ES2722277B2 - Instalación de tratamiento de aguas residuales - Google Patents
Instalación de tratamiento de aguas residuales Download PDFInfo
- Publication number
- ES2722277B2 ES2722277B2 ES201830110A ES201830110A ES2722277B2 ES 2722277 B2 ES2722277 B2 ES 2722277B2 ES 201830110 A ES201830110 A ES 201830110A ES 201830110 A ES201830110 A ES 201830110A ES 2722277 B2 ES2722277 B2 ES 2722277B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- tank
- installation according
- biological treatment
- filtration
- membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title claims description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 50
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 47
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 44
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 17
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 7
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 3
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Description
DESCRIPCIÓN
INSTALACIÓN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, específicamente, con una instalación donde se produce un tratamiento biológico, por ejemplo, mediante una digestión aerobia o anaerobia, de las aguas residuales a tratar filtrando posteriormente el efluente resultante de dicho tratamiento biológico, mejorando notablemente la calidad del agua. De emplearse la digestión anaerobia, la instalación permite la obtención de biogás, que puede ser empleado tanto en la propia instalación como para su refinamiento y empleo como combustible. La instalación es especialmente útil en el tratamiento de las llamadas aguas residuales complejas.
Puede entenderse como aguas residuales complejas, por ejemplo, aguas provenientes de procesos industriales que plantean dificultades en los biorreactores convencionales de cultivo suspendido, como la flotación de la biomasa o desfloculación, debido a la presencia de aceites y grasas, sólidos suspendidos lentamente biodegradables, contaminantes persistentes como fármacos, cosméticos, plaguicidas o elevada salinidad, u otros factores que puedan provocar los efectos anteriormente señalados.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el documento CA 2943072 se muestra un tratamiento de aguas residuales que incluye un tratamiento primario del agua por medio de un micro-tamiz para producir un efluente primario y un lodo primario. Hay un tratamiento secundario del efluente primario por medio de un biorreactor que emplea una membrana a través de la que se suministra oxígeno y sobre la que se desarrolla una película de microorganismos para producir un efluente secundario y un lodo activado como desecho.
Igualmente, el documento WO 2008121373 muestra un aparato para el tratamiento de agua contaminada, particularmente, para la eliminación simultánea de nitrato, perclorato y otros contaminantes orgánicos contenidos en dicha agua contaminada
usando un biorreactor de membrana de biopelícula (MBfR por sus siglas en inglés) en el que se emplean membranas de fibras huecas que sirven de soporte para el crecimiento de biomasa a través de las que se suministra gas hidrógeno que actúa como agente reductor de nitrato y perclorato.
Otro ejemplo es mostrado en el documento ES 2213461, en el cual, se muestra un sistema para la depuración biológica de aguas residuales que consiste en un cuerpo de reactor que emplea biopelículas, un sistema de aireación y membranas de filtración para la depuración de aguas residuales, así como, comprende una tolva para la digestión y almacenamiento de los fangos.
El factor limitante para el desarrollo de estas actuales tecnologías de los biorreactores de membrana (MBR), así como, de los biorreactores anaeróbicos de membrana (AnMBR por sus siglas en inglés), es el control del ensuciamiento de las membranas empleadas en dichos biorreactores. Como es evidente, el ensuciamiento reduce la capacidad de filtración de las membranas y aumenta los costes de operación, limpieza y reposición de las mismas. Por tal razón, las instalaciones que emplean biorreactores de membrana (MBR) o biorreactores anaeróbicos de membrana (AnMBR) requieren de un control estricto de sus condiciones de operación con el fin de minimizar el ensuciamiento, en particular, el ensuciamiento irreversible que solo puede ser mitigado mediante limpiezas químicas profundas que requieren la parada de la instalación, incrementan los costes de operación, así como, reducen la vida útil de las membranas.
Por tal razón, se requiere diseñar una instalación de tratamiento de aguas residuales que, de forma sencilla y económica, permita superar las anteriores desventajas de las técnicas conocidas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.
