ES2351198T3 - Procedimiento para el tratamiento microbiológico aerobio de aguas residuales. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el tratamiento microbiológico aerobio de aguas residuales, que comprende los pasos de procedimiento siguientes: - el agua residual que se debe tratar es distribuida en la parte superior de un volumen de reacción abierto hacia arriba, casi exento de presión, y corre de arriba abajo a través de una carga no situada debajo del agua, constituida por un material de soporte de crecimiento de grano fino para microorganismos con una densidad < 0,1 g/cm3 y un tamaño de grano < 15 mm, - después del paso por el material de soporte se captura el agua residual en un depósito y se la pone de nuevo parcialmente en circulación de arriba abajo a través de la carga de material de soporte, - al mismo tiempo, se atraviesa de abajo arriba la carga de material de soporte, en dirección contraria al agua residual corriente, con un caudal de aire artificialmente generado de < 100 m3/m2 x h, - a intervalos determinados tiene lugar una regeneración en la que la carga de material de soporte es recorrida de abajo arriba, en dirección contraria al flujo de circulación de agua residual corriente, con un caudal de un fuerte aire artificialmente generado de más de 150 m3/m2 x h y una presión de más de 20 milibares/m de altura de la carga de material de soporte y es así turbulizada hasta que se desprenden por abrasión una parte de la biomasa adherida entre las distintas partículas de soporte y una parte de los sólidos finos separados por filtración del agua residual, - se alimenta el caudal de fuerte aire durante la regeneración en un régimen de varias ráfagas de corta duración, - a continuación, se interrumpen el caudal de fuerte aire y la circulación de agua y se recoge y se retira del sistema el material regenerado de agua residual y biomasa separada por abrasión que sale seguidamente de la carga de material de soporte.

Description

Procedimiento para el tratamiento microbiológico aerobio de aguas residuales.

La invención concierne a un procedimiento para el tratamiento microbiológico aerobio de aguas residuales de municipios, la industria, la agricultura y las empresas de eliminación de residuos. Con este procedimiento se pueden reducir tanto las cargas CSB y BSB (cargas de demanda bioquímica de oxígeno y de demanda química de oxígeno) como la concentración de nitrógeno de amonio de un agua residual antes de entregarla a la canalización, antes de introducirla en la zanja de desagüe o antes de una utilización múltiple.

La mayor parte de los compuestos orgánicos son convertidos completamente por microorganismos aerobios de origen natural, con absorción de oxígeno, en dióxido de carbono y agua, así como sustancia celular. Dado que este proceso se desarrolla naturalmente y puede realizarse con un coste relativamente pequeño, se han desarrollado muy fuertemente en los últimos dos decenios tecnologías para el tratamiento biológico aerobio de aguas residuales. Los más altos rendimientos de degradación volumétrica se consiguen con modernos procedimientos biológicos aerobios que trabajan con materiales de soporte especiales de grano fino para el crecimiento de la biomasa en alta concentración. En marcado contraste con la pequeña solubilidad de oxígeno en agua, que asciende solamente a 10 mg/l a 15ºC, se encuentra la altísima demanda de oxígeno de aguas residuales de la industria y otros campos, la cual, en función del sector y del grado de ensuciamiento, está frecuentemente dentro del intervalo comprendido entre 1000 y 10000 miligramos por litro.

En casi todas las tecnologías aerobias de tratamiento de aguas residuales los microorganismos, que se presentan libremente suspendidos en agua o inmovilizados en un material de soporte de crecimiento, se mantienen dentro de una masa de agua cerrada. Por este motivo, el reabastecimiento continuamente necesario de oxígeno tiene que efectuarse en contra de la presión de la columna de agua y requiere un gran coste. Además, se hace perceptible como desfavorable el hecho de que el contenido de oxígeno del agua disminuye aún más al aumentar la temperatura. A una temperatura entre 30 y 40ºC, como la que se presenta frecuentemente en la industria, existe una contradicción especialmente grande entre la bioactividad óptima en esta zona y la disponibilidad de oxígeno. Las condiciones citadas conducen, especialmente en el tratamiento de aguas orgánicamente aún contaminadas y biológicamente bien degradables, a una complejidad creciente de la construcción de los reactores y a altos costes para la aireación continua. En muchas tecnologías el rendimiento de degradación viene limitado por una aireación no suficiente o una deficiencia de oxígeno de los microorganismos.

