[go: up one dir, main page]

ES3041264T3 - Ballasted solids treatment system and method - Google Patents

Ballasted solids treatment system and method

Info

Publication number
ES3041264T3
ES3041264T3 ES17810905T ES17810905T ES3041264T3 ES 3041264 T3 ES3041264 T3 ES 3041264T3 ES 17810905 T ES17810905 T ES 17810905T ES 17810905 T ES17810905 T ES 17810905T ES 3041264 T3 ES3041264 T3 ES 3041264T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
ballast
ballasted
wastewater
outlet
treatment
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
Application number
ES17810905T
Other languages
English (en)
Inventor
Timothy Lindemann
Michael Casey Whittier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evoqua Water Technologies LLC
Original Assignee
Evoqua Water Technologies LLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evoqua Water Technologies LLC filed Critical Evoqua Water Technologies LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES3041264T3 publication Critical patent/ES3041264T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1215—Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
    • 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
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1226—Particular type of activated sludge processes comprising an absorbent material suspended in the mixed liquor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage 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
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • 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
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/488—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields for separation of magnetic materials, e.g. magnetic flocculation
    • 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
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • 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
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/127—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering by centrifugation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
    • C02F11/143—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using inorganic substances
    • C02F11/145—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using inorganic substances using calcium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
    • C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/20—Total organic carbon [TOC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/18—Removal of treatment agents after treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/12—Inert solids used as ballast for improving sedimentation
    • 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
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C02F3/1263—Sequencing batch reactors [SBR]
    • 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
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1278—Provisions for mixing or aeration of the mixed liquor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

Se describen aparatos y métodos para el tratamiento de aguas residuales. En un ejemplo, se proporciona un sistema de tratamiento de aguas residuales. El sistema comprende un reactor biológico con una entrada en comunicación fluida con una fuente de aguas residuales y una salida, configurado para tratar las aguas residuales provenientes de la fuente y generar aguas residuales biológicamente tratadas en la salida; un sistema de separación sólido-líquido con una entrada en comunicación fluida con la salida del reactor biológico, configurado para separar las aguas residuales biológicamente tratadas en un efluente con bajo contenido de sólidos y un lodo activado residual (LAR) con alto contenido de sólidos; un subsistema de tratamiento que comprende un digestor, una entrada en comunicación fluida con la salida de LAR del sistema de separación sólido-líquido y una salida para suministrar LAR lastrado y digerido; y un sistema de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre al reactor biológico o al subsistema de tratamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de tratamiento de sólidos lastrados
Antecedentes
Campo técnico
El campo técnico se refiere en general a sistemas de tratamiento de aguas residuales que utilizan lastre para tratar sólidos y recuperar lastre de sólidos tratados.
Discusión de los antecedentes
Diversos métodos para el tratamiento de aguas residuales implican el tratamiento biológico de las aguas residuales en unidades de tratamiento aeróbicas y/o anaeróbicas para reducir el contenido orgánico total y/o la demanda bioquímica de oxígeno de las aguas residuales. Los métodos de tratamiento pueden incluir el tratamiento físico y/o químico de aguas residuales en unidades de coagulación y/o floculación usando coagulantes y/o polímeros para eliminar contaminantes orgánicos y/o inorgánicos de las aguas residuales. Diversos métodos de tratamiento de aguas residuales pueden implicar también la eliminación de sólidos floculados formados por un proceso de coagulación/floculación de aguas residuales tratadas. Estas formas de tratamiento biológico, físico y/o químico normalmente dan como resultado la formación de lodo. El lodo puede comprender bacterias muertas y subproductos del tratamiento biológico. En algunos métodos, el lodo se retira de las aguas residuales después de someterse a tratamiento biológico, físico y/o químico mediante sedimentación en una unidad de sedimentación o clarificador. El documento US2014/0339158 describe un método de tratamiento de aguas residuales para eliminar la BOD y el amonio de las aguas residuales incorporando líneas de afluente dobles, en primer lugar, en un sistema de lodo activado y, en segundo lugar, en un tanque de biocontacto.
Compendio
Los aspectos y realizaciones se dirigen a sistemas y métodos para tratar aguas residuales. Según la invención, se proporciona un sistema para tratar aguas residuales como se reivindica en las reivindicaciones.
Según la invención, el digestor del subsistema de tratamiento tiene una entrada para recibir WAS lastrado y está configurado para proporcionar el WAS lastrado y digerido a la salida del subsistema de tratamiento. El WAS proporcionado por el sistema de separación sólido-líquido es el WAS lastrado recibido por la entrada del digestor.
Según algunas realizaciones, el subsistema de tratamiento comprende además un tanque de retención situado aguas arriba del digestor y que tiene una salida para proporcionar el WAS lastrado a la entrada del digestor. Según algunas realizaciones, el tanque de retención está configurado para espesar el WAS lastrado. Según algunas realizaciones, el tanque de retención está en comunicación de fluidos con la entrada del subsistema de tratamiento, y el sistema de alimentación de lastre está configurado para alimentar lastre al tanque de retención del subsistema de tratamiento. Según algunas realizaciones, el tanque de retención está configurado para incorporar lastre en el WAS para generar el WAS lastrado.
Según algunas realizaciones, el subsistema de tratamiento comprende además un sistema de impregnación de lastre en comunicación de fluidos con la entrada del subsistema de tratamiento y situado aguas arriba del tanque de retención, y el sistema de alimentación de lastre está configurado para alimentar lastre al sistema de impregnación de lastre (no reivindicado).
Según algunas realizaciones, el sistema de impregnación de lastre está configurado para incorporar lastre en el WAS para generar el WAS lastrado y proporcionar el WAS lastrado a una entrada del tanque de retención (no reivindicado).
Según algunas realizaciones, el subsistema de tratamiento está configurado para recibir al menos uno de un coagulante, un floculante y un adsorbente.
Según algunas realizaciones, el lastre comprende al menos uno de un material magnético y arena. Según algunas realizaciones, el material magnético es magnetita.
Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método de tratamiento de aguas residuales como se reivindica en las reivindicaciones 9 a 12.
Según algunas realizaciones, el método comprende además pasar el WAS lastrado y digerido a través de un sistema de recuperación de lastre para producir lastre recuperado y WAS digerido no lastrado. Según algunas realizaciones (no reivindicadas), lastrar uno del WAS y las aguas residuales con un lastre comprende introducir lastre recuperado en el WAS después de la sedimentación y antes de la digestión. Según algunas realizaciones, lastrar el WAS comprende introducir el lastre recuperado en un sistema de impregnación de lastre e impregnar el WAS con el lastre recuperado. Según algunas realizaciones, el método comprende además espesar el WAS lastrado antes de la digestión.
Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método de tratamiento de aguas residuales. El método comprende recibir aguas residuales de una fuente de aguas residuales en una unidad de tratamiento biológico, tratar biológicamente las aguas residuales en la unidad de tratamiento biológico para producir aguas residuales tratadas biológicamente, sedimentar las aguas residuales tratadas biológicamente para generar lodo activado residual (WAS) y lastrar el WAS con un lastre para generar WAS lastrado.
Según algunas realizaciones, el método comprende además pasar el WAS lastrado a un sistema de recuperación de lastre para producir lastre recuperado. Según algunas realizaciones, el lastrado del WAS comprende impregnar el WAS con el lastre recuperado. Según algunas realizaciones, el método comprende además espesar el WAS lastrado antes de pasar el WAS lastrado al sistema de recuperación de lastre.
Uno o más aspectos adicionales de la presente divulgación (no reivindicados) se refieren a un método para facilitar el tratamiento de aguas residuales en un sistema de tratamiento de aguas residuales. El método de facilitar puede comprender recibir aguas residuales de una fuente de aguas residuales en una unidad de tratamiento biológico, tratar biológicamente las aguas residuales en la unidad de tratamiento biológico para producir aguas residuales tratadas biológicamente, sedimentar las aguas residuales tratadas biológicamente para generar lodo activado residual (WAS), proporcionar un sistema de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre a uno de las aguas residuales y el WAS, lastrar uno del WAS y las aguas residuales con el lastre suministrado para generar WAS lastrado; y digerir al menos una porción del WAS lastrado para producir WAS lastrado y digerido.
Uno o más aspectos adicionales de la presente divulgación (no reivindicados) se refieren a un método para facilitar el tratamiento de aguas residuales en un sistema de tratamiento de aguas residuales. El método de facilitar puede comprender recibir aguas residuales de una fuente de aguas residuales en una unidad de tratamiento biológico, tratar biológicamente las aguas residuales en la unidad de tratamiento biológico para producir aguas residuales tratadas biológicamente, sedimentar las aguas residuales tratadas biológicamente para generar lodo activado residual (WAS), proporcionar un sistema de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre al WAS, y lastrar el WAS con el lastre suministrado para generar WAS lastrado.
Todavía otros aspectos, realizaciones y ventajas de estos aspectos y realizaciones de ejemplo se comentan en detalle a continuación. Además, debe entenderse que tanto la información anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplos meramente ilustrativos de diversos aspectos y realizaciones, y están destinados a proporcionar una visión general o marco para comprender la naturaleza y el carácter de los aspectos y realizaciones reivindicados. Las realizaciones divulgadas en el presente documento pueden combinarse con otras realizaciones, y las referencias a “una realización”, “un ejemplo”, “algunas realizaciones”, “algunos ejemplos”, “una realización alternativa”, “diversas realizaciones”, “una realización”, “al menos una realización”, “esta y otras realizaciones”, “ciertas realizaciones” o similares no son de manera necesaria mutuamente excluyentes y pretenden indicar que un rasgo, estructura o característica particular descrita puede incluirse en al menos una realización. Las apariciones de tales términos en el presente documento no se refieren necesariamente todas a la misma realización.
