COMPOSICION ECOLOGICA PARA EL TRATAMIENTO Y PURIFICACION DE AGUAS RESIDUALES.

Composición para el tratamiento y purificación de aguas residuales, consistente en gránulos porosos con un tamaño de grano inferior a 5 mm de una mezcla natural de dolomita y arcillas, caracterizada porque dichas arcillas son una mezcla de esmectitas, illita y sepiolita en los porcentajes siguientes: %

(p/p)

- esmectitas 5-40

- illita: 0-30

- sepiolita: 5-70 respecto al peso total de la composición, y caracterizada porque dicha composición es sometida a un tratamiento térmico a una temperatura entre 20 y 1.200ºC durante un periodo de tiempo de 10 segundos a 24 horas y/o a un tratamiento químico con un ácido orgánico y/o inorgánico o una sal de los mismos

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04380230.

Solicitante: S.A. MINERA CATALANO ARAGONESA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CABALLERO LOPEZ,MIGUEL ANGEL, TOLOSA CORTES,JOSE IGNACIO, AGUAVIVA LADRERO,NURIA ISABEL, JIMENEZ LORENZO,MAXIMO.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 19 de Noviembre de 2004.

Fecha Concesión Europea: 26 de Agosto de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C02F1/28B
  • C02F1/52F
  • C02F3/12E

Clasificación PCT:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/52 (por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento biológico del agua, agua residual o... > C02F3/12 (Procesos por fangos activados)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/28 (por absorción o adsorción (utilizando cambiadores de iones C02F 1/42; composiciones absorbentes o adsorbentes B01J))

Clasificación antigua:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/52 (por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento biológico del agua, agua residual o... > C02F3/12 (Procesos por fangos activados)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/28 (por absorción o adsorción (utilizando cambiadores de iones C02F 1/42; composiciones absorbentes o adsorbentes B01J))

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

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Fragmento de la descripción:

Composición ecológica para el tratamiento y purificación de aguas residuales.

Campo técnico de la invención

La presente invención entra dentro del campo del tratamiento y purificación de aguas residuales contaminadas por la presencia de contaminantes orgánicos y/o inorgánicos. Se refiere más concretamente, a una composición que contiene una mezcla natural de dolomita y arcillas, especialmente útil en los mencionados procesos.

Estado de la técnica previo a la invención

La purificación de aguas residuales constituye uno de los campos que han experimentado un mayor desarrollo en los últimos años. La imposición de legislaciones cada vez más estrictas por parte de los distintos gobiernos, junto con una mayor conciencia por parte de la sociedad han desembocado en un incremento de los esfuerzos por buscar sistemas de purificación y tratamiento que resulten adecuados.

Existen numerosos ejemplos de procesos industriales que producen efluentes considerados contaminantes, bien por la presencia de contaminantes inorgánicos (metales, amoniaco, fósforo), por la presencia de contaminantes orgánicos (grasas, alcoholes, compuestos aromáticos, etc.), o por la combinación de estos dos tipos de contaminantes. De entre todos los sectores contaminantes cabe destacar los siguientes: industria del hierro y el acero, tratamientos superficiales, cerámica, curtiduría, industria papelera, transformación alimentaria y ganadería intensiva.

Se ha propuesto el uso de arcillas en los tratamientos fisicoquímicos de purificación de aguas. Ello se debe a algunas de las propiedades que estos materiales presentan, como son su gran porosidad, su elevada superficie específica y la elevada capacidad de intercambio catiónico que poseen y que resultan en una elevada capacidad de absorción. Las arcillas utilizadas lo han sido en sistemas de filtración consistentes en el paso del efluente a depurar a través de un lecho de arcilla fijo, así como de un lecho de contacto, donde la arcilla en forma de polvo es añadida al agua contaminada a tratar, con posibilidad de agitación posterior.

Las arcillas estudiadas se han analizado en su forma natural y en formas modificadas. Las modificaciones realizadas tenían como fin variar algunas de las propiedades de la arcilla para obtener productos específicos para determinados problemas. Así pues, el tratamiento de las arcillas con ácidos inorgánicos produce la limpieza del material y un aumento de la porosidad y de la superficie específica. También se consigue un aumento de la porosidad mediante el tratamiento térmico de las arcillas. Si se trata la arcilla con reactivos orgánicos específicos pueden conferírsele propiedades hidrófobas, lo que puede ser ventajoso para la eliminación selectiva de contaminantes orgánicos.