En condiciones iguales, el contenido de oxígeno del aire es aproximadamente 30 veces mayor que el del agua. Dado que, además, el transporte del oxígeno se realiza de manera sensiblemente más rápida en la fase gaseosa que en la fase líquida, es favorable que los microorganismos inmovilizados en un material de soporte de crecimiento no se mantengan dentro de una masa de agua cerrada, sino que el oxígeno necesario para el proceso biológico aerobio sea aportado directamente en forma de aire ambiente a la biomasa rodeada solamente con una película de líquido. Este principio se materializa tanto con el hecho bacteriano ya conocido desde hace bastante tiempo como con el más reciente reactor de flujo de riego. En ambas tecnologías el material de soporte no se presenta dentro de una masa de agua cerrada, sino que es regado por el agua residual que se debe tratar.

En un procedimiento de lecho bacteriano se suministra el agua residual a tratar a través de una carga de cuerpos de relleno en la que penetra aire exterior por la acción de succión natural que entonces se produce. Los lechos bacterianos se hacen funcionar con un rendimiento de degradación relativamente pequeño sin regeneración del material de soporte. El volumen de poros entre los distintos elementos y dentro de los cuerpos de relleno es tan grande que se desprenden por sí solas algunas partes de biocésped y se mantiene una baja concentración de biomasa. Después de experiencias de largos años se utilizan hoy en día a escala internacional unos cuerpos de rellenos irregulares con un tamaño individual comprendido entre 40 y 80 mm o unos elementos de relleno de plástico regularmente conformados con un volumen de huecos de hasta 95% (documento DE 32 05 299 A1). La ventaja del procedimiento del lecho bacteriano reside en la aireación natural, que no requiere un coste adicional. Sin embargo, el inconveniente decisivo resulta de la pequeña concentración de biomasa en proporción a la de biorreactores modernos y del pequeño rendimiento de degradación resultante de ello o del volumen grande de la instalación. Otro inconveniente consiste en que no tiene lugar una regeneración definida del material de soporte, sino que la biomasa se desprende continuamente por sí sola y, por tanto, llega continuamente al agua pura.

En el documento DE 31 23 155 A1 se describe un procedimiento para la depuración biológica anaerobia o aerobia de aguas residuales en una instalación de lecho bacteriano. Para la regeneración, se llena el volumen del reactor total o parcialmente con agua. En el fondo del recipiente puede añadirse adicionalmente gas a la zona represada. El movimiento de los cuerpos de relleno forzado por la elevación del nivel de agua deberá conducir a una abrasión de la biomasa. El insuflado adicional de aire en la zona represada de material de soporte deberá conducir a una turbulización adicional de los soportes represados. Es desventajoso aquí el hecho de que el recipiente de reacción tiene que diseñarse para el llenado parcial con agua de lavado. Son necesarios un recipiente adicional y equipos adicionales para la habilitación de agua de lavado, la aportación al recipiente de reacción y la extracción desde el recipiente de reacción con costes adicionales. El gas añadido tiene que ser proporcionado con una presión más alta que la presión de la columna de agua en el recipiente de reacción.

\newpage

Para la regulación de la cantidad de afluencia se describe en el documento DE 195 11 159 C1 una conducción en circuito cerrado desde el sumidero de un reactor de lecho fluidizado.

El documento GB 1 469 178 A describe un procedimiento para la depuración biológica de aguas residuales, en el que se efectúa en un proceso de dos etapas el gaseado de la primera etapa del proceso en una torre de lecho bacteriano con el aire de salida de la segunda etapa del proceso proveniente de un estanque de activación.

