PROCESO DE DESINFECCIÓN DE AGUA CON ELECTRODOS DE DIAMANTE.

Proceso de desinfección de agua con electrodos de diamante.

Proceso para la regeneración de agua que comprende la desinfección del agua en al menos una celda electrolítica,

donde dicha celda está caracterizada porque comprende un material anódico que está recubierto con diamante dopado y soportado sobre un material conductor de la electricidad.

Proceso de desinfección de agua con electrodos de diamante La presente invención se refiere a un proceso para la desinfección de aguas residuales depuradas en procesos de regeneración basado en la electrolisis del agua en celdas electroquímicas con ánodos de diamante conductor de la electricidad.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La desinfección de aguas es un proceso importante, ya que ayuda a garantizar el empleo del agua en condiciones seguras evitando el riesgo derivado de la acción de diferentes tipos de microorganismos sobre las personas o los animales. Por este motivo, es una operación importante en el abastecimiento urbano y en la reutilización, donde existe legislación española que obliga a aplicar algún método de desinfección que garantice la eliminación de este potencial peligro antes de su uso.

En este sentido, en el Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano se establece que las aguas de consumo humano distribuidas al consumidor por redes de distribución públicas o privadas, cisternas o depósitos deberán ser desinfectadas. En estos casos, los subproductos derivados de la desinfección deberán tener los niveles más bajos posibles, sin comprometer en ningún momento la eficacia de la desinfección.

Por su parte, en el articulado del Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas se prevén aquellos aspectos de la reutilización de aguas no contemplados en las especificaciones técnicas y que podrían suponer un riesgo para la salud de los ciudadanos. Con el real decreto, se cumple también con el objetivo general previsto en la Ley General de Sanidad, sobre la necesaria participación de las Administraciones competentes en este ámbito mediante la vigilancia sanitaria, la promoción y la mejora de los sistemas que permiten alcanzar parámetros de calidad de aguas compatibles con la salud de la población.

La cloración, en sus distintas formas (cloro gas / hipoclorito, cloraminas o dióxido de cloro) es el método que más se emplea en la actualidad, ya que garantiza la desinfección persistente de las aguas tratadas. Sin embargo, la enérgica acción de las especies de cloro, puede dar lugar a la formación de subproductos potencialmente peligrosos, lo que ha llevado a la necesidad de seguir buscando nuevos métodos de desinfección. La ozonización y la radiación ultravioleta son métodos eficientes, pero no garantizan la persistencia de su efecto desinfectante aguas abajo del tratamiento, lo que limita mucho su campo de aplicación, especialmente en el caso de España, en el que la legislación obliga a la persistencia.

Una de las formas de conseguir la cloración es mediante la generación electrolítica de cloro, a partir del cloruro existente en el agua a desinfectar. Esta forma ha sido descrita en la bibliografía para diferentes tipos de electrodos, entre ellos los de diamante, para su aplicación a la desinfección de aguas de abastecimiento (no en la regeneración de aguas depuradas) y con densidades de corriente y cargas aplicadas elevadas. En este contexto, también se ha descrito el tratamiento y desinfección simultánea de aguas industriales (WO2007057940) . Asimismo se ha descrito el diseño del equipamiento para electro desinfección, es decir, el diseño de un reactor electroquímico para la eliminación de contaminantes en agua, compuesto por una celda en la que una membrana polimérica está en contacto con el ánodo para llevar a cabo la oxidación o con el cátodo para las reacciones de reducción. Incluso se ha descrito la tecnología y equipamiento para la desinfección electroquímica de aguas residuales con contenidos de bacterias que permite la separación y desinfección simultánea de fangos. Y un reactor electroquímico para el tratamiento de agua, utilizando cloruro de aluminio y cloruro de aluminio polimérico simultáneamente al tratamiento. En todos estos casos, se propone el uso de de electrodos convencionales en los que favorecer la oxidación de cloruros a hipoclorito, y asimismo se requiere el uso de grandes densidades de corriente.

En lo que respecta a la utilización de electrodos de diamante, en la solicitud WO2007102444 se describe el método de preparación de electrodos de diamante pero no la aplicación en la regeneración del agua.

Así pues, sería deseable proporcionar un método para desinfectar agua, preferiblemente para desinfectar agua residual depurada en procesos de regeneración de agua sin que sea necesario añadir agentes activadores, como el cloro, y que evite la generación de subproductos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

De esta forma, la presente invención proporciona un método para desinfectar aguas en su regeneración, basado en el empleo de cualquier tipo de diamante conductor a muy bajas densidades de corriente y cargas eléctricas, lo que permite evitar la formación de productos indeseados (subproductos) resultando así un proceso más sencillo y muy económico.

Así pues, operando en las condiciones descritas por el método de la presente invención, no se precisa la adición de agentes activadores y se evita la generación de subproductos.

