Producto mineral para procesos de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano y uso que se caracteriza por contener arcillas y carbonatos minerales,

siendo modificado dicho producto mineral mediante un tratamiento térmico, y/o un tratamiento con un producto químico.La invención que se presenta aporta la principal ventaja de permitir un proceso alternativo de producción, más eficaz y económico

Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano y uso.

Campo técnico de la invención

La presente invención se encuadra dentro del campo del tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano. Más específicamente, se refiere a un producto mineral que contiene arcillas y carbonatos minerales, especialmente útil para la mejora tecnológica de dichos procesos de tratamiento.

Estado de la técnica anterior a la invención

La depuración de aguas constituye uno de los campos que mayor desarrollo ha experimentado en los últimos años. La imposición de legislaciones cada vez más restrictivas por parte de las diferentes Administraciones, junto con una mayor concienciación por parte de la sociedad, ha hecho incrementar los esfuerzos en la búsqueda de sistemas adecuados de tratamiento y depuración. De particular importancia resulta el apartado concreto de los tratamientos destinados a la producción de agua de consumo humano.

La producción de agua de consumo humano puede constar de varios procesos dependiendo de la naturaleza e impurezas presentes en cada tipo de agua a tratar. Todos esos tratamientos son bien conocidos en el sector, siendo los procesos más comunes los de desinfección, filtración, coagulación-floculación y sedimentación.

Los procesos de coagulación-floculación buscan eliminar la materia en suspensión presente en el agua a tratar, mejorando principalmente la turbidez del agua. Adicionalmente, se hace constar la existencia de regulaciones específicas respecto al empleo de sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, limitando las soluciones a adoptar; así la normativa española constituida por la Orden SCO/3719/2005 de 21 de noviembre de 2005 (que incorpora al derecho español la Directiva 98/83/CE del Consejo, de 3 de noviembre de 1998, relativa a la calidad del agua destinada al consumo humano, fijando criterios uniformes y obligatorios para todo el territorio de la Unión Europea), recoge las sustancias autorizadas para el tratamiento del agua destinada al consumo humano y sus requisitos de uso. Entre los coagulantes-floculantes autorizados figuran:

- Alginato de sodio

- Almidones modificados

- Alúmina activada granulada

- Aluminato de sodio

- Bentonita (como coadyuvante de floculación)

- Clorosulfato de hierro III, cloruro de aluminohidroxicloruro de aluminio e hidroxiclorosulfato de aluminio

- Cloruro de aluminio y de hierro III e hidroxicloruro de aluminio y de hierro III

- Cloruro de hierro III

- Hierro recubierto con alúmina granular activada

- Poli (cloruro de dialildimetilamonio)

- Poliacrilamidas aniónicas y no iónicas

- Poliacrilamidas catiónicas

- Poliaminas

- Polihidroxicloruro de aluminio y polihidroxiclorosulfato de aluminio

- Polihidroxiclorosilicato de aluminio

- Polihidroxisulfatosilicato de aluminio

- Silicato de sodio

- Sulfato de aluminio

- Sulfato de aluminio y de hierro (III)

- Sulfato de hierro II y

- Sulfato de hierro III

Las arcillas han sido propuestas para uso en procesos de depuración de aguas. Ello ha sido debido a algunas propiedades que presentan dichos materiales, tales como su alta porosidad, su elevada superficie específica y su elevada capacidad de intercambio catiónico, que les confieren su característica elevada capacidad de absorción y adsorción.

Se han estudiado arcillas tanto en forma natural como modificada. Con dichas modificaciones se ha buscado variar alguna de las características de la arcilla. Así, el tratamiento de las arcillas con ácidos inorgánicos provoca la limpieza del material y un aumento en la porosidad y en la superficie específica. También se consigue un aumento de la porosidad con el tratamiento térmico de las arcillas. El objetivo buscado ha sido la preparación de productos específicos para problemáticas concretas. A modo de ejemplo, el tratamiento de las arcillas con determinados reactivos orgánicos les confieren características hidrófobas, aprovechadas para la eliminación selectiva de contaminantes orgánicos.

Estos trabajos se han centrado sobre todo en el uso de las arcillas en tratamientos de aguas residuales provenientes de actividades industriales. Mucha menor atención parece haber tenido el estudio de la aplicación de estos materiales en los procesos de producción de agua de consumo humano.

Algunos ejemplos en la literatura científica ilustran el uso de arcillas en procesos de producción de agua de consumo humano:

- RU 2.210.425. Propone un floculante producido por modificación de una arcilla con un copolímero de acrilamida en presencia de un reactivo alcalino.

- GB 2.364.047 A. Propone una composición consistente en un polisacárido y una sal metálica. Como ingredientes opcionales apunta un agente desinfectante, una arcilla y un agente alcalino.

- US 5.154.834 Al. Propone una mezcla de carbón activo, bentonita y un polímero floculante para la eliminación de halometanos, sus precursores, productos desinfectantes y otros contaminantes orgánicos.

- GB 2.200.350. Propone un producto consistente en la obtención de un producto granulado mediante mezcla de caolín y un aditivo de tipo dolomítico y su posterior calcinación a 900-950ºC.

- US 4.116.828. Propone el uso de sepiolita y atapulgita como medios filtrantes para el tratamiento y depuración de aguas. Estas arcillas eliminan pesticidas, toxinas, hormonas, metales pesados y virus.

El objeto de la presente invención se refiere a un producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, conteniendo dicho producto mineral arcillas y carbonatos minerales. Como se ha mencionado, la ORDEN SCO/3719/2005 de 21 de noviembre de 2005 (normativa española de transposición de normativa comunitaria) establece las sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, así como sus requisitos de uso. Dentro del listado de sustancias se encuentran reflejados algunos carbonatos (carbonato de calcio, carbonato de calcio recubierto de dióxido de manganeso, carbonato de sodio y dolomita semi-calcinada) como correctores de pH.