En el documento EP 1 153 891 A1 se describe un procedimiento para la eliminación biológica y/o física de constituyentes no deseados del agua por medio de un reactor inundado de biopelícula. El reactor posee una construcción de fondo especial que, referido a su superficie de base, le solicita de manera segmentada con agua y aire para fines de retrolavado.

En la tecnología de flujo de riego no está tampoco represada la carga de material de soporte y ésta es atravesada por el agua residual que se debe tratar. En contraste con el lecho bacteriano, se trabaja según el documento EP 0 667 319 B1 con una aireación forzada natural y con un material de soporte de crecimiento que tiene un tamaño de grano inferior a 10 mm. La ventaja de este procedimiento frente a la tecnología del lecho bacteriano reside en que con la mayor superficie del material de soporte y la aireación artificial adicional se puede ajustar una concentración de microorganismos más alta con un mayor rendimiento de degradación volumétrica.

Dado que la degradación biológica de los compuestos disueltos en el agua residual para obtener dióxido de carbono y agua depende directamente del crecimiento de los microorganismos, se forma continuamente, de manera proporcional a la bioactividad, una biomasa excedentaria. Por este motivo, la dificultad decisiva de este procedimiento es la circunstancia de que, en el caso de una carga de un tamaño de grano tan pequeño, son pequeños los espacios entre los distintos elementos y estos se rellenan en breve tiempo con biomasa retoñada y con finas partículas sólidas contenidas en el agua residual. Se dificulta así el libre paso, a contracorriente, del agua residual de arriba abajo y del aire necesario para la respiración de los contaminantes y se reduce significativamente el rendimiento de degradación biológica.

Según el documento EP 0 667 319 B1, se deberá garantizar el funcionamiento estable del procedimiento haciendo que el material de soporte de crecimiento sea recorrido continuamente por una corriente de aire artificialmente generada de al menos 500 m^{3}/m^{2} x h. Mediante esta corriente de aire se deberá, por un lado, retardar o impedir completamente el cierre de los volúmenes de poros por biomasa producida y, por otro, distribuir uniformemente el agua bruta dentro del material de soporte en forma de un aerosol.

El modo de proceder descrito da como resultado en el funcionamiento práctico unos inconvenientes decisivos. La biomasa excedentaria es desprendida constantemente por abrasión y llega continuamente al desagüe de una manera semejante a lo que ocurre en el procedimiento del lecho bacteriano. Esta circunstancia conduce a un incremento del cargamento orgánico en el agua pura impide una utilización del procedimiento antes de la introducción directa en la cuenca hidráulica o antes de una utilización múltiple a causa de las bajas concentraciones CBS del agua pura requeridas en estos casos.

Es frecuente que el aire de salida de un proceso biológico tenga que ser tratado en una instalación pospuesta. El coste de una instalación de esta clase depende directamente de la cantidad de aire de salida. Además, a causa del pequeño hueco entre los distintos soportes cubiertos de biomasa se originan altos costes de energía para garantizar la corriente de aire citada. Según las condiciones estequiométricas, es suficiente ya también en condiciones de una bioactividad muy alta una cantidad de aire que ascienda solo a aproximadamente una quincuagésima parte del valor indicado de > 500 m^{3}/m^{2} x h. Por este motivo, es muy desfavorable trabajar continuamente con una corriente de aire tan grande.

La práctica demuestra que la obstrucción de los volúmenes de poros con biomasa retoñada, la cual se presenta en función del cargamento orgánico del agua residual, puede ser esporádicamente retardada, pero no impedida permanentemente, por una corriente de aire de esta clase. En muchos casos de aplicación se originan en las condiciones descritas las circulaciones de cortocircuito conocidas por la tecnología de los filtros de lecho fijo. En este caso, se forman vías preferidas para aire y agua, mientras que la parte restante del lecho de material de soporte es abastecido tan solo en grado insuficiente y provoca una fuerte calda del rendimiento de degradación volumétrica del procedimiento.