El objeto de la invención es una instalación de tratamiento de aguas residuales. El problema técnico a resolver es cómo mantener elevadas concentraciones de biomasa
activa y baja concentración de sólidos suspendidos en las corrientes internas, que reduzcan el ensuciamiento de las membranas de filtrado de la instalación, con vistas a aumentar el rendimiento y efectividad de dicha instalación.
La instalación comprende un primer depósito de tratamiento biológico y un segundo depósito de filtración.
Por ejemplo, el tratamiento biológico podría ser aerobio o anaerobio. En cualquier caso, el primer depósito está relleno de un material desordenado adaptado para conformar un lecho con una extensión de superficie sobre la que se adhieran unos microorganismos encargados del tratamiento biológico del agua residual, los cuales, convierten una materia orgánica del agua residual en dióxido de carbono (CO2), si el tratamiento biológico es aerobio, o bien, en biogás en el caso de que dicho tratamiento sea anaerobio. Ventajosamente, el material desordenado puede comprender una densidad menor que la del agua, para así, conformar un lecho flotante dentro del primer depósito. Por su parte, el segundo depósito contiene unos módulos de membrana de micro-filtración o ultra-filtración sumergida.
El primer depósito y el segundo depósito están comunicados entre sí tanto por sendos extremos superiores como por sendos extremos inferiores, y el segundo depósito está adaptado para ser agitado con una primera corriente de gas, por ejemplo, aire u otro gas que contenga oxígeno (O2), en el caso de que el tratamiento biológico aplicado en el primer depósito sea aerobio, o bien, un gas inerte para la digestión anaerobia en el caso de que dicho tratamiento sea anaerobio. En cualquier caso, la primera corriente de gas es inyectada por debajo de los módulos de membrana. La expresión anterior: "por debajo”, implica que la primera corriente de gas puede ser inyectada, ya sea, a través de una parte inferior de los propios módulos de membrana, o bien, por medio de un elemento inyector independiente a los medios de membrana, el cual, queda dispuesto separado de estos, es decir, por debajo a cierta distancia de dichos medios de membrana.
Igualmente, como gas inerte para la digestión anaerobia se entiende cualquier gas diferente al oxigeno (O 2 ) que no interfiera con los microorganismos anaerobios que descomponen la materia orgánica en el primer depósito de la instalación. Por ejemplo,
se prefiere que dicho gas inerte sea el propio biogás generado en dicho primer depósito.
Por otro lado, la inyección de la primera corriente de gas por debajo de los módulos de membrana está adaptada para crear un efecto gas-lift entre los depósitos, donde, el agua residual a tratar circula de manera descendente a través del primer depósito y el efluente resultante del tratamiento biológico en dicho primer depósito circula de manera ascendente a través del segundo depósito.
Así, se logra que el lecho de material desordenado que es atravesado por el agua residual a tratar actúa como un filtro de los sólidos suspendidos de mayor tamaño, al producirse una adhesión de dichos sólidos al material desordenado, reduciéndose así, la concentración de los mismos en el efluente resultante del tratamiento biológico en dicho primer depósito que alcanza el segundo depósito de filtración, con lo cual, se minimiza el ensuciamiento de los módulos de membrana, aumentando la capacidad de filtración de dichas membranas respecto a los biorreactores de membrana (MBR) convencionales, así como, se reduce la frecuencia de las operaciones de limpieza de dichas membranas, lo cual, aumenta la vida útil de las mismas, así como, reduce los costes en reactivos químicos y operativos originados por la parada de la instalación para llevar a cabo la limpieza.
Además, el empleo del efecto gas-lift reduce los costes por bombeo, y sobre todo, se elimina el estrés mecánico provocado por las bombas electromecánicas comúnmente empleadas, las cuales, dañan la biomasa y empeoran la calidad del efluente resultante del tratamiento biológico en el primer depósito.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.
