ES2218990T3 - Tratamiento de aguas residuales, medios para el mismo y su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Un material en partículas suelto para su uso en el tratamiento de aguas residuales, caracterizándose dicho material por gránulos de material plástico que llevan material de lastrado de manera que las partículas tengan una densidad media de aproximadamente 1, 0 g/ cm3, siendo el material de lastrado granos de cloruro sódico y estando incorporado dicho material de lastrado casi completamente dentro de los gránulos de manera tal que el material de lastrado no quede sustancialmente expuesto en las superficies de los gránulos, y estando provistas las superficies de los gránulos con concavidades para proporcionar un hábitat para microorganismos efectivos en el tratamiento de aguas residuales.

Description

Tratamiento de aguas residuales, medios para el mismo y su fabricación.

Esta invención se refiere a un material en partículas suelto para su uso en plantas de tratamiento de aguas residuales y a los procedimientos de fabricación de este tipo de material y a los procedimientos y al aparato para el tratamiento de aguas residuales usando este tipo de material.

El agua residual se puede tratar por gasificación, por ejemplo, por la aireación u oxigenación de aguas fecales u otras aguas residuales que contienen materia orgánica degradable por la acción del oxígeno en las mismas. Se han usado y propuesto una amplia variedad de procedimientos y aparatos de tratamiento. El oxígeno no se disuelve en agua fácilmente o rápidamente y, por consiguiente, en principio es deseable utilizar aireadores de burbujas finas en los que las burbujas tengan un diámetro menor que 2 mm y deseablemente menor que 1 mm. Las burbujas menores tienen un área de superficie específica mayor para la transferencia del oxígeno hacia el líquido, y también ascienden más lentamente a través del líquido proporcionando con ello más tiempo de transferencia de oxígeno antes de que la burbuja alcance la superficie del líquido. Se conocen plantas de tratamiento que comprenden un recipiente de tratamiento con dispositivos de aireación sumergidos en el agua residual para producir las burbujas.

También se ha propuesto proveer una planta de tratamiento en la que el recipiente de tratamiento contiene un lecho de material suelto. Posteriormente, la aireación produce un cierto grado de fluidización del lecho y sostiene el desarrollo de una población de microorganismos sobre el material del lecho. En presencia del oxígeno disuelto los microorganismos convierten el material orgánico del agua residual en dióxido de carbono, agua y en materiales celulares más voluminosos y lodo, atenuando de esta manera la demanda biológica de oxígeno (DBO). En condiciones de operación adecuadas, los microorganismos pueden convertir también el amoniaco en compuestos de nitrato. El exceso de lodo formado de esta manera puede salir con la descarga de contaminante para su separación y reciclado final si se desea.

Los problemas de la incrustación biológica y de obstrucción de los dispositivos aireadores y de canalizaciones pueden ser graves cuando están enterrados o enclavados debajo de un lecho de material suelto. El cierre y drenaje regular de la planta para limpiar y desbloquear o sustituir los aireadores es ineficaz y costoso debido a la necesidad de desplazar o retirar también el material del lecho de filtro para obtener acceso a los aireados enterrados.

Nuestra publicación nº. WO/95/17351 describe un procedimiento y un aparato para el tratamiento de aguas residuales en los que se atenúa este tipo de problemas, y en particular describe material en partículas suelto para su uso como lecho fluidizable en el tratamiento de aguas residuales, estando caracterizado dicho material por las partículas de un mineral sustancialmente inerte adheridas a, recubiertas en, o cubiertas por material plástico para proporcionar un hábitat para microorganismos efectivos en el tratamiento de aguas residuales.

