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16/06/2023

SOLVOX®, optimización de depuradoras biológicas industriales y municipales mediante oxígeno puro

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Antecedentes

 
Muchos de los problemas del tratamiento de aguas residuales, tanto en el ámbito municipal como en el industrial, son debidos a la falta de oxígeno. Las consecuencias son bajos rendimientos de depuración, ineficacia de los procesos de eliminación de nutrientes, generación de espumas o bulking y problemas de olores.
 
La aportación de oxígeno puro en la depuradora ayuda a resolver estos problemas de forma rápida, flexible y económica.
 

¿Dónde utilizar el oxígeno puro?

 
  • En depuradoras existentes deficitarias en oxígeno.
  • En transformación de depuradoras fisicoquímicas a biológicas.
  • En balsas de homogeneización para una primera oxidación del agua.
  • En inyección en tubería para evitar septicidad del agua.
  • En depuradoras de nueva construcción o ampliaciones es posible emplear soluciones combinadas aire y oxígeno, este último para cubrir puntas o bien, diseñarlas para el consumo 100% oxígeno.
  • En el sellado aerobio de lagunas o balsas de recogida de aguas.
 

¿Cuándo utilizar oxígeno puro?

 
  • Cuando la depuradora presenta bajos rendimientos.
  • Cuando existen problemas de olores.
  • Cuando las aguas son de alta carga y difíciles de tratar.
  • Cuando hay problemas de espacio para ampliaciones.
  • Cuando el vertido se produce de manera irregular: Variabilidad de cargas durante el día, estacionalidad, etc.
  • Cuando se quiere realizar un tratamiento sencillo y de bajo presupuesto de inversión.
  • Cuando es necesario eliminar la carga de nitratos.
  • Cuando se quiere mejorar la decantabilidad del fango evitando putrefacción del mismo.
  • Cuando hay averías de equipos u obras por ampliaciones de planta.
 

¿Por qué utilizar oxígeno puro?

 
  • Muy bajos costes de inversión y razonables costes de operación.
  • Reducción del volumen del reactor al poder trabajar con alta concentración de sólidos en el reactor.
  • Fácil y económica ampliación y modificación de depuradoras.
  • Sencillez y flexibilidad de manejo y control.
  • Reducción en la producción de fangos y mejora de su decantabilidad.
  • Respuesta rápida y eficaz frente a las puntas de contaminación.
  • Fácil regulación automática del oxígeno aportado que optimiza los consumos energéticos.
 

Disolución del oxígeno puro en el agua y sus ventajas en el proceso biológico

 
La absorción del gas se puede conseguir de formas diferentes, según las propiedades del gas y del líquido. Cuanto más soluble es el gas, se necesitan menos energía y equipamiento.
 
Tal como explican la ley de Henry-Dalton y la primera ley de Fick, la disolución de un gas en agua viene determinada por cinco parámetros diferentes:
 
  • Coeficiente de transferencia de masa, k [m/s]
  • Concentración del gas en el líquido a saturación, C*≈ H • pi [mg/l]
  • Concentración real del gas en el líquido, C [mg/l]
  • Superficie de contacto entre gas y líquido, A [m2]
  • Tiempo de contacto entre gas y líquido, t  [s]
 
Estos parámetros, en conjunto, describen la disolución de un gas en agua tal como sigue:
 
Gas absorbido ≈ k • (C*- C) • A • t
 
La concentración de saturación de oxígeno puro en el agua es casi 5 veces superior a la saturación del oxígeno atmosférico, lo que hace que el gradiente de concentraciones (C*- C), también denominado fuerza impulsora, sea mayor y mejore la difusión del oxígeno en el agua.
 
Las ventajas que se pueden apreciar son las siguientes:
 
  • Es posible aportar el oxígeno necesario en el reactor cuando no se dispone de espacio para más equipos de aireación, o estos son insuficientes. También puede aportar oxígeno sin incrementar la agitación que podría provocar la rotura del flóculo biológico.
 
  • Se dispone de una reserva de oxígeno para afrontar cargas contaminantes puntuales sin desestabilizar el proceso.
 
  • Permite la utilización de concentraciones muy elevadas de sólidos en el reactor con lo que se pueden obtener ahorros en el volumen de los reactores biológicos, comparado con la aireación convencional.
 
  • Hay una mejora del metabolismo por parte de los microorganismos que facilita la obtención del oxígeno incrementando la velocidad de utilización del sustrato (O2). Este hecho tiene como consecuencia un mayor rendimiento de la depuración, una menor producción de fangos, una mejora de la sedimentación de los mismos produciendo un fango compacto y una disminución de los problemas provocados por espumas y bulking.
 
 
 

Utilización del oxígeno puro en diferentes tratamientos de depuración y su complementariedad con los sistemas de aireación

 
Es posible conseguir las ventajas comentadas anteriormente mediante el empleo del oxígeno puro en todos los sistemas de tratamiento biológico aerobios:
 
  • Fangos activados convencionales.
  • Sistemas con eliminación de nitrógeno.
  • Biorreactores de membrana (MBR).
  • Sistemas tipo carrusel.
  • Lechos fluidos.
  • Otros sistemas.
 
Entre los tratamientos mencionados destaca la utilización de oxígeno puro en biorreactores de membrana (MBR) debido a que el concepto de esta tecnología coincide con las ventajas del oxígeno puro como son: reducido volumen de reactores y alta concentración de sólidos en los reactores biológicos.
 
La tecnología SOLVOX® permite la complementariedad con los diferentes sistemas de aireación de que disponen habitualmente estos tratamientos: soplantes y difusores, turbinas sumergidas con aspiración de aire, turbinas superficiales, sistemas jets sumergidos, rotores superficiales de paletas, etc. Algunos de estos sistemas permiten la adición de oxígeno puro en lugar de aire para cubrir las necesidades de oxígeno.
 
 
 
 

Tecnología SOLVOX®

 
Linde ha desarrollado diferentes tecnologías que permiten la inyección y disolución de oxígeno puro de la forma más eficiente, flexible y económica: tecnología SOLVOX®.
 
 
Disponemos de diferentes equipos SOLVOX® para todo tipo de soluciones. Son equipos estándar o realizados a la medida de cada cliente según sus necesidades. Se complementan con un cuadro de regulación del gas, una unidad de control y la instrumentación adecuada que permite la dosificación de oxígeno con alta precisión, siempre en función de las necesidades del proceso.
 
SOLVOX® I consiste en un conjunto de bomba y sistema venturi, donde el oxígeno puro es inyectado en un estrechamiento de la tubería de impulsión. La mezcla del agua de impulsión y el oxígeno a alta concentración es liberada en el Venturi, con forma de campana, dando lugar a la formación de microburbujas con lo que se consigue una mezcla homogenea del agua de la balsa y el oxígeno. Este sistema permite la agitación simultánea de la balsa.
 
 
SOLVOX® B. Consiste en la difusión de oxígeno en el agua mediante una manguera microporosa de material elastómero de alta resistencia mecánica y química. La manguera va instalada en una parrilla de dimensiones variables. La microburbuja formada, de muy pequeño tamaño, hace que la superficie de contacto entre el gas y el agua sea muy elevada y, por tanto, de gran eficiencia en la disolución. Independientemente de la profundidad de la balsa este sistema no tiene consumo energético.
 
 
SOLVOX® D. Consiste en un conjunto inyector y boquilla porosa en la que el oxígeno es transferido al agua en tubería cerrada y a presión, lo que facilita la disolución del gas durante el recorrido en la tubería hasta su punto de vertido.
 

 

 

 

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