ES2393772B1

ES2393772B1 - EQUIPMENT FOR BIOLOGICAL DEPURATION OF WASTEWATER.

Info

Publication number: ES2393772B1
Application number: ES201130240A
Authority: ES
Inventors: Julio Francisco VALDÉS GARCÍA
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2013-11-22
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: ES2393772A1

Abstract

Equipo para depuración biológica de aguas residuales configurado en un solo digestor anaeróbico con separación de fases.#El equipo está configurado como un solo digestor para realizar una digestión anaeróbica hidrolítica y metano-génica y conseguir una depuración de aguas residuales que mejora la compatibilidad en el hábitat entre bacterias, optimizando los nichos ecológicos apropiados y creando un nuevo hábitat en el que se forman bacterias reductoras del nitrógeno. El equipo está formado por un cuerpo con dos paredes concéntricas (1) y (2) estableciendo un cuerpo interno en el que se sitúan piezas cerámicas (12) donde tiene lugar la digestión anaeróbica del agua por ascenso a través de dicho bloque cerámico, mientras que perimetralmente se determina una cámara (19) con un compartimento inferior (21), donde tiene lugar una digestión metano-génica, todo ello con conductos (16?) y (22) de recirculación de agua hacia un nuevo receptáculo de digestión, y conductos de salida de gases (27), así como una salida inferior para lodos.Equipment for biological purification of wastewater configured in a single anaerobic digester with phase separation. # The equipment is configured as a single digester to perform a hydrolytic and methanogenic anaerobic digestion and achieve a wastewater purification that improves the compatibility in the habitat among bacteria, optimizing the appropriate ecological niches and creating a new habitat in which nitrogen reducing bacteria are formed. The equipment is formed by a body with two concentric walls (1) and (2) establishing an internal body in which ceramic pieces are placed (12) where anaerobic digestion of water takes place by ascent through said ceramic block, while that a chamber (19) with a lower compartment (21) is determined perimeter, where methanogenic digestion takes place, all with ducts (16?) and (22) water recirculation to a new digestion receptacle, and gas outlets (27), as well as a lower outlet for sludge.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION

La presente memoria descriptiva se refiere a la solicitud de una patente de invención correspondiente a un equipo de depuración biológica de aguas residuales con digestión anaeróbica, hidrolítica, fermentativa, ácido-génica y metano-génica cuya finalidad estriba en la de configurarse como un equipo de digestión anaeróbica que resuelve y mejora la compatibilidad en el habitad entre bacterias, mediante la construcción de un solo digestor que según un diseño apropiado optimiza los nichos ecológicos y crea un nuevo habitad en el que se forman bacterias reductoras del nitrógeno. The present specification refers to the application of a patent of invention corresponding to a biological wastewater purification equipment with anaerobic, hydrolytic, fermentative, gene-acid and methano-gene digestion whose purpose is to be configured as a Anaerobic digestion that resolves and improves the compatibility in the habitat between bacteria, through the construction of a single digester that according to an appropriate design optimizes ecological niches and creates a new habitat in which nitrogen-reducing bacteria are formed.

El equipo de la invención mejora el rendimiento en el aporte de calor disminuyendo el consumo energético para el calentamiento del agua en el interior del digestor biológico al tratarse de un solo tanque el que incorpora el intercambiador de calor. The equipment of the invention improves the performance in the heat input by decreasing the energy consumption for heating the water inside the biological digester since it is a single tank that incorporates the heat exchanger.

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la depuración de aguas residuales urbanas o industrias que necesitan depurar aguas con altos contenidos en materia orgánica, o bajos contenidos de materia orgánica. Muy especialmente en este caso se pueden mezclar o alimentar lodos primarios procedentes de las plantas de depuración de aguas con sistemas aeróbicos para su biometanización y eliminación como fertilizantes al estar tratados anaeróbicamente. This invention has its application within the industry dedicated to the purification of urban wastewater or industries that need to purify water with high organic matter content, or low organic matter content. Especially in this case, primary sludge from water purification plants can be mixed or fed with aerobic systems for biomethanization and disposal as fertilizers when treated anaerobically.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

En los procesos de depuración biológica de las aguas residuales con alta carga orgánica, bien sea que procedan de ciudades (aguas residuales urbanas), o de industrias agroalimentarias; explotaciones ganaderas en régimen de estabulación en las que se producen grandes cantidades de purines (deposiciones, excrementos ganaderos formadas por sólidos y líquidos) etc., en los que se emplean digestores o reactores anaeróbicos, éstos pueden ser de varias clases: de un solo digestor sin separación de fases, de alta velocidad con separación de fases, de los que se conocen varias clases. A saber: In the processes of biological purification of wastewater with high organic load, whether they come from cities (urban wastewater), or from agri-food industries; livestock farms in a housing regime where large quantities of slurry are produced (depositions, livestock excrements formed by solids and liquids) etc., in which anaerobic digesters or reactors are used, these can be of several kinds: single digester no phase separation, high speed phase separation, of which several kinds are known. Namely:

En cuanto a los de un solo digestor, son reactores de acumulación con un tiempo de residencia hidráulica que oscila entre quince y veintiún días y que normalmente separan los sólidos mayores de un milímetros contenidos en el agua antes de la entrada del liquido en el digestor anaeróbico , también son tipo DAC de actividad central. As for those of a single digester, they are accumulation reactors with a hydraulic residence time that varies between fifteen and twenty-one days and that normally separate solids greater than one millimeter contained in the water before the liquid enters the anaerobic digester , they are also type DAC of central activity.

Reactores anaerobios de lecho fijo o móvil que pueden a su vez dividirse en los siguientes sistemas. Anaerobic fixed or mobile bed reactors that can in turn be divided into the following systems.

