenta al menos una abertura (19) y está dotado de un tubo (15) de distribución sustancialmente vertical para recibir el líquido desde el tubo (20) de entrada.
Description
Dispositivo de tres cámaras para purificar
líquido.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de tipo con tres cámaras para purificar líquido en un
recipiente en forma de copa que presenta un tubo de entrada para el
líquido a un nivel determinado y un tubo de salida a un nivel
inferior al del tubo de entrada.
En el campo de la purificación de agua, tanto
con respecto a un tratamiento previo como a un tratamiento
posterior, la separación y el almacenamiento de agentes
contaminantes y partículas que se hunden y flotan es de gran
importancia. Esta separación y sedimentación se lleva a cabo
obligando al agua a fluir a través de varias cámaras, en las que la
dimensión de cada cámara se determina con respecto a las velocidades
de hundimiento de los agentes contaminantes y partículas que han de
separarse.
Un separador de lodos, una fosa séptica de tipo
con tres cámaras, o un separador de grasas consiste en un
contenedor que se divide en varias cámaras mediante paredes
verticales de división que permiten que el agua o líquido fluya de
cámara a cámara a través de aberturas en las paredes a niveles
apropiados en función de la densidad de los agentes contaminantes
o partículas que han de separarse.
Estas paredes de división pueden someterse a
grandes presiones en el vaciado o eliminación de lodos, ya que el
nivel del líquido puede ser mucho más alto en un lado de una pared
de división que en el otro lado, lo que significa que las paredes
de división deben dimensionarse y unirse teniendo en cuenta esta
dificultad.
A lo largo de las uniones de las paredes de
división pueden aparecer fugas no deseadas. Las paredes de división
de hormigón se disponen de manera convencional en recipientes de
hormigón, por ejemplo, revestimientos para pozos o tuberías para
pozos. Para resolver los problemas anteriores, las paredes de
división han de reforzarse en sí mismas y han de unirse mediante
barras de refuerzo separadas y sellarse.
Esto significa que los dispositivos
convencionales del tipo descrito son pesados, presentan un menor
volumen efectivo y son bastante caros aunque se usa el material de
hormigón relativamente barato.
Otro dispositivo convencional aunque diferente
del tipo descrito se muestra en el documento
FR-A-2 386 651.
FR-A-2 386 651.
Los problemas anteriores y otros en un
dispositivo del tipo definido anteriormente se resuelven según la
invención porque el recipiente por debajo de los tubos de entrada y
de salida se divide verticalmente mediante un disco de distribución
sustancialmente horizontal que presenta al menos una abertura y está
dotado de un tubo de distribución sustancialmente vertical para
recibir el líquido desde el tubo de entrada.
De este modo se forma una primera cámara por
debajo del extremo inferior del tubo de distribución, se forma una
secunda cámara por encima del extremo inferior del tubo de
distribución y por debajo del disco de distribución, y se forma una
tercera cámara por encima del disco de distribución.
En un diseño de este tipo, puede conseguirse una
planta de tratamiento o purificación de aguas residuales de tipo
biológico porque un reactor que contiene bacterias de purificación
de agua, preferiblemente sobre un material portador, tal como
zeolita, y que presenta en su extremo inferior una tobera de aire
para la oxigenación de líquido admitido en su extremo inferior, se
dispone en una abertura en el disco de distribución que tiene al
menos una abertura adicional. Un conducto del reactor conecta la
parte superior del reactor con el tubo de distribución de manera que
se lleva a cabo una recirculación del
líquido.
líquido.
La invención se describirá más detalladamente a
continuación con referencia a los dibujos acompañantes en los
que
la figura 1 es una ilustración esquemática de
una fosa séptica convencional de tipo común de tres cámaras,
la figura 2 es una ilustración correspondiente
de una realización práctica de esta fosa séptica,
la figura 3 es una ilustración del vaciado de la
fosa séptica de la figura 1,
la figura 4 es una vista en perspectiva de los
tres elementos que forman una pieza de inserción para una fosa
séptica según la invención,
la figura 5 es una vista en perspectiva de una
pieza de inserción acabada,
la figura 6 ilustra la combinación de la pieza
de inserción de la figura 5 con elementos de tubería para formar
una fosa séptica,
la figura 7 es una ilustración esquemática de
una fosa séptica según la invención con su funcionamiento
indicado,
la figura 8 es una vista en planta
correspondiente a la figura 7,
la figura 9 es una ilustración de la instalación
de una fosa séptica según la invención,
la figura 10 ilustra una modificación de la
pieza de inserción según la invención para realizar una pequeña
planta de tratamiento o purificación de aguas residuales,
la figura 11 es una vista en corte parcialmente
del elemento principal añadido a la pieza de inserción para
realizar la construcción mostrada en la figura 10, y
la figura 12 es una vista en sección transversal
de una pequeña planta de tratamiento de aguas residuales que
contiene los elementos mostrados en las figuras 10 y 11.