Además, con la corriente de aire anteriormente citada de al menos 500 m^{3}/m^{2} x h el agua bruta deberá distribuirse uniformemente dentro del material de soporte en forma de un aerosol. Sin embargo, dado que la concentración y la composición de las diferentes aguas residuales que se producen varían dentro de muy amplios márgenes y, por este motivo, se tiene que trabajar con velocidades de afluencia muy diferentes, es muy difícil garantizar con este paso de procedimiento, en las diferentes condiciones, una distribución óptima del agua bruta.

Otro inconveniente es la circunstancia de que numerosas aguas residuales, especialmente de la industria y del ramo de la eliminación de residuos, contienen sustancias peligrosas para la salud que no deberán salir al ambiente en forma de un aerosol. Por este motivo, para la realización de este procedimiento es necesario en la mayoría de los casos de aplicación un separador de gotas adicional después de la abertura de salida de gas. Los modernos biorreactores, que trabajan con una carga de un material de crecimiento de grano fino no situada debajo del agua, pueden materializar de manera sencilla y barata, en contraste con el estado de la técnica, el abastecimiento de oxígeno continuamente necesario de los microorganismos. Sin embargo, al aumentar el espesor de la biopelícula crece el espacio libre dentro del lecho de material de soporte con biomasa y sólidos finos separados por filtración y las capas celulares inferiores de la biopelícula se abastecen cada vez más difícilmente con sustancias nutrientes y oxígeno. Como consecuencia, se origina un masivo entorpecimiento del paso libre del agua

\hbox{residual que corre hacia abajo y del aire que
circula hacia arriba.}

La presente invención se basa en el problema de se forman corrientes de cortocircuito y nidos de agua que dificultan el libre traspaso de materias dentro de todo el volumen de reacción y conducen a una calda del rendimiento de degradación volumétrica y a una inestabilidad del procedimiento.

El problema de la invención consiste en desarrollar un procedimiento con el que se garantice para biorreactores no represados con material de soporte granular un funcionamiento continuo con uno alto rendimiento de degradación volumétrica, bajos costes de explotación y una pequeña complejidad de manejo. Es necesario para ello mantener de forma estable un contacto no entorpecido entre microorganismos fijados al soporte, agua residual y oxígeno del aire. Deberá excluirse con seguridad una obstrucción de la carga de material de soporte y una contaminación del agua pura por biomasa excedentaria.

Este problema se resuelve según la invención con la reivindicación 1 de procedimiento. Características de ejecución se describen en las reivindicaciones 2 a 9 subordinadas.

El agua residual a tratar es distribuida en la parte superior del volumen de reacción y atraviesa de arriba abajo una carga - no situada debajo del agua - de un material de soporte de crecimiento de grano pequeño para microorganismos con una densidad <0,1 g/cm^{3} y un tamaño de grano <15 mm. A causa de su pequeño peso, el material de soporte se presenta en forma de un lecho inalteradamente desagregado y forma así la premisa para el óptimo traspaso de materias entre microorganismos, así como agua y aire en contracorriente.

Después del paso por el material de soporte, se recoge el agua residual en un depósito y se la pone de nuevo parcialmente en circulación de arriba abajo a través de la carga de material de soporte. De esta manera, la cantidad de agua que corre en total hacia abajo asciende a un múltiplo de la cantidad afluyente de agua residual no tratada y produce una distribución dentro de la carga de material de soporte biológicamente activa. Se garantiza así que, con independencia de la naturaleza del agua bruta y de las respectivas condiciones, se efectúe un aprovechamiento óptimo de todo el volumen de reacción. La relación entre la afluencia de agua residual y la circulación de agua residual depende de la concentración y de la degradabilidad biológica del agua bruta, así como del objetivo de depuración. Se ajusta dicha relación de modo que la velocidad del agua residual fluyente esté en el intervalo comprendido entre 3 y 15 metros cúbicos por hora y metro cuadrado de sección transversal del reactor.