Up flor anaerobic sleugde blanker (UASB) Reactor de lecho fluido o lecho expandido (sistema BIOFLUID) Reactor de lecho fijo con soporte plástico o cerámico de fijación de bacterias Filtros anaerobios Reactores de dos fases Up flower anaerobic sleugde blanker (UASB) Fluid bed reactor or expanded bed (BIOFLUID system) Fixed bed reactor with plastic or ceramic support for fixing bacteria Anaerobic filters Two phase reactors

El reactor de contacto es un reactor único que dispone de dispositivos para la agitación interior como son lo inyección del propio gas producido para mejorar la mezcla de biomasa en el digestor y agitar el liquido dentro del propio digestor con esto se reducen tiempos de residencia hidráulica.
The contact reactor is a unique reactor that has devices for internal agitation such as the injection of the gas itself produced to improve the mixture of biomass in the digester and stir the liquid within the digester itself with this reducing hydraulic residence times.

Sin embargo la concentración de diferentes tipos de bacterias dentro de un único digestor desestabiliza el proceso debido al aumento de una colonia de bacterias con respecto a la otra u otras, desestabiliza el pH dentro del digestor y la colmatación de este tipo de digestores es muy frecuente. Existe asimismo una pérdida de rendimiento en la depuración y baja producción de biogás. However, the concentration of different types of bacteria within a single digester destabilizes the process due to the increase of a colony of bacteria with respect to the other or others, destabilizes the pH inside the digester and the clogging of this type of digester is very frequent. . There is also a loss of performance in the purification and low production of biogas.

Por tanto es un punto esencial para el proceso que el equilibrio bacteriano de la biomasa para una misma carga orgánica sea digerido en diferentes tiempos por las bacterias ácido génicas (Hidroliticas, fermentativas) y metanogénicas (Acetoplasticas e hidrogenófilas). Por esta razón el aumento de una población en la fase de hidrólisis conlleva una disminución de bacterias metanogénicas produciendo la desestabilización del proceso perdiendo eficacia el mismo al no ser capaz de eliminar los componentes orgánicos del residuo a tratar en un tiempo adecuado esto es debido a la diferente tasa de reproducción de las bacterias. Therefore, it is an essential point for the process that the bacterial balance of the biomass for the same organic load be digested at different times by the acidic (Hydrolytic, fermentative) and methanogenic (Acetoplastic and hydrogenophilic) acidic bacteria. For this reason, the increase of a population in the hydrolysis phase entails a decrease in methanogenic bacteria, causing the process to be destabilized, losing its effectiveness, as it is not able to eliminate the organic components of the waste to be treated in a suitable time, due to the Different reproduction rate of bacteria.

De la misma forma el sistema DAC, aunque mejora el rendimiento de reactor de contacto con un decantador interno que asegura una mayor concentración de biomasa bacteriana en el interior y facilita la precipitación de materiales inertes fácilmente sedimentables, no resuelve el problema de la cohabitación de bacterias con exigencias de hábitos contrapuestos por lo que sus tiempos de depuración o TRH (tiempo de residencia hidráulica) para la depuración de cuarenta metros cuicos de agua al día el volumen del digestor estaría entorno a los quinientos metros cúbicos ase su tiempo de residencia doce días y medio, eficacia en la depuración 80% para la demanda química de oxigeno, y 95% para la demanda biológica de oxigeno. Este sistema conlleva a construir grandes digestores con volúmenes de capacidad altos para tratar volúmenes bajos de aguas residuales, etc. por tanto constituye una inversión económica alta para tratar bajos caudales de depuración.
In the same way, the DAC system, although it improves the performance of the contact reactor with an internal decanter that ensures a higher concentration of bacterial biomass inside and facilitates the precipitation of easily sedimentable inert materials, does not solve the problem of bacterial cohabitation with demands of conflicting habits, so that its purification times or HRT (hydraulic residence time) for the purification of forty cubic meters of water per day, the volume of the digester would be around five hundred cubic meters, as well as its residence time twelve days and medium, 80% clearance efficiency for chemical oxygen demand, and 95% for biological oxygen demand. This system entails building large digesters with high capacity volumes to treat low volumes of wastewater, etc. therefore it constitutes a high economic investment to treat low purification flows.

El sistema conocido como UPFLOW ANAEROBIC SLUGDE BLANKET (UASB), mejora el rendimiento gracias a una mayor granulación de la biomasa anaerobia y la utilización de lecho de lodos pero sigue sin resolver la diferenciación de habitas de las bacterias ni se fija en las diferentes tasas de reproducción ni en la fijación de un pH neutro desde la fase hidrolítica, por lo que se desestabiliza fácilmente con la variaciones sustanciales n la carga orgánica a tratar, alterando sustancialmente el rendimiento de este sistema. The system known as UPFLOW ANAEROBIC SLUGDE BLANKET (UASB), improves the performance thanks to a greater granulation of anaerobic biomass and the use of sludge bed but still does not solve the differentiation of bacteria habitats nor is fixed in the different rates of reproduction or in the fixing of a neutral pH from the hydrolytic phase, so it easily destabilizes with the substantial variations in the organic load to be treated, substantially altering the performance of this system.