Descripción de las figuras
Varios aspectos de al menos una realización se comentan a continuación con referencia a las figuras adjuntas, que no se pretende que estén dibujadas escala. Las figuras se incluyen para proporcionar una ilustración y una comprensión adicional de los diversos aspectos y realizaciones, y se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, pero no pretenden ser una definición de los límites de ninguna realización particular. Los dibujos, junto con el resto de la memoria descriptiva, sirven para explicar los principios y operaciones de los aspectos y realizaciones descritos y reivindicados. En las figuras, cada componente idéntico o casi idéntico que se ilustra en diversas figuras se representa por un número similar. Por motivos de claridad, no todos los componentes pueden estar marcados en cada figura. En las figuras:
La FIG. 1 es un esquema de un ejemplo de un sistema de tratamiento de aguas residuales según aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 1A es un esquema de otro ejemplo de un sistema de tratamiento de aguas residuales según aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 1B es un esquema de otro ejemplo de un sistema de tratamiento de aguas residuales según aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 1C es un esquema de otro ejemplo más de un sistema de tratamiento de aguas residuales según aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 2A es un esquema de un molino de cizallamiento según aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 2B es una ilustración de un rotor y estator del molino de cizallamiento de la FIG. 2A;
la FIG. 3A es una ilustración de un separador magnético según aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 3B es otra ilustración de un separador magnético según aspectos de la presente divulgación; y
la FIG. 4 es un esquema de un ejemplo de una porción de un sistema de tratamiento de aguas residuales según aspectos de la presente divulgación.
Descripción detallada
Los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales o industriales incluyen unidades de tratamiento biológico que producen lodo activado residual (WAS). El WAS se retira normalmente del proceso de tratamiento y puede someterse a procesamiento adicional. Los procesos que mejoran las propiedades de sedimentación de WAS pueden tener un impacto beneficioso en las plantas de tratamiento de aguas residuales reduciendo el tamaño de los sistemas de separación sólido-líquido, tales como centrífugas o clarificadores, y proporcionando una mayor eficiencia al sistema, tal como aumentando el caudal a través de los sistemas de separación, y reduciendo los costes de transporte y/o eliminación.
Los aspectos divulgados en el presente documento no se limitan en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos adjuntos. Estos aspectos son capaces de asumir otras realizaciones y de ponerse en práctica o de llevarse a cabo de diversas maneras. En el presente documento se proporcionan ejemplos de implementaciones específicas únicamente con fines ilustrativos y no pretenden ser limitativos. En particular, los actos, componentes, elementos y características analizados en relación con una cualquiera o más realizaciones no pretenden excluirse de un papel similar en cualquier otra realización.
Además, la fraseología y terminología usadas en el presente documento son con fines descriptivos y no deben considerarse como limitativas. Cualquier referencia a ejemplos, realizaciones, componentes, elementos o actos de los sistemas y métodos a los que se hace referencia en el presente documento en singular también puede abarcar realizaciones que incluyen una pluralidad, y cualquier referencia en plural a cualquier realización, componente, elemento o acto en el presente documento también puede abarcar realizaciones que incluyen solo una singularidad. Las referencias en forma singular o plural no pretenden limitar los sistemas o métodos descritos en el presente documento, sus componentes, actos o elementos. El uso en el presente documento de “que incluye”, “que comprende”, “que tiene”, “que contiene”, “que implica” y variaciones de los mismos pretende abarcar los elementos enumerados a continuación y equivalentes de los mismos así como elementos adicionales. Las referencias a “o” pueden interpretarse como inclusivas de modo que cualquier término descrito usando “o” puede indicar cualquiera de un único, más de uno y todos los términos descritos. Además, en el caso de usos inconsistentes de términos entre este documento y documentos incorporados en el presente documento por referencia, el uso de términos en la referencia incorporada es complementario al de este documento; para inconsistencias irreconciliables, el uso de términos en este documento prevalece.
Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales incluyen a menudo procesos primarios, secundarios y terciarios para tratar aguas residuales para eliminar contaminantes, tales como sólidos suspendidos, componentes orgánicos biodegradables, fósforo, nitrógeno, contaminantes microbiológicos y similares, para proporcionar un efluente limpio.
El primer proceso de tratamiento o proceso de tratamiento primario implica normalmente separar mecánicamente sólidos grandes y otra materia suspendida en el agua residual de los sólidos menos densos y líquido en el agua residual. Los procesos de tratamiento primario se realizan normalmente en tanques de sedimentación usando gravedad y proporcionan un efluente primario.
El tratamiento secundario incluye normalmente el tratamiento biológico del efluente primario. Las unidades o recipientes de tratamiento biológico usados para el tratamiento secundario incluyen normalmente bacterias que descomponen componentes de las aguas residuales, tales como componentes orgánicos. Los procesos de tratamiento biológico en las unidades o recipientes de tratamiento biológico pueden reducir el contenido orgánico total y/o la demanda bioquímica de oxígeno de las aguas residuales. Los procesos de tratamiento biológico a menudo dan como resultado la formación de flóculos, lo que se refiere a agregaciones de partículas o sólidos suspendidos, e incluye flóculos biológicos, físicos y/o químicos.
El lodo activado es un tipo de proceso secundario que utiliza un(os) tanque(s) de aireación que contiene(n) microorganismos que ingieren contaminantes en el efluente primario para formar flóculos biológicos. Normalmente, se alimenta oxígeno al/a los tanque(s) de aireación para promover el crecimiento de estos flóculos biológicos. Los microorganismos del lodo activado consumen y digieren sólidos orgánicos suspendidos y coloidales descomponiendo moléculas orgánicas complejas en productos de desecho simples que pueden, a su vez, descomponerse por otros microorganismos. Los microorganismos en el tanque de aireación crecen y se multiplican según lo permitido por las cantidades de aire y sólidos consumibles disponibles. La combinación de efluente primario, o en algunos casos aguas residuales sin procesar, y flóculos biológicos se conoce comúnmente como “licor mixto”.
El licor mixto del tanque de aireación se dirige a un sistema de separación sólido-líquido tal como un clarificador secundario o tanque de sedimentación secundario. Durante el proceso de separación, los flóculos biológicos en el licor mixto se separan del licor mixto como lodo sedimentado y el efluente secundario, o efluente “limpio”, puede descargarse de nuevo al entorno o someterse a un tratamiento adicional usando procesos de tratamiento terciario. El lodo sedimentado en el clarificador secundario puede reciclarse de vuelta al/a los tanque(s) de aireación mediante un subsistema de retorno de lodo activado. El exceso de lodo restante se desperdicia normalmente del sistema para controlar la población de microorganismos en el licor mixto, por lo demás denominados sólidos suspendidos en licor mixto (MLSS).
Los recipientes de sedimentación o clarificadores del sistema de separación de sólidos-líquido se usan para eliminar sólidos suspendidos, que incluyen flóculos biológicos, físicos y/o químicos (denominados en el presente documento “flóculos”) y/o lodo de las aguas residuales después del tratamiento biológico, físico y/o químico. El flóculo puede tener una densidad cercana a la del agua (1,0 g/cm3). La sedimentación gravitacional de los flóculos y/u otros sólidos suspendidos que tienen una densidad cercana a la del medio, por ejemplo, agua, en la que se arrastran, normalmente se producirá lentamente, si es que lo hacen. La sedimentación y eliminación de flóculos en un recipiente de sedimentación o clarificador puede requerir un tiempo de retención largo y, por lo tanto, el clarificador secundario puede ser un cuello de botella en el proceso de tratamiento de aguas residuales.
Un proceso que puede usarse para mejorar la sedimentación de los flóculos en el sistema de separación sólidolíquido, tal como el clarificador secundario, es impregnar los flóculos con un agente de adición de peso o lastre que se unirá a los flóculos y formará un “flóculo lastrado”. Impregnar el flóculo con un lastre hará que el flóculo se sedimente mucho más rápidamente de lo que se sedimentaría de lo contrario. Los sistemas lastrados pueden comprender un tanque de reactor de lastre configurado para proporcionar un efluente lastrado y una fuente de material de lastre conectada de manera fluida al tanque de reactor de lastre. También pueden introducirse uno o más aditivos en el tanque de reactor de lastre para ayudar a aumentar el peso específico del flóculo. Los ejemplos no limitativos de tales aditivos incluyen coagulantes, tales como sulfatos férricos, floculantes, tales como polímeros aniónicos, y adsorbentes, tales como carbón activado en polvo (PAC). La adición de lastre y, opcionalmente, uno o más aditivos, mejora la eliminación de sólidos disueltos, coloidales, particulados y microbiológicos. La precipitación y la capacidad mejorada de sedimentación de sólidos lastrados proporcionan un sistema de separación sólido-líquido más eficiente. Por ejemplo, la etapa de clarificación es más rápida, lo que permite sistemas de separación más pequeños en comparación con los sistemas de clarificación convencionales que comprenden etapas biológicas y de clarificación.
Un sistema para tratar aguas residuales según al menos una realización se ilustra esquemáticamente en la FIG. 1, indicado generalmente en 100. El sistema incluye al menos un reactor biológico 102, un sistema 160 de separación sólido-líquido, un subsistema 110 de tratamiento y un sistema 117 de alimentación de lastre. El sistema 100 de tratamiento de aguas residuales también puede incluir un controlador 150 para controlar uno o más componentes del sistema 100. El sistema 100 de tratamiento de aguas residuales puede configurarse para tratar aguas residuales de una o más fuentes de aguas residuales 105. Por ejemplo, las aguas residuales 105 (también denominadas en el presente documento “aguas residuales de alimentación”) pueden ser aguas residuales municipales o aguas residuales industriales, tales como aguas residuales de salida de plantas de energía eléctrica, operaciones agrícolas y alimentarias, plantas químicas o plantas de fabricación.
El/los reactor(es) biológico(s) 102 puede(n) tener una entrada y una salida. La entrada del reactor biológico 102 puede estar en comunicación de fluidos con la fuente de aguas residuales 105. El reactor biológico 102 está configurado para tratar las aguas residuales 105, que incluyen el efluente primario de un proceso de separación primario. Por ejemplo, el reactor biológico 102 puede configurarse como un tanque de aireación como se describió anteriormente para tratar biológicamente las aguas residuales y emitir unas aguas residuales 108 tratadas biológicamente a través de la salida del reactor biológico. El reactor biológico 102 puede incluir una fuente de aire u oxígeno 168 que se introduce en una población de microorganismos con el fin de promover el crecimiento de flóculos biológicos en licor mixto. El licor mixto incluye una combinación de aguas residuales y flóculos biológicos y reside en el reactor biológico 102 hasta que se logra una concentración predeterminada de sólidos suspendidos en licor mixto (MLSS). Por ejemplo, en algunos casos la concentración de MLSS es de aproximadamente 8000 mg/l, aunque este valor puede depender de los diferentes factores, tales como la aplicación y el tamaño de la instalación.