La figura 1 representa un esquema de una primera realización de la instalación de tratamiento de aguas residuales, en donde, un tratamiento anaerobio es llevado a cabo en el primer depósito, parte del biogás generado es empleado en la instalación, y el segundo depósito está dispuesto al lado del primer depósito.
La figura 2 representa un esquema de una segunda realización de la instalación de tratamiento de aguas residuales, en donde, un tratamiento aerobio es llevado a cabo en el primer depósito, el segundo depósito está dispuesto al lado del primer depósito, ambos depósitos están abiertos, y el gas empleado es aire u otro gas que contenga oxígeno (O2).
La figura 3 representa un esquema de una tercera realización de la instalación de tratamiento de aguas residuales, en donde, un tratamiento anaerobio es llevado a cabo en el primer depósito, parte del biogás generado es empleado en la instalación, y el segundo depósito está dispuesto en el interior del primer depósito.
La figura 4 representa un esquema de una cuarta realización de la instalación de tratamiento de aguas residuales, en donde, un tratamiento aerobio es llevado a cabo en el primer depósito, el segundo depósito está dispuesto en el interior del primer depósito, ambos depósitos están abiertos, y el gas empleado es aire u otro gas que contenga oxígeno (O2).
La figura 5 representa un detalle ampliado del extremo inferior del segundo depósito de cualquiera de las realizaciones de las figuras anteriores, en donde se muestra una segunda realización de la inyección de la primera corriente de gas por debajo de los módulos de membrana.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención es una instalación de tratamiento de aguas residuales.
Como se muestra en las figuras de la 1 a la 4, la instalación objeto de la invención comprende un primer depósito (1) de tratamiento biológico y un segundo depósito (2) de filtración. El primer depósito (1) y el segundo depósito (2) están comunicados directamente entre sí tanto por sus extremos superiores (1.1, 2.1) como por sus extremos inferiores (1.2, 2.2).
Se prefiere que el tratamiento biológico llevado a cabo en el primer depósito (1) sea anaerobio, sin embargo, igualmente, como otra alternativa posible, dicho tratamiento
podría ser aerobio. En caso de realizarse un tratamiento anaerobio, adicionalmente, los depósitos (1, 2) deben estar cerrados, tal como se muestra en las figuras 1 y 3, a diferencia de cuando se realiza un tratamiento aerobio, en donde los depósitos (1, 2) podrían estar abiertos por sus extremos superiores (1.1, 2.1), por ejemplo, las realizaciones mostradas en las figuras 2 y 4.
En las realizaciones de las figuras 1 y 3, los depósitos (1, 2) están separados y dispuestos uno al lado del otro, sin embargo, en otras realizaciones preferidas, mostradas en las figuras 2 y 4, el segundo depósito (2) está dispuesto dentro del primer depósito (1) de tratamiento biológico, donde, los extremos superiores (1.1, 2.1) de ambos depósitos (1, 2) se encuentran comunicados a través de un rebosadero (9) conectado al segundo depósito (2), y sus extremos inferiores (1.2, 2.2) se comunican por unas aberturas (2.21) practicadas en el segundo depósito (2).
En cualquiera de las realizaciones, el primer depósito (1) está relleno de un material desordenado (3) de elevada superficie por unidad de volumen, el cual, está adaptado para conformar un lecho con una extensión de superficie sobre la que se adhieran unos microorganismos encargados del tratamiento biológico del agua residual, los cuales, convierten la materia orgánica (contaminante) del agua residual en dióxido de carbono (CO2), si el tratamiento biológico aplicado es aerobio, o bien, en biogás, si dicho tratamiento es anaerobio.
Preferiblemente, el material desordenado (3) comprende una densidad menor que la del agua y conforma un lecho flotante dentro del primer depósito (1). Sin embargo, dicho material desordenado (3) podría comprender una densidad mayor que la del agua, y en este caso, estar soportado dentro del primer depósito (1) sobre una placa perforada o una rejilla (5).