Los reactores de lecho fluidificado o lecho expandido son buenos en cuanto ala fijación de bacterias sobre todo las metano génicas al incluir en el proceso soportes micronizados de silicatos o plásticos de diferentes densidades. Entre estos destaca el sistema conocido como BIOFLUID aumenta el rendimiento de la digestión anaeróbica, mejora la adecuación de volúmenes de los digestores, consigue una reducción de la concentración de dióxido de carbono en el liquido del reactor, simplifica el control de temperatura en el proceso mediante la utilización de soportes de fácil fluidificación, reduciendo consumos eléctricos y favoreciendo el desarrollo y selección de bacterias en función del agua residual a tratar son muy utilizados en la industria cervecera. The fluidized bed or expanded bed reactors are good in terms of fixing bacteria, especially gene methane, by including micronized supports of silicates or plastics of different densities in the process. Among these, the system known as BIOFLUID stands out, it increases the performance of anaerobic digestion, improves the adequacy of digester volumes, achieves a reduction in the concentration of carbon dioxide in the reactor liquid, simplifies the process temperature control by The use of easily fluidized supports, reducing electrical consumption and favoring the development and selection of bacteria depending on the wastewater to be treated are widely used in the beer industry.

También los filtros anaerobios forman parte del estado de la técnica, que mejoran según el soporte utilizado la fijación de bacterias creando una película entorno a las esferas o pelotas, anillos, construidas por plásticos de diferentes densidades y configurados dentro de los tanques al azar o modularmente pueden ser alimentados con flujo vertical up-flow AF o down-flow DSFF. Además existen reactores de dos fases caracterizado por unir en un reactor la fase hidrolítica operada mediante un reactor DSFF y el metano génico mediante un reactor de lecho expandido. Constituyendo este conjunto un reactor de alta velocidad reduce considerablemente el TRH tiempo de residencia hidráulica, y el habitad de las bacterias este sistema es de los mejores para alcanzar buenas tasas de rendimiento y eficiencia conocidas en el estado de la técnica anterior a la presente invención.
Anaerobic filters are also part of the state of the art, which improve according to the support used the fixing of bacteria creating a film around the spheres or balls, rings, constructed by plastics of different densities and configured within the tanks randomly or modularly they can be fed with vertical flow up-flow AF or down-flow DSFF. In addition there are two-phase reactors characterized by joining in a reactor the hydrolytic phase operated by a DSFF reactor and gene methane by an expanded bed reactor. Constituting this assembly a high speed reactor considerably reduces the HRT hydraulic residence time, and the bacteria habitats this system is one of the best to achieve good rates of efficiency and performance known in the prior art to the present invention.

Son significativos los trabajos de IZA, COLLERAN y otros, Internacional Workshop on anaerobic treatment technology for municipal and industrial waster water, de KENEDY, K.J. Y DROSTE R.L. "Anaerobic wastewater treatment in down flow stationary fixed film reactors", WEILAND, P y ROZZI,A. "the start-up operation and monitoring of high-rate anaerobic treatment systems". The work of IZA, COLLERAN and others, International Workshop on anaerobic treatment technology for municipal and industrial waster water, by KENEDY, K.J. AND DROSTE R.L. "Anaerobic wastewater treatment in down flow stationary fixed film reactors", WEILAND, P and ROZZI, A. "the start-up operation and monitoring of high-rate anaerobic treatment systems".

En España FIESTAS J. A. Desarrolló reactores anaeróbicos para la depuración de aguas residuales industriales y urbanas en 1996. In Spain FIESTAS J. A. Developed anaerobic reactors for the purification of industrial and urban wastewater in 1996.

Lo mas significativo del estado de la técnica anterior y con relación a la invención que se propone es que sigue sin resolverse la máxima eliminación del nitrógeno en la fase hidrolítica y la posterior eliminación del nitrógeno restante en la nueva fase metanogénica y la buena fluidificación de los silicatos empleados para la fijación de bacterias. The most significant aspect of the prior art and in relation to the proposed invention is that the maximum elimination of the nitrogen in the hydrolytic phase and the subsequent elimination of the remaining nitrogen in the new methanogenic phase and the good fluidization of the compounds remains unresolved. silicates used to fix bacteria.

No obstante, el solicitante tiene sistemas protegidos en correspondientes patentes en los que se resuelve el hábitat para la compatibilidad de bacterias, solucionando la estabilización del pH desde el digestor hidrolítico, aunque en base al soporte utilizado siguen sin
However, the applicant has protected systems in corresponding patents in which the habitat for the compatibility of bacteria is resolved, solving the stabilization of the pH from the hydrolytic digester, although based on the support used they continue without

resolverse los puntos anteriormente comentados. resolve the points mentioned above.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

El equipo de depuración biológica de aguas residuales mediante digestión anaerobia hidrolitica, metanogénico, que la invención propone se configura como un equipo de múltiple digestión anaeróbica que resuelve sustancialmente la problemática actual. The biological wastewater purification equipment by means of anaerobic hydrolytic, methanogenic digestion, which the invention proposes is configured as a multiple anaerobic digestion equipment that substantially solves the current problem.

