MXPA00013018A

MXPA00013018A - Metodo para la purificacion biologica de aguas residuales y gases residuales y biofiltro para el mismo.

Info

Publication number: MXPA00013018A
Application number: MXPA00013018A
Authority: MX
Inventors: Buelna Gerardo
Original assignee: Quebec Centre Rech Ind
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2003-07-14
Also published as: CA2335428C; DE69805447T2; US6100081A; EP1091797B1; DK1091797T3; DE69805447D1; CA2335428E; ES2178227T3; WO2000001470A1; EP1091797A1; AU8098798A; CA2335428A1

Abstract

Se describe un aparato para la purificación de agua residual y/o gas residual utilizando un biofiltro que contiene un material de filtración, en donde el agua residual se mueve de manera descendente en el mismo mientras que el gas residual se mueve de manera ascendente o descendente enel mismo. También se describe un aparato para la purificación simultánea de agua residual y gas residual, que comprende un material de filtración compuesto de una sucesión de capas. En una modalidad preferida, la capa superior del material portador de filtración tiene una capacidad de filtración substancialmente más baja que una capa inferior del material portador de filtración, para evitar el taponamiento del material de filtración por el flujo descendente del agua residual. También se proporciona un gradiente negativo de capacidad de filtración en la dirección del gas que fluye, para evitar una caída de presión adversa del gas que fluye a través del material de filtración. De manera más conveniente, el aparato comprende suficiente material de filtración entre la entrada de gas y la salida de agua para asegurar que el agua que viene de afuera del aparato no haya sido substancialmente contaminada por el gas residual que se mueve de manera ascendente. También se describen composiciones de filtración para la purificación de agua residual y gas residual. Finalmente, la invención se refiere a un método para la purificación de varios tipos de aguas residuales y/o gases residual

Description

METODO PARA LA PURIFICACION BIOLOGICA DE AGUAS RESIDUALES Y GASES RESIDUALES Y BIOFILTRO PARA EL MISMO ANTECEDENTES DE LA INVENCION i) Campo de la Invención Esta invención se refiere a biofiltros y métodos de biofiltración para purificar aguas residuales y/o gases residuales producidos en campos domésticos, urbanos, industriales, o agrícolas, y a composiciones para lo mismo. La invención más específicamente se refiere a biofiltros y métodos de biofiltración para la purificación simultánea o separada de tales aguas residuales y gases residuales a través de composiciones orgánicas que pueden ser preparadas. ii) Descripción de la Técnica Anterior El potencial de la biofiltración para la purificación de aguas residuales y gases residuales ha sido reconocido debido a su eficacia y bajo costo. El soporte orgánico actúa principalmente en dos niveles: a) puede retener directamente o fijar tipos diferentes de contaminantes, y b) puede actuar como un soporte o apoyo para varios tipos de microorganismos capaces de degradar las sustancias retenidas. Los constituyentes de soportes orgánicos, lignina y ácidos orgánicos en particular poseen numerosos grupos polares funcionales que confieren a los mismos una buena capacidad de absorción para moléculas orgánicas así como metales de transición (Cou pal et al. , 1 976 , Wat. Res. 10: 1071 . 1 076) . Aunque un número de sistemas de tratam iento para controlar la descarga de contaminantes ha sido descrito, debido a razones económicas, climáticas, o funcionales y también debido a sus complejidades inherentes, desafortunadamente han probado carecer de versati lidad o practicabi lidad en un nú mero de situaciones. De esta manera, los sistemas de tratamiento versátiles que pueden ser eficaces para la purificación de aguas residuales teniendo diferentes características particulares (aguas residuales urbanas contra agrícolas, por ejemplo) aún tienen que ser diseñados . U no de los apoyos orgánicos de elección es la turba, ya q ue es un material polar y altamente poroso, además de ser no costoso y fácil de utilizar. Bajo condiciones naturales, la turba absorbe muchos elementos no deseados y reduce su nivel del ambiente (McLelland et al. , 1986, Internat. Peat J. 1_: 1 - 14; Couillard , 1 994, Wat. Res. 28: 1261 -1274. En los últimos años, se ha presentado un interés en aumento en la incorporación de turba en sistemas de tratamiento de agua residual o gas residual (Buelna et al. , 10th Annual general Meeting of the Biominet Network, Missisauga, Canadá, Oct. 28, 1993. La turba remueve contaminantes de actividad microbiana del agua residual a través de reacciones de adsorción y absorción. La turba también ha mostrado ser efectiva para remover sólidos suspendidos, nutrientes, metales pesados , materia orgánica, aceites, olores y bacterias (Couillard, 1994, Wat.

