PROCEDIMIENTO PERFECCIONADO PARA LA DEPURACION DE NITRATOS O CAL EN AGUAS CONTAMINADAS Y EQUIPO UTILIZADO EN DICHO PROCEDIMIENTO.
Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho procedimiento.
Comprende una primera etapa de intercambio iónico por el paso de un caudal de agua contaminada a contra-corriente por el interior de unos lechos de resinas de nitratos o cal situados en el interior de unos depósitos, produciéndose así el proceso de desnitrificación o descalcificación del agua contaminada y obtención de agua apta para el consumo de boca; un segunda etapa de regeneración de dichos lechos de resinas una vez agotada su capacidad de intercambio basado en el paso del agua contaminada a corriente por los lechos de resinas y simultáneamente el paso de una solución regenerante por dichos lechos a contra-corriente; y una tercera etapa de aprovechamiento de la solución resultante de la segunda etapa para su uso como fertilizante líquido o como agua de riego enriquecida en nutrientes. Al reutilizar los eluatos de regeneración el rendimiento del procedimiento y el equipo es muy elevado y las pérdidas mínimas
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200801837.
Solicitante: ARELLANO ORTIZ, JORDI.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: BARCELONA.
Inventor/es: ARELLANO ORTIZ,JORDI.
Fecha de Solicitud: 19 de Junio de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 20 de Diciembre de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C02F1/42 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 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por intercambio de iones.
Clasificación PCT:
- C02F1/42 C02F 1/00 […] › por intercambio de iones.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho procedimiento.
Sector de la técnica
Más concretamente, la invención se refiere a un procedimiento novedoso para la eliminación de nitratos o de cal del agua contaminada mediante la utilización de resinas de intercambio iónico, de manera que el agua resultante es reutilizable para el consumo de boca.
Otro de los objetos de la invención es la reutilización de los eluatos de regeneración como fertilizante líquido, o bien como agua de riego rica en nutrientes, por lo que el rendimiento del procedimiento es altamente elevado y las pérdidas del procedimiento son mínimas, alcanzándose así valores próximos al 100% en el aprovechamiento del agua tratada.
Otro de los objetos de la invención es el diseño de un equipo para la utilización de dicho procedimiento, formado principalmente por un conjunto de columnas de intercambio, un equipo de bombeo de aguas contaminadas un depósito de preparación, un silo regenerante, y una estación de esponjado y lavado de resinas.
Estado de la técnica
Por la Patente de Invención Francesa nº 2.740.129 es conocido un procedimiento de pre-tratamiento de aguas contaminadas con el fin de transformarla en agua potable, antes de su paso por unos medios de separación de membranas, caracterizado en que comprende una combinación de operaciones como el bombeo de agua sucia, una secuencia de separación de materias en suspensión, una secuencia de filtración fina, y una secuencia de desinfección acelerada.
También en la patente PCT nº WO 98/35.912 se enseña un sistema de separación y reutilización de agua con nitratos consistente en obtener agua purificada de nitratos y nitratos concentrados, comprendiendo las etapas siguientes:
En el Estado de la Técnica actual los nitratos se describen como los contaminantes de las aguas subterráneas más habituales y problemáticos dada su toxicidad al pasar a formas más reducidas, ello como consecuencia de las actividades agrícolas y ganaderas.
A diferencia de las aplicaciones citadas en las patentes anteriores y otras de convencionales por intercambio iónico, con el procedimiento preconizado en la presente solicitud de patente, en primer lugar se minimizan hasta casi cero los costes de gestión de los residuos, y se posibilita por otra parte el uso 100% del agua tratada, bien sea como agua de boca tal como se ha citado anteriormente, o bien como agua de riego enriquecida.
Descripción de la invención
La invención tiene su base en el intercambio iónico que se produce por el paso de agua contaminada a tratar, preferentemente agua nitrada o con cal, por el interior de un lecho de resinas de nitratos o bien un lecho de resinas de cal situado en el interior de unos depósitos a una velocidad y cargas determinadas, produciéndose con este paso el proceso de desnitrificación o de descalcificación del agua contaminada (dependiendo del tipo de lecho de resinas utilizado).