De forma más concreta, el eqmpo de depuración biológica de aguas residuales con digestión anaeróbica hidrolitica y metano génica compacto con separación biológica y física de fases objeto de la invención resuelve la incompatibilidad entre bacterias, optimiza los diferentes nichos ecológicos todo esto en un mismo reactor, mejora la estabilidad del pH en la fase hidrolitica mediante el nuevo sustrato empleado Atapuljita calcinada mezclada con arcillas que contengan en su composición química sepiolita para que puedan ser amasadas para luego conformar piezas rectangulares con forma de bovedillas cerámicas o ladrillos que se utiliza normalmente en la construcción , este modelo es empleado por su configuración obteniendo así el máximo rendimiento en la superficie de contacto que se necesita para la formación de biopelicula bacteriana. La colocación de estas piezas en el digestor es objeto del dibujo que se acompaña para mejor interpretación de la invención , este tipo de distribución en forma cuadrada, rectangular o circular impide la colmatación de los canales por los que circula el agua y constituyen suficiente superficie de contacto para la fijación de bacterias entre 6 y 1 O metros cuadrados de superficie por cada metro cúbico de agua de entrada , la altura de las canales ascendentes en las diferentes fases se fija en un mínimo de dos metros y medio de altura para la obtención de una buena secuenciación de fases y diferentes nichos ecológicos, con la altura se consigue diferentes presiOnes en el interior del digestor que propician y mejoran la separación de fases, al situarse en el digestor las diferentes bacterias según el peso de agua soportado.
More specifically, the biological wastewater treatment plant with anaerobic hydrolytic digestion and compact gene methane with biological and physical separation of phases object of the invention solves the incompatibility between bacteria, optimizes the different ecological niches all in the same reactor, It improves the stability of the pH in the hydrolytic phase by means of the new substrate used Atapuljita calcined mixed with clays containing in its sepiolite chemical composition so that they can be kneaded and then form rectangular pieces in the form of ceramic vaults or bricks that are normally used in the construction , this model is used for its configuration thus obtaining the maximum performance on the contact surface that is needed for the formation of bacterial biofilm. The placement of these pieces in the digester is the subject of the accompanying drawing for a better interpretation of the invention, this type of distribution in a square, rectangular or circular shape prevents the clogging of the channels through which the water circulates and constitute sufficient surface area of contact for fixing bacteria between 6 and 1 O square meters of surface area for each cubic meter of inlet water, the height of the ascending channels in the different phases is fixed at a minimum of two and a half meters in height to obtain a good sequencing of phases and different ecological niches, with the height different pressures are achieved inside the digester that favor and improve the separation of phases, when the different bacteria are placed in the digester according to the weight of water supported.

El tamaño de esté reactor o digestor biológico está definido por la suma de los tiempos de retención hidráulica de las diferentes fases y según el crecimiento o mejor tiempo de vida de las bacterias que es, para las bacterias hidroliticas, ácidogénicas, fermentativas tres días y para las metano génicas treinta horas. The size of this biological reactor or digester is defined by the sum of the hydraulic retention times of the different phases and according to the growth or better life time of the bacteria that is, for the hydrolytic, acidic, fermentative bacteria three days and for Gene methane thirty hours.

Para la secuenciación de fases la alimentación de este digestor se realiza por la parte inferior con un tubo de al menos dos pulgadas, y que formando un aro de distribución en el interior del digestor reparte proporcionalmente el caudal entrante por todos los canales ascendentes que forma la cerámica colocada en su interior este efluente es impulsado hacia el interior por una bomba de caudal variable tipo mono, o de rotor y estator. Esta agua de efluente está tratada físicamente para separar los sólidos mayores de 2 mm. For the sequencing of phases the feeding of this digester is carried out at the bottom with a tube of at least two inches, and that forming a distribution ring inside the digester proportionally distributes the incoming flow through all the ascending channels that form the ceramic placed inside this effluent is propelled inwards by a pump of variable flow type mono, or rotor and stator. This effluent water is physically treated to separate solids larger than 2 mm.

El agua de salida en la parte superior del digestor cae mediante un canal "tompson" a la parte exterior perimetral del digestor y es enviada mediante un tubo y una bomba de caudal variable tipo mono a la parte inferior concéntrica donde se situó un aro de distribución exterior , con unas entrados en este compartimiento de tres pulgadas y que en su interior se les conecta boquillas tipo venturi para una buena expansión del silicato en el interior de este compartimiento situada debajo de la parte exterior perimetral, aislada de la parte interior del digestor, y sola mente comunicada con la campana de almacenamiento de gas por tubos que comunican la parte superior de este compartimiento con la mencionada campana de acumulación de gases.
The outlet water in the upper part of the digester falls through a "tompson" channel to the outer perimetral part of the digester and is sent by a tube and a mono-type variable flow pump to the concentric bottom where a distribution ring was placed outside, with some entered into this three-inch compartment and inside them venturi nozzles are connected for a good expansion of the silicate inside this compartment located below the outer perimeter part, isolated from the inside of the digester, and only communicated with the gas storage bell by tubes that connect the upper part of this compartment with the mentioned gas accumulation bell.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. In an illustrative and non-limiting manner, the following has been represented:

La figura l.-Corresponde a una vista simplificada y sintetizada en alzado del objeto de la invención relativo a un equipo de depuración biológica de aguas residuales con digestión anaeróbica. Figure l.- Corresponds to a simplified and synthesized elevation view of the object of the invention relating to a biological wastewater purification equipment with anaerobic digestion.

La figura 2.-Muestra una vista en planta del conjunto de la figura anterior, pudiéndose observar la forma de colocación de las bovedillas cerámicas dentro del digestor. Figure 2.- Shows a plan view of the assembly of the previous figure, being able to observe the way of placing the ceramic vaults within the digester.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como el equipo de depuración biológica de aguas residuales con digestión anaeróbica que se preconiza está configurado a partir de un solo digestor. In view of the figures outlined, it can be seen how the biological wastewater purification equipment with anaerobic digestion that is recommended is configured from a single digester.