Res. , 28.: 1261 - 1274; los contenidos de la cual se incorporan aqu í por referencia) . Varios diseños para lechos de filtro de turba par tratar efluentes de agua resid ual domésticos han sido desarrollados y su construcción es esencialmente similar (Couillard , 1994, Wat. Res. , 28: 1261 - 1274) . Usualmente están compuestos de cuatro capas: (desde el princi pio) u na capa de grava gruesa , una capa de arena , una capa de turba y finalmente , una capa de vidrio. Las dos capas del fondo actúan como un soporte para retener el lecho de turba. Sin embargo , estos biofiltros se reporta que son limitados para el tratamiento de pequeños volúmenes de desecho de agua residual (Couillard , 1994, Wat. Res. , 28: 1261 -1274) . Los biofiltros para la purificación de gases residuales han sido descritos en , por ejemplo la Patente Norteamericana No. 4, 662 , 900, de Ottengraf et al. , la cual describe un método para filtrar biológicamente gases residuales, haciéndolos pasar a través de una capa de material portador provisto con un microorganismo apropiado. El material portador comprende un material tal como turba y troceados de madera. El biofiltro descrito ah í es un filtro de cámaras múltiples, el cual comprende una cámara de pretratamiento que permite un rocío de los gases antes de que pasen a través del material portador, para mejorar el control de humedad. La incorporación de materiales adicionales al material portador para evitar el añejamiento de los mismos, también se describe. Estos materiales son principalmente inertes, pero además pueden comprender materiales orgánicos tales como partículas de llantas de coches , trozos de lava molidos y otros materiales no com puestos. Ottengraf también enseña que el uso de una pluralidad de unidades de filtro dispuestas una arriba de la otra , puede ser necesario cuando los gases residuales que van a ser tratados incluyen u n com ponente específico en tal alta concentración q ue la capacidad de una unidad de fi ltro es inadecuada para descomponerla de manera suficiente. Ottengraf específicamente enseña el uso de una misma composición para formar todas las unidades de filtro que son superimpuestas , que puede ser considerada substancialmente equivalente a una unidad de filtro individual gruesa conteniendo un peso equivalente de material de filtración. Otro biofiltro de la técnica anterior para purificar aguas residuales se describe en la Patente Norteamericana No. 5,494, 574 expedida el 27 de febrero de 1 996 a Unterman et al. con referencia a la Figura 2, la cual comprende una cámara de bioreacción llena con un material de empaque homogéneo proporcionando soporte para microorganismos , una entrada de gas contaminado superior, una salida de gas contaminado inferior y un circuito motorizado para recircular el material de empaque limpio hacia el reactor. Aunque tal biofiltro de tipo de lecho en movimiento puede proporcionar eficiencia a largo plazo, el mantenimiento requerido por el circuito motorizado puede ser una desventaja comparado con los biofiltros de tipo de lecho fijo. Los métodos para la purificación de aguas residuales y filtros para los mismos también han sido descritos por, por ejemplo por U nterman haciendo referencia a la Figura 1 de la referencia citada anteriormente , en la Patente N orteamericana No . 4, 461 , 708 expedida el 24 de julio de 1984 a Hakulinen et al. , y la Patente Norteamericana No. 4, 561 , 974 exped ida el 31 de diciembre de 1985 a Bernard et al. Hakuliken describe un reactor de lecho fluidizado , particularmente adecuado para la industria de procesamiento de madera . El procedimiento involucra pasos a naeróbicos y aeróbicos. El paso anaeróbico involucra un biofiltro que tiene un material de filtración compuesto en parte de piezas de plástico. Para producir condiciones aeróbicas, el aire es conducido en la parte inferior del biofiltro, m uy cerca de la salida del agua. Bernard et al, por otro lado, describe un aparato para la filtración anaeróbica de agua residual, con el material de filtración comprendiendo una pluralidad de tubos o placas verticalmente en extensión . Un aparato y método para la purificación simultánea de aire y agua también han sido descritos en la Patente Norteamericana No. 5, 080, 793 expedida el 14 de enero de 1992 a U rlings. En esta patente, se describe un dispositivo de filtración complejo, en donde el aire y el agua se mueven en forma ascendente en la primera unidad de filtración. El material portador que proporciona soporte para microorganismos comprende pequeños bloques y/o placas sólidas de poliuretano poroso. Aunque un soporte orgánico, tal como turba, es un material de filtro biológico ideal para sistemas de tratamiento de agua o gas residual , este soporte orgánico por lo general se compacta y se tapona, reduciendo así sign ificativamente la velocidad de flujo del agua que será filtrada u ocasionando una caída de presión importante del aire que pasa a través de esto. Los métodos para pretratar la turba para disminuir los problemas de taponamiento de biofiltros utilizando una mezcla de turba han sido descritos (Couillard , 1994, Wat. Res., 28: 1261 -1274). Tal método para el pretratamiento de turba también ha sido enseñado en la Patente N orteamericana N o. 5,206 ,206 de Buelna et al . , que consiste de realizar un tratamiento de tamización preliminar para recuperar solamente las fibras intermediarias, el material de turba homogeneizado resultante careciendo de partículas pequeñas, el biofiltro que modaliza el método no sufrirá de problemas de taponeamiento anteriores según experimentado por los biofiltros a base de turba convencionales. Sin embargo, en una base de operación a largo plazo, la compactación y añejamiento (encogimiento, agrietamiento, secado y desarrollo de zonas anaeróbicas) de la mezcla de turba no son significativamente evitados. Además , ya que solamente en forma efectiva se utiliza una porción del material de turba de partida, tal método de pretratamiento no es de costo efectivo. Un movimiento continuo del soporte orgánico para evitar este fenómeno de envejecimiento también ha sido descrito (Patente Norteamericana No. 4, 662, 900 y las referencias citadas en la misma) , pero dicha mezcla es generalmente impráctica. En la Patente Norteamericana No. 5, 389, 248 expedida el 14 de febrero de 1 995 a Paré et al. , se describe u n bioreactor para el tratam iento biológico de ag ua contaminada utilizando u na sucesión de capas de lecho de medios de contacto homogéneos independientemente soportados sobre una estructura de onda provista sobre una pluralidad de charolas de tratamiento de agua removibles, cada una teniendo un fondo poroso y estando separada por espacios de vapor. Aunque tal sistema puede reducir la canalización y proporcionar una distribución óptima de agua a través de las charolas de tratamiento de agua, se requiere de una estructura compleja y costosa , la cual sigue requiriendo de un cambio periódico del material de filtración conten ido dentro de las charolas . Aunque varios tipos de biofiltros han sido diseñados con el fin de purificar aguas residuales o gases residuales, sigue existiendo la necesidad de un biofiltro de bajo mantenimiento , polivalente, que muestra estabilidad a largo plazo mejorada .

COM PENDIO DE LA INVENCIÓN De esta manera, es un objeto de esta invención proporcionar un aparado para la purificación de agua residual con gas que contiene oxígeno, que utilice un material biofiltración exhibiendo una longevidad incrementada y funcionamiento, mientras q ue requiera de un bajo mantenimiento. Otro objeto de esta invención es proporcionar un aparato, composiciones y método para la purificación de aguas residuales con gas que contiene oxígeno, que utilice un material de biofiltración exhibiendo una resistencia mejorada al taponeamiento después de la filtración de las aguas residuales, mientras que evita una caída de presión adversa de gases que fluyen a través del mismo . Otro objeto más de esta invención es proporcionar un aparato, composiciones y métodos para la purificación de aguas residuales con gas que contiene oxígeno, que permite el mantenimiento de eficiencia de purificación substancialmente constante del afluente en todo momento, aún en una situación en donde la toxicidad del afluente se incremente, disminuyendo así la viabilidad y/o desarrollo de los microorganismos, las otras propiedades físico/químicas se pueden esperar que sean mantenidas . Es otro objeto de esta invención proporcionar un aparato, composición y método para la purificación de aguas residuales con gases que contienen oxígeno, que puedan ser utilizados para purificar simultáneamente aguas residuales y gases residuales de una variedad de orígenes. De acuerdo con los objetos anteriores, a partir de un amplio aspecto de la invención , se proporciona un aparato para la purificación de agua residual con gas que contiene oxígeno. El aparato comprende un alojamiento que comprende un fondo y paredes laterales, una entrada de gas ubicada en una porción inferior del alojamiento y una entrada de agua ubicada en una porción superior del alojamiento, la entrada de gas estando conectada a un distribuidor de gas y la entrada de agua estando conectada a un distribuidor de agua , el distribuidor de gas y el distribu idor de ag ua estando u bicados dentro del alojam iento, una salida de agua localizada por abajo de la entrada de gas, y una salida de gas localizada en la porción superior del alojamiento. El aparato, además com prende un material de filtración contenido dentro del alojamiento para proporcionar adsorción y/o absorción del agua residual , capacidad de intercambio iónico con el agua residual, nutrientes y soporte para la colonización y desarrollo de microorganismos adaptados para degradar contaminantes contenidos en al ag ua residual en contacto con el gas, tal material de filtración comprend iendo por lo menos una capa que incluye un material portador de filtración y u n material portador estructural en una cantidad suficiente para evitar la compactación del material de filtración y la formación de canales; por lo que el agua residual y el gas pueden fluir asegurando así la purificación de tal agua residual; en donde el gas suministrado a través de la entrada de gas substancialmente se mueve hacia arriba a través del material de filtración para escapar a través de la salida de gas y el agua residual suministrada a través de la entrada de agua se mueve en forma descendente a través del material de filtración para escapar por la salida de agua. El material de filtración se caracteriza por incrementar hacia abajo la capacidad de biofiltración para evitar el taponeamiento del material de filtración después del flujo descendente del agua residual , mientras se evita una caída de presión adversa del flujo ascendente del gas.