La figura 1 es una ilustración esquemática de
una fosa séptica convencional de tipo tradicional con tres cámaras.
Una fosa séptica de este tipo se usa principalmente para separar y
almacenar agentes contaminantes y partículas que se hunden y flotan
de aguas negras o aguas residuales, por ejemplo, de hogares que no
están conectados a los sistemas de aguas residuales públicos.
En un tanque o recipiente 1 paralelepípedo, por
ejemplo fabricado a partir de hormigón, se disponen dos paredes 2 y
3 de división verticales que se extienden por todo el recorrido
entre dos paredes laterales del recipiente. La primera pared 2 no
se extiende por todo el recorrido descendente hasta la parte
inferior del recipiente, mientras que la segunda pared 3 se
extiende desde la parte inferior hasta una altura determinada del
recipiente.
Las paredes 2 y 3 de división forzarán a las
aguas residuales introducidas a través de un tubo 4 de entrada, a
la izquierda de la figura 1, a seguir un trayecto con curvas a
través del recipiente tal como se indica mediante las flechas en la
figura 1 antes de que el líquido purificado abandone el recipiente a
través de un tubo 5 de salida. Este trayecto con curvas pasa por
debajo de la primera pared 2 y por encima de la segunda pared 3. El
tubo 5 de salida comienza a un nivel inferior que la parte superior
de la segunda pared 3. Se forman tres cámaras en el recipiente 1:
una primera cámara A a la izquierda de la primera pared 2 de
división en la figura 1, una segunda cámara B entre la dos paredes
2 y 3, y una tercera cámara C a la derecha de la segunda pared 3.
(Las tres cámaras se denominarán A, B y C a lo largo de esta
memoria).
El lodo contenido en las aguas residuales
admitido a través del tubo 4 de entrada se depositará en las cámaras
A y B. El lodo que flota permanecerá en la superficie del agua en
la cámara A. El lodo que se hunde se depositará como sedimento
sobre la parte inferior de las cámaras A y B, tal como se indica en
la figura 1. El agua que abandona la cámara B por encima del borde
de la pared 3 estará sustancialmente limpia, aunque la sedimentación
final se produce en la cámara C.
Los volúmenes de las cámaras A, B y C y el
tamaño de los canales de flujo entre las cámaras se seleccionan en
función del volumen de las aguas residuales así como de la densidad
y velocidad de hundimiento de los agentes contaminantes y
partículas en las aguas residuales.
Una realización práctica de una fosa séptica
usada habitualmente, del mismo tipo principal que la mostrada en la
figura 1, se muestra en la figura 2. En este caso, el recipiente se
presenta en forma de una tubería 6 circular, fabricada con
frecuencia a partir de hormigón, con una parte 7 inferior. La
tubería 6 está dotada en el interior de dos paredes 8 y 9 de
división, preferiblemente fabricadas también de hormigón y unidas de
manera estanca a la tubería y también entre sí. La pared 8 de
división está dotada de uno o varios orificios 8' en un nivel
inferior y la pared 9 de división, de uno o varios orificios 9' a un
nivel superior, de manera que se forman tres cámaras A, B y C con
el mismo funcionamiento que las tres cámaras correspondientes a la
realización de la figura 1. Se dispone un tubo 10 de entrada hacia
la primera cámara A y un tubo 11 de salida desde la tercera cámara
C.
La eliminación de lodos desde una fosa séptica
tal como se muestra en la figura 1 se ilustra en la figura 3; se
aplican los mismos principios a la realización de la figura 2. En la
eliminación de lodos, normalmente mediante un vehículo 12 aspirador
con una manguera 13 de succión, las cámaras A y B se vacían de agua
con su lodo, mientras que la cámara C sigue llena de agua. Esto
significa que se aplica la presión de agua máxima en la segunda
pared 3 de división que ha de dimensionarse y unirse teniendo en
cuenta esta presión. También ha de considerarse el aspecto de la
obturación.