El agua residual tratada es retirada del sistema en funcionamiento continuo con la misma velocidad con la que se agrega el agua residual no tratada.

La carga de material de soporte descansa sobre un fondo perforado o flota sobre la superficie de una masa de agua en la parte inferior del volumen de reacción exento de presión y es atravesada, en dirección contraria al agua residual que corre hacia abajo, con una corriente de aire artificialmente generada < 100 m^{3}/m^{2} x h. Esta corriente de aire es alimentada por debajo de la carga o en la zona inferior de la misma y sale libremente por una abertura correspondiente practicada en la parte superior del volumen de reacción casi exento de presión. Casi exento de presión significa aquí que el volumen de reacción está unido con el entorno a través de una abertura y se establece solamente una presión muy pequeña con el aire ascendente dentro de la carga dispuesta en forma desagregada. Es muy ventajoso a este respecto que la corriente de aire continuamente necesaria para el tratamiento del agua residual no tenga que producirse en contra de la presión de la columna de agua. Por este motivo, son ya completamente suficientes un caudal de aire en el intervalo comprendido entre 20 y 100 m^{3}/m^{2} x h y un consumo de energía correspondientemente muy bajo para abastecer la biomasa con la cantidad de oxígeno estequiométricamente necesaria. En caso de necesidad, este pequeño caudal de aire puede ser capturado de manera sencilla y alimentado a un lugar de tratamiento de aire de salida. No es necesario un separador de gotas para la retención de aerosoles.

Para garantizar un funcionamiento estable se somete regularmente a abrasión la biomasa excedentaria para separarla de la superficie y de los espacios intermedios del material de soporte y se la extrae del sistema antes de que se produzca un entorpecimiento de la actividad biológica. A este fin, la carga de material de soporte es regenerada a intervalos de varias horas a varios días. Esto se realiza haciendo que la carga de material de soporte sea atravesada de arriba abajo, en dirección contraria al caudal de agua residual que corre ininterrumpidamente en circuito cerrado, con un caudal de un fuerte aire artificialmente generado de más de 150 m^{3}/m^{2} x h y una presión de más de 20 milibares por metro de altura de la carga y sea así turbulizada hasta que sea desprendida por abrasión una parte de la biomasa adherida entre las distintas partículas de soporte y de los sólidos finos separados por filtración del agua residual. Dado que el caudal de fuerte aire necesario para la regeneración no tiene que producirse en contra de la presión de la columna de agua y el material de soporte posee un peso especifico muy bajo, son ya completamente suficientes, para una regeneración óptima, un caudal en el intervalo comprendido entre 150 y 1000 m^{3}/m^{2} x h y una presión comprendido entre 20 y 200 milibares por metro de carga de material de soporte. Otras ventajas esenciales estriban en que no tiene que acumularse ni utilizarse agua de lavado adicional y en que es relativamente pequeña la cantidad producida de material regenerado.

A continuación, se interrumpen el caudal de fuerte aire y la circulación de agua hasta que el material regenerado consistente en agua residual y biomasa desprendida por abrasión se haya evacuado de la carga de material de soporte y se haya recogido en el depósito y retirado del sistema. Después de la retirada del material regenerado se pone nuevamente en funcionamiento el procedimiento conectando la alimentación de agua, la conducción en circuito cerrado y la aireación a contracorriente.

Es posible que los valores requeridos como objetivo en el desarrollo del sistema sean alcanzados ya inmediatamente después de la nueva puesta en servicio. A este fin, se llena el depósito no con agua residual bruta, sino con agua residual tratada que se haya acumulado durante el tratamiento continuo del agua residual. Además, este paso del procedimiento tiene la ventaja de que el llenado del depósito no depende de la velocidad de la respectiva alimentación de agua residual, sino que dura tan solo unos pocos minutos.