Dentro de la literatura científica también podemos encontrar algunos ejemplos representativos de sistemas que contienen carbonatos minerales en su composición en el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano:

- WO 2006/068496 A1. Describe un agente para tratamiento de agua que elimina el cloro y no aporta mal sabor. Consta de dolomita, sales de ácidos carboxílicos y un elemento formador de gel que se une a las bacterias.

- RU 2.182.562. Propone un sistema electrolítico de depuración de agua. Utilizan carbonatos (principalmente dolomita) como paso final para purificar y mineralizar el agua.

- WO 95/26932. Propone un producto a base de carbonato cálcico procedente de fósiles marinos y un coagulante (cloruro de aluminio) como forma de eliminar algas y otros elementos en suspensión en tratamientos de obtención de agua potable.

- JP 7.178.389. Propone una columna rellena de un carbonato dentro de un proceso de obtención de agua potable.

- US 5.198.114. Propone un filtro de carbón activo y dolomita. La dolomita actuaría como un nutriente de las bacterias. Además proporcionaría un sabor ligeramente básico y aportaría calcio y magnesio al agua.

- JP 2.198.691. Propone una mezcla de carbonato cálcico (procedente de fósiles marinos) tratado con plata y el mismo tipo de carbonato cálcico tratado a una temperatura de entre 100 y 800ºC.

De entre todos los floculantes utilizados destaca el uso de poliacrilamidas por la amplia gama de procesos donde es útil, su facilidad de manejo y su eficacia. Por la ORDEN SCO/3719/2005 de 21 de noviembre de 2005 (normativa española de transposición de normativa comunitaria) se establece la dosis máxima de poliacrilamida (catiónica, aniónica y no iónica) permitida, siendo ésta de 0,02 mg/l de agua a tratar. Esta dosis supone un acusado descenso de las cantidades que de estos floculantes se han venido usando en los procesos de producción de agua de consumo humano. Esta situación provoca que los productos hasta ahora conocidos y empleados como coagulantes-floculantes y coadyuvantes de coagulación junto con las poliacrilamidas... [Seguir leyendo]

1. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano caracterizado porque comprende:

- 45 a 95% en peso de arcillas; y,

- entre 4 y 55% en peso de carbonatos minerales,

y dicho producto mineral ha sido modificado mediante un tratamiento seleccionado entre:

- un tratamiento térmico a una temperatura comprendida entre 20 y 1200ºC, durante un tiempo comprendido entre 10 segundos y 24 horas,

- un tratamiento con un producto químico seleccionado entre un ácido inorgánico, un ácido orgánico, una o más sales de ácidos inorgánicos y una o más sales de ácidos orgánicos,

- una combinación de ambos tratamientos.

2. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas arcillas son sepiolita, paligorskita, o una mezcla de ambas.

3. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas arcillas incluyen arcillas seleccionadas del grupo formado por sepiolita, paligorskita, esmectitas, ilita y sus mezclas.

4. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas arcillas se presentan en los siguientes porcentajes con respecto al peso total de la composición: sepiolita y/o paligorskita, entre un 5 y un 80% (p/p), esmectitas, entre un 5 y un 40% (p/p) e ilita, entre un 0 y un 30% (p/p).

5. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque las esmectitas están seleccionadas del grupo formado por montmorillonlta, beidellita, hectorita, nontronita, saponita, sauconita, estevensita y sus mezclas.

6. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos carbonatos minerales están seleccionados del grupo formado por CaCO₃, MgCO₃, CaMg(CO₃)₂, y sus mezclas.

7. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque incluye adicionalmente hasta un 20% en peso de minerales seleccionados del grupo formado por feldespatos, plagioclasas, micas, cuarzo, caolinita, talco, clorita, vermiculita, haloisita y sus mezclas, siempre respecto del peso total de la composición.

8. Producto mineral para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por presentarse como un producto poroso granular con tamaño de grano menor de 5 mm, preferentemente menor de 0,6 mm, preferentemente menor de 150 μm, preferentemente menor de 10 μm.

9. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano caracterizado por la utilización de un producto mineral definido en cualquiera de la reivindicaciones 1 a 8.

10. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según la reivindicación 9, caracterizado porque es un proceso de coagulación-floculación, en el que el producto mineral objeto de invención se utiliza como coagulante-floculante.

11. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según la reivindicación 9, caracterizado porque es un proceso de coagulación-floculación, en el que el producto mineral objeto de invención se utiliza como coadyuvante de coagulación-floculación.

12. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque se usan adicionalmente agentes bactericidas, desincrustantes, correctores de pH, coagulantes-floculantes, decolorantes y sus mezclas.

13. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según la reivindicación 12, caracterizado porque el coagulante-floculante adicional utilizado está seleccionado entre el grupo de las poliacrilamidas aniónicas, las poliacrilamidas catiónicas, las poliacrilamidas no inónicas, poli (cloruro de dialildimetilamonio) y sus mezclas.

14. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la cantidad de producto mineral objeto de invención se encuentra entre 0,05 y 50.000 mg/l en materia seca respecto de un litro del agua a tratar destinada a la producción de agua de consumo humano.

15. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque el producto mineral objeto de invención se adiciona en forma sólida.

16. Procedimiento de tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano, según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque el producto mineral objeto de invención se adiciona en forma de suspensión líquida.

17. Uso de un producto mineral definido en cualquiera de la reivindicaciones 1 a 8 en tratamientos del agua destinada a la producción de agua de consumo humano.