Esto significa que las paredes de división de la
fosa séptica de hormigón han de reforzarse y que han de
proporcionarse barras de refuerzo separadas en perforaciones
separadas para la unión de las paredes en el recipiente o tubería.
Esto aumenta considerablemente el peso de la fosa séptica así como
los costes para su fabricación.
Una fosa séptica del mismo tipo puede
construirse según la invención de manera totalmente diferente, tal
como se describirá ahora con referencia a las figuras 4 a 8.
Los tres elementos mostrados en la figura 4
pueden formar una pieza de inserción, mostrada montada en la figura
5. La pieza de inserción montada puede montarse juntando dos
revestimientos de pozo o tuberías de pozo y una parte inferior para
formar conjuntamente una fosa séptica, tal como se ilustra en la
figura 6.
Tal como se muestra en la figura 4, un disco 14
de distribución presenta un orificio 14' sustancialmente central.
Dos tubos 15A y 15B de distribución están destinados para unirse al
disco 14 y su orificio 14' desde arriba y desde abajo
respectivamente, para formar una pieza 16 de inserción de
distribución permanente, figura 5. El disco 14 se fabrica
preferiblemente de una placa de resistencia a la corrosión, mientras
que los tubos 15A, B de distribución pueden fabricarse de plástico.
Estos tubos se muestran ligeramente cónicos, lo que tiene que ver
con su fabricación.
La pieza 16 de inserción puede disponerse con su
borde de disco entre dos tuberías 17 de pozo o revestimientos de
pozo de hormigón que, junto con una parte 18 inferior, constituyen
una fosa séptica según la invención.
El disco 14 de distribución está dotado de al
menos una, aunque a menudo varias aberturas 19 preferiblemente
dispuestas en un lado del disco 14 (diametralmente opuestas a un
tubo 21 de salida que se describirá). La pieza 16 de inserción de
distribución presenta por tanto un paso de flujo a través de los
tubos 15A y 15B de distribución, formando conjuntamente un tubo 15
de distribución, y otro paso de flujo a través de la(s)
abertura(s) 19.
Cuando la pieza 16 de inserción se monta en un
recipiente exterior, por ejemplo, los dos revestimientos de pozo o
tuberías 17 de pozo y la parte 18 inferior, tal como se indica en la
figura 6, y se complementa con un tubo 20 de entrada hacia la parte
superior del tubo 15 de distribución y un tubo 21 de salida desde el
recipiente 17 a un nivel inferior al del tubo 20 de entrada, se
forma una fosa séptica con un funcionamiento correspondiente al de
las fosas sépticas de las figuras 1 y 2.
El flujo del fluido en la fosa séptica de las
figuras 7 y 8 es como sigue y se indica mediante las flechas en las
mismas. Tras introducirse a través del tubo 20 de entrada, las aguas
residuales fluirán hacia abajo a través del tubo 15 de distribución
hacia la parte inferior de la fosa, donde se recoge el lodo. El agua
fluirá hacia arriba a través de la(s) abertura(s) 19
en el disco 14 de distribución y después (alrededor del tubo 15 de
distribución) hacia el tubo 21 de salida.
De este modo se formarán tres cámaras
correspondientes a las tres cámaras en las fosas sépticas descritas
anteriormente: una primera cámara A en el tubo 15 de distribución y
en el recipiente 17, 18 hasta el nivel del extremo inferior del
tubo 15 de distribución, una segunda cámara B en el recipiente desde
este nivel hasta el disco 14 de distribución, y una tercera cámara
C por encima del disco 14 de distribución.
El tamaño de las aberturas 19, que no tienen que
ser circulares, se determina por el flujo deseado a través de la
fosa séptica. El volumen de las cámaras respectivas puede
determinarse por la longitud y el diámetro del tubo 15 de
distribución, el diámetro del recipiente 17, y por la posición de la
pieza 16 de inserción de distribución en el recipiente 17.
Los lodos que se recogen en la parte superior
del tubo 15 de distribución, como agentes contaminantes o partículas
que flotan, y en la parte 18 inferior, se eliminan a través del
tubo 15 de distribución. En una eliminación por succión de este
tipo, el agua de la tercera cámara C retorna a través de
la(s) abertura(s) 19 cuando el nivel del agua en la
primera cámara A baja. Esto significa que no se ejerce ninguna
presión desde un sólo lado en ninguna pared interna o, en otras
palabras, que se eliminan todos los inconvenientes de las fosas
sépticas del tipo descrito conocidas anteriormente.
