Sistema integrado modular para tratamiento y aprovechamiento de aguas provenientes de escorrentía superficial.

El sistema integrado modular de la presente invención está previsto para dotar a las carreteras y autovías,

de un sistema adaptable para el tratamiento de aguas de escorrentía originadas por precipitaciones. Para ello el sistema se basa en un conjunto de módulos donde se realizan operaciones de separación de contaminantes, contenidos en dos circuitos de tratamiento. El sistema comprende de un filtro especial para la eliminación de grandes contaminantes, un filtro enrejado escalonado, un derivador de caudales, un filtro decantador, un módulo de sedimentación, un módulo para separación de aceites e hidrocarburos, un módulo de separación de gases y sistemas de filtración que optativamente pueden contener arenas de sílice, carbón vegetal, carbón activado o plantas. Las aguas obtenidas como resultado de su tratamiento por este sistema pueden aprovecharse tanto en producciones colaterales de interés o simplemente devolverlas a los cauces naturales.

Sistema integrado modular para tratamiento y aprovechamiento de aguas provenientes de escorrentía superficial.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo del tratamiento y aprovechamiento de aguas, más específicamente en aquellas provenientes de escorrentía superficial de zonas de elevada impermeabilidad.

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un sistema integrado modular y adaptable para el tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial originada por precipitaciones y procedentes de infraestructuras de ingeniería civil.

El objeto de la presente invención es dotar a las infraestructuras con un elevado grado de impermeabilidad tales como; autovías, carreteras, polígonos, vías férreas y canteras, de un sistema para el tratamiento y aprovechamiento de las aguas de escorrentía, donde los tóxicos y otros contaminantes producidos, principalmente por el tráfico de vehículos, son arrastrados por el agua hacia los cauces naturales.

El sistema integrado para el tratamiento de aguas de la presente invención es un sistema adaptable a cada terreno en particular y su finalidad es la captación temprana y el aprovechamiento eficaz de las escorrentías, que en función de su grado de contaminación se derivan a dos tratamientos diferentes que confluyen integradamente en el sistema, tanto para aprovechar las aguas para diferentes usos como simplemente devolverlas a sus cauces naturales con el grado de depuración según las características de las aguas a tratar y del lugar.

Por una parte, el sistema separa los contaminantes arrastrados por las aguas de precipitaciones y por otra, aprovecha de forma ventajosa el agua tratada para su utilización en procesos de obtención de biomasa u otros elementos orgánicos, útiles para el medio ambiente, así como restaura y mitiga perjuicios ambientales derivados del emplazamiento y uso de infraestructuras, favoreciendo la restauración paisajística así como el mejoramiento de los hábitats circundantes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En muchos casos las aguas residuales industriales son tratadas en plantas de tratamiento en el sitio en el cual son generadas ó bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías y bombas a una planta de tratamiento o Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) , que generalmente son grandes plantas de tratamiento de agua que se encuentran ubicadas en las salidas de núcleos urbanos o industriales.

Igualmente ocurre con las aguas residuales domésticas y pluviales que mediante un sistema de alcantarillas separadas o mixtas llevan las aguas a las grandes plantas de tratamiento de agua.

Sin embargo, las grandes infraestructuras generalmente no disponen de sistemas de tratamiento específicos de agua de escorrentías que resulten eficaces en el aprovechamiento de las aguas superficiales y que permitan la mitigación del impacto medioambiental que supone no tratar las aguas que se derivan.

Durante las precipitaciones se generan sobre las superficies impermeables tales como áreas urbanizadas, carreteras, autovías e infraestructuras en general, un flujo importante de escorrentía superficial, arrastrando sobre sí contaminantes como: sólidos en suspensión, metales pesados, derivados del petróleo, hidrocarburos orgánicos policíclicos (PAHs) y otros componentes orgánicos, entre otros, con una elevada carga tóxica tanto para el medio ambiente como para los humanos y otros materiales de origen natural que se les mezcla.

Generalmente, una vez que las aguas superficiales de autovías o carreteras desaguan por las cunetas, imbornales, colectores, canales etc., estas se derivan a los cauces de ríos, ramblas o torrentes estacionales sin tratamiento y sólo en casos muy excepcionales se derivan a una planta convencional de depuración.

La presente invención es una vía de solución a la problemática descrita con anterioridad, ya que mediante el sistema de tratamiento integrado que propone la invención se logra la captación, selección y separación de contaminantes de una parte importante de las primeras aguas que se generan de precipitaciones, en un rango de 0.05 a 50 L/m2, llevando sobre sí un elevado grado de contaminación.

A través de este sistema se devuelve el agua a sus cauces en condiciones favorables y de manera ventajosa se orienta parte de esta agua tratada hacia recipientes o estructuras destinadas a realizar producciones colaterales como la producción de biomasa, flores u otros elementos orgánicos de interés ecológico y/o paisajístico.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

A la vista de lo anteriormente enunciado, el sistema de la presente invención se basa concretamente en recolectar parte de las escorrentías, de zonas de elevada impermeabilidad y elevado índice de contaminantes para someterlas a un conjunto de tratamientos consecutivos y ordenados, atendiendo a diferentes niveles de carga contaminantes y una vez separados, reintegrar las aguas de forma saneada para su aprovechamiento.

