ES1294504U - Soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil - Google Patents
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Abstract
Soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil, con una geometría cilíndrica y dos caras abiertas, que comprende: - una pared externa (1), curvada y cerrada; - una pluralidad de paredes internas (2), también curvadas y cerradas y concéntricas a la pared externa (1); - una pluralidad de tabiques internos (3), que se prologan entre dos puntos diametralmente opuestos de una cara interna de pared externa (1), intersecando a las paredes internas (2); y - una pluralidad de celdas (4) huecas, delimitadas entre las paredes internas (2) y los tabiques internos (3), estando el soporte caracterizado por que está realizado por extrusión de polietileno de alta densidad con antioxidante fenólico y fosfato, y porque comprende noventa celdas (4).
Description
DESCRIPCIÓN
Soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuadra en el campo técnico de los procedimientos aerobios para el tratamiento biológico del agua, más específicamente en el de los embalajes, cargas y rejillas empleados en dichos tratamientos, y se refiere en particular a un soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La evolución de las tecnologías utilizadas para la depuración de aguas residuales ha ido siempre de la mano de la normativa vigente en cada momento. La principal en Europa proviene de Directiva 271 de 1991 en la que se da prioridad a los requerimientos de materia orgánica (DQO y DBO) y desde hace una década la prioridad se extiende a la eliminación de nitrógeno y fósforo para prevenir la eutrofización de los sistemas de agua receptores de vertidos de aguas residuales. Para cumplir con ello, convencionalmente se ha empleado la tecnología de fangos activos, que se basa en bacterias en suspensión en el tanque de depuración.
A finales de la década de los 90, se creó la tecnología de depuración basada en lecho móvil. La característica diferencial de la tecnología con lecho móvil respecto a tecnologías convencionales de fangos activos es la gran concentración de bacterias que crecen en una biopelícula adherida a un soporte del lecho móvil, convirtiéndolo en un proceso con una eficiencia entre doble y triple en el mismo espacio respecto a los fangos activos.
Así, en la década 2000-2010, comenzó a aplicarse esta tecnología para la eliminación de materia orgánica, mayormente en el sector industrial, donde las aguas residuales tienen mayores concentraciones de contaminante, aunque también en el sector urbano. En línea con la normativa, desde hace una década se ha extendido la aplicación de la tecnología de lecho móvil a la eliminación de nitrógeno y fósforo, porque las plantas convencionales de fangos activos necesitaban duplicar o triplicar su espacio y, además, el cumplimiento, en muchos casos, no era suficientemente consistente.
La adición de la tecnología con lecho móvil en tanques existentes de fangos activos promueve altas concentraciones de bacterias que permite eliminar nitrógeno y fósforo remodelando dichos tanques, sin necesidad de ampliarlos.
El principio básico del proceso de lecho móvil es el crecimiento de la biomasa formando una biopelícula adherida a piezas o soportes plásticos que se mueven en el interior del reactor biológico mediante la agitación generada por sistemas de aireación (reactores aerobios) o por sistemas mecánicos (en reactores anóxicos o anaerobios). Los soportes son de material plástico con densidad próxima a 1 g/cm3 que les permite moverse fácilmente en el reactor incluso con porcentajes de llenado del 70%.
La mayor eficiencia en la depuración del lecho móvil depende de la óptima combinación de varios factores:
- la superficie específica de la pieza, es decir, la relación superficie/volumen geométrica de la misma, porque cuanto mayor sea, mayor es la cantidad de biopelícula creada y, por tanto, la capacidad de depuración.
- la superficie de biopelícula protegida de las turbulencias del agua (fuerzas de cizalladura) que hace que la concentración de bacterias sea mayor para la misma superficie específica y, por tanto, la superficie efectiva y la capacidad de depuración. Esto depende del diseño del número y tamaño de las celdas del lecho móvil.
