PROCEDIMIENTO PARA TRATAR AGUAS RESIDUALES MEDIANTE ELECTROLISIS.

Se describe un procedimiento para tratar aguas residuales, preferentemente aguas negras y aguas grises,

mediante electrolisis, donde se realiza un proceso de electro-oxidación a densidades de corriente específicas. El agua tratada presenta condiciones de pH, conductividad y turbidez conformes a normativa.

Procedimiento e instalación para tratar aguas residuales mediante electrólisis.

Campo de la invención

La presente invención está relacionada con las técnicas empleadas en el tratamiento de aguas residuales y, más particularmente, está relacionada con un procedimiento e instalación para tratar aguas residuales, preferentemente aguas negras y aguas grises, mediante electrólisis, donde se realiza un proceso de electro-oxidación.

Antecedentes de la invención

Las actividades industriales o domésticas generan agua residual que necesita ser tratada antes de ser descargada o reciclada, numerosos métodos han sido creados para este fin, entre ellos, se ha utilizado recientemente el tratamiento electroquímico.

Por ejemplo, en la publicación internacional WO 2003/078017 se describe un sistema de tratamiento de aguas residuales que integra diversas tecnologías de procesamiento para proporcionar una fuente de agua sustancialmente purificada. En el sistema, se envía una corriente de aguas residuales en un paso de filtración inicial, posteriormente, las aguas residuales filtradas se someten a electrocoagulación y posterior filtrado. Entonces, la corriente resultante conteniendo sustancialmente sólo sustancias orgánicas se trata en un procedimiento de oxidación avanzado. Se pasa entonces el agua parcialmente tratada en columnas de intercambio iónico. Se puede enviar el agua entonces a un procedimiento de oxidación de desinfección final para destruir o inactivar patógenos y/o eliminar cualquier colorante u olor para proporcionar una fuente de agua adecuada para casi cualquier uso. En este documento, se da importancia a la oxidación avanzada, toda vez que la finalidad del tratamiento es tratar lixiviados y aguas con elevadas cargas contaminantes. Además, en el reactor, los electrodos son cilíndricos es decir se tiene un área reducida de contacto.

Otro procedimiento electroquímico de tratamiento es aquel descrito en la publicación internacional WO 2008/ 144099 que se refiere a un método para la eliminación de contaminantes de una corriente de agua contaminada mediante pre-tratamiento de la misma para dar una corriente de agua pretratada, en el que el pre-tratamiento comprende pasar la corriente de agua contaminada por al menos una célula de electrocoagulación, dando una corriente electrocoagulada; y, separar contaminantes coagulados de la corriente electrocoagulada. En el procedimiento se utiliza un reactor de electrocoagulación que comprende una pluralidad de electrodos que se posicionan paralelamente enfrentados y que tiene medios para energizar cada electrodo; una entrada de fluido para una corriente de entrada que comprende agua contaminada; una salida para una corriente de salida que comprende productos electrocoagulados; un sistema distribuidor de flujo; y un sistema de distribución de gas para inyectar un gas dentro del reactor de electrocoagulación.

Adicionalmente, en la publicación internacional WO 2008/144099 se describe un tratamiento de aguas industriales, en donde se hace un pre-tratamiento mediante electrocoagulación y posterior separación de lodos mediante filtración (ultrafiltración y carbón activado) .

Más aún, la solicitud de patente publicada con el número WO 2007/140808, también describe un método de tratamiento donde el reactor es provisto con electrodos móviles para realizar una electro-floculación a caudales elevados de agua.

Asimismo, también se encuentra el documento US 2008 0223731 A1 mismo que se refiere a un dispositivo de electrocoagulación para el tratamiento de agua potable y aguas residuales mediante los principios de electrocoagulación y precipitación electro-catalítica. El dispositivo descrito comprende varias celdas de electrólisis formadas por placas de electrodo redondas a través de las que pasa el agua no tratada y el agua residual. Se aplica una baja tensión de corriente continua de5a15voltios a las celdas.

Con respecto al arte previo, vale la pena mencionar que la eficiencia de los reactores electroquímicos para el tratamiento del agua depende de ciertas variables, como el material y forma de los electrodos, la intensidad y densidad de corriente empleada, la superficie de contacto electrodo-agua o la composición del agua residual, los cual es muy importante para el tratamiento de las aguas negras o aguas grises que tienen un alto contenido de materia orgánica.