De acuerdo con otro amplio aspecto de la invención, se proporciona una com posición de filtración para la purificación de agua residual en presencia de oxígeno, tal composición de filtración proporcionando adsorción y/o absorción del agua residual, capacidad de intercambio iónico con el agua residual, nutrientes y soporte para la colonización y desarrollo de microorganismos adaptados para degradar los contaminantes contenidos en el agua residual en contacto con el gas residual. La composición de filtración comprende por io menos una capa que incluye un material portador de filtración y un material portador estructural en una cantidad suficiente para evitar la compactación de la composición de filtración y la formación de canales durante uso, por lo que el agua residual puede fluir asegurando así la purificación del agua residual. La composición de filtración se caracteriza por incrementar la capacidad de biof iltración en una dirección de flujo del agua residual para evitar el taponamiento de la composición de filtración después del flujo del agua residual . De acuerdo con otro amplio aspecto de la invención, se proporciona un método para la purificación de agua residual con gas que contiene oxígeno. El método comprende los pasos de: a) proveer un biofiltro capaz de proporcionar la adsorción y/o absorción del agua residual , capacidad de intercambio iónico con el agua residual , nutrientes y soporte para la colonización y desarrollo de microorganismos adaptados para degradar contaminantes contenidos en al agua residual en contacto con el gas. El biofiltro comprendiendo por lo menos u na capa que incluye un material portador de filtración y un material portador estructural en una cantidad suficiente para evitar la compactación del material portador de f iltración y del material portador estructural y formación de canales durante uso, por lo que el agua residual y el gas pueden fluir aseg urando así la purificación del agua residual , en donde el biofiltro es ca racterizado por incrementar la capacidad de biof iltracicn en una dirección de flujo del agua residual para evitar el taponamiento del biofiltro después del flujo del agua residual mientras se evita una ca ída de presión adversa del flujo de gas ascendente; y b) hacer pasar el ag ua residual a través del filtro.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Habiendo aquí general mente descrito la naturaleza de la invención, ahora se hará referencia a los dibujos anexos, que muestran, a manera de ilustración, modalidades preferidas de la misma , y en donde: La Figura 1 muestra una vista en perspectiva fragmentaria de una primera modalidad preferida de un biofiltro para la purificación de agua y gas de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 ilustra una variante de la primera modalidad mostrada en la Figura 1 ; La Figura 3 es una representación esquemática de una segunda modalidad preferida de un biofiltro para la purificación de agua y gas de acuerdo con la presente invención; y La Figura 4 es una representación esquemática que ilustra una variante de la segunda modalidad preferida mostrada en la Fig ura 5.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS A partir de la especificación y reivindicaciones anexas , se deben entender q ue el térm ino material de filtración incluye una variedad de materiales. En general , se debe entender que el material de filtración está usualmente compuesto de partículas dimensionadas con el fin de proporcionar u na superficie de adsorción y absorción razonable y una resistencia de flujo aceptable. A partir de la especificación y reivindicaciones anexas, se debe entender que el término aguas residuales está diseñado para incluir, pero rio se limita a, aguas residuales industriales, ag rícolas y municipales. Ejemplos de tales aguas residuales incluyen afluentes líquidos de centros de formación de composta; lecherías; granjas de animales ; incluyendo granjas de cerdo, ganado, caballos, pollos, zorras, visones y peses, fabricas enlatadoras; afluentes de la industria de pulpa y papel , la industria química o la industria minera; desperdicios de matadero ; desperdicios de animal; aguas negras domésticas y afluentes de tanques sépticos domésticos. Además, se debe entender que el término aguas residuales debe ser tomado en un sentido muy amplio con el fin de incluir, sin limitarse al mismo, componentes olorosos; compuestos o substancias orgánicas e inorgánicas en general , volátiles; productos de conversión orgánicos ; hidrocarburos , alcoholes , aldehidos, cetonas , ésteres , ácidos carboxílicos, componentes sulfurosos y nitrogenosos ; afluentes olorosos de granjas de animales tales como granjas de cerdos y pollos (H20, amoniaco) ; gases de escape conten iendo compuestos orgánicos o inorgánicos, por ejemplo, gas de escapa combinando una mezcla de xileno, tolueno, benceno y diferentes alquenos . A partir de la especificación y reivindicaciones anexas, el término contaminantes debe ser tomado en un amplio sentido con el fin de incluir metales, incluyendo metales pesados; compuestos orgánicos, tintes acéticos o básicos, aceites, fenoles, benceno, tolueno , xileno, compuestos orgánicos volátiles, compuestos alifáticos o cíclicos carbonatados, compuesto clorados, compuestos sulfatados, compuestos nitrurados, aldeh idos de ácidos orgánicos, nitratos y fosfatos; afluentes de las industrias de pulpa y papel; bacterias tales como coliformes fecales, afluentes de mataderos; tratamiento de agua residual doméstica; nutrientes; nitrógeno , tratam iento de lixiviado de campo terrestre, hidrocarburos; pesticidas; afluentes de industrias químicas; desperdicio tóxico; y gases olorosos, tales como dimetilamina, amoniaco y sulfuros de hidrógeno. El término material portador estructural incluye compuestos orgánicos , pero también compuestos inorgánicos. En general , el material portador estructural debe ser seleccionado de manera que las partículas del mismo exhiban una superficie de adsorción razonable así como una resistencia aceptable de flujo .

Ejemplos del material portador estructural incluyen , pero no se limitan a , virutas de madera , astillas de madera , aserrín , corteza , as í como materiales inherentes tales como pellas de plástico o tubos de plástico. Otros materiales portadores estructurales aqu í contemplados incluyen material orgánico tal como polietileno , poliestireno, partículas de hule, así como materiales inorgánicos tales como partícu las de arcilla encendida , trozos de lava molidos, partículas molidas de escoria volcánica y perlita. También se pueden utilizar mezclas de los materiales portadores estructurales anteriormente listados. El término material portador de filtración incluye compuestos orgánicos pero también compuestos inorgánicos. En general , el material portador de filtración puede debe ser seleccionado de manera que sus partículas muestren un tamaño de grano y porosidad proporcionando buenas propiedades de adsorción y absorción así como una resistencia aceptable de flujo, mostrar buenas propiedades de capacidad e intercambio iónico y ser capaces de proporcionar nutrientes y soporte para la colonización y desarrollo de microorganismos. Ejemplo de materiales de portadores de filtración incluyen, pero no se limitan a , materiales orgánicos tales como turba y composta, así como materiales inorgánicos tales como carbono activado. También se pueden utilizar mezclas de los materiales portadores de filtración anteriormente listados. Además, el término microorganismo es utilizado en un amplio sentido y se debe entender como haciendo referencia principalmente , pero no exclusivamente a bacterias y hongos. Los contam inantes que van a ser removidos a través de la biofiltración son adsorbidos y absorbidos a través del material de filtración y convertidos, por los microorganismos a sustancias no peligrosas tales como C O2 y H20. Se debe entender que la microflora puede ser adaptada al tipo de contaminante que va a ser removido de las aguas residuales y gases resid uales . También se debe entender que el material de filtración puede contener una microflora , la cual está adaptada para la purificación de un contami nante particu lar o su familia. Además, la inoculación del material de filtración por lo general se presentará en forma natural , y la microflora contenida en la sustancia será filtrada, inoculando el material de filtración . El material de filtración también puede ser inoculado proporcionando un inoculo seleccionado para el biofiltro. Por ejemplo, el inoculo sembrado en el biofiltro puede ser una muestra líquida o sólida (de I tierra, por ejemplo), que se sabe que contiene microorganismos que han estado en contacto con el contaminante que va a ser purificado . Además, el material de filtración de un biofiltro funcional puede ser utilizado como un inoculo para sembrar un segundo biofiltro (por ejemplo , el inoculo puede comprender 10% del material de filtración del segundo biofiltro) . Ejemplos de microorganismos que pueden ser utilizados en los biofiltros de la presente invención incluyen , pero no se limitan a microorganismos de crecimiento aeróbicos tales como brahamella sp., streptomyces, pasteurella sp. , achromobacter, xylosoxidans, pseudomonas strutzeri, penecillium sp. y bacillus sp., microccocus sp. En algunos cases, puede ser benéfico bioestimular el biofiltro proporcionando nutrientes al mismo. Para algunas aplicaciones de purificación, una porción del biofiltro puede utilizar microorganismos adaptados para crecimiento en una condición anaeróbica incluyendo, pero no limitándose a, Pseudomonas sp. y Bacillus sp., como se explicará más adelante con detalle. En una modalidad preferida, después de la purificación de las aguas residuales y gases residuales, el material de filtración orgánico puede ser formado en composta, de manera que puede ser utilizado, si se desea, como un fertilizante o similar. Se debe entender se consideran diferentes métodos para acelerar la formación de composta del material de filtración. Sin embargo, se debe entender que la formación de composta del material de filtración y su uso como un fertilizante se deben basar en el tipo de contaminantes que han sido purificados en el mismo. Por ejemplo, aparentemente no es aconsejable utilizar como un fertilizante a un material de filtración que haya servido para purificar metales pesados. Sin embargo, algunas sustancias tóxicas pueden ser destoxificadas a través de la biodegradación o mineralización. De esta manera, el material de biofiltro que ha servido para purificar estas sustancias tóxicas puede seguir siendo utilizado como un fertilizante. Ahora haciendo referencia a la Figura 1. se proporciona un biofiltro 1 que comprende un alojamiento 2, el alojamiento teniendo una pared inferior 4, una pared superior 6 y paredes laterales 8. La pared lateral 8a está provista con una tubería de entrada de gas 10 en su porción inferior, y una tubería de entrada de agua 12 en su porción superior. La una tubería de entrada de gas 10 y la tubería de entrada de agua 12 están provistas con una válvula 14 y 15, respectivamente. La pared inferior 4 del alojamiento 2 está provista con una tubería de salida de agua 16. La pared superior 6 está provista con una tubería de salida de gas 18. Las paredes laterales 8 también están provistas con aberturas 20 selladas con tapas removibles 22, la abertura permitiendo el acceso a la porción interior 24 del alojamiento 2. El tubo de entrada 10 se comunica con un distribuidor de gas 26, dentro del alojamiento 2, el distribuidor de gas 26 teniendo ramificaciones 28 provistas con perforaciones 30 que están orientadas hacia la porción superior del biofiltro 1, facilitando así la circulación de gas en el mismo. En la modalidad preferida ilustrada en la Figura 1, dos filas de perforaciones 30 están presentes sobre las ramificaciones del distribuidor de gas 28, las filas de perforaciones 30 estando a un ángulo de 30° desde el plano vertical de las ramificaciones 28. Las ramificaciones de distribuidor de gas 28 tienen un diámetro que es más pequeño que aquel de la tubería de entrada de gas 10, para optimizar la distribución de gas dentro del biofiltro. Las ramificaciones de distribuidor de gas 28 además están provistas con un número más pequeño de perforaciones (no mostrado) que están substancialmente orientadas hacia abajo, para oxigenar una capa inferior 46, como se explicará más adelante con más detalle . La tubería de entrada de agua 12 está conectada a un d istribuidor de agua 32 que tiene ramificaciones salientes 34 provistas con perforaciones 36 ubicadas sobre la porción superior de las ram ificaciones 34 , asegurando así que solamente el sobreflujo de agua q ue entra a las ramificaciones 34 pasará a través de las perforaciones 36 y hacia el material de filtración 38. El material de filtración 38 presente dentro del alojamiento 2 descansa sobre piedras 40 dispuestas en dos capas. En la primera capa 42, en contacto con la pared inferior 4, las piedras tienen un diámetro de aproximadamente 1 1 mm , mientras que en la seg unda capa 44 sobre la parte superior de la capa 42 , las piedras tienen un diámetro de aproximadamente 9 mm . La primera capa del material de filtración 46 descansa sobre la segunda capa de piedras 44, y está compuesta de una mezcla de turba y virutas de madera. La segunda, tercera y cuarta capas de material de filtración, 48, 50 y 52, están compuestas de virutas de madera, virutas de madera y turba y virutas de madera y corteza conifera , respectivamente. También presente en la modalidad preferida ilustrada en la Figura 1 , arriba del distribuidor de agua 32 y comprendiendo la capa más superior 54 del material de filtración 38, se encuentra una capa de corteza con ifera, preferiblemente corteza conifera y turba. La capa más superior 54 actúa como un aislante y desodorante.

