ES2354385T3

ES2354385T3 - Método y dispositivo para la reducción del sulfuro de hidrógeno.

Info

Publication number: ES2354385T3
Application number: ES07115391T
Authority: ES
Inventors: Ragnvald Strömhage
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2011-03-14
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: ATE482910T1; EP1970353B1; SE531464C2; EP1970353A1; SE0601796L; DK1970353T3; DE602007009473D1; PL1970353T3; CY1110946T1

Abstract

Un método para reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno en las aguas residuales en un tanque (1), que comprende desviar un flujo de dicho tanque, oxigenar dicho flujo por contacto con un gas que contiene oxígeno, y devolver dicho flujo a dicho tanque (1) por encima de un nivel de líquido en el tanque (1), caracterizado por la medición de la cantidad de sulfuro de hidrógeno en dicho tanque (1), y el control de la desviación de dicho flujo en base a la cantidad de sulfuro de hidrógeno.

Description

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método y a un dispositivo para oxigenar las aguas residuales en un tanque para reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno. 5

Antecedentes de la invención

Un problema común en el almacenamiento de aguas residuales es la formación de sulfuro de hidrógeno debido a la acción de las bacterias facultativas presentes en las aguas residuales. Normalmente, estas bacterias respiran el oxígeno disuelto en las aguas residuales, pero si se detiene el suministro de oxígeno obtienen su oxígeno de la respiración por reducción de compuestos que contienen 10 oxígeno, especialmente sulfatos. Esta reducción bacteriana de sulfatos produce sulfuro de hidrógeno, mal olor y gas venenoso. Algunas veces se alcanzan concentraciones letales.

El problema es grave cuando hay necesidad de almacenar las aguas residuales durante un período de tiempo en un tanque, por ejemplo cuando un barco está almacenando aguas residuales en un tanque de aguas residuales a bordo mientras está en el mar, o cuando se almacenan temporalmente las 15 aguas residuales de varios edificios en un tanque de recolección. En un tanque de este tipo el oxígeno es consumido pronto, después de lo cual la cantidad de sulfuro de hidrógeno aumenta rápidamente. Resulta especialmente evidente cuando las aguas residuales contienen residuos orgánicos, tales como residuos de cocina y residuos de alimentos. Cuando las aguas residuales se drenan más tarde, la cantidad de sulfuro de hidrógeno puede ser demasiado alta. Esto, por ejemplo, podría tener como resultado que un barco no 20 sea autorizado por las autoridades a descargar su tanque de aguas residuales en el sistema de alcantarillado en tierra.

En general, se han probado diversos métodos para inhibir la actividad bacteriana que crea el sulfuro de hidrógeno. La actividad bacteriana puede ser inhibida, por ejemplo, añadiendo cloro gaseoso, que puede tener como resultado la esterilización de las aguas residuales. Pero al mismo tiempo el cloro es 25 venenoso y fuertemente corrosivo. También puede hacerse uso de otros aditivos, como Nutriox® y nitrato de calcio, que son eficaces pero tienden a tener como resultado altos costos operativos ya que son costosos.

Otra alternativa es regenerar las aguas residuales mediante el suministro de aire, como se describe, por ejemplo, en la patente US 4.148.726, la patente US 4.070.279 y SE 366013. 30

US 4.148.726 describe un proceso en el que las aguas residuales en una alcantarilla se bombean a una cámara en la que se suministra a presión oxígeno puro, o un gas que contiene más oxígeno que el aire, después de lo cual se devuelven las aguas residuales oxigenadas a la alcantarilla mediante un inyector situado debajo de la superficie.

US 4.070.279 describe un dispositivo para disolver por lo menos un gas en un líquido 35 mediante un eyector inmerso en el líquido. Se utiliza un dispositivo de mezclado de alta turbulencia para mejorar el efecto de la oxigenación.

SE 366 013 describe un dispositivo para el tratamiento de aguas residuales. La oxigenación se proporciona bombeando de nuevo parte de las aguas por medio de las bombas de aguas residuales comunes en momentos en que no se utilizan para bombear las aguas a través del sistema de alcantarillado. 40 Que las aguas oxigenadas sean devueltas al pozo de bombeo o bombeadas al sistema de alcantarillado se controla mediante el nivel de aguas en el pozo de bombeo.

También GB 1452961 y US 3957633 presentan los métodos de eliminación de sulfuro de hidrógeno de las aguas residuales.

