PROCEDIMIENTO PARA LA PURIFICACIÓN DE AGUA RESIDUAL.

Un aparato para la purificación de residuos contaminados, que comprende;

(a) una célula electrolítica (2, 23),

(b) un puerto de entrada (1, 22) bajo la célula electrolítica (2, 23),

(c) una sección superior (4, 24) por encima de la célula electrolítica (2, 23) que incluye un burbujeador de aire (7, 28) y una salida (5, 26),

(d) un espacio de drenaje cerrado (15, 37) adyacente a la sección superior (4, 24) que comprende medios para separar agua e impurezas, y (d) una bomba de recirculación (13) que conecta la salida (5, 26) al puerto de entrada de la célula 10 electrolítica (2, 23), en el que la célula electrolítica (2, 23) comprende electrodos (6, 27) conectados en serie.

Procedimiento para la purificación de agua residual Campo de la invención Esta invención se refiere a un procedimiento para la purificación de agua y a un aparato para llevar a cabo el procedimiento. La invención se refiere además a la cloración electrolítica del agua purificada.

Antecedentes de la invención Durante mucho tiempo se han buscado procedimientos y aparatos económicos y eficaces para purificar agua contaminada, particularmente agua que contiene ácidos grasos. El agua contaminada, p. ej., las aguas que contienen compuestos solubles de nitrógeno, emulsiones o suspensiones orgánicas coloidales en suspensión tales como efluentes de plantas de procesamiento de carnes, granjas de leche, plantas de procesamiento de queso, obradores, plantas químicas, plantas papeleras y plantas petrolíferas y efluentes que incluyen aguas residuales son de especial interés.

Los coloides tienen una carga negativa que evita que se unan y hace prácticamente imposible la filtración o separación. Los procedimientos anteriores para purificación de agua incluyen combinar el agua contaminada con ácidos grasos con iones metálicos liberados desde electrodos durante la electrolisis para formar jabones metálicos hidrófobos. Los iones metálicos bivalentes o trivalentes son liberados desde los electrodos durante la electrolisis y se combinan con los ácidos grasos para formar un floculante insoluble. El floculante, a su vez, arrastra o absorbe otras impurezas presentes en el agua contaminada. Por tanto, el floculante sirve como medio de transporte para retirar no sólo ácidos grasos, sino también otras impurezas del agua. Con el fin de asegurar la producción continua de iones, los electrodos se dispusieron en un lecho móvil de partículas sólidas. Las partículas sólidas se mantuvieron en movimiento mediante el flujo del agua de procesamiento a través de la cámara de electrolisis con el fin de erosionar y limpiar continuamente las superficies del electrodo. El floculante y las impurezas arrastradas se dirigieron a un recipiente de floculación/separación donde el floculante y las impurezas arrastradas se separaron por flotación, dejando el agua no purificada para desechar desde el recipiente.

Los sistemas de tratamiento de agua electrolíticos, incluyendo sistemas de electroflotación y electrocoagulación, aunque funcionales, tienen dificultades cuando sus electrodos se cubren con una capa insoluble que no puede retirarse simplemente cambiando la polaridad de los electrodos. Esto es especialmente cierto cuando se electroliza agua residual que contiene ácidos grasos con electrodos metálicos que forman un jabón metálico insoluble en la superficie del ánodo que es difícil de retirar.

Los sistemas de tratamiento de agua electrolíticos actuales limpian los electrodos mediante un lecho móvil de partículas duras e introducen aire delante de la célula electrolítica para mover el lecho y el agua a través del sistema. Sin embargo, se ha descubierto que las burbujas delante de las células electrolíticas incrementan la resistencia eléctrica entre los electrodos, requiriendo de este modo voltajes mayores e induciendo un desgaste excesivo de los electrodos, paredes y piezas de las células.

Una vez se han retirado la mayoría de los contaminantes, es necesario retirar el resto de los materiales contaminantes disueltos y en suspensión, y se han tratado electrolíticamente con cloro. El cloro se produce normalmente electrolíticamente, introduciendo de forma continua una solución salina concentrada (iones cloruro) en el compartimento anódico de una célula electrolítica que está separada del compartimento catódico por un diafragma permeable. Antes de la aparición de los diafragmas de intercambio iónico, los diafragmas estaban hechos de muchas capas de papel de asbesto entre ánodo y cátodo para evitar en la medida de lo posible la mezcla del producto cáustico producido en el compartimento catódico con el cloro producido en el compartimento anódico. Actualmente, se usan normalmente los diafragmas de intercambio iónico que evitan el flujo de aniones y de soluciones de un compartimento a otro.

