AIREADOR DE PROPULSIONO EOLICA PARA SITEMAS DE TRATAMIENTO PASIVO.
Aireador de propulsión eólica para sistemas de tratamiento pasivo que promueve la aerobiosis de líquidos durante su tratamiento y que incluye los siguientes elementos:
unos medios de soporte (1) que permiten fijarlo de forma estable en la base de la unidad de tratamiento y un vástago (4) al que van acoplados dos sistemas de paletas, uno aéreo (5) y otro semisumergido (2), quedando este último parcialmente cubierto por el líquido a tratar. El sistema aéreo de paletas (5) está accionado por el viento, lo que provoca la rotación del vástago (4) y el consiguiente movimiento del sistema semisumergido de paletas (2), que agita y/o bate el líquido a tratar, oxigenándolo. Es de aplicación en los sectores en los que se generan efluentes susceptibles de ser tratados mediante sistemas pasivos como por ejemplo el agrícola, minero, urbano, industrial, etc
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200700862.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE OVIEDO.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: ASTURIAS.
Inventor/es: ORDOEZ ALONSO,ALMUDENA, ALVAREZ GARCIA,RODRIGO, LOREDO PEREZ,JORGE.
Fecha de Solicitud: 22 de Marzo de 2007.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 12 de Enero de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C02F3/14 QUIMICA; METALURGIA. › C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS. › C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 3/00 Tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla. › con aireación en superficie.
- F03D9/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR. › F03D MOTORES DE VIENTO. › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan; Motores de viento especialmente adaptados para su instalación en lugares particulares (sistemas híbridos de energía eólica-fotovoltaica para la generación de energía eléctrica H02S 10/12).
Clasificación PCT:
- C02F3/14 C02F 3/00 […] › con aireación en superficie.
- F03D9/00 F03D […] › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan; Motores de viento especialmente adaptados para su instalación en lugares particulares (sistemas híbridos de energía eólica-fotovoltaica para la generación de energía eléctrica H02S 10/12).
Fragmento de la descripción:
Aireador de propulsión eólica para sistemas de tratamiento pasivo.
El dispositivo objeto de esta invención es un aireador de líquidos contaminados, de propulsión eólica y para su instalación en unidades de tratamiento pasivo. Presenta una potencial aplicación en todos aquellos sectores industriales en los que se generen líquidos susceptibles de ser tratados mediante sistemas pasivos aerobios.
Estado de la técnica
Desde hace varias décadas, se vienen empleando con éxito los denominados "sistemas pasivos" en el tratamiento de diferentes tipos de aguas contaminadas, como las aguas residuales urbanas, las aguas de mina, las aguas de tormenta y determinados tipos de efluentes industriales. Un sistema pasivo se define como "la mejora deliberada de la calidad de las aguas utilizando únicamente fuentes energéticas derivadas de procesos naturales (p.e. fuerzas gravitatorias, energía metabólica microbiana, fotosíntesis, luz solar, ...) en sistemas que requieren únicamente un mantenimiento infrecuente para operar de una manera eficaz durante toda su vida útil" (PIRAMID Consortium, 2003). Por tanto, los sistemas pasivos no utilizan fuentes de energía diferentes a las derivadas de procesos naturales (luz solar -en forma de radiación ultravioleta-, temperatura ambiente, acción microbiológica, acción gravitatoria, ...).
La implantación de este tipo de sistemas en el tratamiento de aguas o soluciones contaminadas resulta muy atractiva debido tanto a su bajo coste, ligado exclusivamente a su instalación y mantenimiento esporádico, como a su gran aceptación desde punto de vista ambiental, gracias a su excelente integración en los planes medioambientales. Si bien es cierto que los denominados "sistemas activos" ofrecen en general un comportamiento mejor que los sistemas pasivos en cuanto a eliminación de contaminantes por unidad de tiempo, implican la utilización de fuentes energéticas derivadas de procesos no naturales y/o de reactivos químicos, así como un programa de mantenimiento más exhaustivo, con el consiguiente coste asociado. Es por esto que los sistemas pasivos cobran especial interés para el tratamiento de líquidos cuyo coste es difícil de asumir, como en el caso de descargas procedentes de minas inactivas, por ejemplo. Cabe decir que existen también sistemas mixtos, que combinan unidades de tratamiento de tipo activo con otras de tipo pasivo.
