Un procedimiento para tratar agua que comprende: (a) mezclar un primer lodo y un precipitante con agua que se ha de tratar;

(b) mezclar una carga que comprende un material granular insoluble con el agua; (c) separar el agua y los sólidos así formados en agua clarificada y un segundo lodo; (d) separar al menos una porción de la carga del segundo lodo; y (e) reciclar al menos una porción del segundo lodo separado de la carga en la etapa (d) para uso como primer lodo

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para eliminar sólidos disueltos y suspendidos de agua y de agua residual, con una subsiguiente mejora en las características de desecación de los sólidos retirados.

Antecedentes

Para utilizar agua con destino a la bebida, o tratar agua para descarga, puede que se desee eliminar diversos constituyentes disueltos o suspendidos. Estos constituyentes pueden incluir metales pesados, aceite o grasa, calcio, magnesio, hierro, sílice y materia orgánica disuelta o suspendida. Aun cuando la calidad del agua varía mucho de unas fuentes de suministro a otras, casi siempre tiene uno o más de los constituyentes anteriores. La eliminación de estos constituyentes se hace típicamente utilizando un procedimiento de tratamiento físico/químico. Este tipo de procedimiento usa una combinación de reacciones químicas y procedimientos de separación física para separar y eliminar los constituyentes del agua en forma sólida.

Sumario de la invención

En una realización, la presente invención se dirige a un procedimiento para tratar agua según se describe en la reivindicación 1.

Otras ventajas, nuevas características y objetos de la invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere en combinación con los dibujos que se acompañan, algunos de los cuales son esquemáticos, y que no pretenden estar dibujados a escala. En las figuras, cada componente idéntico o casi idéntico que se ilustra en las diversas figuras está representado por un número único. A efectos de claridad, ni cada componente está marcado en cada figura, ni se muestra cada componente de cada realización de la invención cuando no es necesaria la ilustración para facilitar que los expertos ordinarios en la técnica entiendan la invención.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista en planta de un procedimiento de tratamiento de la técnica anterior; La FIG. 2 es una vista en planta de otro procedimiento de tratamiento de la técnica anterior;

La FIG. 3 es una vista en planta de otro procedimiento de tratamiento de la técnica anterior

La FIG. 4 es un diagrama de flujo del procedimiento; y

La FIG. 5 es una vista en planta de un procedimiento de la presente invención.

Descripción detallada

La presente invención se dirige a un procedimiento para el tratamiento de agua y agua residual: En un aspecto, la invención combina elementos de procedimientos de tratamiento de agua que usan reciclado de lodos y elementos de procedimientos que usan cargas en un nuevo procedimiento que consigue eficacia mejorada.

Los procedimientos convencionales de tratamiento físico/químico pueden incluir algunas de las siguientes etapas

o todas ellas:

Precipitación química: una reacción química que cambia la solubilidad de los compuestos disueltos en agua, que da como resultado la precipitación de los compuestos y la formación de partículas coloidales;

Coagulación/floculación: desestabilización de partículas coloidales y agregación de las partículas coloidales en agregados más grandes, convirtiendo con ello las partículas de una suspensión estable en una inestable;

Sedimentación: decantación de los agregados y separación de los sólidos decantados del líquido en forma de lodo;

Espesamiento: un procedimiento de decantación que se usa para aumentar el contenido en sólidos y reducir el contenido en agua de los lodos retirados en el procedimiento de sedimentación; y

Filtración: eliminación de sólidos suspendidos residuales en el agua por filtración mecánica.

En la FIG. 1 se ilustra un procedimiento de tratamiento físico/químico típico de la técnica anterior, y que está constituido por un depósito de reacción química 1 al que se añaden producto químico 20 y agua 21, un depósito de mezcla rápida 2 al que se añade un coagulante 22, un depósito de floculación 3, un clarificador 4, un espesador 5 que produce lodos concentrados 23, y filtros de efluentes 6 que producen agua tratada 24. Este sistema típico utiliza una significativa cantidad de espacio para instalación, requiere compra e instalación de diversas unidades de tratamiento y tiene costes operativos relativamente altos.

A lo largo de los años se han desarrollado numerosas tecnologías que están diseñadas para maximizar la eficacia y minimizar los costes que cada una de las etapas que se llevan a cabo en un procedimiento de tratamiento físico/químico. Se describen ejemplos de diseños de este tipo en las patentes de EE.UU. Nos. 4.388.195, 5.039.428, 5.730.864, 5.770.091, 6.210.587, y 6.277.285. Las tecnologías actuales intentan típicamente aumentar la velocidad de coagulación y sedimentación de las partículas suspendidas en el agua. Las velocidades de coagulación y decantación están influidas por diversos factores que incluyen el tipo y densidad de la partícula y la concentración de los sólidos que se están decantando. Típicamente, al aumentar la concentración y la densidad de los sólidos aumenta la velocidad de decantación de sólidos, lo que da como resultado tamaños de equipo más pequeños, calidad de efluente mejorada y mayor concentración de sólidos en los lodos. La concentración y/o la densidad de las partículas se aumentan típicamente tanto por el reciclado de lodos decantados como por la adición de material de carga. Estos dos procedimientos se discuten con más detalle a continuación.