Este digestor esta constituido a partir de un cuerpo cilíndrico en el que se define una pared exterior ( 1) y una pared interior (2), cuerpo cerrado en su parte superior por una campana cónica (3) que en su centro esta abierta circularmente, con un diámetro de un metro y prolongada hacia arriba por un cilindro ( 4) de setenta y cinco centímetros de alto, concéntrico a este cilindro y con una separación de treinta centímetros se sitúa un segundo cilindro (5) que en su parte inferior apoya con la campana superior del digestor sellado herméticamente por esta parte, la altura de este cilindro será de ochenta centímetros en el intermedio de estos dos cilindros se coloca un tercer cilindro ( 6) de ciento quince centímetros cerrado en su parte superior por una campana (7) que en su centro tiene soldado un tubo (8) de tres pulgadas con su brida (9) correspondiente y que se utilizara para la extracción del gas y su posterior envió y almacenamiento al gasómetro.
This digester is constituted from a cylindrical body in which an outer wall (1) and an inner wall (2) are defined, a body closed at the top by a conical bell (3) that is circularly open at its center, with a diameter of one meter and extended upwards by a cylinder (4) seventy-five centimeters high, concentric to this cylinder and with a separation of thirty centimeters, a second cylinder (5) is placed, which in its lower part supports with the upper bell of the digester hermetically sealed by this part, the height of this cylinder will be eighty centimeters in the middle of these two cylinders a third cylinder (6) of one hundred and fifteen centimeters closed at its top is placed by a bell (7) that in its center a three-inch tube (8) with its corresponding flange (9) is welded and that it will be used for gas extraction and its subsequent sending and storage to the gasometer.

Esta disposición de cilindros concéntricos cerrados que se llenan de agua para taparse con otro cilindro cerrado en la parte superior y que solamente tiene una salida conforma un cierre hidráulico perfecto y con el que se puede conformar o dar la presión que se necesita para el óptimo crecimiento de las bacterias, esta presión se regula poniendo peso en la parte superior de la campana (7) de cierre, la presión optima de trabajo se sitúa entre 300 y 400 milímetros columna de agua. Nunca se debe sobrepasar los 700 milímetros de columna de agua. This arrangement of closed concentric cylinders that are filled with water to cover with another closed cylinder at the top and that only has one outlet forms a perfect hydraulic seal and with which the pressure needed for optimum growth can be formed or given of the bacteria, this pressure is regulated by putting weight on the top of the closing bell (7), the optimum working pressure is between 300 and 400 millimeters of water column. Never exceed 700 millimeters of water column.

En el cuerpo circular interior y con una altura desde la campana de cierre inferior (10) de al menos un metro se sitúan unas viguetas (11) para la sustentación de las piezas cerámicas (12), mientras que por debajo de estas a una distancia de treinta centímetros se sitúa un aro distribuidor (13) del efluente de entrada sujeto a la pared de este tanque mediante pernos de anclaje y en el aro circular por bridas que abarcan el diámetro del tubo que conforma el aro distribuidor. La campana de cierre inferior (10) en su parte central (14) esta abierta y conectada a un tubo de tres pulgadas (15) para la evacuación de los biosólidos digeridos que en su mayor parte están formados por minerales no biodegradables.
In the inner circular body and with a height from the lower closing bell (10) of at least one meter, joists (11) are placed for the support of the ceramic pieces (12), while below these at a distance of thirty centimeters a distributor ring (13) of the inlet effluent is placed attached to the wall of this tank by means of anchor bolts and in the circular ring by flanges that cover the diameter of the tube that makes up the distributor ring. The lower closing bell (10) in its central part (14) is open and connected to a three-inch tube (15) for the evacuation of digested biosolids that are mostly formed by non-biodegradable minerals.

En la parte supenor de las viguetas ( 11) se sitúan las piezas The pieces are placed in the upper part of the joists (11)

cerámicas (12) por capas, que se disponen según la figura n° 2, mientras que la altura de piezas cerámicas dentro de este digestor viene dada por la DBO del agua que se tiene que depurar, de modo que, un metro cuadrado de superficie de contacto contiene al menos entre dos y tres kilogramos de biomasa o bacterias adheridos a esta superficie. ceramics (12) by layers, which are arranged according to figure 2, while the height of ceramic pieces within this digester is given by the BOD of the water to be purified, so that a square meter of surface Contact contains at least two to three kilograms of biomass or bacteria attached to this surface.

Cada pieza cerámica equivale a una superficie de contacto de dos metros y medio cuadrados por tanto soportara entre cinco y siete kilogramos de biomasa o bacterias adheridas. Cada kilogramo de bacterias que soportan las piezas cerámicas consumirán el doble de su peso en materia orgánica para su normal desarrollo y crecimiento, definiendo de esta manera el numero de piezas que conforma la superficie de contacto dentro del digestor. La cerámica utilizada en su composición química debe de contener al menos un 40% de atapuljita y ser lo mas porosa posible. Este factor viene dado por la estructura microscópica laminar donde las bacterias hidrolíticas de flagelo o cola se pueden introducir y salir fácilmente para comer y no ser arrastradas por la corriente ascendente del funcionamiento del digestor. Each ceramic piece is equivalent to a contact surface of two and a half square meters, therefore it will support between five and seven kilograms of biomass or attached bacteria. Each kilogram of bacteria that support the ceramic pieces will consume twice their weight in organic matter for their normal development and growth, thus defining the number of pieces that make up the contact surface within the digester. The ceramic used in its chemical composition must contain at least 40% atapuljita and be as porous as possible. This factor is given by the microscopic laminar structure where the flagellum or tail hydrolytic bacteria can easily enter and exit to eat and not be dragged by the upstream of the digester's functioning.

También este tipo de cerámica influye en la estabilización del pH del digestor. En este nuevo proceso queda demostrado que la alimentación en sentido ascendente influye en el mejor rendimiento del digestor y mejora la estabilización del proceso por lo que disminuye el tiempo de retención hidráulica en la fase metanogénica. This type of ceramic also influences the pH stabilization of the digester. In this new process it is demonstrated that the upward feeding influences the better performance of the digester and improves the stabilization of the process, thus decreasing the hydraulic retention time in the methanogenic phase.