La regeneración se realiza a intervalos de varias horas a varias semanas en función de la naturaleza del agua residual y de la velocidad resultante del crecimiento de la biomasa y comprende cada vez una o varias ráfagas de un fuerte aire. En una instalación que trabaje con varios biorreactores, es conveniente realizar la regeneración con un decalaje temporal entre los distintos reactores. La operación de regeneración puede automatizarse completamente y es entonces puesta en marcha por un sistema de temporización o en función de la presión creciente con el crecimiento de los microorganismos y la separación de sólidos finos dentro de la carga de material de soporte. Este ajuste se efectúa a pie de obra después de la puesta en marcha de una instalación de nueva construcción, a cuyo fin se fija el tiempo entre dos regeneraciones o se obtiene la diferencia de presión critica por debajo de la carga de material de soporte.

La ventaja de invención consiste especialmente en que, debido al contacto no entorpecido y a las cortas vías de traspaso de materias entre el agua residual óptimamente distribuida, los microorganismos en alta concentración y el oxígeno en exceso, se consigue una bioactividad muy alta y en que el altísimo rendimiento de degradación volumétrica resultante de ello se mantiene estable por medio de una regeneración regular sin un coste adicional. Debido al pequeño volumen de la instalación y a la sencilla configuración técnica, los costes de inversión de una instalación para la puesta en práctica del procedimiento descrito son relativamente bajos. A causa de la baja demanda de energía de los distintos pasos del procedimiento, tanto los costes corrientes de explotación como el gasto de mantenimiento son muy pequeños en comparación con otras tecnologías.

A causa del alto coste de la estabilización del valor del pH y la temperatura, la muy larga fase de puesta en funcionamiento y el contenido residual de compuestos orgánicos en el agua pura, los procedimientos biológicos anaerobios poseen inconvenientes decisivos frente al proceso aerobio. No obstante, según el estado de la técnica, aguas residuales con una concentración CSB superior a 3000 mg/l se tratan preferiblemente sin aireación con procedimientos anaerobios a causa de su alta demanda de oxígeno. Con la presente invención es posible tratar biológicamente por vía aerobia aguas residuales con una concentración CSB que sea un múltiplo de este valor.

A continuación, se explica la invención con más detalle ayudándose de un ejemplo de realización.

En una empresa se fabrican películas y laminados para el revestimiento de muebles y equipamientos interiores, a cuyo fin se impregnan y se barnizan papeles especiales con sistemas de resina-barniz basados en agua. Durante la producción de más de 100 versiones de superficies diferentes se produce una cantidad de agua residual comprendida entre 0,5 y 8 m^{3}/h con una concentración CSB entre 5000 y 11500 mg/l de CSB. Después del mezclado en un recipiente de mezclado y compensación existente, la cantidad de agua producida es de 50 m^{3}/d o 2,1 m^{3}/h con una concentración en el rango de 6500 mg/l de CSB. El agua residual posee una temperatura de 30ºC favorable para la degradación biológica y contiene, además del cargamento orgánico disuelto, 450 mg/l de sustancias separables por filtración con un tamaño < 2 mm. La concentración CSB deberá ser degradada, antes de la introducción en la canalización municipal, hasta un contenido residual de <800 mg/l de CSB.

Los ensayos previos han arrojado el resultado de que el agua residual con velocidad media puede degradarse biológicamente hasta la concentración residual requerida.

Un análisis del agua bruta mezclada ha arrojado el resultado de que la relación CSB/BSB5 asciende a 1,65. Esto significa que para el tratamiento de esta agua residual de alta concentración tendrían que proporcionarse al menos 3455 mg/l de oxígeno. Esto corresponde a 449 veces la cantidad de la concentración de oxígeno de 7,7 mg/l disuelta en agua a 30ºC.