Un ejemplo de recogida y reciclado de lodos decantados se describe en la patente de EE.UU. Nº. 3.738.932, y se ilustra en FIG. 2. En este procedimiento, se recicla una porción de los lodos decantados 25 de un depósito de sedimentación 9 y se hace reaccionar con una corriente de suspensión alcalina 26 en un recipiente de mezclado 7. La suspensión alcalina es típicamente una mezcla de cal en suspensión. Dicha corriente mixta suspensión/lodos se añade a continuación a la corriente agua/agua residual 27 que se ha de tratar. La mezcla se hace reaccionar en un recipiente 8 y a continuación fluye a la etapa de sedimentación. En base másica, la cantidad de lodo reciclado es del orden de veinte veces la cantidad eliminada. Para la mayoría de los compuestos, el reciclado de lodos a la corriente de suspensión alcalina da como resultado la formación de un sólido denso, que se decanta y se deseca bien. Para lodos de hidróxidos de metal, los lodos desecados finales contendrán típicamente 30-50% de agua, en comparación con 70% de agua sin el procedimiento de reciclado. Esto da como resultado un volumen de lodos mucho más bajo que se tiene que manejar y verter.

Existen varios inconvenientes para la recogida y reciclado de lodos decantados. En primer lugar, el procedimiento depende de la formación de suficiente masa de lodos para que funcione de modo eficaz. Durante el período inicial de arranque, el sistema funciona de modo relativamente deficiente. Esto hace al procedimiento inadecuado para los procedimientos de tratamiento por lotes o intermitente. En segundo lugar, aun cuando los sólidos se decanten bien, la velocidad de decantación está todavía muy por debajo de la que se puede obtener mediante adición de material de carga. Por lo tanto, el equipo de sedimentación tiene que ser de tamaño más grande. Finalmente, el procedimiento puede dar como resultado unos niveles relativamente altos sólidos suspendidos en forma de partículas muy finas en el agua efluente. Dependiendo de los requisitos de calidad, esto puede requerir la instalación de un equipo de filtración después del sistema de sedimentación.

En los procedimientos que usan adición de material de carga, se inyecta un material inerte granular, típicamente arena, en la etapa de precipitación química del procedimiento de tratamiento. Un ejemplo de este procedimiento se describe en la patente de EE.UU. Nº. 4.927.543, y se ilustra en la FIG. 3. En este procedimiento, el agua sin tratar se mezcla con productos químicos y material de carga en un depósito de reacción. A continuación se envía el agua a un depósito de coagulación 10, donde las partículas forman agregados alrededor del material de carga. El agua, con los sólidos coagulados, fluye a un depósito de sedimentación 11, donde los sólidos se separan por gravedad. Se descarga el agua clarificada y se envían los sólidos a un separador 12. El separador 12 separa el material... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para tratar agua que comprende:

(a) mezclar un primer lodo y un precipitante con agua que se ha de tratar;

(b) mezclar una carga que comprende un material granular insoluble con el agua;

(c) separar el agua y los sólidos así formados en agua clarificada y un segundo lodo;

(d) separar al menos una porción de la carga del segundo lodo; y

(e) reciclar al menos una porción del segundo lodo separado de la carga en la etapa (d) para uso como primer lodo.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que el mezclado del primer lodo y el precipitante con el agua se lleva a cabo antes de mezclar la carga con el agua.

3. El procedimiento de la reivindicación 2 en el que el mezclado de la carga con agua se lleva a cabo antes de separar el agua en agua clarificada y el segundo lodo.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente: mezclar el primer lodo y el precipitante entre ellos antes de mezclarlos con el agua.

5. El procedimiento de la reivindicación 4 en el que el precipitante es un reactivo alcalino.

6. El procedimiento de la reivindicación 5 en el que el reactivo alcalino se selecciona entre el grupo que está constituido por hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de sodio, carbonato de sodio, y mezclas de los mismos.

7. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente: mezclar un coagulante con el agua.

8. El procedimiento de la reivindicación 7 en el que el mezclado del coagulante con el agua se lleva a cabo después de mezclar la carga con el agua.

9. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente reciclar al menos una porción de la carga separada.

10. El procedimiento de la reivindicación 1 que incluye desestabilizar y flocular el agua antes de la separación en la etapa (c).

11. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que la separación de al menos una porción de la carga del segundo lodo comprende cizalladura de partículas de lodo de las partículas de carga a la que sigue separación por gravedad.

12. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que el agua que se ha de tratar es agua residual ácida que contiene metales disueltos.

13. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que el agua que se ha de tratar incluye concentraciones altas de calcio y/o magnesio y en el que el precipitante es un agente alcalino o ceniza de sosa.

14. El procedimiento de la reivindicación 13 que incluye precipitar químicamente el calcio como carbonato de calcio, y precipitar químicamente el magnesio como hidróxido de magnesio.