Dicha publicación describe este tipo de material en partículas suelto que tiene una densidad en un intervalo de sustancialmente 1,0 a sustancialmente 1,3 g/cm^{3} con un área de superficie específica superior a 600 m^{2} por metro cúbico aproximadamente de material suelto, y con un intervalo de tamaños de partícula las de sustancialmente 3 mm de diámetro a sustancialmente 10 mm de diámetro. Un ejemplo del material se describe como partículas de arena u otras partículas de mineral inerte al menos parcialmente adheridas a, recubiertas en, o cubiertas por material plástico, preferiblemente un material termoplástico tal como el polietileno. Se dio a conocer que el material se podría producir con una densidad deseada para una aplicación determinada cambiando las proporciones iniciales de mineral y material plástico.

Nuestra publicación nº. WO/96/25367 describe un material en partículas suelto mejorado para su uso en el tratamiento de aguas residuales. Describe gránulos de material plástico que tiene granos de mineral inerte tal como arena recubiertos sobre los mismos, teniendo los gránulos un intervalo de tamaños de partículas predeterminado, y teniendo los granos un intervalo de tamaños de partículas predeterminado y estando dispuestos sobre los gránulos con un intervalo de densidades de relleno predeterminado. Las partículas tienen una densidad media de aproximadamente 1,0 g/cm^{3}; de manera tal que una porción tiende a flotar y una porción tiende a hundirse en el agua residual. Las partículas se fabrican poniendo en contacto los gránulos de material plástico con una mezcla de granos del mineral inerte y granos de una sustancia soluble, tal como sal, a una temperatura elevada, para recubrir los gránulos con la mezcla, y seguidamente disolviendo los granos de sustancia soluble del recubrimiento para proporcionar gránulos recubiertos con los granos de mineral inerte en un intervalo de densidades de relleno predeterminado.

Este tipo de material en partículas suelto se ha observado en la práctica que es eficaz para su uso en el tratamiento de aguas residuales. Estos materiales se ha observado que proporcionan un hábitat especialmente adecuado para una población de alta densidad de microorganismos del tipo efectivo en el tratamiento de aguas residuales.

Los inventores han descubierto también que, usando granos integrados significativamente, la etapa siguiente de disolución de los granos de sustancia soluble deja concavidades en la superficie del gránulo ayudando con ello al logro de un área de gran superficie específica deseada.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un material mejorado adicionalmente para el tratamiento de aguas residuales y los procedimientos para su fabricación.

De acuerdo con la presente invención en un aspecto se proporciona un material en partículas suelto para su uso en el tratamiento de aguas residuales, estando caracterizado dicho material por unos gránulos de material plástico que llevan un material de lastrado de manera que las partículas tienen una densidad media de aproximadamente 1,0 g/cm^{3}, siendo el material de lastrado granos de cloruro sódico y siendo dicho material de lastrado incorporado casi completamente dentro de los gránulos de manera tal que el material de lastrado casi no está expuesto en las superficie de los gránulos, y estando provistas las superficies de los gránulos con concavidades para proporcionar un hábitat para los microorganismos eficaces en el tratamiento de aguas residuales.

Una ventaja de la incorporación de los granos de material de lastrado dentro de los gránulos es que los granos pueden desempeñar la función de lastrado necesaria para que la densidad media de las partículas sea de aproximadamente 1,0 g/cm^{3} y reducir la probabilidad de su abrasión gradual durante un periodo extenso de uso. Para el tratamiento de aguas residuales es deseable que las plantas funcionen durante periodos de muchos años entre grandes reparaciones.

Si los granos de arena se exponen prolongadamente sobre la superficie de los gránulos, como en las partículas de nuestra descripción mencionada anteriormente, WO/96/25367, se pueden erosionar durante el periodo de uso. La proporción de gránulos de densidad inferior al agua residual aireada podría en ese caso aumentar de manera no deseable.