En función de los parámetros físico-químicos que presente el líquido a tratar, principalmente naturaleza y concentración de contaminantes (entendiendo como tales las sustancias no deseables y ciertos valores de pH, potencial de oxidación, niveles de sólidos en suspensión y conductividad eléctrica, entre otros), su descontaminación mediante empleo de métodos pasivos debe llevarse a cabo en condiciones oxidantes o reductoras. La idoneidad de unas u otras dependerá de la acción biológica y/o las reacciones químicas que se desee promocionar.
En los casos en los que las condiciones requeridas son las oxidantes (por ejemplo, cuando el objetivo del tratamiento es la eliminación del ión cianuro y/o sus sales de la solución, o bien exceso de nutrientes de las aguas residuales o contenido en Fe y Mn de las aguas de mina), en los sistemas pasivos es habitual establecer cascadas de aireación para lograr un incremento en los valores del oxígeno disuelto en la solución, así como llevar su potencial de oxidación a valores positivos (de esta forma, en los ejemplos anteriores, el cianuro pasa a cianato, que se puede considerar como una forma no tóxica, se consume el exceso de nutrientes y el hierro disuelto se oxida precipitando en el interior del sistema).
En lo que se refiere a la aplicación de dispositivos de aireación en sistemas pasivos, no se conoce mención ni publicación alguna sobre el empleo de aireadores de accionamiento eólico con este fin. Actualmente, en la práctica existen escasos referentes sobre aparatos o dispositivos de accionamiento eólico que promuevan la aireación de líquidos y que a su vez sirvan para su implementación en sistemas pasivos. Debido a las restricciones impuestas por la definición de sistema pasivo, las cascadas de aireación han sido ampliamente utilizadas en la aireación de líquidos en este tipo de sistemas, debido a la dificultad de utilizar otro tipo de dispositivos sin recurrir en la necesidad de fuentes de energía que no sean únicamente derivadas de procesos naturales, y manteniendo un coste de operación y mantenimiento que los hagan viables. Los sistemas pasivos a menudo son diseñados incorporando además balsas de decantación y otras unidades de tratamiento en las que el sustrato (y en algunos casos los vegetales) actúan como medio de tratamiento complementario.
En la búsqueda bibliográfica, se tiene conocimiento de la existencia de los siguientes dispositivos creados con esta finalidad, y que se comentan a continuación, pero con diferencias fundamentales con el dispositivo objeto de esta invención.
- 1. "Procedimiento para hacer funcionar un ventilador helicoidal en el gaseado de aguas residuales" (patente ES 2 010 999). Se trata de un dispositivo que airea agua mediante la inyección de aire a presión, a una determinada profundidad, siendo la óptima entre 70 y 100 cm. El accionamiento que utiliza es eléctrico, logrando incrementos de hasta un 10% en los niveles de oxígeno disuelto en el agua. El dispositivo es flotante y funciona en disposición inclinada con respecto al nivel del líquido.
- 2. "Aparato destinado a mezclar y/o airear aguas residuales" (patente ES 2 049 846). Se trata de un dispositivo que actúa básicamente como mezclador de agua dispuesta a diferentes profundidades (con la consiguiente redistribución de los gradientes de oxígeno disuelto en la masa líquida). Es de accionamiento hidráulico y flotante.
- 3. "Método para purificar corrientes de aguas residuales que contienen nitrógeno" (patente ES 2 140 783). Se trata en este caso de un complejo sistema de reactores que promueven las condiciones ideales para las acciones bacterianas de la nitrificación y desnitrificación en aguas residuales. El proceso implica 8 ciclos diferentes, llevándose a cabo alguno de ellos con apoyo de energía eléctrica para mezclas y retiradas de lodo.