El reactor biológico 102 puede incluir una fuente de aire 168 para introducir oxígeno a los microorganismos que residen en el reactor. También puede usarse un mezclador 176a en el reactor biológico 102 para mantener el material de flóculos en suspensión. Pueden añadirse un floculante 162 y/o un coagulante 164 a las aguas residuales 108 tratadas biológicamente que salen del reactor biológico 102. Por ejemplo, puede usarse un puerto de inyección situado aguas abajo del reactor biológico 102 para inyectar un floculante 162 y/o coagulante 164 en las aguas residuales 108 tratadas biológicamente.
La floculación puede describirse como un proceso de contacto y adhesión mediante el cual las partículas y los coloides en un líquido tal como agua o aguas residuales forman agrupaciones de material de mayor tamaño. El floculante 162 puede comprender un material o un producto químico que promueve la floculación haciendo que se agreguen coloides y partículas u otras partículas suspendidas en líquidos, formando un flóculo. El efecto hace que las partículas se agrupen entre sí en un flóculo. El floculante 162 mejora por tanto la formación de WAS 149 en el sistema 160 de separación sólido-líquido. Ciertos polímeros pueden usarse como floculantes. Por ejemplo, las poliacrilamidas son un ejemplo no limitativo de un floculante adecuado que puede usarse según una o más realizaciones. Pueden crearse polímeros aniónicos copolimerizando acrilamida con ácido acrílico, y pueden prepararse polímeros catiónicos copolimerizando acrilamida con un monómero catiónico. Las poliacrilamidas modificadas también son un ejemplo de un polímero que puede usarse como floculante. En un ejemplo, el floculante 162 puede ser una poliacrilamida aniónica tal como Drewfloc® 2270 (Ashland Chemical, Boonton, Nueva Jersey).
La coagulación puede describirse como un proceso de consolidación de partículas, tales como sólidos coloidales. Un coagulante puede incluir cationes u otras moléculas cargadas positivamente, tales como cationes de aluminio, hierro, calcio y magnesio. Los cationes son capaces de interactuar con partículas y moléculas cargadas negativamente de manera que se reducen las barreras a la agregación. Por ejemplo, el coagulante 164 puede eliminar fósforo de las aguas residuales 108 tratadas biológicamente. Los ejemplos no limitativos de un coagulante 164 incluyen arcilla bentonita, poli(cloruro de aluminio), poli(hidroxicloruro de aluminio), cloruro de aluminio, clorhidrato de aluminio, sulfato de aluminio, cloruro férrico, sulfato férrico y sulfato ferroso monohidratado.
El sistema 100 de tratamiento de aguas residuales también incluye un sistema 160 de separación sólido-líquido situado aguas abajo del reactor biológico 102. El sistema 160 de separación sólido-líquido puede tener una entrada y una salida. La entrada del sistema 160 de separación de sólidos está en comunicación de fluidos con la salida del reactor biológico 102. Después de un tratamiento suficiente en el reactor biológico 102, las aguas residuales 108 tratadas biológicamente entran en el sistema 160 de separación sólido-líquido, que está configurado para separar las aguas residuales 108 tratadas biológicamente en un efluente 148 pobre en sólidos y un lodo 149 activado residual rico en sólidos (WAS). El proceso de separación puede incluir una o más unidades o recipientes de tratamiento biológico, físico y/o químico, y la separación puede lograrse usando uno cualquiera de una variedad de métodos. El mecanismo de separación mostrado en el sistema 100 de separación sólido-líquido de la FIG. 1 es de gravedad de manera que el WAS 149 se recoge en la parte inferior del sistema 160 de separación sólido-líquido y el efluente 148 pobre en sólidos se extrae cerca o desde la parte superior. El sistema 160 de separación sólido-líquido puede incluir además un raspador 170 accionado por un motor 174. El raspador 170 puede facilitar la dirección del WAS hacia la salida del sistema 160 de separación de sólidos. También pueden usarse otros dispositivos para mejorar la separación en el sistema 160 de separación sólido-líquido y están dentro del alcance de esta divulgación.
Una porción del WAS que sale del sistema 160 de separación de sólidos puede reciclarse de vuelta al reactor biológico 102 como lodo activado de retorno (RAS) 145. Además, con fines de simplicidad, cada uno de los sistemas mostrados en las FIGs. 1, 1A, 1B, 1C y 4 indica este lodo reciclado como RAS 145.
Aunque el sistema 100 de la FIG. 1 usa la gravedad como mecanismo de separación en el sistema 160 de separación sólido-líquido, también pueden usarse otros mecanismos y sistemas de separación. Por ejemplo, también pueden usarse o aplicarse centrífugas o técnicas de separación química para ayudar a separar WAS de las aguas residuales 108 tratadas biológicamente. También pueden usarse clarificadores de flotación por aire disuelto (DAF) como sistema de separación sólido-líquido.
El sistema 100 de tratamiento de aguas residuales de la FIG. 1 muestra una realización en donde el tratamiento biológico de las aguas residuales se produce en un recipiente separado (es decir, reactor biológico 102) que el proceso de sedimentación/separación (es decir, sistema 160 de separación sólido-líquido). Según otra realización, los procesos biológicos y de sedimentación se combinan en un solo recipiente de reacción, tal como un reactor discontinuo de secuenciación (SBR).
El sistema 100 de tratamiento de aguas residuales también incluye un sistema 117 de alimentación de lastre. El sistema 117 de alimentación de lastre está configurado para suministrar lastre a uno del reactor biológico 102 (según la invención) y el subsistema 110 de tratamiento (no reivindicado y comentado a continuación). Los sistemas lastrados incluyen la adición de un lastre 122 y, opcionalmente, un coagulante y/o floculante (comentado adicionalmente a continuación) para mejorar la eliminación de sólidos disueltos, coloidales, particulados y microbiológicos.
El sistema 117 de alimentación de lastre puede obtener lastre 122 de una o más fuentes. Por ejemplo, el lastre recuperado 120 del sistema 115 de recuperación de lastre (comentado a continuación) puede suministrarse al sistema 117 de alimentación de lastre. Además, puede suministrarse lastre 140 fresco o sin procesar y usarse por el sistema 117 de alimentación de lastre. La fuente de lastre puede comprender un lastre en polvo, y puede añadirse en forma de polvo seco (es decir, no está en un líquido). En algunas realizaciones, el lastre 122 puede añadirlo un operario o por maquinaria, tal como por un alimentador seco.
El lastre 122 puede proporcionarse en forma de partículas pequeñas o como un polvo. Los tamaños de partícula del polvo pueden estar en un intervalo de, por ejemplo, desde aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 1000 micrómetros de diámetro. En algunas realizaciones, el tamaño de partícula del polvo puede estar en un intervalo de desde aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 720 micrómetros de diámetro. Según una realización, el tamaño de partícula del polvo puede estar en un intervalo de desde aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 720 micrómetros de diámetro, teniendo el 50 % de las partículas un diámetro que es menor de 13 micrómetros. Según otra realización, el tamaño de partícula del polvo puede estar en un intervalo de desde aproximadamente 1 micrómetro hasta aproximadamente 720 micrómetros de diámetro, teniendo el 50 % de las partículas un diámetro que es menor de 40 micrómetros. Según ciertas realizaciones, el tamaño de partícula del lastre 122 puede ser menor de aproximadamente 100 micrómetros. En algunas realizaciones, el tamaño de partícula del lastre puede ser menor de aproximadamente 40 micrómetros. En una realización, el tamaño de partícula del lastre 122 puede ser menor de aproximadamente 20 micrómetros. En algunas realizaciones, el tamaño de partícula del lastre puede estar entre aproximadamente 80 micrómetros y aproximadamente 100 micrómetros, entre aproximadamente 60 micrómetros y aproximadamente 80 micrómetros, entre aproximadamente 40 micrómetros y aproximadamente 60 micrómetros, entre aproximadamente 20 micrómetros y aproximadamente 40 micrómetros, o entre aproximadamente 1 micrómetro y aproximadamente 20 micrómetros. Pueden utilizarse diferentes tamaños de lastre en diferentes realizaciones dependiendo, por ejemplo, de la naturaleza y cantidad de flóculos y/u otros sólidos suspendidos que van a eliminarse en un proceso de sedimentación. El beneficio del lastre 122 es aumentar la eficiencia de separación de líquidos de sólidos, lo que aumenta la eficiencia de la clarificación realizada en el sistema 160 de separación sólido-líquido y/o un proceso de espesamiento realizado en el tanque 114 de retención del subsistema 110 de tratamiento.
Según una realización, el lastre 122 (denominado de otro modo en el presente documento “agente de adición de peso”) puede comprender un lastre magnético. El lastre magnético puede comprender un material inerte. El lastre magnético puede comprender un material ferromagnético. El lastre magnético puede comprender material que contiene hierro. En ciertas realizaciones, el lastre magnético puede comprender un material de óxido de hierro. Por ejemplo, el lastre magnético puede comprender magnetita. La magnetita tiene una densidad mucho mayor, aproximadamente 5,1 g/cm3, que los flóculos típicos formados en los métodos biológicos, físicos y/o químicos de tratamiento de aguas residuales. La magnetita es un mineral de hierro completamente oxidado (Fe3O4). La magnetita es inerte, no se oxida y no reacciona ni interfiere de otro modo con los flóculos químicos o biológicos. La magnetita tampoco se adhiere al metal, lo que significa que, mientras que se ve atraída por los imanes, no se adhiere a las superficies metálicas, tales como las tuberías de acero. El lastre magnético puede tener un tamaño de partícula que le permite unirse con flóculos biológicos y químicos para proporcionar una sedimentación o clarificación mejorada, y que le permite verse atraído por un imán de modo que pueda separarse de los flóculos.