Durante la operación , el gas residual es provisto a través de la tubería de entrada de gas 1 0 y después pasando a través de las perforaciones 30 del distribuidor de gas 26, la mayoría del gas residual se elevará dentro del alojamiento 2 , pasado así a través de las capas 48 , 50, 52 y 54 del material de filtración 38. U na cantidad más pequeña del gas residual fluirá hacia abajo a través de las perforaciones orientadas hacia abajo en una cantidad suficiente para oxigenar la capa inferior 46 para proporcionar una condición aeróbica requerida para la colonización y crecimiento de microorganismos. El ag ua residual fluye a través de la tubería de entrada de agua 12 y alcanza el material de filtración 38 después de pasar a través de las perforaciones 36 de las ramificaciones del distribuidor de agua 34. Las perforaciones 36 están ubicadas sobre la porción superior de las ramificaciones 34 del distribuidor de agua 32 , asegurando que el distribuidor de agua 32 permanezca relativamente lleno en todo momento, asegurando así un control más homogéneo de la humedad del material de filtración 38 y también permitiendo un flujo más homogéneo de agua en el sistema que conduce hacia la tubería de entrada de agua 12 y el distribuidor de agua 32. El agua percolada a través de gravedad desde las perforaciones 36 del distribuidor de agua 32 es purificada a través del material de filtración 38 a través de adsorción absorción y biodegradación . El agua residual también proporciona la humedad y nutrientes requeridos para la actividad óptima del biofiltro 1 , ya que contribuye a la humedad y n utrientes necesarios para la actividad de los microorganismos que colonizan el material de filtración 38. Además , la humedad del biofiltro 1 puede disolver sustancias solubles en agua presentes en los gases que pasan a través del material de filtración 38, mejorando así la eficiencia de la purificación de los gases residuales . La primera capa del material de filtración 46 está compuesta de un material portador de filtración compuesto de turba y virutas de madera y actúa como u na capa de filtración para capturar ta condensación de la materia de contaminación contenida en el gas residual y para retener materia de contaminación suspendida y disuelta contenida en el agua residual, para asegurar que el agua que llega a la tubería de salida de agua 16 haya sido substancialmente purificada aunque pueda haber sido contaminada por gases residuales de entrada. U na cantidad suficiente de material de filtración está presente en la capa 46 para proporcionar la filtración del gas residual que pasa a través de las perforaciones orientadas hacia abajo, de manera que el gas residual que sale del biofiltro con el agua purificada a través de la salida 16 también ha sido purificado. El material portador estructural , tal como corteza conifera y virutas de madera, actúa como un material de soporte para la colonización y crecimientos de microorganismos, permitiendo una distribución más uniforme de los gases residuales y agua residual a través del material de filtración 38, evitando su empaque y retraso de su añejamiento.

El Cuadro proporciona ejemplos de datos de composición de biofiltro para cada capa 46, 48, 50, 52 y 54, en términos de escalas de porcentaje en volumen de escala de constituyentes y escalas de espesor para capas correspondientes, que son aplicables a la filtración de agua y gas o solamente agua.