El tratamiento del agua residual se realiza, como se representa en el dibujo, en un reactor 1 de forma cilíndrica, de polietileno, con un diámetro de 3 m y una altura de 8 m. Se puede emplear polietileno porque el reactor 1 se llena de agua solamente en la zona del fondo y ofrece grandes ventajas frente al acero en lo que respecta a costes de inversión, elaboración y gasto de mantenimiento. Como material de soporte de crecimiento 2 para la biomasa se emplea una carga de poliestireno espumado en forma de bolas con una densidad de 0,03 g/cm^{3} y un tamaño de grano en el intervalo comprendido entre 5 y 10 mm, así como con una superficie porosa. El agua bruta 3 es alimentada en la cabeza del reactor 1 junto con el agua conducida en circuito cerrado y es distribuida uniformemente por encima de la carga de material de soporte por medio de un sistema de distribución 4 en forma de varias placas deflectoras.

Un desagüe 5 según el principio de rebosamiento dispuesto en la zona del fondo del reactor 1 garantiza que el agua residual tratada salga del reactor 1 con exactamente la misma velocidad con la que se aporta el agua bruta 3 no tratada. El volumen de agua, que se mantiene de esta manera en función de la altura del rebosamiento libre en el fondo del reactor 1, sirve como depósito 6 para una bomba 7 de circulación destinada a conducir el agua bruta 3 en circuito cerrado. La velocidad dentro del volumen de reacción, resultante de la alimentación de agua bruta y de una conducción múltiple en circuito cerrado, asciende a 6 m/h (6 metros cúbicos de agua por metro cuadrado de superficie de sección transversal del filtro). En contracorriente con el agua residual que corre hacia abajo se agrega continuamente con un ventilador 8 un caudal de aire de 30 metros cúbicos de aire ambiente por metro cuadrado de superficie de sección transversal del filtro. Después de pasar por el material de soporte de crecimiento 2, el aire sale por la cabeza del reactor 1 a través de una salida de aire 9 y es alimentado a la instalación de tratamiento de aire de salida propia de la empresa.

Esta biomasa crece en forma de una densa biopelícula sobre la superficie y en los espacios intermedios del material de soporte de crecimiento 2 y consiste en un gran número de bacterias diferentes y otros microorganismos en combinación con compuestos extracelulares estabilizantes. Al aumentar el espesor de la biopelícula se ciega el espacio libre entre las distintas partículas de material de soporte con biomasa y sólidos finos separados por filtración y las capas celulares inferiores de la biopelícula son abastecidas cada vez más difícilmente con sustancias nutricias y oxígeno. Para evitar una calda del rendimiento de degradación volumétrica del biorreactor debido al entorpecimiento del paso libre del agua que corre hacia abajo y del aire que circula hacia arriba, se efectúa cada 36 horas una regeneración automática del material de soporte de crecimiento 2. Después de desconectar la alimentación de agua, el material de soporte 2 situado sobre el fondo perforado 10 es atravesado doce veces sucesivamente de abajo arriba por un caudal de un de aire generado con un soplante 11, con una velocidad de 1200 m^{3} x h y una presión de 200 milibares, de modo que se desprende por abrasión aproximadamente un 20% de la totalidad de la biomasa existente en el material de soporte de crecimiento 2. No es necesaria la aportación de agua de lavado adicional.

Después de la desconexión del flujo en circuito cerrado, el agua residual con la biomasa desprendida por abrasión fluye desde la carga de material de soporte hasta el depósito 6 dispuesto en el fondo del reactor y es bombeada desde allí con una bomba 12 de material regenerado hasta un recipiente de sedimentación para separarse en una fase de reposamiento y en una fase de flotación ascendente, así como en agua clara. Para evitar que se supere un valor límite después de la regeneración, se llena el depósito 6 en la zona del fondo del reactor 1, antes de la reanudación del funcionamiento normal, no con agua bruta, sino con agua residual depurada proveniente de un foso pospuesto. Después de la regeneración, unas células menos activas hasta entonces de la zona inferior de la biopelícula asumen la función de las capas celulares superiores desprendidas por abrasión, con lo que no se produce un hundimiento del rendimiento.