En cualquier caso, se prefiere que el material desordenado (3) sea seleccionado de entre material plástico, cerámicos, inorgánicos o cualquier combinación de estos. Igualmente, con cualquier forma geométrica, por ejemplo, cada unidad de las que conforman el lecho de material desordenado (3) puede tener forma de esfera, cilindro, anillo, etc., que a su vez, está conformada por una pluralidad de relieves o superficies ampliadas que al final suman la extensión de superficie apta para que se adhiera la
biomasa. La biomasa empleada para inocular la instalación puede proceder de un digestor o reactor anaerobio externo a la instalación (no mostrado en las figuras).
Por otro lado, el primer depósito (1) comprende una entrada de agua residual (1.3), la cual, como su nombre lo indica, alimenta de agua residual a tratar al primer depósito (1).
En cuanto al segundo depósito (2), este último, contiene unos módulos de membrana (4) de micro-filtración o ultra-filtración sumergida. Preferiblemente, los módulos de membrana (4) son seleccionados de entre fibras huecas, planas o una combinación de éstas.
El segundo depósito (2) está adaptado para ser agitado intensamente con una primera corriente de gas (b1), ya sea, aire u otro gas que contenga oxígeno (O2) en caso de aplicar un tratamiento aerobio, o bien, un gas inerte para la digestión anaerobia en caso de aplicar un tratamiento anaerobio. En este último caso, por ejemplo, en una realización preferida mostrada en las figuras 1 y 3, dicha primera corriente de gas (b1) es biogás generado en el primer depósito (1). En cualquier caso, la primera corriente de gas (b1) es inyectada por debajo de los módulos de membrana (4). Para ello, por ejemplo, puede emplearse un compresor (6). En caso de emplear biogás generado en la digestión anaerobia en el primer depósito (1), el compresor (6) toma dicho biogás desde el extremo superior (1.1) del primer depósito (1) y/o del extremo superior (2.1) del segundo depósito (2) y lo inyecta por el extremo inferior (2.2) del segundo depósito (2), específicamente, como se ha comentado, por debajo de los módulos de membrana (4). Es evidente que, en realizaciones donde se realiza un tratamiento anaerobio pero no se emplea parte del biogás generado en la instalación, o bien, el tratamiento es aerobio, lo dicho anteriormente no se cumple. En estos casos, se inyectaría un gas inerte para la digestión anaerobia distinto al biogás generado (en caso de tratamiento anaerobio), o aire u otro gas que contenga oxígeno (O 2 ) (en caso de tratamiento aerobio), proveniente de una fuente externa (15) a la instalación, tal como se muestra en las figuras 2 y 4.
La primera corriente de gas (b1) puede ser inyectada, ya sea, a través de una parte inferior (4.1) de los módulos de membrana (4), visto en las figuras de la 1 a la 4, o bien, como muestra la figura 5, por medio de un elemento inyector (16), por ejemplo, a
través de tubos con perforaciones de entre 1 mm y 10 mm, los cuales, quedan dispuestos separados a cierta distancia de los medios de membrana (4), en ambos casos, generándose burbujas gruesas que ascienden a través del segundo depósito (2).
Las burbujas gruesas ascendentes generadas en el segundo depósito (2) reducen el ensuciamiento por deposición de sólidos sobre la superficie de las membranas que conforman dichos módulos (4), y además, generan un efecto gas-lift entre los depósitos (1, 2) que hace circular al agua residual a tratar de manera descendente a través del primer depósito (1) y al efluente resultante del tratamiento biológico en dicho primer depósito (1) penetrar en el segundo depósito (2), por su extremo inferior (2.2), y circular de manera ascendente a través de dicho segundo depósito (2).
