PORTADOR DE MICROORGANISMOS PARA USO EN ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES DE LECHO FLUIDO

D E S C R I P C I ó N

OBJETO DE LA INVENCIóN

La presente invención se refiere a un portador de microorganismos empleado para descomponer los elementos contaminantes de las aguas residuales que se introducen en una depuradora.

Es objeto de Ia invención el desarrollo de un portador de microorganismos de especial geometría caracterizada por una gran superficie que favorezca Ia creación de una biopelícula y facilite el flujo de agua a través y en torno al portador para potenciar el contacto y descomposición de los elementos contaminantes por Ia biopelícula; asimismo deberá presentar Ia menor superficie posible de contacto con otros portadores para evitar el desprendimiento de Ia biopelícula.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

El principio básico del proceso de lecho fluido se basa en el crecimiento de Ia biomasa en soportes plásticos que se mueven en un reactor biológico mediante Ia agitación continua generada por sistemas de aireación.

El reactor biológico consta generalmente de los siguientes elementos:

- Lecho móvil con un medio portador

- Dispositivo de aireación

- Bomba de impulsión de aire

- Pantalla de separación

- Colector de agua tratada.

De acuerdo con esta tecnología el efluente es introducido en el reactor donde los microorganismos crecen formando una película orgánica en los elementos portadores que flotan en el fluido. Dichos microorganismos descomponen los elementos contaminantes.

El diseño geométrico del portador resulta por tanto fundamental para conseguir una transferencia óptima del substrato y del oxígeno a Ia película biológica, resultando un factor esencial para un buen rendimiento del sistema.

El oxígeno que precisan los microorganismos se suministra mediante Ia inyección de aire en forma de burbujas desde el fondo del reactor. El flujo de burbujas agita Ia mezcla y permite que los elementos portadores estén en movimiento continuo.

El efluente tratado abandona el reactor a través de una pantalla utilizando una bomba de aire que previene problemas de espumación.

En Ia Patente de Invención EP 0 575 314 se describe un "Método y reactor para Ia purificación de aguas" en el que el agua residual puede fluir a través de un reactor que contiene portadores en los que crece una biopelícula que promueve Ia conversión de impurezas, configurándose dichos portadores a partir de diversos materiales, habitualmente, pero no de forma exclusiva, plástico blando y opcionalmente plástico reciclado, en forma de trozos tubulares con paredes internas separadoras de acuerdo con unas características geométricas, dimensionales, de densidad y otros.

Los portadores con biopelículas se mantienen suspendidos y se mueven en el agua en un reactor con entrada o salida que opcionalmente cuenta con elementos de mezclado, y donde los lodos que dejan el reactor no son retornados al reactor.

DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN

El portador de microorganismos para uso en estaciones depuradoras de aguas residuales de lecho fluido que constituye el objeto de esta invención destaca fundamentalmente por mostrar un diseño cilindrico helicoidal.

Este diseño está basado en Ia incorporación de una o más aletas helicoidales adosadas a un cuerpo cilindrico que puede ser macizo o hueco, el número de aletas helicoidales puede variar entre 1 y 6 dependiendo el paso del número de aletas.

En el caso de que el cuerpo cilindrico sea macizo sólo sirve como soporte estructural de las aletas helicoidales y su radio es mínimo; en el caso de que sea hueco además de usarse como soporte estructural también permite Ia creación de una biopelícula en su superficie interior.

EI portador dispondrá preferentemente del cuerpo cilindrico hueco.

Los portadores presenta una relación entre Ia superficie y el volumen ocupado alta Io que permite contar con una superficie biológicamente activa para un volumen determinado, este valor es superior a 500 m ² /m ³ .

Dispone asimismo una relación elevada entre Ia superficie real y

Ia superficie equivalente de un portador macizo con el mismo volumen aparente o volumen ocupado con un valor de Ia superficie total mayor o igual a 1 ,5 veces Ia superficie envolvente del volumen.

Los portadores introducidos en el medio no Io ocupan totalmente sino que disponen de espacio suficiente en el medio para facilitar un movimiento constante que permita Ia aireación óptima de todas las superficies del portador, ocupando un volumen en el medio comprendido entre el 40 y el 75%. Los portadores dentro del lecho fluido estarán sometidos a un movimiento continuo de modo que los depósitos sobre Ia superficie sean eliminados y los taponamientos desaparezcan.

Los portadores en movimiento en el lecho contactan unos contra otros; por este motivo se ha previsto un diseño de los portadores que minimice el desprendimiento de las bacterias que crecen en su superficie.