- el tamaño o diámetro de la pieza debe ser el adecuado para optimizar su comportamiento hidráulico, es decir, su movilidad y retención dentro del tanque. En un tanque de una depuradora, el agua sale a través de colectores de acero perforado que retienen los soportes de lecho móvil dentro del tanque. Cuanto mayores son los orificios de los colectores de retención, menores son los potenciales problemas de colmatación por acumulación de lecho móvil y su consecuente pérdida de carga, lo cual contribuye al funcionamiento óptimo del sistema.
Por tanto, cuanto mayores sean la superficie específica geométrica y la superficie protegidaefectiva, combinadas con el óptimo comportamiento hidráulico, mayor será el rendimiento del sistema. Es decir, más kilogramos de contaminante serán depurados al día, haciendo la planta más eficiente y robusta en su comportamiento, tanto en condiciones medias de agua entrante como en picos de carga horarias, y frente a alteraciones del agua a depurar.
Una de las ventajas del lecho móvil es que el soporte está en continuo movimiento, lo cual hace que por la cizalladura la biopelícula no crezca en exceso y evita la colmatación. No requiere, por lo tanto, de lavados para su mantenimiento en óptimas condiciones.
Se conocen en el actual estado de la técnica diversos documentos de patente relativos a soportes para crecimiento de biomasa en lechos móviles. Por ejemplo, el documento ES2647146 divulga un elemento portador para el crecimiento de biopelícula sobre él, diseñado para un flujo libre en líquido a ser purificado y teniendo superficies para el crecimiento de biopelícula que están protegidas de la abrasión de otros elementos portadores o superficies en un contenedor que contiene el líquido a ser purificado por crestas que tienen un altura que corresponde a un grosor deseado de una biopelícula destinada a crecer en las superficies protegidas.
Dicho elemento portador tiene forma de placa con un patrón en cada lado, formando dicho patrón indentaciones bien definidas para proteger el crecimiento de biopelícula, y donde la profundidad de dichas indentaciones decide el grosor de dicha biopelícula protegida.
El documento ES2274195 describe un método para la purificación biológica de agua utilizando un material vehículo, en el que el agua se trata en un reactor que contiene vehículos para el crecimiento de biopelículas. Estos transportadores se mantienen en movimiento en el agua y están diseñados para que tengan pasajes o compartimentos bien definidos que proporcionen una superficie para el crecimiento de biopelículas, que está protegida contra la colisión con las superficies de otros transportadores.
Finalmente, el documento ES2546763 divulga un reactor y proceso de depuración biológica, en el que el agua a tratar y el gas oxigenado se envían en co-corrientes ascendentes en el mismo reactor que comprende como material filtrante biológico un lecho empacado y un volumen de portadores huecos móviles que tienen un área superficial protegida para crecimiento de la película microbiana. El reactor depurador comprende un volumen de partículas móviles ubicado dentro de un espacio para expansión y eliminación de lodos.
Las partículas móviles tienen una mayor densidad que las partículas del lecho compacto. Las partículas móviles son portadores huecos que tienen pasajes de flujo internos y comprenden un área de superficie protegida para permitir el crecimiento de la película microbiana protegida contra la colisión con las superficies de otros elementos portadores, y el tamaño de las partículas del lecho empaquetado es mayor que los pasajes de flujo internos más grandes de las partículas móviles.
Existe la necesidad de disponer de soportes para crecimiento de biomasa en lechos móviles con diseños optimizados, que proporcionen una mayor superficie específica geométrica, una mayor superficie protegida-efectiva de biopelícula y un mejor comportamiento hidráulico.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención consiste en un soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil, producido mediante extrusión de HDPE (polietileno de alta densidad) virgen o reciclado, con una densidad preferente de 0,95 kg/dm3 con una tolerancia de ±0.02 kg/dm3
En una realización preferente, al HDPE se le añade una combinación de antioxidante fenólico y fosfato para mejorar la estabilización del proceso. La extrusión puede dar lugar a pequeñas variaciones en piezas individuales que no impactan en su rendimiento.