CUADRO 1 Para cada capa, cualquier combinación de porcentaje en volumen de constituyentes que caiga dentro de las escalas dadas puede ser utilizada para obtener un volumen total de 100% para esa capa. Se puede ver, a partir del Cuadro 1, que la turba o virutas de madera pueden ser agregadas a la corteza para obtener la capa 54. También se puede ver que la escala de porcentaje en volumen para la turba en al tercera capa 50 es más baja que la escala de porcentaje en volumen para la primera capa 46 formada en composta con turba. Ese gradiente positivo de porcentaje en volumen, que da como resultado un gradiente positivo de capacidad de filtración en la dirección del flujo del agua residual, es provisto para mejorar la eficiencia de filtración del agua residual mientras se mantiene una capacidad de filtración a largo plazo total aceptable, reduciendo el taponamiento que de otra manera puede ocurrir después de la operación extendida del biofiltro. La experiencia del solicitante ha mostrado que el alto porcentaje de sólidos suspendidos presentes en el agua residual de entrada puede conducir a un taponamiento prematura de la tercera capa 50 durante la operación extendida, tal taponamiento ocasiona una caída de presión adversa ya sea en la salida de agua o en la salida de gas, especialmente en donde el porcentaje de volumen de la turba como el material portador de filtración es demasiado alto. El tamaño de grano inferior y la integridad estructural asociada con el mismo proporcionan la capacidad de adsorción y/o absorción excesiva para la tercera capa 50. El taponamiento puede conducir a la creación de canales dentro de la capa de filtración en donde el agua residual y/o gas residual pueden fluir preferencialmente, reduciendo así la eficiencia de purificación. Aunque el taponamiento puede ser reducido utilizando un porcentaje de volumen más bajo de turba como material de filtración con un porcentaje en volumen más alto de viruta de madera como material portador estructural, la eficiencia de la filtración puede ser significativamente afectada. Para evitar este problema, el porcentaje en volumen de composta de turba de la primera capa 46 se selecciona dentro de una escala más alta que la escala correspondiente utilizada para la tercera capa 50, para proporcionar una eficiencia deseada. Ya que el porcentaje de sólidos suspendidos que permanecen en el flujo de agua que dejan la segunda capa 48, es significativamente más bajo que el porcentaje previamente encontrado en el ag ua residual de entrada, un porcentaje de volumen más alto de tu rba como material portador de filtración en la pri mera capa prod uce una capacidad de filtración incrementada para retener la mayor parte de sól idos suspendidos restantes, los cuales ya no estarán en una concentración suficiente para taponear adversamente la primera capa. Además , el gradiente negativo resultante de la capacidad de filtración como se ve en el gas que fluye hacia arriba , asociado con un incremento de porcentaje en volumen correspond iente del material portador estructural , se ha encontrado que evita la caída de presión adversa del gas que fluye a través del material de filtración. De acuerdo con una variante de la modalidad mostrada en la Figura 1 , se puede utilizar una sola capa de filtración 46 o 50, la cual muestra un gradiente en incremento de porcentaje en volumen del material portador de filtración a través de esa única capa en una dirección hacia la salida de agua. Tal única capa puede ser construida a través de la superposición de sub-capas sucesivas mostrando un porcentaje en volumen en reducción hacia arriba del material portador de filtración tal como turbas y un porcentaje en volumen en incremento hacia arriba del material portador estructural , tal como virutas de madera. En una modalidad preferida, la turba utilizada en el biofiltro es tratada física y/o químicamente con el fin de, por ejemplo, eliminar problemas que incluyen , pero no se limitan a la lixiviación de color o taponamiento. Las fibras de turba se seleccionan por tener un índice de Von Post de 2 a 6, preferiblemente de 3 a 4, una capacidad de compactación de aproximadamente 0.68, una densidad de aproximadamente 100-110 Kg/m3, una porosidad de aproximadamente 0.9, un área específica de aproximadamente 200 m2/g, y un tamaño de grano de aproximadamente 0.5-1 cm. En otra modalidad más, las fibras de turba son mezcladas con una concentración predeterminada de CaC03 o equivalente y una concentración predeterminada de un compuesto que contenga Fe, o equivalente. La adición de compuestos que contienen cal y hierro permiten del total de fósforo del agua residual y evita problemas de lixiviación de color. Sin embargo, como se mencionó previamente, el material portador de filtración, tal como carbono activado y diferentes tipos de material portador estructural, también pueden ser utilizados. También se contempla que el material de filtración contiene materiales que contrarrestan su acidificación. Ejemplo de tales materiales incluyen substancias alcalinas de reducción de pH tales como arcilla calcárea, piedra caliza y carbonato de calcio. En la modalidad preferida ilustrada en la Figura 1, el material de filtración solamente está compuesto de material orgánica, el cual puede ser formado en composta. También se debe entender que la formación en composta del material de filtración orgánico debe tomar en cuenta el tipo de contaminante que haya sido filtrado en el mismo (es decir, metales pesados y desperdicios tóxicos). Además, las piedras 40 pueden ser lavadas en forma separada del material de filtración y se pueden volver a utilizar. En otra modalidad preferida, las piedras son piedras calcáreas y de esta manera mejoran la desacidificación del agua que llega a la tubería de salida de agua 16. La calidad de la población del microorganismo con el cual el reactor será inoculado depende de la composición de las aguas residuales y gases residuales que van a ser purificados . Aunq ue se contempla que el material de filtración 38 del biofiltro 1 será inoculado por la población de microorganismo presente en las aguas residuales y gases residuales , los microorganismos específicos adecuados para la purificación de contaminantes específicos (tales como substancias tóxicas) pueden ser seleccionados e inoculados en el biofiltro. También, estos pueden ser mezclados con el material de filtración en el momento del establecimiento del biofiltro. También se contempla que en ciertas situaciones, una pluralidad de biofiltros puede ser conectada entre sí en serie. Si se desea, los diferentes biofiltros conectados entre sí pueden ser adaptados para purificar diferentes tipos de aguas residuales y gases residuales, o para pulir el afluente tratado. También se contempla un pretratamiento de aguas residuales que serán purificadas a través del biofiltro de la presente invención , el pretratamiento se efectúa a través de métodos convencionales tales como utilizando un tanque séptico, o un estanque. Se debe entender, que la geometría especial de las diferentes capas pueden ser variadas de acuerdo con la necesidad y fu ncionamiento requerido del biofiltro . De esta manera , el diseño de las diferentes capas dentro del biofiltro se basará en la eficacia objetivo de la purificación de los contaminantes q ue serán purificados , así como la velocidad deseada de filtración . Por ejemplo, por lo tanto , se pueden agregar más capas, dando como resultado, por ejemplo, una velocidad reducida de filtración , sin una reducción en eficiencia . En forma inversa, el número de capas puede ser reducido, incrementando así la velocidad de filtración . Ya que algunos contaminantes son más fáciles de purificar que otros , una reducción en el número de capas puede seguir permitiendo una purificación eficaz de un tipo específico de contaminante. La composición de filtración de la presente invención es preferenciaimente seleccionada con el fin de asegurar la estabilidad estructural máxima del biofiltro, por ejemplo, evitando la compactacion y taponamiento, y también para limitar de descarga temporal de contaminantes adsorbidos para el material de filtración. En una modalidad preferida, las virutas de madera y/o cortezas son utilizadas como materiales portadores estructurales que forman composta de las capas de biofiltro. Las virutas de madera que muestran una capacidad de compactacion de aproximadamente 0.52, una densidad de aproximadamente 140-160 Kg/m3, una porosidad de aproximadamente 0.89-0.9, y un tamaño de grano de aproximadamente 2-5 cm pueden ser utilizadas. Las cortezas coniferas que muestran capacidad de compactacion de aproximadamente 0.61 , una densidad de aproximadamente 170-220 kg/m3 una porosidad de aproximadamente 0.85-0.88 , y un tamaño de g rano de aproxi madamente 2-5 cm pueden ser utilizadas . Alternativamente , también se puede utilizar aserrín que m uestra una capacidad de compactación de aproximadamente 0.65, densidad de aproxi madamente 140- 160 kg/m3, una porosidad de aproximadamente 0.89-0.9, y un tamaño de grano de aproximadamente 1 -2 cm . Tam bién se contem pló , que la válvula 1 5 de la tu bería de entrada de agua 12 , también puede ser operada con el fin de negar el acceso de agua al interior del biofiltro, una vez q ue se ha obtenido una hu medad suficiente del material de filtración. Haciendo referencia ahora a la Fig ura 2, de acuerdo con una variante de la primera modalidad preferida de la Figura 1 , se puede ver que la tubería de entrada de gas 1 0 está localizada para comunicarse con un distribuidor de gas 26 dispuesto dentro de la segunda capa 48, y el biofiltro 1 , además com prende un tubo de salida de gas lateral 1 1 conectado a un colector de gas 1 3 dispuesto dentro de la primera capa de filtración 36, tal colector de gas 1 3 es de un diseño similar que el distribuidor de gas 26. El colector de gas 13 tiene ramificaciones 1 5 provistas con una serie superior e inferior de perforaciones 1 7 y 1 7' que están respectivamente orientadas en forma ascendente en forma descendente. La caída de presión de gas que de otra manera puede ocurrir, para el gas q ue fluye hacia abajo a través de toda la capa de filtración 46 es evitada permitiendo que el gas que fluye hacia abajo pase a través de una porción superior de la capa 46 y después a través del colector de gas 13 en un estado purificado, mientras que el gas purificado que fluye hacia arri ba está fluyendo afuera del biofiltro que pasa la capa 48 y a través de la salida de gas 1 8. Mientras las perforaciones interiores permiten que el agua entre a las perforaciones superiores para que pasen hacia abajo a través del colector 13, para que sean purificadas a través de la capa 46, la resistencia del flujo de gas ejercida sobre el gas purificado q ue entra al colector 1 3 a través de las perforaciones superiores 1 7 su bstancialmente evita que el gas purificado entre a la porción de abajo de la capa 46, permitiendo así que el gas deje el biofi ltro a través del tubo de salida 1 1 . En esa configuración , está presente una cantidad suficiente de material de filtración entre el distribuidor de gas 26 del colector de gas 1 3 para proporcionar una eficiencia de pu rificación de gas deseada. De acuerdo con una variante de la modalidad mostrada en la Fig ura 2 , el biofiltro puede ser parcialmente sumergido para proporcionar el crecimiento de microorganismos anaeróbicos capaces de degradar una materia de contaminación específica contenida en el agua residual , o para realizar la desnitrificación , para completar su purificación. En dicho caso, las capas 42 , 44 y una porción inferior de la capa de filtración 46 se sumergen controlando el flujo de agua dejando el biofiltro utilizando un dispositivo de control de flujo conocido 1 9 en la salida 16, proporcionando así una condición anaeróbica apropiada para permitir que los microorganismos deseados se desarrol len dentro de las capas sumergidas , y para que el agua purificada pase. El colector de gas 13 ubicado justo por arriba de la porción su merg ida de la capa 46 , evita que el gas pase y después permite dejar el biofiltro a través del tubo de salida 1 1 . Se contempla en la presente que el biofiltro de la presente i nvención también puede ser utilizado solamente para pu rificar aguas residuales. Para el tratamiento de ag uas residuales solamente, el acceso del gas hacia el material de filtración, a través de la tubería de entrada de gas 1 0, puede ser negado operando la válvula 14 , como se muestra en la Figura 1 . Alternativamente, el gas que viene en la tubería de entrada de gas, puede ser aire del ambiente opuesto a los gases residuales y de esta manera pueden servir airar y mezclar el material de filtración. Ejemplos de datos de composición de biofiltro dados en Cuadro 1 para cada capa 46, 48 , 50 , 52 y 54 pueden ser utilizados para filtrar agua de acuerdo con u na modalidad preferida. Se debe entender que en otra modalidad, adecuada en ciertas situaciones, el biofiltro tiene una configu ración de tipo abierta. Haciendo referencia a la Figura 1 , tal biofiltro de aire abierto no está provisto con una pared superior 6 y las porciones superiores de las paredes laterales 8 formando así la salida de gas. En ciertas situaciones, un control de la temperatura del agua y/o gas que entra puede ser ventajoso . La invención ahora será descrita a través de los siguientes ejemplos.