Por la pare superior de las piezas cerámicas sale a la parte exterior del digestor un tubo de dos pulgadas ( 16-16') que esta conectado con la parte inferior al aro de distribución (13) de alimentación y que mediante una bomba ( 17) se recircula este efluente que solamente ha pasado por la cerámica y decantado por la distancia que separa la entrada de este tubo de la salida superior del agua hacia la parte exterior de este tanque.
From the upper part of the ceramic pieces, a two-inch tube (16-16 ') is connected to the outside of the digester, which is connected to the lower part of the supply distribution ring (13) and which, by means of a pump (17) this effluent that has only passed through the ceramics and decanted by the distance that separates the entrance of this tube from the upper outlet of the water towards the outside of this tank is recirculated.

El caudal recirculado no superará la cantidad en metros cúbicos del caudal de entrada día, o alimentación día. The recirculated flow rate will not exceed the amount in cubic meters of the day flow rate, or day feed.

Las bombas se deben dimensionar para un caudal constante que será la mitad del caudal de entrada o alimentación. The pumps must be sized for a constant flow that will be half of the input or feed flow.

A una distancia de entre un metro cincuenta y un metro treinta centímetros desde la parte superior de los bloques cerámicos se sitúa un canal tompson (18) de rebose y salida del agua a la parte interior del cilindro concéntrico a la parte exterior. Así pues, el agua cae desde una altura de un metro a la cámara (19) formada por el cilindro interior concéntrico con el exterior concéntrico, esta distancia la controla una sonda de nivel (20) de contacto colocada desde el exterior del digestor mediante un tubo que perfora la pared exterior del digestor y se aloja en la cámara concéntrica (19) formada por las paredes interiores y exteriores de este digestor. At a distance of between one meter fifty and one meter thirty centimeters from the top of the ceramic blocks there is a tompson channel (18) for overflowing and leaving the water to the inside of the concentric cylinder to the outside. Thus, the water falls from a height of one meter to the chamber (19) formed by the concentric inner cylinder with the concentric exterior, this distance is controlled by a contact level probe (20) placed from the outside of the digester by means of a tube that perforates the outer wall of the digester and is housed in the concentric chamber (19) formed by the inner and outer walls of this digester.

Mediante un PLC es posible ordenar la parada de la bomba de alimentación al sobrepasar el nivel preestablecido para dicha sonda de nivel (20). Esta distancia es necesaria para poder realizar la desgasificación del agua y que ésta no pase al compartimento inferior (21) con altos contenidos en gas. By means of a PLC, it is possible to order the stop of the feed pump by exceeding the preset level for said level probe (20). This distance is necessary to be able to carry out the degassing of water and that it does not pass to the lower compartment (21) with high gas contents.

Esta cámara (19) del digestor en la que se realizan las fases hidrolíticas y ácido-génicas solo tiene la limitación de la altura de caída de agua, de manera que las demás variables ancho y alto se dimensiona según el caudal de agua a tratar al día, y que se define después de calcular, por ejemplo, que para el compartimiento inferior se necesita una capacidad de retención del agua de 30 horas.
This chamber (19) of the digester in which the hydrolytic and acid-gene phases are carried out only has the limitation of the height of water fall, so that the other width and height variables are sized according to the water flow to be treated at day, and defined after calculating, for example, that a 30-hour water retention capacity is required for the lower compartment.

De esta cámara (19) del digestor sale el agua por la parte inferior del compartimiento inferior (21) mediante un tubo de dos pulgadas (22) y que impulsado por una bomba (23) se introduce por la parte inferior del compartimiento que queda libre y que se dimensiona calculando que el tiempo de retención hidráulica será de 30 horas. la parte inferior del compartimiento inferior (21) conformado por los dos tanques concéntricos se cierra mediante una media luna o cierre cónico (24) para introducir desde el exterior diferentes boquillas (25) que producen un efecto venturi y que están separadas cincuenta centímetros unas de otras en toda la circunferencia del compartimiento. Éstas se comunican con un tubo exterior circular (26) por el que se introduce el agua procedente de la cámara superior del digestor hidrilítico ácido-génico impulsada por una bomba de alimentación de caudal variable que sirve para fluidificar el silicato y mantenerlo en suspensión. El silicato que se utiliza para la fijación de bacterias en este digestor tiene que ser de una granulometría determinada y un peso específico algo superior al del agua, la atapuljita calcinada tiene estas dos cualidades además de tener una estructura molecular fibrosa. Donde se fijan las bacterias metanogénicas, se produce la colonización de las partículas y se forman racimos desprendiendo el gas metano al sintetizar en su alimentación la materia orgánica. From this chamber (19) of the digester the water flows out from the bottom of the lower compartment (21) through a two-inch tube (22) and which, driven by a pump (23), is introduced through the lower part of the compartment that is free and which is sized by calculating that the hydraulic retention time will be 30 hours. the lower part of the lower compartment (21) formed by the two concentric tanks is closed by means of a half moon or conical closure (24) to introduce different nozzles (25) from the outside that produce a venturi effect and are fifty centimeters apart from each other. others in the entire circumference of the compartment. These communicate with a circular outer tube (26) through which the water from the upper chamber of the acid-gene hydrolytic digester driven by a variable flow feed pump is used to fluidize the silicate and keep it in suspension. The silicate that is used for fixing bacteria in this digester has to be of a specific granulometry and a specific weight somewhat higher than water, the calcined atapuljita has these two qualities in addition to having a fibrous molecular structure. Where the methanogenic bacteria are fixed, the colonization of the particles occurs and clusters are formed by releasing the methane gas by synthesizing the organic matter in their diet.