Un problema de la técnica anterior es, por tanto, que se requieren soluciones relativamente 45 complicadas para proporcionar el efecto deseado, como gas con un alto contenido de oxígeno suministrado

a presión, o una etapa adicional que consiste en utilizar un dispositivo de alta turbulencia. Otro problema de la técnica anterior es la dificultad para impedir que las aguas residuales con altas cantidades de sulfuro de hidrógeno sean bombeadas fuera cuando se drenan.

Resumen de la invención

Por lo tanto, es un objeto de la presente invención mitigar los problemas anteriormente 5 mencionados y proporcionar un método y un dispositivo para reducir el sulfuro de hidrógeno, que tenga como resultado menos gastos de inversión, menos necesidad de mantenimiento y más fiabilidad operacional, mientras se evita que las aguas residuales con altas cantidades de sulfuro de hidrógeno sean bombeadas fuera cuando se drenan.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, el objeto se alcanza mediante un 10 método para reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno en las aguas residuales en un tanque, que comprende desviar un flujo de dicho tanque, oxigenar dicho flujo por contacto con un gas que contiene oxígeno, y devolver dicho flujo a dicho tanque por encima de un nivel de líquido en el tanque, midiéndose la cantidad de sulfuro de hidrógeno en dicho tanque, y controlándose la desviación de dicho flujo en base a la cantidad de sulfuro de hidrógeno. 15

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, este objeto se alcanza mediante un dispositivo para reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno en las aguas residuales en un tanque, que comprende una salida para desviar un flujo de dicho tanque, un medio para oxigenar dicho flujo, una boquilla, situada por encima de un nivel de líquido en dicho tanque, para devolver dicho flujo a dicho tanque, y una bomba para bombear dicho flujo desde dicha salida a través de dicho medio de oxigenación 20 hasta dicha boquilla, disponiéndose un medio de medición para medir la cantidad de sulfuro de hidrógeno en dicho tanque, y disponiéndose una unidad de control para controlar la bomba en base a una señal de medición del medio de medición.

Puesto que el flujo se devuelve por encima de la superficie, el flujo puede ser impulsado por una bomba de aguas residuales convencional, que es considerablemente más barata que los compresores 25 normalmente necesarios para devolver las aguas oxigenadas por debajo de la superficie. También se ha descubierto que se proporciona un efecto oxigenante mejor si el flujo se devuelve al tanque por encima de la superficie, lo que tiene como resultado una mayor reducción de sulfuro de hidrógeno. La mayor oxigenación se debe probablemente al hecho de que el flujo se dispersa en el aire a medida que abandona la boquilla y que el flujo desviado provoca una agitación en el tanque. 30

Cuando se mide la cantidad de sulfuro de hidrógeno en el tanque mediante un transductor adecuado, la desviación de las aguas residuales puede iniciarse cuando la cantidad de sulfuro de hidrógeno supera un valor umbral de inicio y detenerse nuevamente cuando la cantidad de sulfuro de hidrógeno cae por debajo de un valor umbral de parada. Esto tiene como resultado un consumo de energía reducido y menos desgaste de los equipos ya que la oxigenación sólo tiene lugar cuando es necesario. Al 35 mismo tiempo, se garantiza que la oxigenación continúa hasta que la cantidad de sulfuro de hidrógeno se ha reducido hasta un nivel deseado, evitando así que las aguas residuales con altas cantidades de sulfuro de hidrógeno sean bombeadas fuera cuando se drenan.

El retorno de las aguas oxigenadas por encima de la superficie ya se ha utilizado en el tratamiento de aguas en un proceso continuo. Por ejemplo, US 5.525.242 describe un dispositivo para el 40 tratamiento de agua doméstica en el que se reduce la cantidad de sulfuro de hidrógeno haciendo pasar el líquido a través de una boquilla Venturi, donde el líquido se mezcla con aire, después de lo cual el líquido oxigenado se descarga de la boquilla en un flujo confinado al líquido purificado, situándose ventajosamente una boquilla por encima de la superficie. El dispositivo se incluye en un sistema de tratamiento de agua que se integra en un sistema de abastecimiento de agua. El sistema de tratamiento de agua comprende un 45 tanque, en el que se efectúa el tratamiento, y el agua se oxigena cuando se introduce en el tanque. Después de la oxigenación y el tratamiento, el agua vuelve al sistema de abastecimiento de agua para un uso repetido. Puesto que el agua en este sistema sigue un ciclo, las cantidades de sulfuro de hidrógeno son muy pequeñas y se eliminan prácticamente por completo por la oxigenación descrita.