Sumario de la invención

El objeto de la presente invención es proveer un nuevo procedimiento para tratamiento de aguas residuales, preferentemente aguas negras (con materia fecal) , aguas grises generadas en el lavado de manos o una combinación de las mismas.

Para ello se ha desarrollado un procedimiento, en donde inicialmente el agua residual se desbasta para eliminar de ella sólidos gruesos; luego se almacena temporalmente en un primer depósito; entonces se trituran los sólidos existentes en el agua desbastada que se encuentra en el primer depósito para disminuir su tamaño.

Una vez que se han triturados las partículas, el agua se almacena en un segundo depósito; de ahí el agua se envía hacia un reactor electroquímico en donde se realiza una electro-oxidación suministrando al reactor corriente eléctrica para obtener agua depurada.

Desde el reactor, el agua se recircula hacia el segundo depósito para medir ahí su pH, turbidez y conductividad; y, desde el segundo depósito se filtra el agua depurada una vez que, en el segundo depósito, el agua cumple con valores establecidos de pH, turbidez y conductividad.

En una realización preferida del procedimiento, se realiza la etapa adicional de intercambio térmico del agua depurada que ha pasado por el reactor a fin de disminuir su temperatura.

En una realización adicional, la etapa de electro-oxidación en el reactor, se realiza por un período de 2 a 3 horas aplicando corriente eléctrica con una densidad de 36 a 160 mA/cm2.

En otra realización más, el agua depurada que se ha filtrado se almacena en un depósito de aguas tratadas para volver a disponer de ella en aplicaciones sanitarias u otros fines.

En el procedimiento de la presente invención, el agua residual a tratar es agua negra con materia fecal, agua gris generada por el lavado de manos o una combinación de ambas. Una vez que se ha realizado el procedimiento el agua depurada tiene una turbidez máxima de 1 NTU.

En otro aspecto de la invención, se provee una instalación para realizar tratamiento electroquímico de agua residual, la instalación comprende una rejilla donde se desbasta el agua residual que ingresa a la instalación; asimismo, la instalación comprende un primer depósito donde se almacena temporalmente el agua que ha sido desbastada; otro elemento de la instalación son medios para triturar las partículas del agua que se encuentra en el primer depósito, los medios de trituración estando en comunicación de flujo con el primer depósito.

Otro elemento importante de la instalación es un segundo depósito en comunicación de flujo con los medios trituradores donde se almacena el agua con partículas trituradas. Asimismo, como otra parte de la instalación se encuentra un reactor electro-químico en comunicación de flujo con el segundo depósito y en donde se realiza la electro-oxidación del agua; en donde el agua que ha sido depurada por el reactor electro-químico se recircula hacia el segundo depósito.

Finalmente, existe un filtro para filtrar el agua que ha sido depurada electroquímicamente y que cumple con las condiciones de pH, turbidez y conductividad, el filtro se encuentra en comunicación de flujo con el segundo depósito.

Dentro del segundo depósito que, tal como se ha mencionado, se almacena el agua con partículas trituradas y el agua que ha sido depurada por el reactor, se incluyen sensores de conductividad, turbidez y pH para medir estos parámetros del agua triturada o del agua depurada una vez que se recircula desde el reactor.

En una realización preferida de la instalación, se provee adicionalmente un primer intercambiador de calor en comunicación de flujo con el reactor a fin de reducir la temperatura del agua depurada, el primer intercambiador se encuentra adicionalmente en comunicación de flujo con el segundo depósito para recircular el agua que ha pasado por dicho intercambiador. El intercambio térmico se realiza con un primer fluido de intercambio térmico, tal como agua o un refrigerante.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para tratar agua residual mediante electrólisis, el procedimiento estando caracterizado porque comprende las etapas de: a) desbastar el agua residual para eliminar de ella sólidos gruesos; b) almacenar temporalmente el agua desbastada en un primer depósito; c) triturar los sólidos existentes en el agua desbastada para disminuir su tamaño; d) almacenar el agua con partículas trituradas en un segundo depósito; e) enviar el agua triturada a un reactor electroquímico, f) realizar una electro-oxidación del agua triturada en un reactor suministrando al reactor corriente eléctrica para obtener agua depurada; g) recircular el agua que ha sido depurada por el reactor hacia el segundo depósito para medir ahí su pH, turbidez y conductividad; y,

h) filtrar el agua depurada que se encuentra en el segundo depósito una vez que el agua depurada cumple con valores establecidos de pH, turbidez y conductividad.