La figura 9 ilustra claramente la facilidad con
la que puede instalarse una fosa séptica según la invención en un
hoyo excavado previamente en el suelo. Mediante, por ejemplo, una
grúa 22 móvil, un cargador frontal o similar, se coloca una primera
tubería 17 de pozo con una parte 18 inferior sobre el fondo del
hoyo. A continuación, o al mismo tiempo, se coloca la pieza 16 de
inserción de distribución completada con su borde sobre la primera
tubería de pozo. Finalmente, una segunda tubería 17 de pozo
(mostrada suspendida de la grúa) se coloca sobre el borde de la
pieza 16 de inserción de distribución y la primera tubería 17 de
pozo sin necesidad de precisión en cuanto a las posiciones de
rotación relativas.
Esto se compara favorablemente con la situación
en la que una fosa séptica tradicional del tipo mostrado en la
figura 2, que normalmente se divide en dos partes de tubería,
debería montarse, a menudo, por una grúa de gran capacidad debido a
los enormes pesos implicados. Debido a la presencia de las paredes 8
y 9 de división, se requiere una gran precisión con respecto a las
posiciones de rotación relativas. Además, las paredes de división
tienen que unirse y sellarse, lo que puede resultar una tarea poco
práctica.
Dado que las paredes 8 y 9 de división
convencionales de hormigón se distribuyen con la fosa séptica según
la invención, el volumen total con capacidad inalterada puede
disminuir aproximadamente un 10%, lo que puede significar una
reducción del peso total del 15 al 20%.
La razón de esta gran reducción del volumen y el
peso es principalmente que una pared de división de hormigón
reforzado normalmente debe tener un grosor de 80 a 150 mm
dependiendo del tamaño de la fosa séptica. El peso de las paredes
de división de hormigón para una fosa séptica normal con un diámetro
de 2,5 m y una profundidad de agua de 3 m puede ascender a
aproximadamente 3 toneladas.
Usando el diseño según la invención, la
reducción de peso puede por tanto ascender a 3 toneladas, mientras
la ganancia de volumen puede ser de 1,3 m^{3}. Esto puede usarse
para reducir la altura total de la construcción en unos 0,3 m, lo
que llevaría a una reducción de peso adicional de más de 1 tonelada.
Así, la reducción de peso total puede ser del orden de 4 toneladas
manteniéndose la capacidad.
En el presente caso, el peso total puede
reducirse desde unas 20 toneladas a unas 16 toneladas, es decir,
aproximadamente un 20%.
La idea básica de la invención también puede
usarse para crear una planta de purificación o de tratamiento de
aguas residuales tal como se muestra en las figuras 10 a 12.
La figura 10 muestra una pieza 16 de inserción
de distribución del tipo mostrado, por ejemplo, en la figura 5 pero
complementada con un reactor 23 tal como se muestra en la figura 11.
Este reactor 23 se coloca en una de las aberturas 19 en el disco 14
de distribución.
En referencia a la figura 11, el reactor 23
presenta una carcasa 24 preferiblemente cilíndrica. La parte
inferior de la carcasa 24 presenta un diámetro algo reducido
correspondiente al diámetro de la abertura del disco de
distribución, de modo que se extiende por debajo del disco 14 (en la
cámara B). La carcasa 24 tiene en este caso un número de aberturas
25 de entrada para las aguas residuales En la parte inferior de la
carcasa 24 hay una tobera 26 de aire. El aire se proporciona a la
tobera 26 a través de un conducto 27. La finalidad de la tobera 26
de aire es oxigenar el líquido que pasa, antes de que continúe hacia
la parte superior.
La parte superior principal de la carcasa 24 del
reactor contiene un material 28 portador adecuado para bacterias
activas en la purificación en plantas de tratamiento de aguas
residuales. Estas bacterias formarán una capa o película sobre el
material 28 portador, que puede ser zeolita triturada o similar.
Tal como aparece en la figura 10 (así como en la
figura 12), el reactor 23, una vez montado en la pieza 16 de
inserción de distribución, se conecta en su parte superior a la
tubería 15 de distribución mediante un conducto 29 del reactor.
El diseño se completa mediante una bomba 30 de
aire conectada a la tobera 26 de aire, tal como se muestra en la
figura 12.