Por su parte, el agua residual a tratar que circula a través del lecho de material desordenado (3) en el primer depósito (1) está mezclada con una corriente de rechazo de la filtración proveniente del segundo depósito (2), esta última, accede al primer depósito (1) a través del rebosadero (9) que la distribuye de forma homogénea en el extremo superior (1.1) del primer depósito (1). Esta corriente de rechazo resulta ser una segunda porción del efluente resultante de la digestión anaerobia en el primer depósito (1) que ha circulado por el segundo depósito (2) pero no ha llegado a ser filtrada por los módulos de membrana (4).
Así, el crecimiento de biomasa adherida y el efecto filtro del lecho de material desordenado (3) permite acumular biomasa activa en la zona de digestión, es decir, en el primer depósito (1), mientras la mezcla de agua residual y agua de rechazo a filtrar circula en sentido descendente a través de dicho primer depósito (1) por el efecto gaslift inducido en el segundo depósito (2), reduciendo la concentración de sólidos suspendidos que pasan al segundo depósito (2) de filtración, lo que aumenta la eficiencia y eficacia de los módulos de membrana (4) y reduce el ensuciamiento de los mismos.
Así mismo, el flujo descendente de la mezcla de agua residual y agua de rechazo agita suavemente al lecho de material desordenado (3), minimizando la formación de zonas muertas por acumulación de biogás o dióxido de carbono (CO2) generado y/o fóculos de biomasa desprendidos de la superficie del material desordenado (3).
Igualmente, puede preverse que una segunda corriente de gas (b2), ya sea, aire u otro gas que contenga oxígeno (O2), o bien, gas inerte para la digestión anaerobia, según el tratamiento biológico aplicado, sea inyectada por debajo del lecho de material desordenado (3), para así, agitar momentáneamente dicho lecho de material desordenado (3). En caso de tratamiento anaerobio, se prefiere que sea biogás generado en el primer depósito (1), tal como se muestra en las figuras 1 y 3, tomado desde el extremo superior (1.1) del primer depósito (1) y/o desde el extremo superior (2.1) del segundo depósito (2). En caso de tratamiento aerobio, o bien, de tratamiento anaerobio pero sin emplear el biogás generado en el depósito (1), la segunda corriente de gas (b2) es aire u otro gas que contenga oxígeno (O2), o gas inerte para la digestión anaerobia respectivamente proveniente de una fuente externa (15) a la instalación, tal como se muestra en las figuras 2 y 4. En cualquier caso, por ejemplo, la inyección de la segunda corriente de gas (b2) podría ser durante menos de un minuto una o dos veces al día o a la semana, en dependencia de la masa de sólidos suspendidos retenidos por lecho de material desordenado (3).
Por otro lado, el lecho de material desordenado (3) dentro del primer depósito (1) debe ocupar un volumen tal que permita que el tiempo de contacto del agua residual con la biomasa retenida sobre la superficie del material desordenado sea adecuado para el correcto desarrollo del proceso biológico llevado a cabo en el primer depósito (1), por ejemplo, para el caso de tratamiento anaerobio, entre 12 horas y 48 horas, dependiendo de la concentración de materia orgánica (contaminante), así como, de las proporciones de aceites y grasas, sólidos en suspensión, materiales lentamente biodegradables, salinidad, temperatura, entre otras características específicas del agua residual a tratar.
Con ello, en el caso de tratamiento anaerobio, la instalación permite alcanzar rendimientos de eliminación de materia orgánica (contaminante) de entre 94 % y 98 %, operando con velocidades de carga orgánica de hasta 7 kilogramos de DQO (demanda química de oxígeno) al día por metro cúbico de reactor, con producción de biogás entre 330 y 370 litros de metano (CH4) por kilogramo de DQO. Como muestran las figuras 1 y 3, el biogás no empleado en la instalación, abandona la misma por la salida de biogás (11), la cual, está en comunicación con el extremo superior (1.1) del primer depósito (1) y/o con el extremo superior (2.1) del segundo depósito (2).