El soporte resultante tiene una geometría esencialmente cilíndrica, con dos caras abiertas, y comprende una pared externa, curvada y cerrada, una pluralidad de paredes internas, también curvadas y cerradas y concéntricas a la pared externa, y una correspondiente pluralidad de tabiques internos, que se prologan entre dos puntos diametralmente opuestos de una cara interna de pared externa, intersecando a las paredes internas para delimitar una pluralidad de celdas huecas.
La pared externa del soporte tiene un diámetro seleccionado en el rango comprendido entre 30 y 40 mm, un espesor de las paredes y los tabiques seleccionado en el rango comprendido entre 4 y 7 mm, y un número de celdas seleccionado en el rango comprendido entre 80 y 100. En la realización más preferente, el soporte tiene un diámetro de 35mm, un espesor de pared de 5 mm y comprende 90 celdas, dando lugar a una superficie específica de alrededor de 900 m2/m3, lo cual hace que la superficie protegida-efectiva sea más alta. Para este soporte, la vida útil con uso normal en un tanque de acero es de más de 20 años y más de 15 años en un tanque de hormigón con paredes lisas.
El soporte para crecimiento de biomasa en tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil así descrito supone una solución ventajosa y sencilla respecto al mencionado estado de la técnica actual, que proporciona una mayor superficie específica geométrica, una mayor superficie protegida-efectiva de biopelícula y un mejor comportamiento hidráulico.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva superior del soporte.
Figura 2.- Muestra una vista en planta del soporte.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explicación detallada de un ejemplo de realización preferente del objeto de la presente invención.
El soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil que se describe tiene una geometría esencialmente cilíndrica, con dos caras abiertas, y está realizado mediante extrusión de polietileno de alta densidad, virgen o reciclado.
El soporte comprende una pared externa (1), curvada y cerrada, una pluralidad de paredes internas (2), también curvadas y cerradas y concéntricas a la pared externa (1), y una correspondiente pluralidad de tabiques internos (3), que se prologan entre dos puntos diametralmente opuestos de una cara interna de pared externa (1), intersecando a las paredes internas (2) para delimitar una pluralidad de celdas (4) huecas. En esta realización preferente, el soporte comprende 90 celdas (4).
Las celdas (4) huecas están destinadas a actuar como pasajes de flujo dentro de un reactor de flujo de lecho móvil, en el que dicho flujo se encuentra en constante agitación. La geometría curvada de la pared externa (1), que otorga la forma cilíndrica al soporte, protege a éste de abrasiones, roturas y demás deterioros producidos por choques tanto con otros soportes próximos como con las paredes internas del reactor.
Las paredes internas (2) y los tabiques internos (3) determinan un área de superficie protegida para el crecimiento de películas de biomasa, protegiéndolas de impactos con las superficies de otros soportes en el interior del agua a depurar. El soporte está realizado por extrusión de polietileno de alta densidad con antioxidante fenólico y fosfato.
Claims (3)
1. Soporte para crecimiento de biomasa en forma de biopelícula para tratamientos biológicos de depuración de aguas residuales por lecho móvil, con una geometría cilíndrica y dos caras abiertas, que comprende:
- una pared externa (1), curvada y cerrada;
- una pluralidad de paredes internas (2), también curvadas y cerradas y concéntricas a la pared externa (1);
- una pluralidad de tabiques internos (3), que se prologan entre dos puntos diametralmente opuestos de una cara interna de pared externa (1), intersecando a las paredes internas (2); y - una pluralidad de celdas (4) huecas, delimitadas entre las paredes internas (2) y los tabiques internos (3),
estando el soporte caracterizado por que está realizado por extrusión de polietileno de alta densidad con antioxidante fenólico y fosfato, y porque comprende noventa celdas (4).
2. Soporte de acuerdo con la reivindicación 1 donde el diámetro de la pared externa (1) está seleccionado dentro del rango comprendido entre 30 y 40 mm.
3. Soporte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el espesor de las paredes (1,2) y los tabiques (3) está seleccionado dentro del rango comprendido entre 4 y 7 mm.
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