A diferencia de la situación en US 5.525.242, la presente invención se relaciona con un 50 tanque en que el agua contaminada está lo suficientemente estancada para que el sulfuro de hidrógeno se forme en cantidades muy altas. El método y el dispositivo de acuerdo con la invención se basan por tanto

en un proceso de retroalimentación, en el que las aguas oxigenadas se devuelven al tanque y pueden así oxigenarse una y otra vez.

La presente invención se basa, entre otras cosas, en el hallazgo sorprendente de que el retorno de las aguas oxigenadas por encima de la superficie, en la forma ya aplicada al tratar pequeñas cantidades de aguas en un proceso continuo, también puede tener como resultado efectos muy positivos al 5 eliminar grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno de un tanque de aguas altamente contaminadas, si la oxigenación se aplica a un flujo de retroalimentación. Controlando la desviación del flujo desde el tanque en base a la cantidad de sulfuro de hidrógeno, puede garantizarse que la oxigenación continúa hasta que la cantidad de sulfuro de hidrógeno se ha reducido hasta un nivel deseado de manera que no se descarguen aguas residuales con altas cantidades de sulfuro de hidrógeno cuando se drenan. 10

Ventajosamente, el gas se suministra a las aguas residuales a través de un eyector, lo que significa que, a medida que las aguas residuales pasan por dicho eyector a gran velocidad, el gas que contiene oxígeno entra a través de una entrada de aire del eyector y se mezcla con las aguas residuales. Por lo tanto, no se necesita ningún equipo adicional, como una cámara de presión, en el proceso de oxigenación. 15

La relación entre la capacidad de bombeo de las aguas residuales desde el tanque de oxigenación y el volumen del tanque es ventajosamente tal que un volumen correspondiente al volumen del tanque puede hacerse circular en 20 horas, preferentemente en 10 horas, y más preferentemente en menos tiempo.

Además, el tanque puede equiparse adecuadamente con una descarga que puede cerrarse. 20 La capacidad de bombeo suficiente y la posibilidad de cerrar la descarga contribuyen a garantizar una buena circulación de las aguas residuales en el tanque y por tanto una buena oxigenación.

El gas utilizado para oxigenar las aguas residuales es preferentemente aire ambiente del exterior del tanque. No existe por tanto necesidad de ningún equipo o gas compuesto especialmente para el almacenamiento y la manipulación de los mismos. 25

Ventajosamente, se proporciona ventilación para regular el gas excedente que se forma a medida que las aguas residuales oxigenadas se devuelven al tanque, evitando así la acumulación de un exceso de presión en el tanque.

Las aguas oxigenadas pueden devolverse en un chorro coherente, que se inyecta en una dirección adecuada. De manera alternativa, las aguas residuales oxigenadas pueden devolverse al tanque 30 en forma de chorro disperso que dispersa las aguas residuales oxigenadas en el tanque. El ángulo de dispersión de un chorro disperso de este tipo es adecuadamente de por lo menos 20°. De esta manera las aguas se dispersan en el tanque, lo que tiene como resultado un contacto máximo con el aire del tanque y una buena dispersión de las aguas residuales oxigenadas cuando se devuelven al tanque.

Al entrar al tanque, el chorro puede tener una línea central prácticamente horizontal, es decir, 35 prácticamente paralela con la superficie del líquido en el tanque. Esto, en combinación con la dispersión del chorro, contribuye adicionalmente a que el agua pulverizada sólo llegue lentamente a la superficie de las aguas, lo que tiene como resultado una buena difusión en el tanque.

Los objetos, características y ventajas adicionales de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción detallada que se incluye a continuación y de las reivindicaciones y 40 dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La invención será descrita a continuación con más detalle con respecto al dibujo adjunto, que para fines de ejemplificación muestra las formas de realización actualmente preferentes de la presente invención. 45

La Fig. 1 es un dibujo básico de una forma de realización preferente de la invención.

Descripción de las formas de realización preferentes

Con respecto a la Fig. 1, una forma de realización preferente de la invención comprende un tanque 1, en este caso un tanque de almacenamiento para un barco. Un volumen típico de un tanque es de entre 10 y 300 m3, pero la invención no se limita a estos volúmenes, y también son factibles las aplicaciones a otros tanques, también tanques más grandes del tipo utilizado en tierra. El tanque 1 se 5 proporciona con por lo menos una entrada 2 y por lo menos una salida 3, que se sitúa convenientemente en la parte inferior del tanque 1, en este caso en una de las paredes del tanque 1. El tanque puede tener adicionalmente una descarga 4, que en este caso se encuentra en la parte inferior del tanque. Como alternativa, dicha salida 3 y dicha descarga 4 pueden combinarse en una descarga.