Adicionalmente, la instalación puede comprender unos medios de bombeo (7) de caudal regulable adaptados para provocar, de forma alternada, la filtración del efluente o el contra-lavado de los módulos de membranas (4).
Preferiblemente, los medios de bombeo (7) son la combinación de dos bombas enfrentadas: una de filtración (7.1) y otra de contra-lavado (7.2) (como se muestran en las figuras de la 1 a la 4), o bien, una bomba reversible (no mostrada en las figuras) que evidentemente lleva a cabo las funciones de las anteriores (7.1, 7.2).
En la realización mostrada en las figuras de la 1 a la 4, la bomba de filtración (7.1), por succión, separa una primera porción del efluente resultante de la digestión anaerobia en el primer depósito (1), la cual, atraviesa los módulos de membrana (4) y abandona la instalación a través de la salida de efluente filtrado (10).
Como se ha comentado anteriormente, la segunda porción del efluente resultante de la digestión anaerobia en el primer depósito (1) que se introdujo en el segundo depósito (2) a través de su extremo inferior (2.2) y que no atraviesa los módulos de membrana (4) es la denominada corriente de rechazo, la cual, retorna al primer depósito (1) a través del rebosadero (9).
Aguas abajo de los medios de bombeo (7), en la realización mostrada en las figuras, específicamente, de la bomba de filtración (7.1), y antes de la salida de efluente filtrado (10), se prefiere que esté acoplado un tanque de permeado (8) adaptado para mantenerse lleno y retener una cantidad de agua filtrada suficiente para efectuar el contra-lavado de los módulos de membrana (4) por medio de la bomba de contra lavado (7.2).
Así, de forma intermitente, preferiblemente, tras entre 10 minutos y 90 minutos, se detienen las labores de filtración en la instalación y se inician las labores de contra lavado, donde, para la realización mostrada en las figuras, la bomba de contra-lavado (7.2) toma agua filtrada del tanque de permeado (8) para introducirla en los módulos de membrana (4) en sentido contrario a la filtración, recuperándose en gran medida la permeabilidad de sus membranas.
Para eliminar los posibles sólidos que puedan quedar depositados sobre la superficie de las membranas que conforman los módulos de membrana (4) que no fueron desprendidos con un simple contra-lavado (solo con agua), se prefiere que, entre 1 o 3 veces al día, o bien, cada dos días, en dependencia del estado de suciedad de las membranas, una bomba dosificadora (13) añada al agua empleada en el contra-lavado al menos un reactivo químico (contra-lavado químico), contenido en un depósito (14), para eliminar ensuciamiento tanto orgánico como inorgánico. El reactivo químico adicionado al contra-lavado podría ser sosa, cítrico oxálico u otro ácido débil, o bien, hipoclorito sódico (NaClO), en una proporción de entre 5 mg/L y 50 mg/L, para así, aumentar la eficacia del contra-lavado.
En último caso, si el contra-lavado químico es insuficiente para recuperar la capacidad de filtración de los módulos de membrana (4), entonces, podrían extraerse dichos módulos (4) del segundo depósito (2) para realizarles una limpieza química intensiva en la que las membranas se sumergen en disoluciones de al menos un reactivo químico, tal como sosa o cítrico, o bien, hipoclorito sódico (NaClO) en una proporción de entre 100 mg/L y 1000 mg/L.
Claims (15)
1. - Instalación de tratamiento de aguas residuales que comprende un primer depósito (1) de tratamiento biológico y un segundo depósito (2) de filtración, el primer depósito (1) está relleno de un material desordenado (3) adaptado para conformar un lecho con una extensión de superficie sobre la que se adhieran unos microorganismos encargados del tratamiento biológico del agua residual, y el segundo depósito (2) contiene unos módulos de membrana (4) de micro-filtración o ultra-filtración sumergida, caracterizada por que el primer depósito (1) y el depósito segundo (2) están comunicados entre sí tanto por sendos extremos superiores (1.1, 2.1) como por sendos extremos inferiores (1.2, 2.2), y el segundo depósito (2) está adaptado para ser agitado con una primera corriente de gas (b1) inyectada por debajo de los módulos de membrana (4), donde, la inyección de la primera corriente de gas (b1) está adaptada para crear un efecto gas-lift entre los depósitos (1, 2) que hace circular al agua residual a tratar de manera descendente a través del primer depósito (1) y a un efluente resultante del tratamiento biológico en dicho primer depósito (1) circular de manera ascendente a través del segundo depósito (2).