Según otras realizaciones, el lastre 122 puede comprender arena. Los sistemas lastrados con arena pueden implementar tamaños de lastre más grandes para recuperar eficazmente el lastre. Por ejemplo, las partículas de arena pueden variar en tamaño desde 50 micrómetros hasta aproximadamente 2000 micrómetros. El lastre de arena es no magnético. Los sistemas y métodos lastrados con arena pueden implementar el uso de agentes de limpieza para separar los sólidos biológicos del lastre de partículas de arena. El uso de un agente de limpieza puede estar relacionado con la gran área superficial del lastre de arena donde las bacterias se unen al material de arena. La energía mecánica sola (es decir, las fuerzas de cizallamiento de un patrón de flujo de vórtice) puede ser insuficiente para eliminar sólidos biológicos de la superficie de la partícula de arena y pueden utilizarse métodos químicos para reaccionar con y disolver los enlaces químicos presentes en la superficie de la partícula de arena que unen la arena a los sólidos biológicos.
A diferencia del lastre basado en arena que requiere el crecimiento de flóculos biológicos alrededor de partículas de arena de tamaño relativamente grande, el lastre de magnetita es de menor tamaño (por ejemplo, menos de 100 micrómetros), lo que permite que las partículas de magnetita impregnen los flóculos biológicos existentes.
Según una realización, el uso de un lastre magnético puede proporcionar ventajas sobre el uso de otros tipos de material de lastre, tal como arena. Por ejemplo, como se describe más adelante, un tambor magnético proporcionado en el sistema 115 de recuperación de lastre puede usarse para separar los sólidos biológicos del lastre magnético de una manera eficiente.
Aunque puede utilizarse magnetita como material de lastre en algunos aspectos de la presente divulgación, estos aspectos no se limitan al uso de magnetita como lastre 122. Otros materiales, que incluyen arena como se ha comentado anteriormente, pueden usarse adicional o alternativamente como material de lastre. Otros materiales que pueden usarse adicional o alternativamente como materiales de lastre incluyen cualquier material que pueda verse atraído por un campo magnético, por ejemplo, partículas o polvos que comprenden níquel, cromo, hierro y/o diversas formas de óxido de hierro. Según una realización, el lastre comprende al menos uno de un material magnético y arena.
Volviendo a la FIG. 1, el sistema 117 de alimentación de lastre puede incluir uno o más tanques o recipientes donde el lastre recuperado 120 se combina con el lastre sin procesar 140. El sistema 117 de alimentación de lastre puede estar equipado con un mezclador (no mostrado) que mezcla el material de lastre antes de suministrar el lastre al reactor biológico 102 (según la invención) y al subsistema 110 de tratamiento (no reivindicado).
En realizaciones alternativas, el sistema 117 de alimentación de lastre puede comprender conductos separados que suministran material de lastre al reactor biológico 102, un tanque de impregnación (no reivindicado y comentado a continuación) o un tanque de retención (no reivindicado y también comentado a continuación). Por ejemplo, un conducto del sistema 117 de alimentación de lastre puede transportar lastre nuevo 140, y un segundo conducto del sistema 117 de alimentación de lastre puede transportar lastre recuperado 120. Por lo tanto, el lastre nuevo 140 y el lastre recuperado 120 pueden no mezclarse entre sí ni combinarse de otro modo antes de introducirse en estos otros componentes del sistema. Por lo tanto, según algunas realizaciones, el sistema 100 de tratamiento de aguas residuales no incluye un recipiente separado usado para mezclar y suministrar lastre, tal como el sistema 117 de alimentación de lastre. Por ejemplo, el lastre sin procesar 140 y el lastre recuperado 120 pueden suministrarse a un sistema de impregnación de lastre y mezclarse con WAS 149 para formar WAS lastrado (no reivindicado), o el lastre puede mezclarse con licor mixto del reactor biológico 102, que se sedimenta para formar WAS lastrado.
Según la invención, el sistema 117 de alimentación de lastre suministra lastre al reactor biológico 102, que se muestra con más detalle en el sistema 100a de tratamiento de aguas residuales de la FIG. 1A. Como se ha descrito anteriormente, el lastre 122 se mezcla y se une con flóculos en el licor mixto del reactor biológico 102, lo que ayuda a sedimentar el WAS en el sistema 160 de separación sólido-líquido. En este tipo de configuración, el WAS 149 que sale del sistema 160 de separación sólido-líquido de la FIG. 1 es WAS lastrado 135, como se muestra en la FIG. 1A.
Según algunas realizaciones, el WAS lastrado 135 tiene una concentración de lastre en un intervalo de entre cero y aproximadamente 80 g/l, o hasta aproximadamente el 8 % en volumen.
Al menos una porción del WAS lastrado 135 que sale del sistema 160 de separación sólido-líquido puede someterse a un tratamiento adicional en el subsistema 110 de tratamiento. El subsistema 110 de tratamiento está situado aguas abajo del sistema 160 de separación sólido-líquido. El subsistema 110 de tratamiento puede realizar una o más funciones, que incluyen mejorar las propiedades de sedimentación del WAS lastrado 135 e incluye uno o más subsistemas, que incluyen un digestor 116 y, opcionalmente, un tanque 114 de retención, cada uno de los cuales se describe con más detalle a continuación.
El WAS lastrado no enviado al subsistema 110 de tratamiento puede recircularse de vuelta y reintroducirse en el reactor biológico 102 como RAS 145, como se muestra en la FIG. 1A.
Según algunas realizaciones (no reivindicadas), el WAS lastrado 135 puede introducirse en el tanque 114 de retención del subsistema 110 de tratamiento antes de introducirse en el digestor 116. El WAS lastrado 135 puede someterse a espesamiento en el tanque 114 de retención para concentrar adicionalmente sólidos del WAS lastrado 135 y, por lo tanto, el tanque 114 de retención puede configurarse para espesar el WAS lastrado 135 aumentando el contenido de sólidos del WAS lastrado 135. El término “espesar” puede referirse a cualquier proceso que aumente la concentración de sólidos presentes en el tanque 114 de retención mediante la separación de una porción de la fase líquida de estos sólidos. El espesamiento, por lo tanto, da como resultado la eliminación de agua de los sólidos que comprenden el WAS lastrado 135 presente en el tanque 114 de retención. Según una realización, el tanque 114 de retención espesa el WAS lastrado hasta menos del 10 % (en volumen) de sólidos biológicos. En algunas realizaciones, el tanque 114 de retención espesa el WAS lastrado hasta menos del 8 % de sólidos biológicos. Estos valores reflejan la exclusión de lastre, y según un ejemplo, el WAS lastrado puede espesarse hasta menos del 16 % de sólidos totales cuando se tiene en cuenta el lastre.
El espesamiento puede realizarse usando una cualquiera o más técnicas, que incluyen sedimentación por gravedad, flotación y centrifugación. Además, el tanque 114 de retención puede incluir un mezclador y/o estar aireado. Según algunas realizaciones, se usa espesamiento por gravedad como proceso de espesamiento por lo que se usa la fuerza de gravedad como agente principal en el proceso de sedimentación y espesamiento. Durante el proceso de espesamiento, se formará un “manto” de lodo sobre un flujo inferior de lodo de alta densidad. El material de lodo de alta densidad del WAS lastrado 135 puede tratarse adicionalmente en el digestor 116 del subsistema 110 de tratamiento. Según un ejemplo, el contenido de sólidos del WAS lastrado 135 que entra en el tanque 114 de retención es menor del 2 %, y después del espesamiento, entra en el digestor 116 con un contenido de sólidos mayor del 1 %.
Uno o más de un floculante 162, coagulante 164 y/o adsorbente 166 pueden añadirse al WAS lastrado 135 para potenciar el espesamiento. Uno o más de estos materiales pueden añadirse al tanque 114 de retención, o pueden añadirse al WAS lastrado 135 antes de entrar en el tanque 114 de retención, ya sea en un tanque separado o en línea. Por ejemplo, puede añadirse coagulante 164 para precipitar fósforo, reduciendo de este modo el fósforo del sobrenadante retirado del proceso. El floculante 162 puede usarse para aumentar adicionalmente la sedimentación para potenciar el espesamiento. Opcionalmente, puede usarse un adsorbente 166, comentado adicionalmente a continuación.
La adsorción puede describirse como un proceso físico y químico de acumulación de una sustancia en la interfase entre las fases líquida y sólida. Según algunas realizaciones, el adsorbente 166 puede ser un carbón activado en polvo (PAC). El PAC es un adsorbente eficaz porque es un material altamente poroso y proporciona una gran área superficial a la que pueden adsorberse los contaminantes. El PAC puede tener un diámetro de menos de 0,1 mm y una densidad aparente que varía entre 20 y aproximadamente 50 libras/pie3 (entre aproximadamente 320 kg/m3 y aproximadamente 801 kg/m3). El PAC puede tener un índice de yodo mínimo de 500 como se especifica en los estándares de la AWWA (Asociación Americana de Obras Hidráulicas).
El tanque 114 de retención está situado aguas arriba del digestor 116 de manera que el tanque 114 de retención esté configurado para suministrar WAS lastrado 135 a través de una salida del tanque 114 de retención a una entrada del digestor 116. El digestor 116 está configurado para digerir al menos una porción del WAS lastrado 135 para producir WAS lastrado y digerido 130. Como se usa en el presente documento, el término “digestión” se refiere a cualquier proceso que incluye la descomposición microbiana de los sólidos en el digestor 116.
El proceso de digestión funciona potenciando la separación del material de lastre del WAS en el sistema 115 de recuperación de lastre, que está situado aguas abajo del subsistema 110 de tratamiento. El digestor 116 funciona degradando biológicamente sólidos del WAS lastrado 135. El proceso de digestión potencia las propiedades de sedimentación en el digestor 116 para permitir un espesamiento adicional. La digestión del WAS lastrado 135 ofrece varias ventajas a los procesos de recuperación del sistema de tratamiento de aguas residuales. El lastre que no se recupera como lastre recuperado 120 puede complementarse con lastre sin procesar 140. El aumento del porcentaje de lastre recuperado 120 del WAS reduce los costes de operación del sistema 100 de tratamiento de aguas residuales. Según diversos aspectos, el WAS que entra en el sistema 115 de recuperación de lastre como WAS lastrado y digerido 130 permite una recuperación potenciada del material de lastre que un sistema que no somete al WAS a lastrado y digestión. Según otro aspecto, el lastrado y la digestión de WAS permite que el sistema tenga una recuperación potenciada de sólidos biológicos que un sistema que no incluye el lastrado y la digestión de WAS.
