ES2267360B1 - "equipo de filtracion de aguas por arena en doble etapa con lavado de arena en continuo". - Google Patents

Abstract

i. El objeto de la presente es la implementación de un sistema de tratamiento terciario para Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales y aguas industriales. ii. Consta de dos filtros de lecho de arena abiertos, en serie, y un sistema de desalación por electrodiálisis. Ambos filtros difieren entre sí en la altura total y en la granulometría de la arena utilizada y son diseñados de forma que el agua, tratada químicamente, se introduce por su parte inferior y asciende filtrándose en el medio arenoso. También se dispone de un sistema de autolimpieza en continuo de la arena. iii. Con la presente invención se resuelven los problemas de atascamiento de membranas en el proceso de desalación, debido al contenido en sólidos del agua, a la vez que se eliminan las partículas metálicas que interfieren en dicho proceso. iv. Los filtros de arena también pueden ser utilizados separadamente en filtración de aguas de proceso industrial o superficiales.

Description

Equipo de filtración de aguas por arena en doble etapa con lavado de arena en continuo.

El sistema motivo de la presente descripción encuentra su aplicación en el campo del tratamiento de aguas procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), aguas superficiales o aguas procedentes de procesos industriales. El uso del agua producto, una vez se halla aplicado el presente sistema, será agrícola, para consumo doméstico o para procesos industriales, según sea la procedencia de la misma.

En general, el tratamiento terciario de aguas residuales se ve afectado por la problemática de que debido al alto contenido en sólidos del agua depurada, no se puede aplicar directamente un sistema de desalación típico (Osmosis inversa o Electrodiálisis) porque las membranas se saturan con demasiada facilidad haciendo inoperativo este sistema de tratamiento directo debido a su alto coste de explotación. Por ello se hace necesaria la aplicación de lo que se denominan sistemas de microfiltración o ultrafiltración. Estos sistemas generalmente, también hacen uso de membranas y aunque en un principio su diseño hacía pensar que soportarían un contenido en sólidos del agua de alimentación elevado, la realidad es que en aquellas plantas cuya calidad de agua producto se encuentre por encima de 20 mgr/l en contenido de sólidos, estos sistemas se colmatan con facilidad por lo que se vuelve a caer nuevamente en el problema
inicial.

El sistema propuesto permite solucionar este problema a la vez que disminuye los costes de explotación de un terciario típico debido a los escasos gastos de mantenimiento y operación.

Estado de la técnica anterior

El estado de la técnica anterior es tal que no existe una solución global para el problema en cuestión sino que se combinan diferentes sistemas de filtración o microfiltración con soluciones para la desalación bien sean térmicas o por membranas. En general, la combinación de estos sistemas aporta soluciones parciales a un elevado coste de explotación debido fundamentalmente a problemas inherentes a las membranas tales como el "fouling" y el "scaling" o al elevado coste de la desalación térmica, prácticamente desechada salvo en aquellos casos en que exista un remanente de energía térmica en el proceso industrial.

Los diferentes sistemas de filtración que existen en el mercado actual son los típicos de filtración por arena mono o multicapa, cerrados o abiertos ("Degremont").

En cuanto a la microfiltración la técnica actual se basa en las membranas, en sus diferentes modalidades, como solución genérica para cualquier problema ("Memcor").

Explicación de la invención

La invención consta de las siguientes partes: Filtro de arena alto ("primera etapa"), filtro de arena bajo ("segunda etapa") y módulo de desalación por electrodiálisis.

Los dos filtros de arena son iguales con la excepción de la altura de ambos que difiere en un metro y la granulometría de la arena empleada que será de 1,2-1,5 para el filtro alto y 0,6-0,8 mm de talla efectiva para el filtro bajo.

El filtro de arena está compuesto por un depósito exterior con forma cilíndrica y transición cónica en su parte inferior, construido en acero, fibra de vidrio o plástico (fig.1). En su interior se sitúa el elemento que servirá para canalizar el agua de entrada al sistema (Afluente), la orientación de la arena de lavado y la circulación del aire de bombeo, todo ello construido en un solo bloque (fig.2) denominado "interno". Además en la parte superior de este elemento se sitúa el "lavador de arena" constituido por un vaso de lavado con compuerta para la evacuación del agua de rechazo (fig. 3) y concéntricamente con el "interno" se coloca la bomba de aire "airlift" (fig.4). Finalmente se añade la arena hasta la altura predefinida con lo que se completa la unidad de filtración (fig. 5).