Algunos ejemplos ilustran el uso de arcillas en procesos para el tratamiento y purificación de aguas residuales mediante propiedades fisicoquímicas.

- La patente US 4116828 describe la eliminación de pesticidas, toxinas, hormonas, metales pesados, cationes y virus por adsorción sobre attapulgita o sepiolita.

- La patente US 5454955 describe el uso de hectorita junto con un coagulante catiónico soluble en agua para decolorar aguas residuales procedentes de la eliminación de la tinta presente en el papel usado.

- La solicitud de patente WO 96/10540 describe la purificación de líquidos polares residuales mediante la adición de una suspensión de bentonita al propio líquido polar que se va a depurar.

- La patente US 5632899 describe la eliminación de alquiltioalquilaminas con la consiguiente reducción de los efectos tóxicos de las mismas en el agua, mediante la adición de arcillas hinchables, naturales o sintéticas.

- La patente RU 2125022 describe una composición para el tratamiento de aguas residuales obtenida mediante la mezcla de cal viva con arcillas (mica, montmorillonita, paligorskita) además de aditivos tales como caolín, bentonita, beidelita, etc. Las arcillas son secadas y tratadas con amoniaco. Este tratamiento hace que los metales precipiten y que la materia en suspensión coagule y flocule en presencia de agentes tensoactivos.

- La patente US 5880060 describe una mezcla para la eliminación de metales pesados e isótopos radioactivos. La mezcla está formada principalmente por bentonita, illita, sulfato de aluminio e hidróxido de calcio.

- La patente EP 0901805/A1 describe la eliminación de contaminantes orgánicos oleosos utilizando arcillas modificadas, con tratamiento ácido, como las arcillas organofílicas.

- La solicitud de patente WO 01/79120 A1 describe un precipitante químico formado principalmente por bentonita, polifosfato de sodio y lignito.

- La solicitud de patente WO 01/90000 A1 describe el uso de arcillas naturales o modificadas orgánicamente para la eliminación de toxinas en el agua. Las arcillas pueden ser esmectitas, attapulgita, sepiolita, caolinita y mezclas de las mismas.

- La solicitud de patente WO 02/10075 describe una composición para neutralizar ácidos orgánicos o inorgánicos fuertes. La composición se obtiene mezclando carbonatos, hidróxidos y un adsorbente (bentonita, caolín).

- La solicitud de patente WO 02/36497 A1 describe el tratamiento de composiciones acuosas añadiendo esmectita e hidrotalcita o una mezcla capaz de formar un material tipo hidrotalcita.

- La patente US 2003/0015473 A1 describe la obtención de arcillas modificadas orgánicamente por contacto con attapulgita, sepiolita, zeolita o mezclas de las mismas con una alquilamina. También describe el uso de dicha composición en la purificación de líquidos contaminados.

Resulta patente que la arcilla más utilizada es la montmorillonita (bentonita). También puede observarse cómo la acción de las arcillas tiende a ir acompañada de una serie de aditivos utilizados normalmente en la purificación de las aguas, como son los agentes neutralizantes, precipitantes, coagulantes, floculantes y decolorantes. También se aprecia cómo los sistemas propuestos generalmente son para uso en procesos de purificación específicos. Los sistemas cuya utilización se propone para una amplia gama de aguas residuales contaminadas son escasos.

Igualmente, las arcillas han sido propuestas para su utilización en tratamientos de purificación biológicos, tanto aerobios como anaerobios, como soporte poroso que permite el crecimiento y la fijación de las bacterias que actúan en el proceso de purificación. En comparación con otros materiales que pueden actuar de soporte (carbón activo, materiales cerámicos, plásticos) se ha planteado que las trazas de elementos como el cobre, el cinc, el magnesio y otros que se fijan electrostáticamente a las arcillas, pueden ser empleadas como nutrientes por las bacterias.

Algunos ejemplos ilustran el uso de arcillas en procesos para el tratamiento y purificación de aguas residuales mediante tratamientos biológicos:

- La patente US 3935067 describe el uso de bentonitas sódicas como soporte de un cultivo bacteriano que utiliza un promotor del crecimiento bacteriano.

- La patente FR 2551048 Al describe el uso de attapulgita y sepiolita en la purificación de efluentes en tanques de fermentación alcohólica que contienen bacterias fototrópicas.