El digestor 116 puede configurarse para implementar uno o más procesos de digestión, que incluyen digestión anaerobia, digestión aerobia y digestión facultativa. Los procesos de digestión anaerobia normalmente descomponen o disgregan de otro modo los compuestos orgánicos presentes en los sólidos descompuestos en ausencia de oxígeno por microorganismos facultativos y anaerobios que convierten una porción sustancial del carbono almacenado en metano. Por el contrario, durante la digestión aerobia, microorganismos aerobios y facultativos usan oxígeno para producir principalmente dióxido de carbono y agua. Por lo tanto, el digestor 116 puede estar en comunicación de fluidos con una fuente de aire u oxígeno 168 con el fin de proporcionar oxígeno a los procesos de digestión aeróbica.
El WAS, que incluye el WAS lastrado 135 que entra en el digestor 116, puede tener una concentración de sólidos secos totales (TS) en un intervalo de aproximadamente el 1 -8 % y una concentración de sólidos volátiles (VS) en un intervalo de aproximadamente el 50-90 %. Según un ejemplo, cuando se tiene en cuenta el lastre, el WAS 135 que entra en el digestor 116 puede tener una concentración de TS en un intervalo de aproximadamente el 1-16 %, y una concentración de VS en un intervalo de aproximadamente el 20-90 %. Una vez que el proceso de digestión está completo, el WAS lastrado y digerido 130 que sale del digestor puede tener valores de concentración de TS y VS similares.
Según otra realización, el WAS lastrado 135 que sale del sistema 160 de separación de sólidos del sistema 100a de tratamiento de aguas residuales puede introducirse directamente en el digestor 116 del subsistema 110 de tratamiento. Por lo tanto, puede no usarse un tanque 114 de retención separado. El WAS lastrado 135 se somete a un proceso de digestión como se ha descrito anteriormente antes de transferirse al sistema 115 de recuperación de lastre como WAS lastrado y digerido 130.
Según otra realización, el sistema 117 de alimentación de lastre suministra lastre al subsistema 110 de tratamiento, que se muestra con más detalle en el sistema 100b de tratamiento de aguas residuales de la FIG.
1B. Este tipo de configuración puede realizarse en sistemas en donde no se introduce lastre en ningún proceso biológico o de separación aguas arriba. El WAS 149 que sale del sistema 160 de separación sólido-líquido puede, por lo tanto, no contener ningún lastre cuando entra en el subsistema 110 de tratamiento. Implementar sistemas de lastrado en sistemas biológicos y de separación aguas arriba o existentes puede ser costoso o difícil de realizar de otro modo. La configuración mostrada en el sistema 100b de la FIG. 1B permite a los municipios añadir lastre a WAS y potenciar el espesamiento de WAS implementando un proceso de lastrado aguas abajo de un proceso de tratamiento biológico y de separación planificado o existente.
Como se ha comentado anteriormente, el subsistema 110 de tratamiento está situado aguas abajo del sistema 160de separación de sólidos, y está configurado para recibir el WAS 149 del sistema 160 de separación sólidolíquido, como se ha analizado anteriormente con referencia a la FIG. 1A. Además, el sistema 110 de tratamiento puede configurarse para recibir al menos una porción del WAS 149, que no está lastrado, del sistema 160 de separación sólido-líquido. La porción del WAS 149 no enviada al subsistema 110 de tratamiento puede recircularse de vuelta y reintroducirse en el reactor biológico 102 como RAS 145, como se muestra en la FIG. 1B.
El subsistema 110 de tratamiento puede realizar una o más funciones, que incluyen mejorar las propiedades de sedimentación del WAS 149 e incluye uno o más subsistemas, que incluyen el digestor 116 como se ha comentado anteriormente, un tanque 114 de retención y, opcionalmente, un sistema 112 de impregnación de lastre. Cada uno del sistema 112 de impregnación de lastre, el tanque 114 de retención y el digestor 116 puede comprender uno o más recipientes o tanques, y pueden situarse por separado entre sí para formar su función respectiva o, en algunos casos, pueden combinarse para realizar múltiples funciones. Por ejemplo, según una realización (no reivindicada), el lastre 122 puede introducirse en el tanque 114 de retención y mezclarse con el WAS 149 que sale del sistema 160 de separación de sólidos para formar el WAS lastrado 135. Por lo tanto, el tanque 114 de retención puede configurarse para realizar la función del sistema 112 de impregnación.
Como se muestra en la FIG. 1B, según algunas realizaciones, el subsistema 110 de tratamiento puede incluir un sistema 112 de impregnación de lastre (denominado de otro modo en el presente documento simplemente “sistema de impregnación”) donde el lastre 122 se introduce y se mezcla con WAS 149 para formar WAS lastrado 135 (no reivindicado). El sistema 112 de impregnación puede estar en comunicación de fluidos con la entrada del subsistema 110 de tratamiento de manera que al menos una porción del WAS 149 que sale del sistema 160 de separación sólido-líquido entra en el sistema 112 de impregnación. El sistema 112 de impregnación está situado aguas arriba del digestor 116 del subsistema 110 de tratamiento y del tanque 114 de retención. El sistema 112 de impregnación puede configurarse para incorporar lastre 122 en el WAS 149 para generar WAS lastrado 135. El sistema 112 de impregnación puede incluir un mezclador 176b que mezcla el lastre con el WAS.
Según algunas realizaciones (no reivindicadas), el lastre recuperado 120 y/o el lastre sin procesar 140 pueden introducirse directamente en el sistema 112 de impregnación, y el sistema 112 de impregnación está configurado para mezclar el lastre recuperado 120, el lastre sin procesar 140 y el WAS 149 entre sí para generar el WAS lastrado 135. Por lo tanto, puede no utilizarse un sistema 117 de alimentación de lastre separado.
El WAS lastrado 135 que sale del sistema 112 de impregnación se proporciona a una entrada del tanque 114 de retención. El WAS lastrado 135 puede entonces someterse a un proceso de espesamiento, como se ha descrito anteriormente, antes de transferirse al digestor 116, donde se digiere para generar WAS lastrado y digerido 130 que se suministra al sistema 115 de recuperación de lastre.
Según una realización alternativa (no reivindicada), el lastre 122 se introduce en el tanque 114 de retención del subsistema 110 de tratamiento y el tanque 114 de retención funciona incorporando el lastre 122 en el WAS 149 para generar el WAS lastrado 135. En esta configuración, el subsistema 110 de tratamiento puede no incluir un sistema 112 de impregnación separado. El tanque 114 de retención puede estar en comunicación de fluidos con la entrada del subsistema 110 de tratamiento con fines de recibir el WAS 149 desde el sistema 160 de separación sólido-líquido, y el sistema 117 de alimentación de lastre puede estar configurado para alimentar o suministrar de otro modo lastre 122 al tanque 114 de retención. En algunos casos, y como se mencionó anteriormente, el lastre recuperado 120 y/o el lastre sin procesar 140 pueden suministrarse directamente al tanque 114 de retención (no reivindicado) y el sistema de tratamiento puede no comprender un recipiente de mezclado separado que funcione como sistema 117 de alimentación de lastre. El tanque 114 de retención puede incluir un mezclador (no mostrado) usado para mezclar el WAS 149 con el material de lastre.
Según algunas realizaciones, el WAS lastrado 135 generado por el subsistema 110 de tratamiento tiene una concentración de lastre en un intervalo de entre cero y aproximadamente 80 g/l, o hasta aproximadamente el 8 % en volumen.
Según algunas realizaciones, una vez que el WAS lastrado 135 se ha generado en el tanque 114 de retención, puede someterse a un proceso de espesamiento, como se describió anteriormente, antes de transferirse al digestor 116, donde se digiere según cualquiera de los procesos de digestión descritos anteriormente. El WAS lastrado y digerido 130 se suministra entonces desde el digestor 116 al sistema 115 de recuperación de lastre.
Uno o más de un floculante 162, coagulante 164 y/o adsorbente 166 pueden añadirse al WAS 149 que entra en el subsistema 110 de tratamiento. Uno o más de estos materiales pueden añadirse directamente al sistema 112 de impregnación y/o al tanque 114 de retención, en línea antes de la entrada del material de WAS en el sistema 112 de impregnación y/o el tanque 114 de retención, y/o pueden introducirse a través de tanques separados. Por ejemplo, según una realización, el WAS 149 puede introducirse en un tanque de coagulante, en el que se añade un coagulante 164. El efluente coagulado puede introducirse entonces en el sistema 112 de impregnación, en el que se añade el lastre 122, y el efluente lastrado puede fluir entonces a un tanque de floculante, en el que se añade un floculante 162. El efluente de floculante puede fluir entonces al tanque 114 de retención. Según otra realización, puede que no se incluyan un tanque de floculante y un floculante 162. En otras realizaciones, puede que no se incluyan un tanque de coagulante y un coagulante 162.
El tanque 114 de retención de los sistemas 100a y 100b mostrados en las FIGS. 1A y 1B está situado aguas arriba del digestor 116 de manera que el tanque 114 de retención está configurado para suministrar WAS lastrado 135 a través de una salida del tanque 114 de retención a una entrada del digestor 116. En algunas realizaciones, el tanque 114 de retención espesa el WAS lastrado 135. El WAS lastrado 135 puede suministrarse al tanque 114 de retención desde el sistema 112 de impregnación, o suministrarse desde el sistema 160 de separación sólido-líquido, o generarse dentro del propio tanque 114 de retención (por ejemplo, mezclando lastre con WAS no lastrado tal como WAS 149). El WAS lastrado 135 puede introducirse entonces en el digestor 116.
Una realización alternativa al sistema 100b de la FIG. 1B se muestra como el sistema 100c en la FIG. 1C (no reivindicado).