2. Procedimiento para tratar agua residual mediante electrólisis, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la etapa adicional de realizar un intercambio térmico del agua depurada que ha pasado por el reactor.

3. Procedimiento para tratar agua residual mediante electrólisis, según la reivindicación1º2, caracterizado porque la etapa f) se realiza por un período de2a3 horas.

4. Procedimiento para tratar agua residual mediante electrólisis, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa f) la corriente eléctrica se suministra con una densidad de 36 a 160 mA/cm2.

5. Procedimiento para tratar agua residual mediante electrólisis, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende la etapa adicional de almacenar el agua tratada en un depósito de aguas tratadas una vez que ha sido filtrada.

6. Procedimiento para tratar aguas residuales mediante electrólisis, según cualquiera de las reivindicaciones1a5, caracterizado porque el agua residual a tratar es agua negra con materia fecal, agua gris generada por el lavado de manos o una combinación de ambas.

7. Procedimiento para tratar aguas residuales mediante electrólisis, según cualquiera de las reivindicaciones1a6, caracterizado porque el agua depurada tiene una turbidez máxima de 1 NTU.

8. Una instalación (11) para realizar tratamiento electroquímico de agua residual caracterizada porque comprende: a) una rejilla (102) donde se desbasta el agua residual que ingresa a la instalación; b) un primer depósito (20) donde se almacena temporalmente el agua que ha sido desbastada; c) medios para triturar (203) las partículas del agua desbastada que se encuentra en el primer depósito, los

medios de trituración estando en comunicación de flujo con el primer depósito (20) ; d) un segundo depósito (30) en comunicación de flujo con los medios trituradores (203) ; e) un reactor electro-químico (40) en comunicación de flujo con el segundo depósito (30) y en donde se

realiza la electro-oxidación del agua; en donde el agua que ha sido depurada por el reactor electro-químico

(40) se recircula hacia el segundo depósito (30) ; y

f) un filtro (307) para filtrar el agua que ha sido depurada electroquímicamente y que cumple con las condiciones de pH, turbidez y conductividad para volverla a utilizar, el filtro (307) estando en comunicación de flujo con el segundo depósito (30) .

9. Una instalación (11) para tratar agua residual mediante electrólisis, según la reivindicación 8, caracterizada porque comprende adicionalmente un primer intercambiador de calor (402) en comunicación de flujo con el reactor (40) a fin de reducir la temperatura del agua depurada, el primer intercambiador (402) estando adicionalmente en comunicación de flujo con el segundo depósito (30) para recircular el agua que ha pasado por dicho intercambiador (402) , en donde el intercambio térmico del agua depurada se realiza con un primer fluido de intercambio térmico.

10. Una instalación (11) para tratar agua residual mediante electrólisis, según la reivindicación 9, caracterizada porque comprende un segundo intercambiador de calor (404) donde se reduce la temperatura del primer fluido de intercambio térmico con un segundo fluido de intercambio térmico.

11. Una instalación (11) para tratar agua residual mediante electrólisis, según la reivindicación 10, caracterizada porque el segundo fluido de intercambio térmico es aire.

12. Una instalación (11) para tratar aguas residuales mediante electrólisis, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque comprende adicionalmente un depósito de aguas tratadas (50) donde se almacena el agua que cumple con los parámetros de turbidez, pH y conductividad.

13. Una instalación (11) para tratar aguas residuales mediante electrólisis según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el reactor electroquímico (40) tiene ánodos de rutenio, iridio o diamante.

14. Una instalación (11) para tratar aguas residuales mediante electrólisis según la reivindicación 13, caracterizado porque los ánodos se encuentran dispuestos en el reactor (40) en una configuración de placas paralelas.