En la parte superior del compartimento (21 ), en el que se realiza la digestión metanogénica y en correspondencia con todo el perímetro circular, se sitúan tubos de una pulgada (27), separados equiangularmente entre sí cada metro, cuya función es la de servir de medios para la extracción del gas producido en el compartimiento (21) y conducirlo, para su almacenamiento, a la parte superior (28) determinada por la campana superior (3). In the upper part of the compartment (21), in which methanogenic digestion is carried out and in correspondence with the entire circular perimeter, one inch tubes (27) are placed, equiangularly separated from each meter, whose function is to serve of means for extracting the gas produced in the compartment (21) and driving it, for storage, to the upper part (28) determined by the upper bell (3).

Análogamente, en dicho compartimiento (21) se establecerán
Similarly, in said compartment (21) they will be established

sondas de temperatura (29) así como de nivel (30), así como una salida para temperature probes (29) as well as level (30), as well as an output for

el metanogénico (31 ). the methanogenic (31).

En esta parte superior (28) del tanque o digestor se sitúa un nivel de contacto a una distancio de un metro del cierre superior en la que se colocan los tubos de extracción del biogás. Este nivel determina el volumen máximo de llenado del digestor y conforma una cámara suficiente de almacenamiento y evacuación del biogás, conectado con el PLC de funcionamiento ordena el cierre de válvulas neumáticas y por tanta la parada de las bombas de alimentación (17) y (23) tanto la de entrado al tanque o digestor interior como al tanque o digestor exterior. In this upper part (28) of the tank or digester a contact level is located at a distance of one meter from the upper closure in which the biogas extraction tubes are placed. This level determines the maximum filling volume of the digester and forms a sufficient biogas storage and evacuation chamber, connected to the operating PLC orders the closing of pneumatic valves and therefore the stopping of the feed pumps (17) and (23 ) both entering the tank or internal digester and the tank or external digester.

La salida del agua de este compartimento o digestor se realiza mediante un tubo situado a una distancia de treinta centímetros por debajo del nivel de agua determinado por la posición del nivel de contacto y que en la parte interior del tanque se prolonga hacia abajo treinta centímetros para realizar o formar un cierre hidráulico y no se produzcan salidas de biogás por este tubo. The exit of the water from this compartment or digester is carried out by means of a tube located at a distance of thirty centimeters below the level of water determined by the position of the contact level and that in the inner part of the tank extends downwards thirty centimeters to make or form a hydraulic seal and there are no biogas exits through this tube.

El agua de salida o efluente depurado baja por gravedad a un decantador de láminas situado en correspondencia con la parte central ( 14) de la campana de cierre inferior ( 1 0), con un tiempo de retención hidráulica que se determina según la cantidad de sólidos que contenga el efluente depurado y la velocidad de decantación. Los sólidos producidos en esta decantación se incorporan en el circuito de entrada o alimentación del digestor mediante una bomba tipo mono, conectada por la parte inferior del decantador a través de la tubería de dos pulgadas ( 16) que los conduce al digestor para volver a digerirlos. Estos biosólidos son materia orgánica al estar formados en gran parte por bacterias muertas.
The purified wastewater or effluent drops by gravity to a sheet decanter located in correspondence with the central part (14) of the lower closing bell (1 0), with a hydraulic retention time determined according to the amount of solids containing the purified effluent and the decantation rate. The solids produced in this decantation are incorporated into the digester's input or feed circuit by means of a mono-type pump, connected by the lower part of the decanter through the two-inch pipe (16) that leads them to the digester to digest them again. . These biosolids are organic matter because they are largely formed by dead bacteria.

Por la parte superior de este decantador que constituye la campana de cierre inferior (10), se conecta una salida de agua limpia, no representada en las figuras. On the upper part of this decanter that constitutes the lower closing bell (10), a clean water outlet is connected, not shown in the figures.

5 5: Para la construcción de este tanque o digestor se puede emplear la fibra de vidrio, o virilester ,el hiero, el acero inoxidable o el hormigón, este ultimo debidamente recubierto en su parte interior con resinas epoxi. For the construction of this tank or digester you can use fiberglass, or virilester, iron, stainless steel or concrete, the latter duly coated inside with epoxy resins.

1 O 1 o: El tanque o digestor está calorifugado con manta térmica o poliuretano proyectado en todo su perímetro exterior para conseguir la menor perdida de calor por su parte exterior y poder mantener en su interior una temperatura de 32° e, temperatura óptima para el crecimiento de las bacterias. The tank or digester is heated with thermal blanket or projected polyurethane throughout its outer perimeter to achieve the lowest heat loss from the outside and to keep inside a temperature of 32 ° e, optimal temperature for the growth of bacteria.

15 20 15 20: Como es sabido y esta demostrado por el estado de la técnica y confirmado por todos los sistemas de digestión anaeróbica, para el mejor funcionamiento de esta digestión anaerobia el efluente a tratar es preciso calentarlo hasta que alcance una temperatura de 35°C, esto se consigue mediante la utilización de intercambiadores de calor externos, ampliamente conocidos y de fácil adquisición en el mercado. As is known and is demonstrated by the state of the art and confirmed by all anaerobic digestion systems, for the best functioning of this anaerobic digestion the effluent to be treated must be heated until it reaches a temperature of 35 ° C, this is achieved through the use of external heat exchangers, widely known and easily acquired in the market.

25 30 25 30: Para el equipo de depuración biológica de aguas residuales con digestión anaeróbica que se preconiza, solamente difieren estos intercambiadores en que el agua caliente que se les aporta proviene de la quema del biogás producido en una caldera de calefacción y con quemadores que permiten la combustión de este biogás formado por un 40% de co2 y un 60% de metano, previamente almacenado en el gasómetro. Este gasómetro se conecta con la caldera y a una antorcha de seguridad tarada a la presión de trabajo y que en el momento de un incremento de la presión se conecta y quema el excedente producido hasta conseguir bajar la presión a los niveles For the biological wastewater purification equipment with anaerobic digestion that is recommended, only these exchangers differ in that the hot water provided to them comes from the burning of the biogas produced in a heating boiler and with burners that allow the combustion of this biogas formed by 40% CO2 and 60% methane, previously stored in the gasometer. This gasometer is connected to the boiler and to a safety torch set at the working pressure and at the time of an increase in pressure the excess produced is connected and burned until the pressure is lowered to the levels

de trabajo. of work.