El procedimiento objeto de la invención comprende las siguientes etapas:
El caudal de agua contaminante que atraviesa los lechos de resinas dispuestos en las columnas de intercambio es muy variable en función del dimensionado de las columnas, y está comprendido entre 0,5 y 200 m3/h por columna.
El citado proceso de regeneración de los lechos de resinas comprende la eliminación de los nitratos o la cal retenidos en las resinas y también incluye el lavado con agua si la resina desnitrifica o descalcificada no puede entrar en regeneración. Comprende cuatro subetapas distintas: esponjado, regeneración, lavado lento y lavado rápido (todas ellas se realizan a contracorriente al paso del agua a descontaminar). De las cuatro subetapas, tan sólo en la subetapa de regeneración se produce la entrada de la mezcla de regenerantes, y en las tres subetapas restantes el esponjado y lavado se realiza con la propia agua a descontaminar.
Las citadas resinas utilizadas en los lechos de resinas son de tipo "uniforme" y calidad alimentaria, con el fin de obtener un elevado poder de intercambio, y una baja pérdida de carga en la instalación de depuración. Las características de este tipo de resinas permiten unas condiciones de utilización fluido-dinámicas óptimas, que favorecen el contacto con la solución regenerante, así como con el agua a tratar, reduciéndose la cantidad de regenerante o incrementándose el ciclo de servicio.
Las principales características de dichas resinas "uniformes" y de calidad alimentaria son:
La mencionada solución regenerante se forma a partir de uno o más compuestos de los utilizados como fertilizantes o sus precursores, usados de forma individual o en combinación o mezcla y con una concentración de entre el 4 y el 10% (preferentemente del 10%). Entre éstos y a título de ejemplo no limitativo, se citan como productos regenerantes: el ácido sulfúrico, el ácido fosfórico, el sulfato amónico, cloruro amónico, hidróxido potásico, fosfato tripotásico y pirofosfato (todo ello en función del tipo de agua a tratar, y de las características del terreno para ser utilizados como fertilizante...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas de los que recogen agua contaminadas con nitratos o cal para su depuración y posterior utilización como agua depurada para consumo de boca, caracterizado en que comprende las siguientes etapas:
2. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª reivindicación, caracterizado en que el caudal de agua contaminante que atraviesa los lechos de resinas dispuestos en las columnas de intercambio está comprendido entre 0,5 y 200 m3/h por columna.
3. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª reivindicación, caracterizado en que el proceso de regeneración de los lechos de resinas comprende cuatro subetapas distintas todas ellas se realizan a contracorriente al paso del agua a descontaminar: esponjado, regeneración (eliminación de los nitratos o la cal retenidos en las resinas), lavado lento con agua y lavado rápido con agua, produciéndose la entrada de la mezcla de regenerantes tan sólo en la subetapa de regeneración.
4. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª reivindicación, caracterizado en que las resinas utilizadas en los lechos de resinas son de tipo "uniforme" y calidad alimen- taria.
5. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la anterior reivindicación, caracterizado en que las resinas presentan la siguientes características:
6. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª reivindicación, caracterizado en que la solución regenerante está formada a partir de uno o más de los siguientes compuestos con una concentración de entre el 4 y el 10%: ácido sulfúrico, ácido fosfórico, sulfato amónico, cloruro amónico, hidróxido potásico, fosfato tripotásico y pirofosfato.
7. Procedimiento perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª reivindicación, caracterizado en que el momento de tiempo en que se agota la capacidad de intercambio de las resinas para iniciarse el proceso de regeneración es cuando un sistema de control detecta que el agua que sale por el punto de suministro de agua limpia a través de un control de concentración de nitratos o cal instalado en un punto situado justo antes del punto de suministro de agua limpia supera un valor límite programado.
8. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas de los que recogen agua contaminadas con nitratos o cal para su depuración y posterior utilización como agua depurada para consumo de boca, caracterizado en que comprende:
9. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que las bombas (16) serán del tipo centrífugas vertical, y todas ellas irán provistas de respectivos variadores de presión para conseguir un arranque suave sin golpes de ariete.
10. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que en paralelo con cada uno de los depósitos (20) de la estación de intercambio se disponen respectivos presostatos (21) para el control de la presión interior de trabajo.
11. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que justo antes de dicho punto de suministro de agua limpia (24) se prevén unos controles de concentración de nitratos (23).
12. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que en los conductos de entrada (41) del agua contaminada de la estación de bombeo del agua contaminada (32) hacia cada uno de los depósitos (20) se disponen respectivos presostatos (19) y los caudalimetros (18) adaptados para controlar las presiones y caudales entrantes al depósito (20) respectivamente.
13. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que cada uno de los depósito (20) de la estación de intercambio incorpora una salida de rebosadero para la salida de las resinas contaminadas, las cuales puedan ser regeneradas en la estación de lavado de resinas (40).
14. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que los depósitos (20) de las columnas de intercambio disponen de una tapa de carga y descarga lateral, para facilitar la manipulación de los lechos de resinas.
15. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que los depósitos de las columnas de intercambio (20) se construyen en acero al carbono con tratamiento interior y exterior del cuerpo.
16. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que el colector inferior está realizado con unas placas de acero al carbono y provistas de crepinas como difusores, adaptadas dichas placas para permitir que el funcionamiento de la columna sea a contra-corriente, y los difusores adaptados para proporcionar una excelente distribución del agua en la superficie de la resina.
17. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que la estación de control (38) con el cuadro central de mando comprende un autómata de control programable provisto de pantalla táctil de diálogo y comunicación con el autómata en la que se obtiene información del estado de las columnas y de los diferentes elementos que conforman la instalación, y también comprende un interruptor general de seccionamiento eléctrico y magnetotérmico de protección, unos pilotos luminosos de indicación de servicio, regeneración y línea, un pulsador para forzado de inicio de regeneración, un selector de funcionamiento automático-manual de las válvulas neumáticas de la instalación, y una potencia y maniobra de las diferentes bombas de la instalación, de modo que el operador podrá provocar un proceso de regeneración y acceder a los parámetros de regulación de los diferentes componentes y también obtener información del agua suministrada por el equipo, valores de lectura de los diferentes elementos de control y niveles de los diferentes depósitos que conforman el equipo.
18. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que la estación de lavado de las resinas (40) se instala independientemente de la estación de intercambio, y comprende un depósito (42) de configuración cilíndrica vertical con fondo cónico fabricado de poliéster reforzado con fibra de vídeo, estando equipado el depósito (42) con una estrella difusora en su interior para conseguir una correcta difusión del caudal de contralavado.
19. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación, caracterizado en que la estación de regeneración de las resinas (31) comprende un sistema de almacenaje del producto, que se recibe en polvo, y un sistema de preparación y dilución de la solución regenerante.
20. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la anterior reivindicación, caracterizado en que el sistema de almacenaje del producto en forma sólida está formado por un silo de almacenaje (10) que incorpora en su parte superior un mezclador de regenerante (motor) (14), y por la parte inferior de dicho silo (10) se conecta un conducto de envío regenerante del silo (11), dicho conducto de envío regenerante (11) se conecta por su extremo opuesto a un la parte superior de un depósito de preparación (13), y de la parte inferior de dicho depósito de preparación (13) sale la solución regenerante constituida por una mezcla de fertilizante y agua hacia la estación de intercambio (33).
21. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la anterior reivindicación, caracterizado en que el depósito de preparación (13) va equipado con un agitador para favorecer la dilución del sólido, con eje y palas en acero inoxidable.
22. Equipo perfeccionado para la depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la octava reivindicación, caracterizado en que la estación de lavado de resinas (40) está conectada mediante unos tubos a unos rebosaderos (29) dispuestos en la parte superior de cada uno de los depósitos (20).
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