EJEMPLO 1 Filtración simultánea de aguas residuales y gases residuales Se utilizó un filtro de acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el biofiltro consistiendo de un alojamiento de plástico con una longitud de 76 cm, y una anchura de 61 cm y una altura de 125 cm. Se conecta una tapa a la salida de agua con el fin de permitir un muestreo del agua que llega a la misma. Ocho aberturas, cuatro sobre dos diferentes paredes laterales, y provistas con tapas removibles, permiten el muestreo del material de filtración del material de filtración y realizar las mediciones con relación a la purificación. Las cuatro aberturas sobre una pared lateral particular fueron localizadas 10, 35, 60 y 85 cm por arriba de la pared inferior del biofiltro. La pared inferior del biofiltro también fue provista con ruedas con el fin de hacerla móvil y más fácilmente transportable.

Caracterización de las aguas residuales y gases residuales En el interior, el biofiltro comprende dos capas de piedras de 5 cm, la capa inferior estando formada en composta de piedras calcáreas teniendo diámetros de aproximadamente 11 mm y la segunda capa de piedras calcáreas teniendo diámetros de aproximadamente 9 mm. La primera capa de material de filtración 46 está compuesta de un material portador de filtración que comprende una mezcla de 38 de litros de virutas de madera, 110 litros de turba (turba 35%, virutas de madera 65%), 1.6 kg de FeCI3 5,5, kg de CaC03 y dos litros de inoculo. Las muestras de los biofiltros que salen también pueden ser utilizadas como el inoculo. El espesor de esta primera capa es de aproximadamente 30 cm. La segunda capa de material de filtración 48 tiene un espesor de aproximadamente 15 cm y está compuesta de un material portador estructural que comprende virutas de madera conteniendo dos litros de inoculo. El tercera capa de material de filtración 50 tiene un espesor de aproximadamente 30 cm y está compuesta de un material portador de filtración comprendiendo 128 litros de virutas de madera, 70 litros de turba (virutas de madera 75%, turba 25%), 0.75 kg de FeCI3, 2.6 kg de CaC03 y dos litros de inoculo. La cuarta de capa de material de filtración 52 es de un espesor de aproximadamente 10 cm y está compuesto de un material portador estructural comprendiendo 50% de virutas de madera y 50% de corteza de conifera. La capa más superior de material de filtración 54 tiene un espesor de aproximadamente 20 cm y solamente está compuesta de corteza conifera. El agua residual utilizada se preparó a partir de un lixiviado concentrado de abono de bovino. Se prepararon tres mezclas a partir de este lixiviado concentrado, teniendo diferentes cargas orgánicas de 0.05, 0.08 y 0.12 kg BOD5/m3 día. Estas mezclas se obtuvieron agregando agua al lixiviado concentrado. El agua utilizada tuvo un contenido residual promedio de cloro de 0.2 mg/l. El flujo de lixiviado en el biofiltro se mantuvo a 50 L/d. El gas residual utilizado viene de un lugar en donde se almacenó abono de cerdo. Con el fin de asegurar una suficiente concentración de olor, el abono de cerdo se cambió tres veces a la semana, continuamente se mezcló y su pH se incrementó con el fin de favorecer la liberación de los componentes olorosos. Estos componentes son miembros de una familia molecular grande que incluye: ácidos orgánicos volátiles, aldehidos, cetonas, ésteres, aminas, sulfuros, mercaptanos, fenoles y componentes heterocíclicos nitrogenosos. El flujo de aire probado fue de 50, 100 y 250 m3/h.