La presente invención proporciona también un procedimiento para la fabricación de material en partículas suelto para su uso en el tratamiento de aguas residuales, comprendiendo dicho procedimiento la incorporación de un material de lastrado dentro de los gránulos de material plástico de manera que los materiales de lastrado portados dentro de los gránulos y las partículas tengan una densidad media de aproximadamente 1,0 g/cm^{3} y estando en contacto los gránulos con granos de una sustancia soluble, a una temperatura elevada, para recubrir los gránulos con los granos de sustancia soluble, y disolviendo seguidamente los granos de sustancia soluble del recubrimiento para dotar la superficie de los gránulos con concavidades que sirven de hábitat para microorganismos eficaces en el tratamiento de aguas residuales, siendo tanto el material de lastrado como los granos de sustancia soluble granos de cloruro sódico.

Preferiblemente, los gránulos están en contacto con los granos de sustancia soluble a una temperatura elevada de manera tal que los granos recubren los gránulos enterrándose significativamente dentro de una superficie exterior de los gránulos parcialmente fundida, con lo que la etapa de disolución de los granos de sustancia soluble deja en la superficie de los gránulos las concavidades deseadas.

A continuación se va a describir una realización de la invención. Se proporcionan gránulos de material plástico. Estos son gránulos adecuados de polietileno que tienen, preferiblemente, un tamaño de partículas sustancialmente uniforme. Convenientemente, el tamaño de partículas está en el intervalo de 3 a 10 mm considerado como criba del intervalo de tamaños. El intervalo de tamaños preferido es de 4 a 8 mm, preferiblemente de alrededor de 6 mm. Los gránulos pueden tener forma aproximada de esfera, elipsoide o cilindro, o pueden tener forma irregular tal como las pastillas disponibles comercialmente, por ejemplo granulados de desechos de moldeo. Las formas aplanadas tienen un área de superficie específica mayor.

Se desea obtener un área de gran superficie específica para el material en partículas suelto, por ejemplo superior a aproximadamente 600 m2 por metro cúbico o incluso 2000 m^{2} por metro cúbico. Cuanto mayor sea el área de superficie específica, mayor será el área del hábitat correspondiente para los microorganismos eficaces en el tratamiento

El peso específico del material plástico está determinado por la elección del material plástico, convenientemente polietileno, y es inferior a 1,0 g/ cm^{3}. Los gránulos llevan materiales de lastrado de manera que las partículas tengan una densidad media de aproximadamente 1,0 g/ cm^{3}. De esta manera, en uso, una proporción de partículas tienden a flotar y una proporción tienden a hundirse en el agua residual, pero el media tiene una flotabilidad neutra para circular fácilmente cuando se airea y recircula el agua residual. Preferiblemente, la densidad es ligeramente inferior a 1,0 g/ cm^{3} porque la misma agua residual aireada tiene una densidad ligeramente inferior a 1,0 g/ cm^{3}.

La superficie de los gránulos lastrados está provista con concavidades para servir de hábitat a microorganismos efectivos en el tratamiento de aguas residuales. Preferiblemente, las concavidades cubren casi toda la superficie de los gránulos, proporcionando de esta manera el área de superficie específica lo más incrementada posible.

Las concavidades pueden tener una anchura efectiva y una profundidad efectiva de aproximadamente 0,1 mm a 1 mm y, preferiblemente, una anchura efectiva de aproximadamente 0,3 mm y una profundidad efectiva ligeramente menor. Se puede apreciar que si este tipo de concavidades cubren casi toda la superficie de los gránulos, en ese caso el área de superficie específica se incrementa de acuerdo con un factor de aproximadamente 3 o más, dependiendo también de la forma general y de la regularidad de las propias concavidades.

Las concavidades no solo incrementan el área de superficie específica, y de esta manera el área de hábitat disponible, sino que también proporcionan un entorno protegido que favorece especialmente el desarrollo de una población deseablemente densa y estable de microorganismos. En dispositivos de la técnica anterior con microorganismos expuestos sobre las superficies exteriores de los medios o estructuras, dichos microorganismos son susceptibles de ser separados por abrasión o pérdida de estabilidad durante la circulación del agua residual.