- La patente ES 2005754 describe el tratamiento de aguas residuales en presencia de un material de carga arcilloso en digestores anaerobios de lecho expandido o fluidificado.

Dicho material de carga puede ser sepiolita, esmectita, vermiculita, caolinita,...

 


Reivindicaciones:

1. Composición para el tratamiento y purificación de aguas residuales, consistente en gránulos porosos con un tamaño de grano inferior a 5 mm de una mezcla natural de dolomita y arcillas, caracterizada porque dichas arcillas son una mezcla de esmectitas, illita y sepiolita en los porcentajes siguientes:

% (p/p)

            - esmectitas 5-40

            - illita: 0-30

            - sepiolita: 5-70

    respecto al peso total de la composición, y caracterizada porque dicha composición es sometida a un tratamiento térmico a una temperatura entre 20 y 1.200ºC durante un periodo de tiempo de 10 segundos a 24 horas y/o a un tratamiento químico con un ácido orgánico y/o inorgánico o una sal de los mismos.

    2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la fórmula de dicha mezcla natural es la siguiente:

    % (p/p)

              - dolomita: 5-40

              - arcilla: 45-95

      respecto al peso total de la composición.

      3. Composición, según la reivindicación 1, caracterizada porque la mencionada esmectita se selecciona de entre el grupo formado por montmorillonita, beidellita, hectorita, nontronita, saponita, sauconita, estevensita y mezclas de las mismas.

      4. Método para producir la composición de la reivindicación 1, que comprende los pasos siguientes:

      extracción de una mezcla arcillosa natural de un depósito, siendo dicha mezcla arcillosa natural una mezcla de dolomita y arcillas, caracterizada porque dichas arcillas consisten en una mezcla de esmectitas, illita y sepiolita, en los porcentajes siguientes:

      % (p/p)

                - esmectitas 5-40

                - illita: 0-30

                - sepiolita: 5-70

        respecto al peso total de la composición, molturación, secado y granulado de dicha mezcla, y caracterizado porque, en un paso adicional, la composición es sometida a tratamiento térmico a una temperatura entre 20 y 1.200ºC durante un periodo de tiempo entre 10 segundos y 24 horas, o es sometida a un tratamiento químico con un ácido orgánico y/o inorgánico o a una sal de los mismos.

        5. Uso de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para el tratamiento y purificación de aguas residuales contaminadas por la presencia de contaminantes orgánicos y/o inorgánicos mediante métodos fisicoquímicos en procesos específicos o mixtos de neutralización, precipitación, floculación, coagulación y decoloración.

        6. Uso de una composición, según la reivindicación 5, caracterizado porque es un proceso de coagulación-floculación.

        7. Uso de una composición, según la reivindicación 5, caracterizado porque se utiliza un agente químico que actúa como floculante.

        8. Uso de una composición, según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho floculante es una poliacrilamida.

        9. Uso de una composición, según la reivindicación 5, en procesos específicos o mixtos de neutralización, precipitación, floculación, coagulación y decoloración, además de otros agentes neutralizantes, precipitantes, floculantes, coagulantes y agentes decolorantes.

        10. Uso de una composición, según la reivindicación 9, caracterizada porque la composición actúa como aditivo para la coagulación.

        11. Uso de una composición, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 5 a 10, caracterizado porque la cantidad de composición a utilizar está entre el 0,02 y el 50% de materia seca con respecto a un litro de agua residual a tratar.

        12. Uso de una composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, para el tratamiento y purificación de aguas residuales mediante tratamientos biológicos en sistemas de lecho fijo.

        13. Uso de una composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, para el tratamiento y purificación de aguas residuales mediante tratamientos biológicos en sistemas de lecho fluido.

        14. Uso de una composición, según la reivindicación 13, caracterizado porque el tratamiento y purificación de aguas residuales es realizado mediante un tratamiento biológico anaerobio.

        15. Uso de una composición, según la reivindicación 13, caracterizado porque el tratamiento y purificación de aguas residuales es realizado mediante un tratamiento biológico aerobio.

        16. Uso de una composición, según la reivindicación 15, caracterizado porque dicho tratamiento biológico aerobio es del tipo SBR (reactor de alimentación discontinua).

        17. Uso de una composición, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque la cantidad de composición a utilizar está entre el 0,001 y el 50% de materia seca con respecto a un litro de agua residual a tratar.