Este sistema es similar al sistema 100b en que el WAS 149 que sale del sistema 160 de separación sólidolíquido no contiene lastre cuando entra en el subsistema 110 de tratamiento. Además, el lastre 122 puede introducirse en el tanque 114 de retención y mezclarse con el WAS 149 que sale del sistema 160 de separación de sólidos para formar el WAS lastrado 135 y, por lo tanto, el tanque 114 de retención puede configurarse para realizar la función del sistema 112 de impregnación. Como alternativa, como se ha analizado anteriormente, el sistema 112 de impregnación puede configurarse para incorporar lastre 122 en el WAS 149 para generar WAS lastrado 135. El WAS lastrado 135 puede introducirse entonces en el tanque 114 de retención para someterse a un proceso de espesamiento, como se describió anteriormente. Sin embargo, en la configuración del sistema 100c de la FIG. 1C, el proceso de digestión es opcional. Por lo tanto, al menos una parte del WAS lastrado 135 puede enviarse al sistema 115 de recuperación de lastre sin experimentar un proceso de digestión en el digestor 116.
Volviendo a la FIG. 1, el sistema 100 de tratamiento de aguas residuales puede incluir además un sistema 115 de recuperación de lastre. El sistema 115 de recuperación de lastre puede configurarse para recibir el WAS lastrado y digerido 130 desde una salida del subsistema 110 de tratamiento. Por ejemplo, el WAS lastrado y digerido 130 que sale del digestor 116 puede introducirse en el sistema 115 de recuperación de lastre. El sistema 115 de recuperación de lastre está configurado para separar el WAS digerido no lastrado del lastre en el WAS lastrado y digerido 130, y para proporcionar el lastre recuperado 120 que se suministra a uno del reactor biológico 102 y el subsistema 110 de tratamiento.
Según una realización alternativa como se muestra en la FIG. 1C (no reivindicada), el sistema 115 de recuperación de lastre está configurado para recibir WAS lastrado 135 desde una salida del subsistema 110 de tratamiento. Por ejemplo, el WAS lastrado 135 que sale del tanque 114 de retención puede introducirse en el sistema 115 de recuperación de lastre. El sistema 115 de recuperación de lastre en este caso está configurado para separar el WAS no lastrado del lastre en el WAS lastrado 135, y para proporcionar el lastre recuperado 120 que se suministra al subsistema 110 de tratamiento (tal como el tanque 114 de retención o el sistema 112 de impregnación).
La recuperación del lastre puede producirse usando una o más técnicas o dispositivos, que incluyen métodos de separación magnética o por peso específico que pueden incluir, pero no se limitan a, tambores de recuperación magnética, hidrociclones, hidrociclones asistidos por imán, selectores de clasificación y columnas selectoras de flujo. El uso de WAS lastrado y digerido (o WAS lastrado) como corriente de entrada al sistema 115 de recuperación de lastre puede permitir varias ventajas sobre un sistema sustancialmente similar que no incluye el subsistema 110 de tratamiento. Por ejemplo, una cantidad de material de lastre recuperado por el sistema 115 de recuperación de lastre puede ser mayor que un sistema sustancialmente similar que no incluye el subsistema 110 de tratamiento y no usa WAS lastrado y/o digerido en el sistema 115 de recuperación. Un beneficio adicional de lastrar y/o digerir WAS es que pueden recuperarse más sólidos biológicos, lo que significa que se desperdicia menos lodo que un sistema sustancialmente similar que no implementa el lastrado y la digestión de WAS.
El sistema 115 de recuperación de lastre también puede configurarse para proporcionar WAS no lastrado (FIG.
1C) o WAS no lastrado y digerido (FIGS. 1, 1A, 1B), ambos denominados en las figuras como 125 y también denominados en el presente documento “WAS recuperado” a al menos uno del reactor biológico 102 y el subsistema 110 de tratamiento, que incluyen al menos uno del sistema 112 de impregnación, el tanque 114 de retención y el digestor 116. Por ejemplo, al menos una porción del WAS recuperado 125 puede dirigirse al sistema 112 de impregnación con el propósito de impregnar el material de flóculos en el WAS digerido no lastrado con lastre. Al menos una porción del WAS recuperado 125 puede introducirse en el tanque 114 de retención en casos en donde el tanque 114 de retención está configurado para impregnar el material de flóculos con lastre 122. Además, al menos una porción del WAS recuperado 125 puede introducirse en el digestor 116 con el propósito de controlar la población de microorganismos en el digestor 116. La recirculación de sólidos sedimentados a al menos uno del reactor biológico 102 y el subsistema de tratamiento potencia adicionalmente el rendimiento y la fiabilidad, y permite flexibilidad adicional para tratar y recuperar el control de proceso durante alteraciones de proceso o procesos de puesta en marcha.
Según algunas realizaciones, al menos una porción del WAS recuperado 125 puede introducirse en el sistema 112 de impregnación del subsistema 110 de tratamiento o el sistema 112 de impregnación comentado a continuación con referencia al reactor biológico 102 del sistema 400 mostrado en la FIG. 4. El WAS recuperado 125 contiene material de flóculos cuyo peso puede aumentarse para formar flóculos biológicos pesados que ayudan en los procesos de separación.
El WAS recuperado no recirculado a al menos uno del reactor biológico 102 y el subsistema 110 de tratamiento puede salir del sistema 100 como WAS no lastrado 155 (y cuando pasa a través del digestor 116 del subsistema 110 de tratamiento también puede digerirse) y enviarse para procesamiento adicional y/o a residuos. Esto puede hacerse para controlar la población de microorganismos en el reactor biológico 102 y/o subsistema 110 de tratamiento. La recirculación del WAS recuperado 125 también reduce la cantidad de WAS no lastrado desperdiciado 155 que se envía al residuo.
Según una realización, el uso de lastre magnético puede proporcionar ventajas sobre el uso de otros tipos de material de lastre, tal como arena. Por ejemplo, puede incluirse un tambor magnético en el sistema 115 de recuperación de lastre que funciona separando los sólidos biológicos (es decir, el WAS 125 recuperado) del lastre magnético de una manera eficiente. Según algunas realizaciones, son innecesarias soluciones de limpieza para separar el lastre del material de WAS.
El sistema 115 de recuperación de lastre puede incluir cualquier aparato o dispositivo(s) conocido para separar lastre de lodo. Según un ejemplo, el sistema 115 de recuperación de lastre incluye un molino de cizallamiento como se ilustra generalmente en 200 en las FIGS. 2A y 2B. El molino 200 de cizallamiento cizalla el WAS digerido lastrado para separar el lastre del lodo. El molino 200 de cizallamiento puede incluir un rotor 205 y un estator 210. En funcionamiento, el lodo digerido lastrado 130 entra en el molino 200 de cizallamiento y fluye en la dirección de las flechas 215 y entra en el rotor 205 y luego en el estator 210. El molino 200 de cizallamiento puede diseñarse de manera que haya una estrecha tolerancia entre el rotor 205 y el estator 210, como se muestra en 220 en la FIG. 2B. El rotor 205 se acciona en algunas realizaciones a altas velocidades de rotación, por ejemplo, mayores de aproximadamente 1.000 rpm para formar una mezcla de lastre y flóculos de lodo obliterados sustancialmente libres de lastre en el área 225 (FIG. 2A) del molino 200 de cizallamiento. La mezcla de lastre y flóculos obliterados sale del molino 200 de cizallamiento a través del conducto 230, como se muestra por las flechas 235. El conducto 230, en algunas realizaciones, conduce a un subsistema separado del sistema 115 de recuperación de lastre que divide el lastre y flóculos de lodo obliterados sustancialmente libres de lastre en corrientes separadas que se emiten como lastre recuperado 120 y WAS recuperado 125, respectivamente.
En algunas realizaciones, el rotor 205 y/o el estator 210 incluyen ranuras que funcionan como una bomba centrífuga para extraer el lodo desde arriba y por debajo del rotor 205 y el estator 210, como se muestra por las trayectorias 240 en la FIG. 2A. El rotor y el estator lanzan entonces los materiales fuera de las puntas de las ranuras a una velocidad muy alta para romper el lodo lastrado en la mezcla de lastre y flóculos de lodo obliterados. Por ejemplo, el rotor 205 puede incluir ranuras 245, y el estator 210 puede incluir ranuras 250. Las ranuras 245 en el rotor 205 y/o las ranuras 250 en el estator 210 pueden diseñarse para aumentar la energía de cizallamiento para separar eficientemente el lastre del lodo que contiene lastre. El cizallamiento desarrollado por el rotor 205 y el estator 210 puede depender de la anchura de las ranuras 245 y 250, la tolerancia entre el rotor 205 y el estator 210, y la velocidad de punta de rotor. El resultado es que el molino 200 de cizallamiento proporciona un efecto de cizallamiento que separa de manera efectiva y eficiente el lastre del lodo lastrado para facilitar la recuperación del lastre.
Según otro ejemplo, el sistema 115 de recuperación de lastre puede usar ultrasonidos como mecanismo de separación. Por ejemplo, el sistema 115 de recuperación de lastre puede incluir uno o más transductores ultrasónicos. Los transductores ultrasónicos generan fluctuaciones de presión y cavitación en el WAS lastrado y digerido 130 (o WAS lastrado 135, como en el sistema 100c de la FIG. 1C), lo que da como resultado microturbulencias que producen un efecto de cizallamiento para crear una mezcla de lastre y flóculos de lodo obliterados para separar eficazmente el lastre del WAS recuperado 125. La mezcla resultante de lastre y flóculos obliterados que comprende el WAS recuperado 125 puede salir del separador ultrasónico y pasar a través de un subsistema separado del sistema 115 de recuperación de lastre que divide el lastre recuperado y flóculos de lodo obliterados sustancialmente libres de lastre en corrientes separadas que se emiten como lastre recuperado 120 y WAS recuperado 125, respectivamente.
Según otro ejemplo, el sistema 115 de recuperación de lastre puede usar fuerza centrífuga como mecanismo de separación. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la mezcla de lastre y flóculos obliterados que sale del molino 200 de cizallamiento de las FIGS. 2A y 2B o el separador ultrasónico descrito anteriormente puede dividirse en corrientes separadas en un separador centrífugo. El separador centrífugo genera una fuerza centrífuga que hace que el lastre más denso se separe de los flóculos de lodo en la mezcla y salga del sistema de recuperación de lastre como lastre recuperado 120. Los flóculos de lodo menos densos salen del sistema de recuperación de lastre como WAS recuperado 125.
