PROCESO DE ELECTROCOAGULACIÓN PARA REGENERACIÓN DE AGUA DEPURADA.
Proceso de electrocoagulación para regeneración de agua depurada.
Procedimiento para la regeneración de aguas depuradas que comprende una etapa de electrocoagulación de agua en celdas electroquímicas con ánodos con contenido en hierro, aluminio o mezclas de los mismos, en un único proceso y sin necesidad de adicionar reactivos de modo continuo, ya que provienen de la disolución de los electrodos. Asimismo, la invención se refiere al uso del proceso en la eliminación simultánea de la turbidez, sólidos en suspensión, Escherichia coli y de nematodos intestinales.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130737.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: LOBATO BAJO,JUSTO, RODRIGO RODRIGO,MANUEL ANDRES, SAEZ JIMENEZ,CRISTINA, CAÑIZARES CAÑIZARES, PABLO, FERNANDEZ MORALES,FRANCISCO JESUS, VILLASEÑOR CAMACHO,JOSE, LLANOS LÓPEZ,Javier.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C02F1/463 QUIMICA; METALURGIA. › C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS. › C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por electrocoagulación.
PDF original: ES-2395458_A1.pdf
Fragmento de la descripción:
PROCESO DE ELECTROCOAGULACIÓN PARA REGENERACIÓN DE
AGUA DEPURADA
La presente invención se refiere a un proceso para regenerar aguas depuradas, basado en la electrocoagulación del agua. Por tanto, la invención se podría encuadrar en el campo de la regeneración de aguas depuradas para su reutilización, más concretamente en la eliminación de turbidez, sólidos en suspensión, Escherichia coli y de nematodos intestinales requerida por la legislación actual para distintas aplicaciones.
ESTADO DE LA TÉCNICA
La coagulación asistida electroquímicamente, o electrocoagulación (EC) es un proceso electroquímico en el que a partir de compuestos procedentes de la disolución de un ánodo, se agrupa la materia coloidal existente en un agua residual, posibilitando su conversión en sólidos suspendidos, y su separación del agua mediante técnicas convencionales de separación sólido/líquido tales como la decantación, flotación y/o filtración (Cañizares, P.; Martínez, F.; Jiménez, C.; Lobato, J.; Rodrigo, M.A. Coagulation and Electrocoagulation of wastes polluted with colloids. Sep.Sci& Technol., 42, 2157-2175, 2007) . Como consecuencia de su disolución, los ánodos van desapareciendo conforme transcurre el tratamiento, llegando un momento en el que es necesaria su reposición (ánodos de sacrificio) .
Un reactor electroquímico para llevar a cabo un proceso de electrocoagulación, se compone básicamente de un depósito, en el que se sumergen los dos electrodos (el ánodo o electrodo de trabajo, y el cátodo o electrodo inerte) , y de una fuente de alimentación a la que se conectan los electrodos (WO 01/55033 A2; WO 99/26887) . Normalmente, el material anódico empleado consiste en planchas de aluminio o de acero. Al establecerse una diferencia de potencial sobre los electrodos de la celda, comienzan los procesos de reducción en el cátodo (generalmente, conversión de los protones del agua en hidrógeno) , y los de oxidación en el ánodo (generándose el ión Al3+ si el ánodo es de aluminio, o el Fe3+, tras la oxidación del Fe2+ disuelto, si el ánodo es de acero) . Estos iones de aluminio o hierro se hidratan rápidamente. A continuación, ocurre una serie de etapas interrelacionadas en las que se forman hidróxidos insolubles del metal, sobre los que quedan retenidos los contaminantes, e hidroxocomplejos cargados, positiva o negativamente, que permiten la coagulación por neutralización de cargas.