Puede producirse cloro como hipoclorito de sodio electrolizando agua con sal sin el uso de diafragmas. Este procedimiento es especialmente útil para aplicaciones de piscinas. Este procedimiento tiene la desventaja de usar sal y el calcio y el magnesio presentes en el agua para formar carbonatos, que se depositan en el cátodo, aislándolo y evitando el flujo de corriente entre los electrodos en último término. El cátodo debe limpiarse entonces con ácido para retirar el recubrimiento calcáreo.

La técnica electrolítica estándar para clorar agua en piscinas es proporcionar una célula separada que contiene una alta concentración de sal común que, tras la electrolisis, proporciona hipoclorito de sodio o cloro, que se suministra a la piscina. Teóricamente, es posible añadir suficiente sal común al agua de la piscina y electrolizarla directamente. Sin embargo, esta técnica tiene la desventaja de que el agua tiene sabor salado para los bañistas y el calcio contenido en el agua se deposita en los cátodos hasta tal punto que el flujo de la corriente cesa o está impedido. En la práctica se ha encontrado que el cambio de polaridad para retirar los depósitos de calcio sobre los cátodos conduce a la corrosión del cátodo.

La industria de purificación de agua ha seguido buscando procedimientos nuevos y mejorados para retirar ácidos

grasos y otros contaminantes del agua. En consecuencia, durante mucho tiempo se ha sentido, aunque no se ha satisfecho, la necesidad de procedimientos más económicos, más eficaces y más prácticos para purificar agua, particularmente agua contaminada con ácidos grasos y otros contaminantes, y para tratar la purificada para desecharla o usarla en último término.

Sumario de la invención Una realización de la invención describe un aparato para la purificación de residuos contaminados que tiene (a) una célula electrolítica, (b) un puerto de entrada bajo la célula electrolítica, (c) una sección superior por encima de la célula electrolítica que incluye un burbujeador de aire y una salida, (d) un espacio de drenaje cerrado adyacente a la sección superior que comprende medios para separar agua e impurezas y (e) una bomba de recirculación que conecta la salida con el puerto de entrada de la célula electrolítica. Los electrodos de la célula electrolítica están conectados en serie. El aparato puede incluir también un recipiente inferior inclinado que parte con inclinación desde la sección superior que tiene una salida de agua purificada en el extremo más bajo de la parte inferior inclinada frente a la sección superior, una salida de recirculación ubicada por encima de la salida de agua purificada y un puerto de salida ubicado por encima de la salida de recirculación. La salida de recirculación puede estar conectada a la bomba de recirculación. En realizaciones alternativas, el aparato puede incluir también un filtro tal como, pero sin limitarse a, un filtro de vacío rotatorio, una prensa de filtro, un filtro de vacío de cinta transportadora, un filtro de arena o un filtro centrífugo. En algunas realizaciones, la sección superior es cónica en su sección transversal y los electrodos pueden ser de hierro, magnesio, aluminio y sus aleaciones. En algunas realizaciones, la polaridad de los electrodos se cicla continuamente y la frecuencia de ciclación de la polaridad de los electrodos está entre aproximadamente 1 cambio por 1 segundo y aproximadamente 1 cambio por 10 minutos. En algunas realizaciones, también se incluye un clorador en el aparato.

En otra realización de la invención, se describe un procedimiento de purificación de agua con las siguientes etapas;

(a) pasar agua contaminada en una dirección generalmente vertical hacia arriba a través de una célula electrolítica que tiene una pluralidad de electrodos rodeados por un lecho móvil de partículas sólidas no conductoras para formar un flóculo que comprende agua purificada, agua, impurezas y aguas de lavado; (b) dirigir el flóculo a una cámara cerrada conectada directamente a un extremo superior de la cámara electrolítica; (c) separar las impurezas, aguas de lavado y agua del agua purificada; (d) recircular una parte del agua desde la cámara cerrada hacia la célula electrolítica; (e) retirar las impurezas y aguas de lavado de la cámara cerrada y (f) retirar el agua purificada de la cámara cerrada. Se burbujea aire por encima de la célula electrolítica y los electrodos están conectados en serie, cambiándose la polaridad de... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para la purificación de residuos contaminados, que comprende;