Según algunas realizaciones, el sistema 115 de recuperación de lastre puede usar fuerza centrífuga sola sin un molino de cizallamiento o dispositivo de separación ultrasónica. Según otras realizaciones, el sistema 115 de recuperación de lastre puede incluir un molino de cizallamiento, un separador ultrasónico y/o un separador centrífugo. Otros tipos de dispositivos de separación pueden incluirse en el sistema 115 de recuperación de lastre. Por ejemplo, el sistema 115 de recuperación de lastre puede incluir un cuenco tubular, un cuenco de cámara, una cesta no perforada, un separador de pila de discos, u otras formas de sistemas de separación conocidos por los expertos en la técnica.
En algunas realizaciones, el sistema 115 de recuperación de lastre incluye un separador de tambor magnético. Por ejemplo, la mezcla de lastre y flóculos de lodo obliterados que sale del molino 200 de cizallamiento de la FIG. 2A, o que sale de un separador ultrasónico como se describió anteriormente, puede dividirse en corrientes separadas en un separador de tambor magnético. Un ejemplo de un separador de tambor magnético se indica generalmente en 500A en la FIG. 3A. El separador 500A de tambor magnético incluye un tambor 510 en el que está dispuesto un imán 520. El tambor gira en la dirección de la flecha 525, en el sentido de las agujas del reloj en este ejemplo. Una mezcla de lastre 120, representada por los círculos coloreados en la FIG. 3A, y flóculos de lodo obliterados (WAS recuperado 125), representados por los círculos vacíos en la FIG. 3A, se introducen en la superficie del tambor 510 giratorio a través de un conducto o rampa 505 de alimentación. El lastre, cuando está compuesto de un material magnético, por ejemplo magnetita, se adhiere más fuertemente al tambor 510 que los flóculos de lodo obliterados debido a la presencia del imán 520. Los flóculos de lodo obliterados caerán del tambor, en algunos ejemplos ayudados por la fuerza centrípeta generada por el tambor giratorio, antes que el lastre. Una paleta 540 de división puede separar el lastre recuperado 120 y los flóculos de lodo obliterados (WAS recuperado 125) en dos corrientes de salida separadas 545 (como lastre recuperado 120) y 550 (como WAS recuperado 125), respectivamente.
En otra realización del separador magnético, indicado generalmente en 500B en la FIG. 3B, la mezcla de lastre y flóculos de lodo obliterados se introduce mediante un conducto o rampa 505 de alimentación a una posición próxima y al lado del tambor giratorio 510. El lastre, cuando está compuesto de un material magnético tal como magnetita, se adhiere al tambor giratorio 510 debido a la presencia del imán 520 y puede retirarse del tambor giratorio en el lado opuesto del conducto o rampa 505 de alimentación mediante, por ejemplo, un raspador o paleta 540 de división. Los flóculos de lodo obliterados no se adhieren al tambor 510 giratorio y, en su lugar, caen desde el extremo del conducto o rampa 505 de alimentación. El resultado es la producción de corrientes separadas 545 (como lastre recuperado 120) y 550 (como WAS recuperado 125).
El sistema 100 de tratamiento de aguas residuales puede incluir uno o más dispositivos adicionales que no se muestran explícitamente en la FIG. 1. Por ejemplo, según algunas realizaciones, la mezcla dentro del subsistema 110 de tratamiento, que incluye uno o más del sistema 112 de impregnación, el tanque 114 de retención y el digestor 116, puede realizarse y lograrse usando uno o más métodos, que incluyen mezcladores mecánicos, aire difundido y mezcladores/aireadores de chorro. Los tratamientos anóxicos y anaeróbicos en el digestor 116 pueden mezclarse con mezcladores mecánicos sumergidos o flotantes, y los tratamientos aeróbicos en el digestor 116 pueden mezclarse con aireación de burbujas finas o gruesas, aireación por chorro, o cualquier combinación de las mismas. Por ejemplo, en algunos casos, puede usarse aireación fina o gruesa con mezclado. También pueden usarse una o más bombas o válvulas en el sistema 100 de tratamiento de aguas residuales para mover y encaminar fluidos entre componentes del sistema. Por ejemplo, puede usarse una bomba para bombear lodo entre uno o más componentes del subsistema 110 de tratamiento, y puede usarse una bomba para recircular el RAS 145 al reactor biológico 102. También pueden usarse uno o más sensores en el sistema de tratamiento de aguas residuales. Por ejemplo, pueden usarse sensores para medir una o más propiedades físicas (por ejemplo, TOC) de los componentes de entrada y salida de lodo del sistema, tales como el tanque 114 de retención, el digestor 116, el sistema 160 de separación sólido-líquido y/o el reactor 102 biológico. El controlador 150 puede estar en comunicación con estos sensores y usar los datos medidos para controlar uno o más componentes del sistema, tal como la velocidad de entrada o salida de fluidos que entran o salen de un recipiente, el tiempo de residencia, etc.
Según al menos una realización (no reivindicada), puede usarse un sistema 112 de impregnación para introducir lastre en el reactor biológico 102. Un ejemplo de tal configuración se muestra generalmente en 400 en la FIG.4. El sistema 112 de impregnación funciona de manera similar al sistema de impregnación comentado anteriormente con referencia a la FIG. 1B. El lastre recuperado 120 del sistema 115 de recuperación de lastre y/o el lastre sin procesar 140 de una fuente de lastre sin procesar se introducen en el sistema 112 de impregnación. El sistema 112 de impregnación mezcla licor mixto 484 del reactor biológico 102 con el lastre recuperado 120 y el lastre sin procesar 140 (si se usa), para impregnar el material de lastre en flóculos, que incluyen flóculos biológicos, suspendidos en el licor mixto 484 para formar flóculos biológicos pesados 482, que luego se introducen en el reactor biológico 102. El sistema 112 de impregnación también puede incluir un mezclador 176b que proporciona energía de mezclado suficiente para impregnar el lastre en los flóculos suspendidos del licor mixto 484. También pueden añadirse uno o más aditivos al sistema de impregnación, tales como un coagulante, floculante y/o adsorbente como se ha descrito anteriormente.
Volviendo a la FIG. 1, el controlador 150 puede configurarse para recibir una cualquiera o más señales de entrada y generar una o más señales de accionamiento, salida y control a uno cualquiera o más componentes de los sistemas de tratamiento de aguas residuales comentados en el presente documento. El controlador 150 puede, por ejemplo, recibir una indicación de un caudal, un nivel de TOC, o ambos, de las aguas residuales 105 de alimentación, el WAS (149 o 135) que sale del sistema 160 de separación sólido-líquido o del subsistema 110 de tratamiento, el RAS 145, el WAS lastrado y digerido 130 que sale del subsistema 110 de tratamiento, y/o desde otra posición dentro del sistema. El controlador 150 puede generar y transmitir una señal de accionamiento o controlar de otro modo cualquiera de los componentes del sistema, tal como el reactor biológico 102, el sistema 160 de separación sólido-líquido, el sistema 115 de recuperación de lastre, el sistema 117 de alimentación de lastre (y que incluye el lastre nuevo 140 y el lastre recuperado 120), y/o cualquiera de los componentes del subsistema 110 de tratamiento en respuesta a las señales de entrada. Por ejemplo, el controlador 150 puede generar y transmitir una señal de accionamiento al sistema 117 de alimentación de lastre, que incluye el lastre nuevo 140 y el lastre recuperado 120 para, si es necesario, ajustar la tasa de adición de lastre nuevo 140 y/o lastre recuperado 120 al sistema 112 de impregnación o al tanque 114 de retención o al reactor biológico 102. La señal de accionamiento puede basarse en una o más señales de entrada y un valor o punto de ajuste objetivo o predeterminado. El valor objetivo puede ser específico de la aplicación y puede variar de instalación a instalación.
Al menos una realización adicional (no reivindicada) se refiere a uno o más métodos para facilitar el tratamiento de aguas residuales en un sistema de tratamiento de aguas residuales. El método de facilitar puede funcionar potenciando la recuperación de lastre en un proceso lastrado y/o potenciando las propiedades de sedimentación de un sólido residual. El método puede facilitar operaciones mejoradas de una o más partes o componentes o subsistemas de un sistema de tratamiento preexistente. El método puede comprender usar uno o más de los componentes del subsistema de tratamiento divulgado en el presente documento junto con un sistema de tratamiento de aguas residuales preexistente. El método puede facilitar la mejora en las operaciones de un sistema de tratamiento independiente. La divulgación contempla la modificación de instalaciones existentes para actualizar uno o más sistemas o componentes para implementar las técnicas de la invención. Por ejemplo, un sistema de tratamiento de aguas residuales existente puede modificarse según una o más realizaciones comentadas a modo de ejemplo en el presente documento utilizando al menos algunos de los componentes preexistentes.
El método de facilitar puede comprender recibir aguas residuales de una fuente de aguas residuales en una unidad de tratamiento biológico, tratar biológicamente las aguas residuales en la unidad de tratamiento biológico para producir aguas residuales tratadas biológicamente, sedimentar las aguas residuales tratadas biológicamente para generar lodo activado residual (WAS), proporcionar un sistema de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre a uno de las aguas residuales y el WAS, lastrar uno del WAS y las aguas residuales con el lastre suministrado para generar WAS lastrado, y digerir al menos una porción del WAS lastrado para producir WAS lastrado y digerido. Según aspectos de este ejemplo, un proceso lastrado puede implementar un subsistema de tratamiento como se comenta en el presente documento que comprende un digestor 116 y, opcionalmente, un tanque 114 de retención.