En el ejemplo mostrado, el tanque 1 se proporciona con una válvula de ventilación 5, que es 10 debidamente dimensionada a fin de poder dejar salir el gas excedente que puede formarse en el tanque 1 en relación con la oxigenación de las aguas residuales. La ventilación es debidamente llevada a cabo por una chimenea, de manera que el gas que contiene sulfuro de hidrógeno que puede estar presente no provoque ningún inconveniente o peligro.

Una bomba 6 se conecta a la salida 3 del tanque mediante un conducto 7. La bomba 6 puede 15 ser cualquier tipo de bomba convencional adecuada para la aplicación específica, y preferentemente tiene la capacidad de hacer circular un volumen correspondiente al volumen total del tanque en 10 horas. Si se necesita una circulación más rápida, simplemente se utiliza una bomba más potente. En la forma de realización mostrada, en la que el volumen del tanque es de aproximadamente 50 m3, la bomba 6 es una bomba de Herboner que puede bombear 5 m3 por hora. 20

En el ejemplo mostrado, el conducto 7 continúa desde la bomba 6 hasta un medio de oxigenación, que en este caso es un eyector 8 (p. ej. un eyector EVAK). El eyector 8 también se conecta a una entrada de aire 9.

Para proporcionar una oxigenación eficiente, se necesita una relación alta entre aire y agua. En la forma de realización mostrada, en la que el tanque 1 tiene un volumen de tanque de 50 m3, la 25 dimensión del conducto 7 es, por ejemplo, DN 80 (3”), mientras que la dimensión de la entrada de aire 9 es, por ejemplo, DN 50 (2”).

En el ejemplo mostrado, el conducto 7 continúa desde la salida del eyector 8 y termina en una boquilla 10 situada por encima del nivel de líquido en el tanque 1. En este caso, la boquilla 10 se dirige horizontalmente, paralela a la superficie del líquido en el tanque 1, pero puede dirigirse verticalmente de 30 manera alternativa (hacia arriba o hacia abajo) o dirigirse hacia algún punto intermedio. La boquilla puede, por ejemplo, disponerse en el techo del tanque y dirigirse hacia abajo.

En la forma de realización preferente, la boquilla 10 se diseña adicionalmente de manera que las aguas residuales se dispersen en un aerosol cuando se inyectan en el tanque, pero también puede diseñarse alternativamente de manera que las aguas residuales se inyecten en un chorro centrado. 35

El sistema también puede incluir un medio de medición 11 (p. ej. un detector de gas Polytron 7000 con soplante integrada) que se sitúa convenientemente en la válvula de ventilación 5 para medir la cantidad de sulfuro de hidrógeno. El medio de medición puede conectarse a una unidad de control 12 dispuesta para producir una señal de control a la bomba 6.

El ejemplo mostrado incluye adicionalmente un detector de nivel 13 (p. ej. un Mobrey o un 40 transductor ultrasónico), que también se conecta a la unidad de control 12.

A continuación se describirá el funcionamiento del sistema.

Las aguas residuales se suministran al tanque 1 a través de la entrada 2, y se recogen y almacenan en el mismo, haciendo así posible que se forme sulfuro de hidrógeno. Posiblemente, la materia orgánica, como los residuos de alimentos desmenuzados, también se recogen en el tanque 1, lo que 45 contribuye adicionalmente a la formación de sulfuro de hidrógeno. A medida que se suministran al tanque 1 grandes cantidades de aguas residuales nuevas, la cantidad de sulfuro de hidrógeno aumenta normalmente de manera rápida a 200-300 ppm o más. Mediante la descarga 4, el tanque 1 puede ser drenado de aguas

residuales, lo que en el caso del tanque de un barco se lleva a cabo cuando el barco atraca en el puerto. El medio de medición 11 asegura que el drenaje no ocurra cuando la cantidad de sulfuro de hidrógeno supera un valor umbral determinado (p. ej. 10 ppm).

La unidad de control 12 recibe las señales de medición del medio de medición 11 y el transductor de nivel 13. Cuando las señales de medición indican que la cantidad de sulfuro de hidrógeno 5 supera un valor predeterminado, por ejemplo 10 ppm, al mismo tiempo que el nivel en el tanque supera el borde superior de la salida 3, la unidad de control produce una señal de control que pone en marcha la bomba 6.

La bomba desvía un flujo de aguas residuales del tanque 1 a través de la salida 3 para la oxigenación. Puesto que la salida 3 se encuentra en la parte inferior del tanque 1, la oxigenación puede 10 tener lugar también cuando el tanque 1 está lleno sólo parcialmente.