(a) una célula electrolítica (2, 23) ,

(b) un puerto de entrada (1, 22) bajo la célula electrolítica (2, 23) ,

(c) una sección superior (4, 24) por encima de la célula electrolítica (2, 23) que incluye un burbujeador de aire (7, 28) y una salida (5, 26) , (d) un espacio de drenaje cerrado (15, 37) adyacente a la sección superior (4, 24) que comprende medios para separar agua e impurezas, y (d) una bomba de recirculación (13) que conecta la salida (5, 26) al puerto de entrada de la célula 10 electrolítica (2, 23) , en el que la célula electrolítica (2, 23) comprende electrodos (6, 27) conectados en serie.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el medio para separar agua de impurezas comprende un recipiente inferior inclinado (9, 30) que parte con inclinación desde la sección superior (4, 24) comprendiendo además, (i) una salida de agua purificada (12) en el extremo más bajo del fondo inclinado frente a la sección15 superior (4, 24) ;

(ii) una salida de recirculación (11) ubicada por encima de la salida de agua purificada (12) ; y (iii) un puerto de salida ubicado por encima de la salida de recirculación (11) , en el que la salida de recirculación (11) está conectada a la bomba de recirculación (13) .

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que el medio para separar agua de impurezas comprende un recipiente inferior inclinado (9, 30) que parte con inclinación desde la sección superior (4, 24) comprendiendo además un filtro (34) .

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que el filtro (34) comprende un filtro de vacío rotatorio, una prensa de filtro, un filtro de vacío de cinta transportadora, un filtro de arena o un filtro centrífugo.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que la sección superior (4, 24) es cónica en su sección transversal.

25 6. El aparato de la reivindicación 1, en el que los electrodos comprenden hierro, magnesio, aluminio y sus aleaciones.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que la polaridad de los electrodos puede ciclarse continuamente.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que la polaridad de los electrodos puede ciclarse con una frecuencia de entre aproximadamente 1 cambio por 1 segundo y aproximadamente 1 cambio por 10 minutos.

30 9. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un clorador.

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que el clorador comprende una célula electrolítica que comprende,

(i) uno o más ánodos (40) ;

(ii) un diafragma poroso (42) rodeando los ánodos (40) ;

(iii) un cátodo (43) rodeando el diafragma poroso (42) ; y (iv) medios para dirigir el flujo de fluidos hacia el ánodo (40) , en el que el diafragma poroso (42) es una membrana porosa que permite el flujo laminar libre de soluciones entre los compartimentos anódico y catódico, pero que es lo suficientemente tupida o ajustada para evitar el flujo turbulento.

11. Un procedimiento de purificación de agua que comprende:

(a) hacer pasar agua contaminada en una dirección generalmente vertical hacia arriba a través de una célula electrolítica (2, 23) que tiene una pluralidad de electrodos (6, 27) rodeados por un lecho móvil de partículas sólidas no conductoras para formar un flóculo hidrófobo que comprende agua purificada, agua, impurezas y aguas de lavado;

(b) dirigir el flóculo hacia una cámara cerrada conectada directamente a un extremo superior de la cámara de electrolisis,

(c) separar las impurezas, aguas de lavado y agua del agua purificada;

(d) recircular una porción del agua desde la cámara cerrada hacia la célula electrolítica (2, 23) ;

(e) retirar las impurezas y aguas de lavado de la cámara cerrada; y

(f) retirar el agua purificada de la cámara cerrada; en el que se burbujea aire por encima de la célula electrolítica (2, 23) , en el que los electrodos (6, 27) están conectados en serie y la polaridad de los electrodos (6, 27) se cambia continuamente.

12. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que la velocidad hacia arriba del agua se consigue parcialmente por recirculación del agua a través de la célula.

13. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que las partículas no conductoras tienen una densidad específica mayor que la del agua contaminada.

14. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que la velocidad de caída libre de las partículas es mayor que la velocidad hacia arriba del agua.

15. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que el agua purificada además se clora.

16. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, alternándose la polaridad de los electrodos aplicando un voltaje de corriente continua.

17. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que el agua contaminada se dirige a través del lecho móvil por presión.

18. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que las partículas sólidas no conductoras son partículas de granito.

19. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que la frecuencia de cambio de polaridad varía desde aproximadamente 1 cambio por segundo hasta aproximadamente 1 cambio por 10 minutos.

20. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que el cambio de polaridad tiene la misma duración.

21. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que se añade solución jabonosa adicional al agua que se quiere purificar.

22. El procedimiento de purificación de agua de la reivindicación 11, en el que se producen microburbujas usando el cambio de presión debido a la bomba de recirculación.