Según otro aspecto, el método de facilitar puede comprender recibir aguas residuales de una fuente de aguas residuales en una unidad de tratamiento biológico, tratar biológicamente las aguas residuales en la unidad de tratamiento biológico para producir aguas residuales tratadas biológicamente, sedimentar las aguas residuales tratadas biológicamente para generar lodo activado residual (WAS), proporcionar un sistema de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre al WAS, y lastrar el WAS con el lastre suministrado para generar WAS lastrado. Según aspectos de este ejemplo, un proceso no lastrado puede implementar un subsistema de tratamiento como se comenta en el presente documento que comprende un tanque 114 de retención, y opcionalmente un sistema 112 de impregnación y/o un digestor 116. Esta configuración permite procesos de separación secundaria existentes que no usan lastre para implementar lastre aguas abajo del clarificador secundario y potenciar las propiedades de sedimentación de lodo.
Habiendo descrito así varios aspectos de al menos un ejemplo, debe apreciarse que a los expertos en la técnica se les ocurrirán fácilmente diversas alteraciones, modificaciones y mejoras. Por ejemplo, los ejemplos divulgados en el presente documento también pueden usarse en otros contextos. Según otro ejemplo, una instalación o proceso existente puede modificarse para utilizar o incorporar uno cualquiera o más aspectos de la divulgación. Por lo tanto, en algunos casos, el aparato y los métodos pueden implicar conectar o configurar una instalación existente para que comprenda uno o más de los componentes del subsistema de tratamiento divulgado en el presente documento. Se pretende que tales alteraciones, modificaciones y mejoras formen parte de esta divulgación, y se pretende que formen parte de la invención en la medida en que estén cubiertas por las reivindicaciones. Por consiguiente, los dibujos anteriores son solo a modo de ejemplo.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (100) para tratar aguas residuales, que comprende:
un reactor biológico (102) que tiene una entrada en comunicación de fluidos con una fuente de aguas residuales (105) y una salida, el reactor biológico (102) configurado para tratar aguas residuales de la fuente de aguas residuales (105) y emitir aguas residuales tratadas biológicamente desde la salida;
un sistema (160) de separación sólido-líquido que tiene una entrada en comunicación de fluidos con la salida del reactor biológico (102) y configurado para separar las aguas residuales tratadas biológicamente en un efluente pobre en sólidos y un lodo activado residual (WAS) rico en sólidos;
un subsistema (110) de tratamiento que comprende un digestor (116), una entrada en comunicación de fluidos con una salida de WAS del sistema (160) de separación sólido-líquido, y una salida para proporcionar WAS lastrado y digerido; y
caracterizado por un sistema (117) de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre al reactor biológico (102); y que comprende además un sistema (115) de recuperación de lastre configurado para recibir el WAS lastrado y digerido (130) desde la salida del subsistema (110) de tratamiento.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema (115) de recuperación de lastre está configurado además para separar WAS digerido no lastrado del lastre en el WAS lastrado y digerido, y para proporcionar lastre recuperado (120) como fuente de lastre que se suministra al reactor biológico.
3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el digestor (116) del subsistema de tratamiento tiene una entrada para recibir WAS lastrado y está configurado para proporcionar el WAS lastrado y digerido a la salida del subsistema de tratamiento.
4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el WAS proporcionado por el sistema (160) de separación sólidolíquido es el WAS lastrado recibido por la entrada del digestor.
5. El sistema de la reivindicación 3, en donde el subsistema de tratamiento comprende además un tanque (114) de retención situado aguas arriba del digestor (116) y que tiene una salida para proporcionar el WAS lastrado a la entrada del digestor (116).
6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el tanque (114) de retención está configurado para espesar el WAS lastrado.
7. El sistema de la reivindicación 1, en donde el lastre comprende al menos uno de un material magnético y arena.
8. El sistema de la reivindicación 7, en donde el material magnético es magnetita.
9. Un método para tratar aguas residuales, que comprende:
recibir aguas residuales de una fuente de aguas residuales (105) en un reactor (102) de tratamiento biológico; proporcionar un sistema (160) de separación sólido-líquido que tiene una entrada en comunicación de fluidos con la salida del reactor biológico (102) y configurado para separar las aguas residuales tratadas biológicamente en un efluente pobre en sólidos y un lodo activado residual (WAS) rico en sólidos; proporcionar un subsistema (110) de tratamiento que comprende un digestor (116), una entrada en comunicación de fluidos con una salida de WAS del sistema (160) de separación sólido-líquido, y una salida para proporcionar WAS lastrado y digerido; y
caracterizado por un sistema (117) de alimentación de lastre configurado para suministrar lastre al reactor biológico (102); y;
proporcionar además un sistema (115) de recuperación de lastre configurado para recibir el WAS lastrado y digerido (130) desde la salida del subsistema (110) de tratamiento.
10. Un método como se reivindica en la reivindicación 9, que comprende además pasar el WAS lastrado y digerido a través de un sistema de recuperación de lastre para producir lastre recuperado y WAS digerido no lastrado.
11. El método de la reivindicación 9 o 10, en donde lastrar el WAS comprende introducir el lastre recuperado en un sistema (112) de impregnación de lastre e impregnar el WAS con el lastre recuperado.
12. El método de la reivindicación 9, 10 u 11, que comprende además espesar el WAS lastrado antes de la digestión.
ES17810905T 2016-06-07 2017-06-07 Ballasted solids treatment system and method Active ES3041264T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662346786P 2016-06-07 2016-06-07
PCT/US2017/036255 WO2017214216A1 (en) 2016-06-07 2017-06-07 Ballasted solids treatment system and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3041264T3 true ES3041264T3 (en) 2025-11-11

Family

ID=60578935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17810905T Active ES3041264T3 (en) 2016-06-07 2017-06-07 Ballasted solids treatment system and method

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10829402B2 (es)
EP (1) EP3464198B1 (es)
CN (1) CN109311713A (es)
AU (1) AU2017277405B2 (es)
CA (1) CA3024165A1 (es)
ES (1) ES3041264T3 (es)
WO (1) WO2017214216A1 (es)
ZA (1) ZA201807616B (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10704021B2 (en) 2012-03-15 2020-07-07 Flodesign Sonics, Inc. Acoustic perfusion devices
CA2935960C (en) 2014-01-08 2023-01-10 Bart Lipkens Acoustophoresis device with dual acoustophoretic chamber
US11377651B2 (en) 2016-10-19 2022-07-05 Flodesign Sonics, Inc. Cell therapy processes utilizing acoustophoresis
US11708572B2 (en) 2015-04-29 2023-07-25 Flodesign Sonics, Inc. Acoustic cell separation techniques and processes
US11214789B2 (en) 2016-05-03 2022-01-04 Flodesign Sonics, Inc. Concentration and washing of particles with acoustics
KR20220066413A (ko) 2017-12-14 2022-05-24 프로디자인 소닉스, 인크. 음향 트랜스듀서 구동기 및 제어기
WO2019178179A1 (en) 2018-03-14 2019-09-19 Evoqua Water Technologies Llc High solids dissolved air flotation system and methods
CN108585388A (zh) * 2018-07-11 2018-09-28 上海环境工程设计研究院有限公司 一种沼液处理装置
KR102340961B1 (ko) * 2019-11-13 2021-12-17 주식회사 포스코건설 분말 산화철을 이용한 수처리장치
US20230357059A1 (en) 2020-09-11 2023-11-09 Evoqua Water Technologies Llc In channel magnetic recovery
EP4405307A4 (en) 2022-01-27 2025-03-19 Evoqua Water Technologies LLC USE OF FLOTATION FOR SEPARATION AND THICKENING OF BALLASTED SLUDGE

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU598041B2 (en) * 1986-09-16 1990-06-14 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Sewage treatment
US7407582B2 (en) * 2006-01-13 2008-08-05 Otv Sa S.A. Combination activated sludge—ballasted flocculation process
US20100213123A1 (en) * 2007-01-09 2010-08-26 Marston Peter G Ballasted sequencing batch reactor system and method for treating wastewater
US8470172B2 (en) * 2007-01-09 2013-06-25 Siemens Industry, Inc. System for enhancing a wastewater treatment process
US7713417B2 (en) * 2007-03-16 2010-05-11 Envirogen Technologies, Inc. Method for wastewater treatment with resource recovery and reduced residual solids generation
GB2527989B (en) * 2013-05-06 2020-04-22 Evoqua Water Tech Llc Enhanced biosorption of wastewater organics using dissolved air flotation with solids recycle
US9630865B2 (en) * 2013-05-20 2017-04-25 Veolia Water Solutions & Technologies Support System and process for removing ammonium, soluble BOD and suspended solids from a wastewater stream
WO2014205005A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Evoqua Water Technologies Llc Devices, systems and methods for facilitating nutrient removal by anaerobic ammonia oxidation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017214216A1 (en) 2017-12-14
AU2017277405B2 (en) 2023-01-19
CN109311713A (zh) 2019-02-05
US10829402B2 (en) 2020-11-10
EP3464198A1 (en) 2019-04-10
EP3464198A4 (en) 2020-01-22
US20190194049A1 (en) 2019-06-27
ZA201807616B (en) 2022-08-31
EP3464198B1 (en) 2025-08-27
EP3464198C0 (en) 2025-08-27
CA3024165A1 (en) 2017-12-14
AU2017277405A1 (en) 2018-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES3041264T3 (en) Ballasted solids treatment system and method
KR100990913B1 (ko) 고액 분리 장치
CA2873081C (en) Treatment using fixed film processes and ballasted settling
CN107108289B (zh) 改进的压载的净化系统
US20240140837A1 (en) Treatment of Liquid Streams Containing High Concentrations of Solids Using Ballasted Clarification
CN109311711B (zh) 在压载工艺中除去重金属
CN106517591A (zh) 一种反渗透浓水处理系统以及处理方法
CN112239252A (zh) 一种高硬度矿井水预处理方法和系统
KR20140099060A (ko) 고속 침전 여과장치를 이용한 터널폐수 처리 시스템
US20230357059A1 (en) In channel magnetic recovery
US20150360989A1 (en) Dispersant Enhanced Ballast Recovery
Colic et al. Fracking Wastewater Treatment at Collection Facility
Colic et al. Flocculation-Flotation vs. MBR for High MLSS Secondary Clarification
Colic et al. Flocculation-Flotation Enables Anaerobic-Aerobic Bioreactors Treatment and Reuse of High Load Tortilla Manufacturing Wastewater
HK1130026A (en) Method and system for removing pollutant from fluid