Método de tratamiento de agua.

Un método para tratar agua que comprende:

introducir agua en un dispositivo electroquímico para producir agua tratada y una corriente de concentrado;



recircular al menos una porción de corriente de concentrado en un compartimiento de concentración de un dispositivo electroquímico; y

descargar una porción predeterminada de la corriente de concentrado de acuerdo con un esquema de descarga predeterminado,

en el que el método además comprende repetir la descarga de una porción predeterminada de la corriente de concentrado,

en el que el método además comprende la inversión de un campo eléctrico aplicado a través del dispositivo electroquímico de acuerdo con un esquema de carga predeterminado,

en el que el método además comprende medir una propiedad del agua tratada,

en el que el método además comprende ajustar el esquema de descarga predeterminado en base a la propiedad del agua tratada,

en el que descargar una porción predeterminada de la corriente de concentrado comprende accionar un regulador de flujo,

en el que el método además comprende aplicar una carga positiva en el regulador de flujo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/037941.

Solicitante: Evoqua Water Technologies LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 4800 North Point Parkway, Suite 250 Alpharetta, GA 30022 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JHA, ANIL, D., WILKINS,FREDERICK, FREYDINA,EVGENIYA, SEZGI,AYTAC, MADHUSUDAN,RESHMA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D61/48 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 61/00 Procedimiento de separación que utilizan membranas semipermeables, p. ej. diálisis, ósmosis o ultrafiltración; Aparatos, accesorios u operaciones auxiliares, especialmente adaptados para ello (separación de gases o vapores por difusión B01D 53/22). › que tienen uno o varios compartimentos llenos de un material intercambiador de iones.
  • B01J47/08 B01 […] › B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 47/00 Procedimientos de cambio de iones en general; Equipos a este efecto (procedimientos o aparatos cromatográficos de intercambio de iones B01D 15/08). › sometida a una corriente eléctrica directa.
  • C02F1/00 SECCION C — 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). › Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad).
  • C02F1/469 C02F […] › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por separación electroquímica, p. ej. por electroósmosis, electrodiálisis, electroforesis.

PDF original: ES-2525876_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método de tratamiento de agua Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere generalmente a un sistema y método para tratar un fluido y, más específicamente, a un sistema de tratamiento de agua que incorpora un dispositivo electro químico, un sistema de reserva y un regulador de flujo de rechazo y métodos de dichos sistemas para suministrar agua tratada a un punto de uso.

Descripción de la técnica relacionada El agua que contiene especies de dureza, tal y como calcio y magnesio, puede ser indeseable para algunos usos en aplicaciones industriales, comerciales y domésticas. Las pautas típicas para clasificación de durezas de agua son: de cero a 60 miligramos por litro (mg/l) como carbonato de calcio se clasifica como blanda; de 61 a 120 mg/l como moderadamente dura; de 121 a 180 mg/l como dura; y de más de 180 mg/l como muy dura.

El agua dura se puede ablandar o tratar eliminando especies de iones de dureza. Ejemplos de sistemas que eliminan dichas especies incluyen aquellos que se usan en lechos de intercambio de iones. En dichos sistemas, los iones de dureza se enlazan iónicamente a especies iónicas de carga opuesta que se mezclan en la superficie de la resina de intercambio iónico. La resina de intercambio iónico finalmente se satura con especies de iones de dureza iónicamente enlazados y debe ser regenerada. Típicamente, la regeneración implica reemplazar las especies de dureza enlazadas con especies iónicas más solubles, tal y como cloruro de sodio. Las especies de dureza enlazadas a la resina de intercambio iónico se reemplazan con los iones de sodio y las resinas de intercambio iónico están listas nuevamente para una etapa posterior de ablandamiento de agua.

Se han descrito otros sistemas. Por ejemplo, en la patente estadounidense nº 3.148.687, Dosch describe una lavadora que incluye una disposición de ablandamiento de agua que utiliza resinas de intercambio iónico. De manera similar, en la publicación de solicitud internacional nº WO00/64325, Gadini et al. describe un electrodoméstico que utiliza agua con un dispositivo mejorado para reducir la dureza del agua. Gadini et al. describe un electrodoméstico que presenta un sistema de control, un sistema de suministro de agua de una fuente externa y un sistema de ablandamiento con una celda electroquímica.

La electrodesionización (EDI) es un proceso que se puede utilizar para ablandar agua. La EDI es un proceso que elimina especies ionizables de líquidos a través de medios eléctricamente activos y un potencial eléctrico para influenciar el transporte de iones. El medio eléctricamente activo puede funcionar para recolectar y descargar especies ionizables de manera alternativa, o para facilitar el transporte de iones continuo mediante mecanismos de sustitución iónicos o electrónicos. Los dispositivos EDI pueden incluir medios que presentan cargas permanentes o temporales. Dichos dispositivos pueden provocar reacciones electroquímicas diseñadas para lograr o mejorar el rendimiento. Estos dispositivos también incluyen membranas eléctricamente activas, tal como membranas bipolares o de intercambio iónico semipermeables.