Una ventaja especial de las partículas de la presente invención es que están sueltas y son de flotabilidad neutra y, de esta manera tienen movilidad continua dentro del recipiente de tratamiento y a través de la masa de agua residual dentro del recipiente de tratamiento. De esta manera, durante la circulación y aireación se asegura una gran eficacia en el contacto entre los microorganismos y el agua residual en tratamiento.

Sin embargo, también se puede obtener una ventaja de la invención en relación con otros medios de tratamiento de aguas residuales, por ejemplo estructuras adaptadas para ser fijadas en posición dentro de un recipiente de tratamiento de aguas residuales. Este tipo de medio es también, preferiblemente, un material plástico que tiene una superficie provista igualmente con dichas concavidades para proporcionan un hábitat a microorganismos eficaces en el tratamiento de aguas residuales.

Conveniente, el material en partículas suelto se fabrica incorporando el material de lastrado dentro de los gránulos de material plástico y creando seguidamente las concavidades de la superficie. Los gránulos lastrados están en contacto con granos de una sustancia soluble, y disolviendo seguidamente los granos de sustancia soluble del recubrimiento para dotar la superficie de los gránulos con las concavidades.

La sustancia soluble es sal común, es decir, cloruro sódico. El intervalo de tamaños de los granos de sal se rige, por supuesto, por el tamaño deseado de las concavidades finales y, convenientemente, es de alrededor de 0,3 mm. Los granos de sal tienden a ser cristales cúbicos y, por ello, las concavidades finales tienden también a ser generalmente cúbicas. Esto es conveniente para incrementar el área de superficie específica

El material de lastrado es idéntico a la sustancia soluble. En consecuencia, ambos son granos de sal común. Los granos de sal están incorporados dentro de los gránulos como material de lastrado por lo que deben tender a ser protegidos contra su disolución por el agua residual.

Se ha observado que es posible proporcionar material en partículas suelto con un área de superficie específica que supera en mucho los 600 m^{2} por metro cúbico, es decir, hasta 3000 m^{2} por metro cúbico o 4000 m^{2} por metro cúbico. Además, las concavidades proporcionan un entorno protegido que favorece especialmente el desarrollo de una población deseablemente densa y estable de microorganismos. El material encuentra su uso en plantas y procedimientos de tratamiento de aguas residuales, por ejemplo, como se describe en nuestros WO/95/17351 o WO/95/25367 mencionados anteriormente.

Claims (3)

1. Un material en partículas suelto para su uso en el tratamiento de aguas residuales, caracterizándose dicho material por gránulos de material plástico que llevan material de lastrado de manera que las partículas tengan una densidad media de aproximadamente 1,0 g/ cm^{3}, siendo el material de lastrado granos de cloruro sódico y estando incorporado dicho material de lastrado casi completamente dentro de los gránulos de manera tal que el material de lastrado no quede sustancialmente expuesto en las superficies de los gránulos, y estando provistas las superficies de los gránulos con concavidades para proporcionar un hábitat para microorganismos efectivos en el tratamiento de aguas residuales.

2. Un procedimiento para la fabricación de material en partículas suelto para su uso en el tratamiento de aguas residuales, comprendiendo dicho procedimiento la incorporación de un material de lastrado dentro de los gránulos de material plástico de manera que el material de lastrado sea portado dentro de los gránulos y las partículas tengan una densidad media de aproximadamente 1,0 g/ cm^{3}, y estando en contacto los gránulos con granos de una sustancia soluble, a una temperatura elevada, para recubrir los gránulos con los granos de sustancia soluble, y seguidamente disolviendo los granos de sustancia soluble del recubrimiento para dotar las superficies de los gránulos con concavidades para servir de hábitat a microorganismos efectivos en el tratamiento de aguas residuales, siendo ambos el material de lastrado y los granos de sustancia soluble granos de cloruro sódico.

3. Un procedimiento para el tratamiento de aguas residuales caracterizado por cargar un recipiente de tratamiento con agua residual y material en partículas suelto de acuerdo con la reivindicación 1, y airear el agua residual por medio de aireadores.