5 5: Para una mejor operación del proceso se utiliza un PLC que recibe información dé los niveles, las sondas de temperatura, pH y Redox, y que se programa para la parada y puesta en marcha de bombas apertura y cierre de válvulas y control de temperatura en el digestor mandando arrancar la caldera o parar y abrir la válvula de la antorcha en el caso de sobrepresión, así como para el control a distancia de la planta vía Internet. For a better operation of the process a PLC is used that receives information on the levels, the temperature, pH and Redox probes, and which is programmed for the shutdown and start-up of pumps opening and closing valves and temperature control in the digester sending the boiler to start or stop and open the torch valve in the event of overpressure, as well as for remote control of the plant via the Internet.

1 O 15 1 or 15: Se ha comprobado experimentalmente que las bacterias inicialmente sembradas para un arranque rápido se trasforman a lo largo del tiempo en otras especialistas en tratar el efluente con el que se las está alimentando mejorando los tiempos de retención hidráulica, así como otros factores. Este fenómeno puede ser debido por la supervivencia de las colonias de bacterias más fuertes o por la mutación genética de estas, especializándose en la transformación del efluente con el que se les alimenta. It has been experimentally proven that bacteria initially seeded for rapid start-up are transformed over time by other specialists in treating the effluent with which they are being fed, improving hydraulic retention times, as well as other factors. This phenomenon may be due to the survival of the colonies of stronger bacteria or their genetic mutation, specializing in the transformation of the effluent with which they are fed.

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Claims

1a.-Equipment for biological purification of wastewater configured in a single anaerobic digester with gas separation, which being planned to perform a hydrolytic, fermentative, gene-acid and methano-gene anaerobic digestion, constituting itself through a single digester, is characterized by It comprises a cylindrical general body with an outer wall (1) and an inner wall (2), determining an internal part for the arrangement of ceramic pieces (12) through which the water to be treated flows upwards, with an inlet associated with a diffuser ring (13) provided internally to that block of ceramic pieces (12), with the particularity that between both walls (1) and (2) a chamber (19) with a lower compartment (21) is determined where it takes place methanogenic digestion; with the particularity that a duct or tube (16 ') associated with the diffuser ring (13) in communication with the feed inlet (16), through whose tube or duct, is provided superior to the block of ceramic pieces (12). (16 ') the water is recirculated to the diffusers provided under the block of ceramic pieces (12), while between the perimeter chamber (19) and the bottom of the compartment (21) in which said chamber (19) is extended, a conduit or tube is provided

(22) (22): que se comunica con un conducto perimetral, externo e inferior (26), con pequeños tubos que se rematan en boquillas internas (25) de la parte inferior del compartimento (21), habiéndose previsto que tanto en el conducto (16') como en el conducto (22) estén intercaladas sendas bombas which communicates with a perimeter, external and inferior duct (26), with small tubes that are finished off in internal nozzles (25) of the lower part of the compartment (21), being provided that both in the duct (16 ') and in the duct (22) are interspersed with two pumps

(23) (2. 3): y (17) para impulsión del efluente al anillo difusor (13) situado bajo el bloque de cerámica (12), como a la parte inferior del compartimento (21); con la particularidad además de que en la parte superior se incluye un canal de rebose de agua (18) para la caída por gravedad hacia la cámara perimetral y externa (19), en la que están previstos conductos (27) de salida de gas, estableciéndose la evacuación al exterior a través de un conducto (8) and (17) for discharge of the effluent to the diffuser ring (13) located under the ceramic block (12), as to the bottom of the compartment (21); with the particularity in addition that in the upper part a water overflow channel (18) is included for the gravity fall towards the outer and perimeter chamber (19), in which gas outlet ducts (27) are provided, the evacuation being established outside through a conduit (8)

provided on the top or upper base of an inverted bowl (3) in which a cylindrical neck (4) is defined to which a second cylinder (5) is concentric, while between these two cylinders a third cylinder (6) is placed closed at the top by a bell (7) to which the evacuation duct (8) is connected, defining a sealed hydraulic seal between these elements.

2 .- Equipment for biological purification of wastewater configured in a single anaerobic digester with gas separation, according to claim 1, characterized in that the ceramic pieces (12) have a chemical composition with an attapulgite content of at least 40% , being its laminar and porous microscopic structure to facilitate the transfer of hydrolytic bacteria without being dragged by the updraft through such ceramic pieces (12), with the particularity that the block that forms these, in a quadrangular or rectangular arrangement , is supported by a series of beams (11).

3a.- Equipment for biological purification of wastewater configured in a single anaerobic digester with gas separation, according to previous claims, characterized in that the lower closure of the body of the digester, and specifically the internal and concentric cylindrical body, is materialized by a bell ( 10) with a sludge settling outlet, for evacuation, through a conduit (15), to the outside.

4a.- Equipment for biological purification of wastewater configured in a single anaerobic digester with gas separation, according to previous claims, characterized in that the equipment includes level probes (20) and (30) as well as a methano-gene outlet (31) and temperature probes (29).

5a.- Equipment for biological purification of wastewater configured in a single anaerobic digester with gas separation, according to previous claims, characterized in that the assembly is

5 related to a PLC for control and control of all components and the correct functioning of the equipment.

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