Durante el funcionamiento del filtro el agua se introduce en el primer filtro (Filtro alto), a través de su interno llegando, de esta forma a la parte inferior del filtro. Una vez aquí comienza a ascender a través del lecho filtrante dejando a su paso los sólidos en la arena. Tras haber superado la capa de arena el agua asciende ya filtrada a la parte superior del filtro por donde se evacúa al exterior. Al mismo tiempo que se está produciendo la filtración del agua la bomba de aire está succionando arena de la parte inferior del filtro y la está depositando en el vaso de lavado. Una vez aquí la arena comienza a descender por gravedad chocando contra unos anillos, dispuestos para tal fin, que contribuyen a separar los sólidos de la arena. Dado que el nivel de agua en el interior del vaso de lavado es inferior al nivel de agua del filtro, se produce una corriente de agua ascendente por el interior del vaso que arrastra los sólidos hacia la parte superior del vaso de donde son evacuados al exterior a través de una compuerta graduable en altura. Por su parte la arena continúa en su caída hacia la parte superior del lecho arenoso libre de partículas, reponiendo de esta forma la arena limpia del filtro.

Al efluente de este primer filtro se le añadirá una segunda carga de reactivo químico, en este caso un floculante, antes de pasar al segundo filtro en el cual sufrirá un proceso de filtración igual al anterior, pero esta vez el medio filtrante presenta una granulometría inferior por lo que será capaz de retener un rango de sólidos de inferior tamaño.

El agua de lavado procedente del primer filtro será evacuada mientras que la que procede del segundo filtro se enviará al depósito del secundario de la EDAR para introducirla nuevamente en el circuito de filtración, garantizando de esta forma que el agua de rechazo del tratamiento sea la menor posible (aprox. 10% del agua de alimentación).

Esta forma de lavado permitirá operar el sistema de forma continua y sin tener que realizar paradas periódicas para la limpieza del medio filtrante.

El agua producto de la filtración tendrá las características físicas, químicas y biológicas necesarias para su reutilización a excepción del contenido en sales. El esquema completo del sistema se muestra en la figura 6.

Para modificar este parámetro se incluye un módulo de tratamiento por Electrodiálisis Reversible, dimensionado según el caudal de agua a tratar, el cual está constituido por una serie de membranas, adecuadas a la calidad del agua de alimentación, que permitirán alcanzar los valores estipulados por la legislación vigente.

El sistema completo se encuentra controlado por un autómata programado para tal fin que permitirá una gestión completa del mismo disminuyendo el personal de explotación respecto a un sistema tradi-
cional.

Descripción de los dibujos

Para facilitar la explicación, se acompaña la presente memoria de unos dibujos en los que se muestran los diferentes elementos que componen el sistema, según los principios de las reivindicaciones.

En los dibujos:

La figura número 1 representa una vista en alzado y planta del depósito que constituye una unidad de filtración. En la invención se utilizarán dos depósitos como los ilustrados uno de ellos de 5,9 metros de altura (1ª etapa) y otro de 4,9 metros de altura (2ª etapa). El diámetro de ambos es de 2,5 metros.

La figura 2 representa un alzado de la unidad interior del filtro por donde circula y se distribuye el agua de entrada al filtro.

La figura número 3 representa una vista de alzado y otra de planta del elemento lavador de arena.

La figura número 4 se ilustra la bomba de aire "airlift", la cual irá ubicada en el interior del "interno" y será la encargada de elevar la arena desde el fondo del depósito al lavador de arena.

La figura número 5 ilustra un alzado del conjunto formado por el depósito de filtración y el interno situados en la posición de trabajo.

La figura número 6 ilustra un esquema de montaje del conjunto de la instalación constituida por los dos filtros.

La figura número 7 muestra un diagrama de una instalación típica de la invención.

Claims (4)

1. Sistema de tratamiento terciario que comprende una unidad de filtración por arena de lecho homogéneo, abierto (filtro bajo) y otra unidad de filtración igual que la anterior pero de diferente altura (filtro alto), sistemas de dosificación de reactivos químicos y sistema electrónico de control.

2. Sistema de microfiltración por arena, según la reivindicación 1, que comprende a dos unidades de filtración por arena de lecho homogéneo, abierto. Cada uno de estos filtros consiste en un depósito, que actúa como recipiente, una unidad interior cuya función es la de distribuir el agua uniformemente en el interior del lecho arenoso, una bomba de aire "airlift", un lavador de arena y unos anillos deflectores para el lavado de la arena.

3. Sistema de microfiltración por arena, según la reivindicación 2, caracterizada porque el conjunto de dispositivos mecánicos comprende un mecanismo denominado "interno" que consiste en un tubo vertical asociado a un elemento cónico en su parte inferior, y un grupo de aspas soldadas al primer conducto vertical. Como indica la figura 2, el agua entra por la parte superior y sale por las aspas distribuyéndose por el lecho arenoso.

4. Sistema de microfiltración por arena, según la reivindicación 2, caracterizada porque el conjunto de dispositivos mecánicos comprende un tubo vertical en cuyo extremo inferior se insufla aire. Este dispositivo irá situado en el interior del "interno" según reivindicación 3.