La electrodesionización continua (CEDI) es un proceso en el que el parámetro de dimensión primario es el transporte a través de los medios, no la capacidad iónica de los medios. Un dispositivo CEDI típico incluye membranas de intercambio aniónicas y catiónicas semipermeables. Los espacios entre membranas están configurados para crear compartimientos de flujo líquido con bocas de entrada y de salida. Un campo eléctrico de CC transversal se impone mediante una fuente de energía externa que dispara electrodos a los bordes de las membranas y compartimientos. A menudo, se proveen compartimientos de electrodos para que el producto de reacción de los electrodos se pueda separar de los otros compartimientos de flujo. Al imponer el campo eléctrico, los iones en el líquido se atraen a sus respectivos contraelectrodos. En un compartimiento de agotamiento de iones (agotamiento) , enlazado por la membrana permeable de aniones electroactivos y la membrana catiónica, típicamente se agotan los iones y en un compartimiento de concentración de iones contiguo (concentración) , enlazado por la membrana permeable catiónica electroactiva y la membrana aniónica electroactiva, típicamente se concentran los iones. El volumen dentro de los compartimientos de agotamiento y, en algunos casos, dentro de los compartimientos de concentración, también incluye medios eléctricamente activos. En dispositivos CEDI, los medios pueden incluir resinas de intercambio aniónicas y catiónicas íntimamente mezcladas. Típicamente, los medios de intercambio iónico mejoran el transporte de iones dentro de los compartimientos y pueden participar como sustrato para reacciones electroquímicas controladas. Los dispositivos de electrodesionización han sido descritos por, por ejemplo, Giuffrida et al. en las patentes estadounidenses nº 4.632.745, 4.925.541 y 5.211.823, por Ganzi en las patentes estadounidense nº 5.259.936 y 5.316.637, por Oren et al. en la patente estadounidense nº 5.154.809 y por Kedem en la patente estadounidense nº 5.240.579.

El documento WO/9532052 describe un aparato de electrodesionización que presenta un protocolo de inversión de polaridad diseñado para ofrecer un fluido de producto permanente y de gran calidad.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se describe un método para tratar agua. El método puede comprender introducir agua en un dispositivo electroquímico para producir agua tratada y una corriente de concentrado, que recircula al menos una porción de la corriente de concentrado en un compartimiento de concentración del dispositivo electroquímico, y descarga una porción predeterminada de la corriente de concentrado de acuerdo con un esquema de descarga predeterminado, en el que el método además comprende repetir la descarga de una porción predeterminada de la corriente de concentrado, en el que el método además comprende la inversión de un campo eléctrico aplicado a lo largo del dispositivo electroquímico de acuerdo con un esquema de carga predeterminado, en el que el método además comprende medir una propiedad del agua tratada, en el que el método además comprende ajustar el esquema de descarga predeterminado basado en la propiedad del agua tratada, en el que descargar una porción predeterminada de la corriente de concentrado comprende accionar un regulador de flujo, en el que el método además comprende aplicar una carga positiva al regulador de flujo.

Otras ventajas, características innovadoras y objetos de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se la considere en conjunto con los dibujos que la acompañan, los cuales son esquemáticos y no pretenden estar dibujados a escala. En las figuras, cada componente idéntico o sustancialmente similar que se ilustra en varias figuras se representa por un único número o notación. Por cuestiones de claridad, no todos los componentes están etiquetados en cada figura, ni se muestran todos los componentes de cada realización de la invención descrita donde la ilustración no fuera necesaria para permitir que aquellos con una habilidad normal en la técnica puedan comprender la invención.

Breve descripción de los dibujos Se describirá una realización preferida, sin carácter restrictivo, de la presente invención a modo de ejemplo y haciendo referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales:

la Figura 1 es un diagrama de flujo de procesos de un sistema de tratamiento de agua que muestra un sistema de reserva que presenta un conjunto de sensores y un dispositivo de electrodesionización de acuerdo con una o más realizaciones de la invención;

la Figura 2 es una vista esquemática transversal de un dispositivo de electrodesionización típico, que ilustra las direcciones del fluido y del flujo de iones a través de los compartimientos de agotamiento y de concentración de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.

la Figura 3 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema de tratamiento de agua de acuerdo con una realización de la invención, tal y como se la describe en el Ejemplo 1;

la Figura 4 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema de tratamiento de agua de acuerdo con una realización de la invención, tal y como se la describe en el Ejemplo 2;

la Figura 5 es un diagrama de flujo esquemático de un sistema de tratamiento de agua de acuerdo con una realización de la invención, tal y como se la describe en el Ejemplo 3;

las Figuras 6A-6B son gráficos que muestran las propiedades del agua medidas en el sistema de tratamiento de agua que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para tratar agua que comprende: introducir agua en un dispositivo electroquímico para producir agua tratada y una corriente de concentrado;

recircular al menos una porción de corriente de concentrado en un compartimiento de concentración de un dispositivo electroquímico; y descargar una porción predeterminada de la corriente de concentrado de acuerdo con un esquema de descarga predeterminado, en el que el método además comprende repetir la descarga de una porción predeterminada de la corriente 10 de concentrado, en el que el método además comprende la inversión de un campo eléctrico aplicado a través del dispositivo electroquímico de acuerdo con un esquema de carga predeterminado, en el que el método además comprende medir una propiedad del agua tratada, en el que el método además comprende ajustar el esquema de descarga predeterminado en base a la propiedad del agua tratada, en el que descargar una porción predeterminada de la corriente de concentrado comprende accionar un regulador de flujo, en el que el método además comprende aplicar una carga positiva en el regulador de flujo.

2. El método de la reivindicación 1 en el que la aplicación de una carga positiva sigue un esquema de carga 20 predeterminado.

3. El método de la Reivindicación 2, en el que el regulador de flujo comprende una válvula.

4. El método de la Reivindicación 1 que además comprende ajustar la porción predeterminada de la corriente de concentrado en base a la propiedad del agua tratada.

5. El método de la Reivindicación 1 que además comprende calcular el LSI del agua tratada.

6. El método de la Reivindicación 5 que además comprende optimizar el esquema de descarga predeterminada en base al LSI calculado.

7. El método de la Reivindicación 1 en el que la descarga de la porción predeterminada de la corriente de concentrado comprende introducir la porción predeterminada de la corriente de concentrado en un sistema de irrigación.

8. El método de la Reivindicación 1 en el que el agua tratada producida es apropiada para aplicaciones domésticas.

 

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