Métodos y análisis La recolección de muestra líquida se realizó dos veces a la semana. Se tomaron muestras en la entrada del biofiltro así como en su salida y se sometieron a los siguientes análisis: demanda de oxígeno químico (COD), sólidos suspendidos totales (TSS), color y pH. Estos análisis se realizaron en cada muestreo. Se realizaron otros análisis una vez a la semana, estos incluyendo: demanda de oxígeno bioquímico 5-días (BOD5), nitrito, nitrato y coliformas fecales. Todos estos análisis fueron conducidos de acuerdo con los métodos estándares (APHA, 1989). El análisis de los gases de entrada se realizó a través de dos métodos. El primer método se basó en un análisis colorimétrico utilizando reactivos de Draeger como se describe por (Draeger Detector tube handbook, Agosto 31, 1990, Ed. National Draeger Inc.). En resumen, los gases son directamente bombeados a través de un tubo que contiene un reactivo y una fase cuyo color es dependiente de un producto de olor específico. La intensidad de la coloración en el tubo graduado permite u na estimación de la concentración de este producto oloroso. El muestreo se realizó dos veces a la semana y se recogieron muestras en la entrada y en la salida , as í como dentro del biofiltro utilizando las ocho aberturas en sus paredes laterales. Se realizó u n segundo análisis para evaluar la eficiencia del tratamiento de olor que consistió en una evaluación por parte de un jurado de los olores disipados a partir de una pieza de papel que haya sido expuesta durante 24 horas a la entrada o a la salida del biofiltro. Los olores fueron cualitativamente evaluados. Este análisis se realizó dos veces a la semana. Otra información , tal como temperatura del gas y del agua en la entrada y la salida, la humedad del gas dentro del biofiltro, el flujo de agua dentro del biofiltro y la caída de carga fue obtenida diariamente.

Resultados El biofiltro de la presente invención permitió obtener flujos de gas de hasta 250 m3/h . Se mostró que el pH del agua que viene del biofiltro fue relativamente constante a través de la experimentación , a un pH de aproximadamente 7; además, la temperatura de las muestras correspondió a las temperaturas circundantes y de esta manera , a aproximadamente 20°C. En general , una comparación de los sólidos suspendidos totales y de la demanda de oxígeno bioquímica de cinco días entre la entrada y la salida del biofi ltro mostró una eficiencia de purificación por arriba de 90%. Para la demanda de oxígeno químico, la eficiencia de purificación fue del orden de 77%. Sin embargo, parece que el sistema ofrece una mejor eficiencia para una COD en la entrada de aproximadamente 2 , 000 mg 02/1 . Generalmente, la eficiencia de purificación del biofiltro para fosfato fue superior a 90%, aunque el biofiltro parece ser más eficiente para una concentración de fosfato en el punto de entrada que inferior a 50 mg/l. La eficiencia de purificación del biofiltro en general se mostró superior a 97%. El biofiltro no exhibió problemas de descarga temporal asociados con otros tipos de sistemas de tratamiento. La humedad relativa del material de filtración se midió a aproximadamente 81 % . Se mostró que el gas de amoniaco es purificado en promedio a 93% . Finalmente, a través de evaluación sensorial del olor, la eficiencia de purificación de los gases residuales se valuó muy cercana a 1 00% . En resumen , por lo tanto, el biofiltro de la presente invención exhibe excelentes perfiles de purificación para el tratamiento simultáneo de aguas residuales y gases residuales.

EJEMPLO 2 Purificación de aguas residuales solamente En otra modalidad, un biofiltro consistiendo solamente de material orgánico el cual puede ser formado en composta, se descansa sobre una capa de piedra, preferiblemente piedras calcáreas, si milares a aquellas encontradas en el fondo del biofiltro para la pu rificación simultánea de ag uas residuales y gases residuales. En estas piedras yace una capa de filtración individ ual teniendo aproximadamente 100 cm y com puesta de u na mezcla de turba y virutas de madera como el material portador de filtración y el material portador estructural respectivamente. La capa de filtración individual muestra un gradiente incrementante del porcentaje en volumen de turba en la dirección del flujo de agua residual , empezando de aproximadamente 30% en la sub-capa superior, aproxi madamente 40% en la sub-capa inferior, mientras que las virutas de madera están presentes de aproxi madamente 70% en la sub-capa superior a aproximadamente 60% en la capa i nferior. Una capa de un material portador estructural comprendiendo virutas de madera y corteza, preferiblemente corteza con ifera (50% de virutas de madera, 50% de corteza) descansa sobre la sub-capa superior de virutas de madera/turba y proporciona un medio para asegurar una buena distribución del agua residual a través del material de filtración . El agua residual puede ser alimentada a través de aspersión, o a través de un distribuidor de agua tal como se describió en el biofiltro para la purificación simultánea de agua residuales y gases residuales. Un flujo de aire es externamente su ministrado para proporcionar el oxígeno requerido para la colonización y crecimiento de microorganismos aeróbicos. Se debe entender que una capa de aproximadamente 20 cm de 100% de corteza conifera, preferiblemente corteza conifera y tu rba pueden estar presentes sobre la parte superior del dispositivo de aspersión o distribuidor de agua con el fin de aislar y/o desodorizar el biof iltro.

EJEMPLO 3 Distribuidor de membrana permeable En una modalidad adicional, como se ilustra en la Figura 3, la entrada de agua 112 está conectada a un medio de distribución de agua que puede consistir de un distribuidor de agua 132 y/o una membrana permeable 160. El agua residual es absorbida en la membrana 160 y pasa a través de ésta distribuyendo uniformemente el agua residual en el material de filtración 138. El agua residual después de ser filtrada a través del medio de filtración 138 pasando a través del mismo y es recogida en la capa 140 soportada por la pared inferior 104, la capa 140 preferiblemente consistiendo de piedras para drenar el agua filtrada a través de la salida de agua 116. La membrana adecuada para la presente invención debe ser permeable y preferiblemente puede permitir la capilaridad del agua. Un ejemplo de una membrana adecuada puede ser, preferiblemente, pero no en forma restringida, un geotextil producido por TEXEL INC. Tal geotextil ya probado tiene las siguientes características: espesor: 2. 5mm; densidad: 250 g/m2 capacidad de absorción : 1 5 veces su peso en agua; y capilaridad vertical : 3 cm. Como se il ustra en la Figura 4, la membrana 160 también se extiende hacia fuera del biofiltro 1 00 con el fin de estar en contacto con el ag ua residual 162 que será filtrada contenida en una artesa o recipiente 163. De acuerdo con una variante de la presente invención, el ag ua residual q ue será filtrada puede estar contenida en una cavidad formada en la periferia del biofiltro 1 00 par formar una parte integral del mismo. En ambos casos, la entrada de agua 1 12 es rem plazada por una abertura 1 12' para dejar que la membrana pase a través de la pared lateral 1 08a del alojamiento 1 02. Por consiguiente, el agua residual 162 es absorbida por la membrana 160 y se dirige hacia el medio de filtración 138 a través de capilaridad . Se debe entender que dicha membrana también puede ser utilizada para distribuir uniformemente el gas que será filtrado. Por lo tanto, los medios de distribución de gas 126 también pueden ser reem plazados por tal membrana, en ambas modalidades mostradas en las Figuras 3 y 4. Excepto para los medios de distribución de agua y/o la entrada de agua, las funciones y operaciones son idénticas a las modalidades previas descritas anteriormente. Aunque la invención ha sido descrita con particular referencia a las modalidades, se debe entender que aquellos expertos en la técnica pueden proporcionar numerosas modificaciones a la misma. Por consiguiente, la descripción y dibujos anteriores deben ser tomados como ilustrativos de la invención y no como un sentido li mitante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (1) para la purificación de agua residual con gas que contiene oxígeno, que comprende: un alojamiento (2) comprendiendo paredes inferiores y laterales (4,8); una entrada de gas localizada en una porción inferior del alojamiento y una entrada de agua (10) localizada en una porción superior del alojamiento (2), la entrada de gas (10) estando conectada a un distribuidor de gas (26) y la entrada de agua (12) estando conectada a un distribuidor de agua (32), el distribuidor de gas (26) y el distribuidor agua (32) estando localizados dentro del alojamiento (2); una salida de agua (16) localizada por abajo de la entrada de gas (10), y una salida de gas (18) localizada en la porción superior del alojamiento (2); un material de filtración (38) contenido dentro del alojamiento (2) para proporcionar adsorción y/o absorción del agua residual, capacidad de intercambio iónico con el agua residual, nutrientes y soporte para la colonización y crecimiento de microorganismos adaptados para degradar contaminantes contenidos en el agua residual en contacto con el gas, el material de filtración comprendiendo por lo menos un capa (46,50), incluyendo un material portador de filtración y un material portador estructural en una cantidad suficiente para evitar la compactación del material de fi ltración y la formación de canales; por lo que el agua residual y el gas pueden flu i r asegurando así la purificación del agua residual ; en donde el gas suministrado a través de la entrada de gas (10) su bstancialmente se mueve hacia arriba a través del material de fi ltración (38) para escapar a través de la sal ida de gas (18) y el agua residual suministrada a través de la entrada de agua (12) se m ueve hacia abajo a través del material de filtración (38) para escapar a través de la salida de agua ( 16) , y en donde el material de filtración (38) se caracteriza por incrementar hacia abajo la capacidad de biofiltración para evitar el taponamiento del material de filtración (38) después del fl ujo descendente del agua residual , mientras se evita una caída de presión adversa del flujo de gas ascendente.