El flujo que se bombea desde el tanque 1 alcanza el eyector 8 a través del conducto 7. A medida que el flujo pasa por el eyector 8 a gran velocidad, el gas que contiene oxígeno entra a través de la entrada de aire 9 y se mezcla con las aguas residuales. El gas es ventajosamente aire ambiente del exterior del tanque 1. 15

Después de haber pasado por el eyector 8, el flujo se devuelve con las aguas residuales oxigenadas al tanque 1 a través de la boquilla 10.

Cuando la bomba 6 se ha puesto en marcha y se inicia la oxigenación, la cantidad de sulfuro de hidrógeno suele disminuir rápidamente y, con los valores de volumen, flujo, etc., de ejemplificación indicados anteriormente, suele volver por debajo del valor umbral de 10 ppm en un par de horas. Esto 20 provoca un cambio de la señal de medición del medio de medición 11 a la unidad de control, que a su vez produce una señal de control para apagar la bomba.

La válvula de ventilación 5 ventila el gas excedente formado en el tanque 1 en relación con la oxigenación de las aguas residuales.

Se entenderá que son factibles una serie de modificaciones de la forma de realización 25 anteriormente descrita dentro del alcance de la invención, según se define en las reivindicaciones adjuntas.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es solamente para conveniencia del lector. La misma no forma parte del documento de patente europea. A pesar de que se ha tenido mucho cuidado durante la recopilación de las referencias, no deben excluirse errores u omisiones y a este respecto la OEP se exime 5 de toda responsabilidad.

Documentos de patente citados en la descripción

 US 4148726 A

 US 4070279 A

 SE 366013

:  GB 1452961 A

:  US 3957633 A

:  US 5525242 A

10

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un método para reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno en las aguas residuales en un tanque (1), que comprende

desviar un flujo de dicho tanque,

oxigenar dicho flujo por contacto con un gas que contiene oxígeno, y devolver dicho flujo a dicho 5 tanque (1) por encima de un nivel de líquido en el tanque (1), caracterizado por

la medición de la cantidad de sulfuro de hidrógeno en dicho tanque (1), y

el control de la desviación de dicho flujo en base a la cantidad de sulfuro de hidrógeno.
2. Un método según la reivindicación 1, en el que dicho flujo se oxigena suministrando dicho gas mediante la acción de un eyector. 10
3. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el flujo se ajusta a fin de hacer circular un volumen correspondiente al volumen del tanque en 20 horas, preferentemente en 10 horas.
4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho gas es aire ambiente. 15
5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente ventilar el gas excedente que se forma a medida que las aguas residuales oxigenadas son devueltas a dicho tanque (1).
6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho flujo se devuelve a dicho tanque (1) mediante un chorro disperso que dispersa dicho flujo, por ejemplo en un ángulo 20 de dispersión de por lo menos 20°.
7. Un método según la reivindicación 6, en el que dicho chorro al entrar al tanque (1) tiene una línea central horizontal.
8. Un dispositivo para reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno de las aguas residuales en 25 un tanque (1), que comprende

una salida (3) para desviar un flujo de dicho tanque (1),

un medio (8) para oxigenar dicho flujo,

una boquilla (10), situada por encima de un nivel de líquido en dicho tanque (1), para devolver dicho flujo a dicho tanque (1), y 30

una bomba (6), para bombear dicho flujo desde dicha salida hasta dicha boquilla,

caracterizado por un medio de medición (11) dispuesto para medir la cantidad de sulfuro de hidrógeno en dicho tanque (1), y una unidad de control (12) dispuesta para controlar la bomba en base a una señal de medición del medio de medición.
9. Un dispositivo según la reivindicación 8, en el que dicho medio (8) para la oxigenación es 35 un eyector.
10. Un dispositivo según la reivindicación 8 ó 9, que comprende adicionalmente una descarga que puede cerrarse (4).
11. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en el que dicha bomba (6) se adapta para hacer circular un volumen correspondiente al volumen del tanque en 20 horas, preferentemente en 10 horas. 5
12. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en el que dicho tanque (1) está destinado a las aguas residuales a bordo de un barco.
13. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en el que dicho gas es aire ambiente.
14. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-13, que comprende 10 adicionalmente una válvula de ventilación (5) dispuesta para ventilar el gas excedente que se forma a medida que las aguas residuales oxigenadas se devuelven al tanque (1).
15. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8-14, en el que dicha boquilla (10) se dispone para dispersar dicho flujo, por ejemplo en un ángulo de dispersión de por lo menos 20°.
16. Un dispositivo según la reivindicación 15, en el que dicha boquilla (10) se dirige 15 horizontalmente.