En este caso las aletas helicoidales, en lugar del cuerpo cilindrico, constituyen las superficies de contacto con las aletas correspondientes a otros portadores quedando por tanto protegida Ia mayor parte del cuerpo cilindrico donde crecen las bacterias, asimismo estas aletas helicoidales evitan el aglutinamiento de portadores cuando se producen colisiones.

Se considera que los portadores deberán incorporar parte de su superficie hueca para aumentar Ia superficie utilizando el mismo volumen de material, el porcentaje de vacuidad está directamente relacionado con el precio de Ia pieza por Io que interesa mantenerlo Io más elevado posible para reducir el coste del portador. Se considera que el porcentaje de vacuidad del portador respecto al volumen envolvente es superior al 70%.

El hueco del portador dispone de un tamaño adecuado para facilitar, no sólo Ia creación de Ia biopelícula, sino también el flujo a través del mismo para favorecer el contacto y Ia descomposición de los elementos

contaminantes por Ia biopelícula, evitando por tanto que los huecos sean ocluidos por materiales en suspensión o por el crecimiento de Ia propia biopelícula, se evita así Ia aparición de taponamientos o deposiciones sobre el portador que reduciría la superficie de contacto biológica.

Por otra parte para que se forme un lecho fluido resulta fundamental que los materiales componentes del portador tengan una densidad muy cercana a Ia del agua, de manera que se reduzca al máximo cualquier movimiento ascensional o de hundimiento y los movimientos se produzcan de forma aleatoria inducidos por Ia inyección de aire en el medio.

Se ha previsto que Ia densidad del material esté comprendida entre 0,9 y 1 ,2 Kg/dm ³ .

Atendiendo las consideraciones geométricas descritas el diseño del portador tendrá asimismo en consideración una resistencia mecánica suficiente para evitar Ia deformación que puedan ocasionar los esfuerzos en el contacto entre portadores, en especial durante el proceso de llenado y vaciado del depósito.

Los portadores se diseñan preferentemente en materiales resistentes a Ia corrosión y al ataque químico como son los plásticos, que podrán incorporar inhibidores para evitar Ia degradación por el efecto de Ia radiación ultravioleta y que deberán ser inertes para todo tipo de bacterias, contemplándose que los portadores puedan ser, por ejemplo, polipropileno o polietileno. El material inmerso en agua durante largos períodos de tiempo es resistente a Ia degradación tanto lumínica, como química, aerobia o anaerobia, asimismo para favorecer que las bacterias se sitúen y crezcan sobre Ia superficie del portador Ia superficie de éste es hidrófila.

DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

Para complementar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de Ia misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del portador de microorganismos objeto de esta invención en su configuración cilindrico hueca con tres aletas helicoidales.

Figura 2.- Muestra una vista en alzado del portador de microorganismos representado en Ia figura anterior.

Figura 3.- Muestra una vista en planta del mismo portador de microorganismos.

REALIZACIóN PREFERENTE DE LA INVENCIóN

El portador de microorganismos para uso en estaciones depuradoras de aguas residuales de lecho fluido que constituye el objeto de esta invención aparece representado en las figuras de acuerdo con una posible realización de Ia invención.

De modo general el portador es del tipo de los que muestran una superficie en Ia que crece una biopelícula para descomposición de los elementos contaminantes de las aguas residuales y comprende fundamentalmente un cuerpo cilindrico (1 ) en torno al cual se encuentran una o más aletas helicoidales (2), preferentemente de 1 a 6, contemplándose para el caso representado en las figuras un cuerpo cilindrico (1 ) hueco con tres aletas helicoidales (2).

La longitud del portador a viene definida en función del paso de Ia hélice de Ia aleta helicoidal (2), en general entre 0,5 y 2 veces el paso de Ia hélice, en el caso particular representado Ia longitud coincide con el paso de Ia hélice y muestra un valor de a = 0,9 cm.

Por otra parte el portador que comprende un cuerpo cilindrico (1 ) hueco dispone de un relación entre el radio interior r del cuerpo cilindrico (1 ) y el radio exterior R de Ia aleta helicoidal (2) inferior a 1 , preferentemente entre 0 y 0,6, mostrando en el caso de las figuras una relación de 0,5.

Se han obtenido como parámetros geométricos óptimos para Ia solución de cuerpo cilindrico hueco (1 ) los que a continuación se describen:

- Relación entre Ia superficie del portador y Ia envolvente de su volumen superior a 500 m2/m3.

- Porcentaje de vacuidad del portador respecto a Ia envolvente del volumen del portador superior al 70%.

- Superficie del portador superior a 1 ,5 veces Ia superficie simple de Ia envolvente del volumen.