- 4. "Dispositivo para mezclar o airear líquidos" (patente ES 2 169 526). Se trata de un dispositivo flotante de accionamiento hidráulico, que combina la acción de un mezclador y un aireador de agua, para promover, según convenga, un exceso o un defecto de los niveles de oxígeno disuelto en el agua, de forma que se desarrollen secuencialmente los procesos de nitrificación y desnitrificación. Sus efectos son similares a los de la patente ES 2 140 783 (anterior) y su ejecución similar a la de la patente ES 2 049 846.
- 5. "Dispositivo aireador de inmersión para airear cantidades de agua relativamente grandes" (patente ES 8401424 A1). Este dispositivo es un equipo diseñado para el tratamiento de agua residual, siendo la aireación provocada mediante la inyección de aire comprimido por medio de una bomba y un compresor. Incluye cámaras de mezcla de grandes dimensiones, ya que airea el agua desde zonas profundas.
- 6. "Dispositivo aireador de inmersión para airear agua" (patente ES 8401425 A1). La concepción de este equipo es similar a la del anterior: utiliza aire comprimido y funciona con dos motores (uno para la bomba de agua y otro para la soplante). También incluye cámaras de mezcla y la aireación se lleva a cabo bajo lámina de agua.
- 7. "Aerator using wind force as power source" (KR2001091607 A). Al igual que en casos anteriores, se trata de un dispositivo que realiza una aireación en profundidad, de disposición flotante y que está diseñado para airear aguas de lagos de forma que se pueda evitar la lixiviación de fósforo desde el sedimento al agua, así como la eutrofización del agua. Es de accionamiento eólico, e incorpora un compresor de aire.
- 8. "Wind-powered aerator for fish pond water - consists of adjustable metal float and blade system, with double savonius rotor", (RO96633 A). Se trata de un dispositivo que necesita energía eléctrica para su funcionamiento, es flotante y está diseñado para incrementar los niveles de oxígeno disuelto en aguas que alberguen vida animal, para mejorar la misma.
Descripción de la invención
El problema a resolver es el tratamiento de...
Reivindicaciones:
1. Dispositivo de accionamiento eólico para la aireación de líquidos tratados por medio de sistemas pasivos, que comprende unos medios de soporte (1) fijados de cualquier forma al fondo de la unidad de tratamiento del líquido, sobre los que se dispone un cuerpo rígido (3) sobre el cual descansa un vástago (4) que lleva acoplados dos sistemas de paletas, uno aéreo (5)
que es accionado por el viento y uno semisumergido en el líquido (2) que, albergado en el cuerpo rígido (3), actúa sobre la interfase aire-líquido.
2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de soporte son extensibles.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de soporte son hincados en el fondo de la unidad de tratamiento.
4. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque en el centro de la base del cuerpo rígido (3) se dispone una cápsula cilíndrica (6) en la que descansa el vástago (4) de forma holgada.
5. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque la parte superior del cuerpo rígido (3) contiene un anillo (7) que rodea al vástago (4) de forma holgada.
6. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque en el sistema aéreo de paletas (5), el eje de rotación es horizontal.
7. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque en el sistema aéreo de paletas (5) el eje de rotación es vertical.
8. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque en el sistema semisumergido de paletas (2), el eje de rotación es vertical.
9. Dispositivo según la reivindicación 7 caracterizado porque el sistema aéreo de paletas (5) está acoplado al vástago mediante un empotramiento rígido.
10. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque el sistema de paletas semisumergido (2) está acoplado al vástago mediante un empotramiento rígido.
11. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de acoplamiento entre el vástago (4) y el sistema de paletas aéreo (5) comprenden un conjunto de engranajes.
12. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque su funcionamiento depende exclusivamente de energía eólica.
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