Un factor importante ligado al proceso de coagulación química y electroquímica es la posibilidad de eliminar otros contaminantes, distintos de la materia coloidal. Así, las partículas generadas en estos procesos (precipitados o flóculos) tienen capacidad de adsorber otros contaminantes presentes en el agua, tales como materia orgánica y cationes metálicos o aniones, por lo que esta tecnología también puede ser empleada para la eliminación de estos contaminantes. En este sentido, se ha descrito la eliminación de fluoruros y de nitratos. Asimismo, los precipitados y flóculos pueden unirse a especies que precipiten como consecuencia de la adición del reactivo, posibilitando así la eliminación de algunas macromoléculas orgánicas. Ejemplos de este tipo de tratamiento son la eliminación de colorantes en el tratamiento de efluentes residuales procedentes de industrias textiles, o la eliminación de compuestos fenólicos presentes en efluentes de industrias petroquímicas. Por otra parte, en el interior de una celda electroquímica la carga de los coloides facilita su movimiento por el campo eléctrico generado por los electrodos, y la evolución electródica de gases (oxígeno en el ánodo e hidrógeno en el cátodo) genera una mezcla suave. Como consecuencia, se favorece el choque entre coloides y por tanto la floculación en el interior de la celda electroquímica sin necesidad de agitación mecánica. Al no haber elementos móviles se reducen notablemente los gastos de mantenimiento del proceso. A este proceso se le denomina electrofloculación, y puede conseguir realizar en un reducido espacio los mismos procesos que ocurren en volúmenes muy superiores en los procesos convencionales.Asimismo, los gases generados en los electrodos pueden adherirse a la superficie de los flóculos disminuyendo la densidad del conjunto y posibilitando su separación por flotación (EP 0794157 B1; US 3969203) . A este proceso se le conoce como electroflotación. La electroflotación, al igual que la electrofloculación, es un proceso secundario en cualquier proceso de electrocoagulación. Sin embargo, en determinadas ocasiones puede ser utilizado, independientemente de la electrocoagulación, para la separación por flotación de los sólidos contenidos en un agua. A pesar de las grandes ventajas que presenta este tratamiento, se han realizado pocos trabajos en los que se estudie en detalle la electroflotación como proceso de separación independiente de la electrocoagulación (Emamjomeh, M.M.; Sivakumar M.
Review of pollutants removed by electrocoagulation and
electrocoagulation/flotation processes. Journal of Environmental
Management, 90 (5) , 1663-1679, 2009) .
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. Por este motivo, es una operación importante 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 (REAL DECRETO 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas) y en particular a conseguir la eliminación de Escherichia coli y nematodos intestinales. Los tratamientos electroquímicos de desinfección han sido propuestos en algunos trabajos, si bien no han sido aplicados a regeneración de aguas ni están basados en electrocoagulación sino en electrolisis. Así, se describe una alta eficiencia en la eliminación de Escherichia coli, Bacteriófago MS2 y/o Artemia salina como consecuencia dela electrogeneración de cloro con ánodos tales como platino o aleaciones
Ti/Ta. En W02007057940-A 1 se describe la desinfección y
descontaminación simultánea de agua industrial en sistemas abiertos o
cerrados, mediante tratamientos electroquímicos de membranas, cuyas
5 principales ventajas son lograr una pequeña contaminación de cloro y
simultáneamente una alta eficiencia en la desinfección. En este mismo
campo se enmarca la patente FR2784979-A 1 en la que se intenta combinar
la oxidación anódica con la peroxidación catódica generando oxidantes
bactericidas de larga vida a partir de la formación de radicales libres en agua
1 O contaminada, sin la necesidad de agregar sustancias en el tratamiento del
agua. Son conocidos en el estado de la técnica los aspectos del diseño del
equipamiento para electrodesinfección, por ejemplo se conoce 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
15 ánodo para llevar a cabo la oxidación o con el cátodo para las reacciones
de reducción. Sin embargo, y tal y como se ha comentado con anterioridad,
todos estos procesos descritos tienen base electrolítica (y pretenden la
formación directa o indirecta de especies de cloro) , y no de
electrocoagu lación.
20 Así pues, sería deseable proporcionar un método que no precisase la
adición de agentes coagulantes externos, tales como iones de hierro y
aluminio; y que fuese capaz de regenerar agua en una única etapa,
eliminado a su vez los microorganismos nocivos para la salud.
25 DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
De esta forma, la presente invención proporciona un método para regenerar
aguas residuales depuradas basado en el empleo de electrocoagulación con
ánodos con contenido en hierro y/o aluminio, que permite la eliminación
30 simultánea de turbidez y la eliminación de Escherichia coli y de nematodos
intestinales. Además, y debido a la baja solubilidad de los fosfatos de
aluminio y de hierro, este tratamiento hace que esta tecnología sea muyadecuada para eliminar este contaminante de las aguas, eliminación que ocurrirá simultáneamente con la electrocoagulación de la materia coloidal, en el mismo reactor. En este sentido, conviene tener claro que el tratamiento tiene que ser combinado dentro del mismo compartimento o en compartimentos separados con un sistema de sedimentación-flotación y filtración, para garantizar la eliminación de los sólidos en suspensión. Por tanto, con el método... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
5 1. Un proceso que comprende la electrocoagulación y desinfección de agua de microorganismos en una etapa en al menos una celda electrolítica donde el material anódico comprende hierro, aluminio o una mezcla de ambos.
2. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el proceso se puede llevar a cabo en modo continuo o discontinuo.
1O 3. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque comprende una etapa de eliminación de sólidos.
15 4. El proceso según la reivindicación anterior, donde la etapa de eliminación de sólidos se lleva a cabo mediante sedimentación y/o flotación.
5. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde al menos se produce una filtración del agua obtenida en la electrocoagulación.
20 6. El proceso según la reivindicación 5, donde la filtración del agua obtenida en la electrocoagulación se lleva a cabo mediante filtros con un tamaño máximo de poro inferior a 50 micrómetros.
25 7. El proceso según la reivindicación 6, donde el tamaño máximo de poro es de entre 15 y 20 micrómetros.
8. El proceso según la reivindicación 7, donde el tamaño máximo de poro es de 15 micrómetros.
30 9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde las celdas electrolíticas se mantienen a una densidad de corriente de entre 0, 01 y 5000 mA.cm-2 .
10. El proceso según la reivindicación 9, donde la densidad de corriente es de entre O, 1 y 100 mA.cm-2 .
5 11. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 O, donde la presión del proceso es de entre 0, 01 y 200 bar.
12. El proceso según la reivindicación 11, donde la presión es de entre 0, 9 y 1 bar.
1 O 13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde la celda electrolítica comprende un cátodo que se selecciona de entre de diamante conductor de electricidad, grafito, zirconio, acero inoxidable, u otros metales metales o materiales conductores de la electricidad.
15 14. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la celda electrolítica además comprende separadores del ánodo y del cátodo.
20 15. El proceso según la reivindicación porosos, diafragmas o membranas. 14, donde los separadores son
16. El proceso regenerar agua. según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 para
25 17. El proceso según cualquiera regenerar agua residual depurada. de las reivindicaciones 1 a 15 para
Patentes similares o relacionadas:
Sistema de tratamiento de agua, del 1 de Julio de 2020, de Outotec (Finland) Oy: Un sistema de tratamiento de agua que comprende: al menos una unidad electroquímica de tratamiento de agua que comprende un primer armazón autosostenible […]
Método y aparato para el tratamiento de una dispersión acuosa, del 18 de Septiembre de 2019, de Kolina Limited: Un método para aplicar un tratamiento por electrocoagulación a una dispersión acuosa, comprendiendo el método:
a: hacer fluir la dispersión […]
Reactor de electrocoagulación, del 7 de Agosto de 2019, de De Nora Water Technologies, LLC: Aparato de reactor de electrocoagulación (REC) para el tratamiento de una corriente de fluido, que comprende: (A) un bastidor de empaquetamiento […]
Sistema y método para tratar fluidos mediante sonoelectroquímica, del 26 de Junio de 2019, de KP2M Limited: Una unidad de tratamiento de fluidos (TU) que comprende un primer electrodo anódico de placa con un par de superficies principales coincidentes, […]
Reactor electrolítico, del 26 de Junio de 2019, de FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.: Reactor electrolítico, en particular para separar fosfato de líquidos que contienen fosfato y recuperar sales de fosfato, que comprende una carcasa, una entrada y una […]
Aprovechamiento de finos carbonosos utilizando microalgas y procedimientos relacionados, del 3 de Junio de 2019, de Nelson Mandela Metropolitan University: Un procedimiento de recolección y eliminación de al menos una parte de las microalgas del agua, en el que las microalgas se cultivan en sistemas de fotobiorreactores […]
Reactor electrolítico que comprende un cátodo y un ánodo, del 29 de Mayo de 2019, de FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.: Reactor electrolítico, en particular para separar fosfato de líquidos que contienen fosfato y para recuperar sales de fosfato, que comprende una carcasa , una […]
Procedimiento y dispositivo para la separación de iones de sulfato de aguas, y para la introducción de capacidad tampón en el agua, del 27 de Marzo de 2019, de FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.: Procedimiento para la separación de iones de sulfato desde, y para introducir capacidad tampón en, aguas sulfúricas o soluciones que contienen ácido sulfúrico, - en […]