2. El aparato ( 1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el gas que contiene oxígeno es un gas residual, el material de filtración (38) además proporciona adsorción y/o absorción del gas residual , capacidad de intercambio iónico con el gas residual , nutrientes y soporte para la colonización y crecimiento de microorganismos adaptados para degradar contaminantes contenidos en el gas residual , el material de filtración (38) asegurando así la purificación adicional del gas residual y en donde está presente suficiente material de filtración entre la entrada de gas (10) y la salida de agua ( 16) para asegurar la purificación del agua contaminada por el gas residual de entrada, el distribuidor de gas (26) distribuyendo la mayor parte del gas hacia arriba y una porción restante del gas hacia abajo permitiendo la colonización y crecimiento de los microorganismos dentro del material portador de filtración presente entre la entrada de gas (10) y la salida de agua (16).

3. El aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además un colector de gas (13) localizado dentro del alojamiento (2) y por abajo del material de filtración presente entre la entrada de gas (10) y la salida de agua (16), para recoger la porción restante del gas.

4. El aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el material de filtración (38) se extiende por abajo el colector de gas (13), la salida de agua (16) estando provista con dispositivo de control de flujo (19) para ocasionar la inmersión del material de filtración bajo el colector de gas (13) para proporcionar una condición anaeróbica mantenida para la colonización y crecimiento de otros microorganismos para degradar los contaminantes contenidos en el agua residual, para purificar más el agua residual.

5. El aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde por lo menos una capa comprende una capa superior (50) y una capa inferior (46), la capa superior (50) siendo de una capacidad de biofiltración substancialmente más baja que la capa inferior (46).

6. El aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el material portador de filtración de la capa superior (50) comprende de aproximadamente 20% a aproximadamente 30% en volumen de turba.

7. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el material portador estructural de la capa superior (50) además comprende de aproximadamente 70% a aproximadamente 80% en vol umen de virutas de madera.

8. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el material portador de filtración de la capa inferior (46) comprende alrededor de 30% a aproximadamente 40% en volumen de turba .

9. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el material portador estructural de la capa inferior (46) además comprende de aproximadamente 60% a aproximadamente 70% en volumen de virutas de madera.

10. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el material de filtración (38) esencialmente consiste de material orgánico, permitiendo así la formación de composta del material de filtración del agua residual. 1 1 . El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 0, en donde el material portador de filtración comprende turba. 12. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 1 , en donde el material portador estructural comprende virutas de madera. 13. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 , que comprende además una capa desodorante y/o aislante más superior (54). 14. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 3, en donde la capa desodorante y/o aislante más superior (54) comprende corteza conifera . 1 5. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 , q ue comprende además una pared superior (6) conectada a las paredes laterales y encerrando el alojamiento. 16. El aparato ( 1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde se inoculan microorganismos en el material de filtración (38) . 17. El aparato (1 ) de acuerdo con la reivind icación 1 , que comprende además una capa estructural más inferior de piedras (42,44) , para soportar el material de filtración. 18. El aparato ( 1 ) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el distribuidor de agua ( 1 32) y el distribuidor de gas (126) , cada uno comprende una membrana permeable (160) capaz de capilaridad . 19. U na com posición de filtración (38) para la purificación de agua residual en presencia de oxígeno, tal composición de filtración proporcionando adsorción y/o absorción del agua residual , capacidad de intercambio iónico con el ag ua residual , nutrientes y soporte para la colonización y crecimiento de microorganismos adaptados para degradar contaminantes contenidos en el agua residual y en contacto con el gas residual , la composición de filtración (38) comprendiendo por lo menos una capa (46, 50) incluyendo un material portador de filtración y un material portador estructural en una cantidad suficiente para evitar la compactación de la composición de filtración (38) y la formación de canales durante uso, por lo que el agua residual puede fluir, asegurando así la purificación del agua residual, en donde la composición de filtración (38) se caracteriza por la capacidad de biofiltración en incremento en una dirección de flujo del agua residual para evitar el taponamiento de la composición de filtración (38) después del flujo de agua residual. 20. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 19, en donde por lo menos una capa comprende al menos una capa frontal (50) y al menos una capa siguiente (46), la capa frontal (50) siendo de una capacidad de biofiltración substancialmente más baja que la capa siguiente (46). 21. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 20, en donde el material portador de filtración de la capa frontal (50) comprende alrededor de 20% a 30% en volumen de turba. 22. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 21, en donde el material portador estructural de la capa frontal (50), además comprende de aproximadamente 70% a aproximadamente 80% en volumen de virutas de madera. 23. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 21, en donde el material portador de filtración de la capa siguiente (46) comprende de aproximadamente 30% a aproximadamente 40% en volumen de turba. 24. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 23, en donde el material portador estructural de la capa siguiente (46) además, comprende alrededor de 60% a 70% en volumen de virutas de madera. 25. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la composición de filtración consiste esencialmente de material orgánico, permitiendo así la formación de composta del material de filtración después de la filtración del agua residual. 26. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el material de portador de filtración comprende turba. 27. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 26, en donde el material portador estructural comprende virutas de madera. 28. La composición de filtración (38) de acuerdo con la reivindicación 19, en donde se inoculan microorganismos en el material de filtración. 29. Un método para la purificación de aguas residuales con gas que contiene oxígeno, que comprende los pasos de: a) proporcionar un biofiltro (38) capaz de proveer adsorción y/o absorción del agua residual, capacidad de intercambio iónico con el agua residual, nutrientes y soporte para la colonización y desarrollo de microorganismos adaptados para degradar contaminantes contenidos en el agua residual en contacto con el gas, el biofiltro comprendiendo por lo menos una capa (46,50), incluyendo un material portador de filtración y un material portador estructural en una cantidad suficiente para evitar la compactación del material portador de filtración y del material portador estructural y la formación de canales durante uso, por lo que el agua residua l y el gas pueden fluir asegurando así la purificación del agua residual; en donde el biofi ltro (38) se caracteriza por una capacidad de biofiltración en incremento en una dirección de flujo del agua residual para evitar el taponamiento del biofiltro (38) después del flujo del agua residual , mientras que evita la caída de presión adversa del flujo de gas ascendente; y b) hacer pasar el agua residual a través del biofiltro (38) . 30. El método de acuerdo con la reivindicación 29, en donde por lo menos una capa comprende al menos una capa frontal (50) y al menos una capa siguiente (46), la capa frontal (50) siendo de una capacidad de biofiltración substancialmente más baja que la capa siguiente (46). 31 . El método de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el material portador de filtración y el material portador estructural esencialmente consisten de material orgánico, permitiendo así la formación de composta de tal material portador de filtración y de tal material portador estructural después de la filtración del agua residual. 32. El método de acuerdo con la reivindicación 31 , en donde el material portador de filtración comprende turba. 33. El método de acuerdo con la reivindicación 32, en donde el material portador estructural comprende virutas de madera .