Aplicando la presente invención se puede ofrecer, a pesar de la demanda de oxígeno extraordinariamente alta y del fuerte crecimiento de la biomasa, así como de la filtración de una gran parte de las sustancias separables por filtración, un procedimiento de trabajo estable con un altísimo rendimiento de degradación volumétrica sin una aireación intensa en energía de la masa de agua.

Con la instalación descrita se mantiene de forma estable, en las condiciones anteriormente citadas, el valor límite requerido de < 800 mg/l de CSB.

Listado de símbolos de referencia

1

Reactor

2

Material de soporte de crecimiento

3

Agua bruta

4

Sistema de distribución

5

Desagüe

6

Depósito

7

Bomba de circulación

8

Ventilador

9

Salida de aire

10

Fondo perforado

11

Soplante

12

Bomba de material regenerado.

Claims (9)

1. Procedimiento para el tratamiento microbiológico aerobio de aguas residuales, que comprende los pasos de procedimiento siguientes:

- el agua residual que se debe tratar es distribuida en la parte superior de un volumen de reacción abierto hacia arriba, casi exento de presión, y corre de arriba abajo a través de una carga no situada debajo del agua, constituida por un material de soporte de crecimiento de grano fino para microorganismos con una densidad < 0,1 g/cm^{3} y un tamaño de grano < 15 mm,

- después del paso por el material de soporte se captura el agua residual en un depósito y se la pone de nuevo parcialmente en circulación de arriba abajo a través de la carga de material de soporte,

- al mismo tiempo, se atraviesa de abajo arriba la carga de material de soporte, en dirección contraria al agua residual corriente, con un caudal de aire artificialmente generado de < 100 m^{3}/m^{2} x h,

- a intervalos determinados tiene lugar una regeneración en la que la carga de material de soporte es recorrida de abajo arriba, en dirección contraria al flujo de circulación de agua residual corriente, con un caudal de un fuerte aire artificialmente generado de más de 150 m^{3}/m^{2} x h y una presión de más de 20 milibares/m de altura de la carga de material de soporte y es así turbulizada hasta que se desprenden por abrasión una parte de la biomasa adherida entre las distintas partículas de soporte y una parte de los sólidos finos separados por filtración del agua residual,

- se alimenta el caudal de fuerte aire durante la regeneración en un régimen de varias ráfagas de corta duración,

- a continuación, se interrumpen el caudal de fuerte aire y la circulación de agua y se recoge y se retira del sistema el material regenerado de agua residual y biomasa separada por abrasión que sale seguidamente de la carga de material de soporte.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el caudal de aire durante el tratamiento continuo de agua residual está en el intervalo comprendido entre 20 y 100 m^{3}/m^{2} x h.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el caudal de fuerte aire durante la regeneración se ajusta entre 150 - 1000 m^{3}/m^{2} x h y con una presión entre 20 - 200 milibares por metro de altura de la carga de material de soporte.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la velocidad resultante de la alimentación continua de agua residual y de la conducción adicional en circuito cerrado para el agua residual que corre de arriba abajo está en el intervalo comprendido entre 3-15 m^{3}/m^{2} x h.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la carga de material de soporte consiste en poliestireno espumado en forma de bolas.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, después de la operación de regeneración y la subsiguiente retirada del material regenerado, se llena nuevamente el depósito y se emplea para ello agua residual tratada que se ha acumulado durante el tratamiento continuo de agua residual.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se pone en marcha automáticamente la regeneración por efecto del aumento de la presión por debajo de la carga de material de soporte.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque durante la regeneración se desconecta la alimentación de agua residual sin tratar al volumen de reacción y se desconecta también la salida correspondiente de agua residual tratada desde el volumen de reacción.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la carga de material de soporte flota en la superficie de la masa de agua.