2. - Instalación según la reivindicación 1, en la que el material desordenado (3) comprende una densidad menor que la del agua y conforma un lecho flotante dentro del primer depósito (1).
3. - Instalación según la reivindicación 1, en la que el material desordenado (3) comprende una densidad mayor que la del agua y está soportado dentro del primer depósito (1) sobre una placa perforada o rejilla (5).
4. - Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el material desordenado (3) es seleccionado de entre material plástico, cerámicos, inorgánicos o cualquier combinación de estos.
5. - Instalación según la reivindicación 1, en la que los módulos de membrana (4) son seleccionados de entre fibras huecas, planas o una combinación de éstas.
6. - Instalación según la reivindicación 1, en la que la primera corriente de gas (b1) es inyectada a través de una parte inferior (4.1) de los módulos de membrana (4), o por medio de un elemento inyector (15) dispuesto por debajo separado de los medios de membrana (4).
7. - Instalación según la reivindicación 1, en la que el primer depósito (1) comprende una entrada de agua residual (1.3), y el agua residual a tratar que circula a través del lecho de material desordenado (3) está mezclada con una corriente de rechazo proveniente del segundo depósito (2) que accede al primer depósito (1) a través de un rebosadero (9).
8. - Instalación según la reivindicación 1, en la que una segunda corriente de gas (b2) es inyectada por debajo del lecho de material desordenado (3), para agitar momentáneamente dicho lecho de material desordenado (3).
9. - Instalación según las reivindicaciones 1 ú 8, en la que el tratamiento biológico llevado a cabo en el primer depósito (1) es anaerobio, y la primera o segunda corriente de gas (b1, b2) es un gas inerte para la digestión anaerobia.
10. - Instalación según la reivindicación 9, en el que el gas inerte para la digestión anaerobia es el biogás generado en el primer depósito (1).
11. - Instalación según las reivindicaciones 1 ú 8, en la que el tratamiento biológico llevado a cabo en el primer depósito (1) es aerobio, y la primera o segunda corriente de gas (b1, b2) es aire u otro gas que contenga oxígeno (O2).
12. - Instalación según la reivindicación 1, que comprende unos medios de bombeo (7) de caudal regulable adaptados para provocar la filtración de una primera porción del efluente resultante del tratamiento biológico en el primer depósito (1) que por succión atraviesa los módulos de membrana (4).
13. - Instalación según la reivindicación 11, en la que los medios de bombeo (7) son una bomba reversible o la combinación de dos bombas enfrentadas (7.1, 7.2).
14. - Instalación según la reivindicación 12, en la que, aguas abajo de los medios de bombeo (7), está acoplado un tanque de permeado (8) adaptado para retener una cantidad de agua filtrada suficiente para efectuar un contra-lavado de los módulos de membranas (4).
15. - Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el segundo depósito (2) de filtración está dispuesto dentro del primer depósito (1) de tratamiento biológico, donde, los extremos superiores (1.1, 2.1) de ambos depósitos (1, 2) se encuentran comunicados a través de un rebosadero (9) conectado al segundo depósito (2), y sus extremos inferiores (1.2, 2.2) se comunican por unas aberturas (2.21) practicadas en el segundo depósito (2).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201830110A ES2722277B2 (es) | 2018-02-08 | 2018-02-08 | Instalación de tratamiento de aguas residuales |
| PCT/ES2019/070061 WO2019155105A1 (es) | 2018-02-08 | 2019-02-06 | Instalación de tratamiento de aguas residuales |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201830110A ES2722277B2 (es) | 2018-02-08 | 2018-02-08 | Instalación de tratamiento de aguas residuales |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2722277A1 ES2722277A1 (es) | 2019-08-08 |
| ES2722277B2 true ES2722277B2 (es) | 2020-03-03 |
Family
ID=67481489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201830110A Active ES2722277B2 (es) | 2018-02-08 | 2018-02-08 | Instalación de tratamiento de aguas residuales |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2722277B2 (es) |
| WO (1) | WO2019155105A1 (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112661349A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-16 | 河北化工医药职业技术学院 | 一种环境工程用水污染处理装置 |
| ES2930064B2 (es) * | 2021-06-03 | 2023-04-12 | Univ Burgos | Instalación para el tratamiento de aguas residuales |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6007712A (en) * | 1997-02-28 | 1999-12-28 | Kuraray Co., Ltd. | Waste water treatment apparatus |
| ES2213461B2 (es) * | 2002-07-31 | 2005-07-01 | Universidad De Cantabria | Sistema mixto para la depuracion biologica de aguas residuales combinando biopeliculas y membranas de filtracion. |
| WO2011130089A1 (en) * | 2010-04-12 | 2011-10-20 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Membrane bioreactor having mixed liquor and air conduits in a filtration tank |
-
2018
- 2018-02-08 ES ES201830110A patent/ES2722277B2/es active Active
-
2019
- 2019-02-06 WO PCT/ES2019/070061 patent/WO2019155105A1/es active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2722277A1 (es) | 2019-08-08 |
| WO2019155105A1 (es) | 2019-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2563752T3 (es) | Procedimiento de cultivo de algas | |
| JP5889328B2 (ja) | 汚水に含まれた有機物質および窒素を処理するための方法と汚水処理装置 | |
| ES2607472T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de tratamiento de agua residual | |
| ES2720622T3 (es) | Método para tratar una corriente residual en un biorreactor de membrana anaeróbico | |
| JP5544512B2 (ja) | 魚介類の循環式養殖装置及び養殖方法 | |
| CN103112991B (zh) | 焦化废水处理系统及焦化废水处理方法 | |
| CN107018659A (zh) | 具有初级处理和mbr或mabr‑ifas反应器的废水处理 | |
| KR101341163B1 (ko) | 침지식 분리막을 이용한 하수의 고도처리시설 | |
| JP2014503349A5 (es) | ||
| JPWO2016185533A1 (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
| ES2722277B2 (es) | Instalación de tratamiento de aguas residuales | |
| CN110431114A (zh) | 废水处理系统和方法 | |
| CN107043196A (zh) | 一种工厂化高密度水产养殖系统 | |
| CN100554182C (zh) | 一种用于污水处理的外置式膜生物反应器系统及其处理污水的方法 | |
| KR100540986B1 (ko) | 분리막을 이용한 하폐수고도처리장치 | |
| CN111392976A (zh) | 一种有机废水污水处理设备及污水处理方法 | |
| JP2010207699A (ja) | メタン発酵処理装置およびメタン発酵処理方法 | |
| CN101734794B (zh) | 利用侧流式膜生物反应器装置及利用其的污水处理方法 | |
| ES2906254T3 (es) | Procedimiento de tratamiento de aguas residuales por ozonización | |
| KR100538126B1 (ko) | 침지형 막분리를 이용한 유기오염물질 처리장치 및 그 방법 | |
| JP3230742U (ja) | 浄水処理装置 | |
| CN210012708U (zh) | 带有二级分解池的污水mbr一体化处理设备 | |
| KR100390524B1 (ko) | 침지형 막분리 혐기성 소화용 폐수처리장치 | |
| CN205892997U (zh) | 一种微污染废水处理装置 | |
| JP6365714B1 (ja) | 好気性生物処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2722277 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20190808 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2722277 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20200303 |