Por tanto, un aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para la regeneración de agua que comprende la desinfección del agua en al menos una celda electrolítica, donde dicha celda está caracterizada porque comprende:

- un material anódico que está recubierto con diamante dopado y soportado sobre un material conductor de la electricidad;

- una densidad de corriente aplicada de entre 0, 1 y 10 A m-2; y

- una carga eléctrica aplicada de entre 0, 005 y 0, 5 KA h m-3.

El término "desinfección de agua" se refiere a la eliminación de microorganismos de agua. Ejemplos de microorganismos incluyen, entre otros Escherichia coli y nematodos intestinales.

El término "regeneración de agua", preferiblemente "regeneración de agua depurada", se refiere a la eliminación de la turbidez del agua junto con la desinfección del agua de microorganismos perjudiciales para la salud, preferiblemente eliminando Escherichia coli y nematodos intestinales. En el RD 1620/2007 se recogen los requisitos que ha de cumplir el agua para considerarla regenerada.

El término "celda electrolítica" se refiere a un reactor en el que el proceso que ocurre en su interior es activado por una fuente de fuerza electromotriz. Dicha fuente está conectada en su polo negativo a uno o varios cátodos y en su polo positivo a uno o varios ánodos. Genéricamente se conoce a los ánodos y a los cátodos como electrodos.

Los términos "separadores porosos", "diafragmas" o "membranas" se refieren a medios físicos que posibilitan la separación de compartimentos anódicos y catódicos en un reactor electroquímico, favoreciendo que los procesos que se desarrollan en cada uno de los electrodos no se vean interferidos por los que se desarrollan en el otro.

El término "cátodo" es el material conductor de la electricidad que se conecta al polo negativo de una fuente de fuerza electromotriz. No existe limitación en el material a utilizar en el proceso que pretendemos patentar. Ejemplos de materiales que componen un cátodo son, entre otros, diamante conductor de electricidad, grafito, zirconio, acero inoxidable y otros metales o materiales conductores de la electricidad.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.

En otra realización la invención se refiere al proceso mencionado anteriormente, caracterizado porque la carga eléctrica aplicada es de entre 0, 005 y 0, 3 KA h m-3.

En otra realización la invención se refiere al proceso mencionado anteriormente, caracterizado porque la densidad de corriente aplicada de entre 0, 1 y 1 A m-2.

En otra realización la invención se refiere al proceso mencionado anteriormente, caracterizado porque el diamante dopado se dopa con boro, nitrógeno o flúor, preferiblemente caracterizado porque el diamante dopado se dopa con boro.

En otra realización la invención se refiere al proceso mencionado anteriormente, caracterizado porque el material conductor de la electricidad que sirve como soporte del diamante se selecciona de silicio (Si) , molibdeno (Mo) , wolframio (W) , titanio (Ti) , carburo de silicio (SiC) , carburo de molibdeno (MoC) , carburo de wolframio (WC) y carburo de titanio...

1. Proceso para la regeneración de agua que comprende la desinfección del agua en al menos una celda electrolítica, donde dicha celda está caracterizada porque comprende:

- un material anódico que está recubierto con diamante dopado y soportado sobre un material conductor de la electricidad;

- una densidad de corriente aplicada de entre 0, 1 y 10 A m-2; y

- una carga eléctrica aplicada de entre 0, 005 y 0, 5 KA h m-3.

2. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la carga eléctrica aplicada es de entre 0, 005 y 0, 3 KA h m-3.

3. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la densidad de corriente aplicada de entre 0, 1 y 1 A m-2.

4. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el diamante dopado se dopa con boro, nitrógeno o flúor.

5. El proceso según la reivindicación 4, caracterizado porque el diamante dopado se dopa con boro.

6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material conductor de la electricidad que sirve como soporte del diamante se selecciona de silicio (Si) , molibdeno (Mo) , wolframio (W) , titanio (Ti) , carburo de silicio (SiC) , carburo de molibdeno (MoC) , carburo de wolframio (WC) y carburo de titanio (TiC) .

7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el pH del agua a desinfectar se mantiene entre 6 y 9.

8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la temperatura del proceso es de entre 1 y 99 ºC.

9. El proceso según la reivindicación 8, caracterizado porque la temperatura de proceso es de entre 4 y 30 ºC.

10. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la celda electrolítica además comprende separadores del ánodo y del cátodo.

11. El proceso según la reivindicación 10, donde los separadores son porosos, diafragmas o membranas.

12. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se puede llevar a cabo en modo continuo o discontinuo.

13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque además comprende un material catódico seleccionado de diamante conductor de electricidad, grafito, zirconio, acero inoxidable, u otros metales o materiales conductores de la electricidad.

14. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el agua a regenerar es agua residual depurada.

FIGURA 1