El funcionamiento de la planta de tratamiento de
aguas residuales descrita se describirá en referencia a la figura
12. Se alimentan aguas negras o residuales al tubo 15 de
distribución a través del tubo 20 de entrada. Los lodos se
depositarán en el fondo de la planta. Mediante la acción de bombeo
de la tobera 26 de aire, el líquido circulará continuamente a
través del reactor 23 y el conducto 29 y de nuevo hacia la tubería
15 de distribución. La purificación del líquido tendrá lugar en el
reactor 23. Cuando se alimentan nuevas aguas residuales, el agua
purificada abandona la cámara B por debajo del disco 14 de
distribución a través de
la(s) abertura(s) 19 y abandona la planta a través del tubo 21 de salida.
la(s) abertura(s) 19 y abandona la planta a través del tubo 21 de salida.
El reactor 23 con su contenido de bacterias
funcionará como un biorreactor eficiente para el líquido oxigenado
bombeado a través del mismo. Se obtiene una buena reducción
biológica de BOD, COD, proteínas, etc. También se han creado
condiciones para una buena nitración y por tanto una alta reducción
biológica de nitrógeno.
Pueden concebirse otros diseños parecidos al
mostrado en las figuras 10 a 12 para realizar una planta de
tratamiento de aguas residuales con un reactor 23 en una de las
aberturas 19 del disco de distribución y con una recirculación del
líquido, no obstante, el diseño mostrado y descrito es el preferido
actualmente.
Las ventajas de la invención pueden resumirse
como sigue:
- -
- Mediante el uso de la invención en una construcción de hormigón, se obtiene una reducción de peso de aproximadamente el 20%, así como una reducción del volumen de aproximadamente el 10%.
- -
- El coste de producción se reduce con respecto al material, las horas de trabajo de la maquinaria y las horas de mano de obra.
- -
- La instalación se simplifica, ya que los problemas de unir y sellar las paredes de división se eliminan. Además, el peso reducido permite el uso de una grúa menos sofisticada.
- -
- El problema del agua remanente y los lodos en cualquier cámara se eliminan con la eliminación de los lodos.
- -
- La eliminación de los lodos es más sencilla y más rápida, ya que sólo está implicada una cámara.
- -
- Se mejora la economía de almacenamiento, puesto que ya no hay razón para almacenar revestimientos de pozo especiales con paredes de división fijas o moldeadas.
Anteriormente se ha hecho referencia
principalmente a la construcción de una fosa séptica o una planta de
purificación de aguas residuales que consiste en una pieza de
inserción de distribución según la invención en un recipiente de
hormigón, formado por revestimientos de pozo o similares y por un
fondo de hormigón. Sin embargo, este recipiente también puede
construirse con otro material, tal como
plástico.
plástico.
Claims (9)
1. Dispositivo de tipo con tres cámaras para
purificar líquido en un recipiente (17, 18) en forma de copa que
presenta un tubo (20) de entrada para el líquido a un nivel
determinado y un tubo (21) de salida a un nivel inferior al del
tubo de entrada, caracterizado porque el recipiente (17, 18)
por debajo de los tubos (20, 21) de entrada y de salida está
dividido verticalmente por un disco (14) de distribución
sustancialmente horizontal que presenta al menos una abertura (19)
y está dotado de un tubo (15) de distribución sustancialmente
vertical para recibir el líquido desde el tubo (20) de entrada.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la abertura (19) en el disco (14) de
distribución está alejada y, preferiblemente, sustancialmente
diametralmente opuesta al tubo (21) de salida.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el disco (14) de distribución presenta
más de una abertura (19) y porque todas las aberturas (19) están en
lugares en el disco (14) alejados del tubo (21) de salida.
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo
(15) de distribución se usa para eliminar mediante succión el lodo
recogido en el la parte inferior del recipiente (17, 18).
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo
(15) de distribución comprende dos partes (15A, 15B) unidas a una
abertura (14') del disco de distribución central desde ambos lados
del disco (14).
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el borde
del disco (14) de distribución se encaja entre dos tuberías de pozo
o revestimientos (17) de pozo de hormigón, que junto con un parte
(18) inferior forman el recipiente.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque un reactor (23) que contiene las
bacterias purificadoras de agua, preferiblemente sobre un material
(28) portador, tal como zeolita, y que presenta en su extremo
inferior una tobera (26) de aire para oxigenar el líquido admitido
en este extremo inferior, está dispuesto en una abertura (19) en el
disco (14) de distribución que presenta al menos una abertura (19)
adicional.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por una bomba (30) de aire para suministrar
aire a la tobera (26).
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por un conducto (29) reactor que conecta la
parte superior del reactor (23) con el tubo (15) de
distribución.
distribución.
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