Una característica de la presente invención es que el sistema prevé dos circuitos de tratamiento, interconectados dentro del sistema; un circuito principal donde se tratan las agua de mayor contaminación y un circuito complementario más sencillo, donde se tratan las aguas de menor carga contaminante. Ambos circuitos confluyen a la salida del sistema para dar lugar a aguas tratadas con los parámetros de calidad establecidos.

Otra característica esencial del sistema es que está diseñado para funcionar preferentemente por la presión que la fuerza de la gravedad ejerce sobre el agua, no obstante puede apoyarse igualmente con el uso de pequeños molinos de viento cuya energía permita bombear agua e inyectar aire ó alternativamente se podrá usar la energía del agua en generar electricidad para su uso en procesos de electrólisis, radiadores entre otros.

Se asume como base de cálculo para la carga inicial y el tratamiento idóneo del sistema que 1 km de autovía corresponde con aproximadamente 60.000 m2 de superficies asfaltadas e impermeables. Si por cada m2 de superficie se precipitan 10 litros de agua se obtendrían 600.000 litros de agua por cada km de autovía, equivalente a 600 m3 de agua inicial contaminada que arrastra sobre sí la mayor parte de las impurezas. Para 20 litros de agua de precipitación obtendríamos el doble, es decir 1200 m3.

La mayor parte de las impurezas asociadas a este tipo de escorrentía son contaminantes tales como sólidos en suspensión, metales pesados, derivados del petróleo, hidrocarburos orgánicos policíclicos (PAHs) y otros componentes orgánicos, entre otros que son arrastrados con el agua hacia las cunetas e imbornales especialmente en los primeros 10 a 20 L/m2.

Este valor aproximado prefija, dada la base de cálculo utilizada y descrita con anterioridad, la capacidad de los diferentes recipientes del sistema siendo de un rango mínimo de 600 a 1.200 m3 en las autovías y entre 250 a 500 m3 por cada km de carretera.

El sistema de tratamiento que se preconiza es un conjunto de módulos interconectados, donde en cada módulo se realizan procedimientos específicos de separación de contaminantes y como resultado de estos procedimientos, se aprovecha el agua tratada para fines diversos, ya sean de interés ambiental o ecológico o simplemente para reintegrarlas a sus cauces.

El sistema de la presente invención comienza con una pequeña derivación cuidadosamente diseñada y fuera de los márgenes de seguridad de la carreteras y autovías, donde se captura el fluido proveniente del desagüe de las escorrentías superficiales mediante un filtro movible y desmontable donde se retienen los contaminantes de gran tamaño tales como; bolsas de plástico, botellas, telas, poliestireno, recipientes plásticos, gravas de gran tamaño, entre otros.

Tras este paso, el agua avanza hacia un sistema de filtración que consiste en un receptáculo de 8 compartimientos en forma de escalera, con un sistema de rejas y tamices de acero de paso decreciente que permite decantar las arenas arrastradas en un rango de 40 a 2 mm.

Preferiblemente este receptáculo tendrá una inclinación en su base y una puerta lateral de apertura hacia afuera, que facilite el vaciado y permita depositar estos restos de forma sencilla en contenedores para su posterior procesamiento.

Igualmente los contenedores utilizados para almacenar los contaminantes separados pueden diseñarse con capacidad suficiente para retener cantidades aproximadamente estimadas para el ciclo de un año.

Una vez apartados o retenidos los sólidos de mayor tamaño por los procedimientos anteriormente descritos, el agua resultante alcanza a un derivador... [Seguir leyendo]

1. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad, originadas por aguas de precipitación, para su devolución de forma saneada al ciclo hidrológico natural y/o su aprovechamiento en producciones colaterales con mejora ambiental y paisajística, caracterizado porque, comprende un filtro movible y desmontable (4) , para la eliminación de contaminantes de gran tamaño, en la zona de acopio y captación de aguas pluviales proveniente de los canales o imbornales convencionales, desde donde las aguas acceden hacia un enrejado escalonado (5) donde las partículas arrastradas de mayor tamaño se decantan y se produce el paso del fluido hacia un derivador (7) de cuatro caudales, donde dos de ellos acceden a través de un sifón (8) hacia el circuito principal, donde las aguas descienden por un conducto (13) siguiendo un movimiento helicoidal hasta alcanzar un receptáculo (14) cerrado con compartimientos conectados a modo se serpentín y/o sifón y terminaciones en forma de cono (14.1) en la cota más baja del circuito, donde las aguas circulan a muy baja velocidad facilitando la sedimentación de la mayor parte de las partículas contaminantes, habiéndose previsto en la parte final del receptáculo una salida (14.2) a través de la cual el agua asciende por un depósito (18) donde los aceites, grasas e hidrocarburos afloran a la superficie de las aguas a medida que sube la cota de nivel, comunicado en la zona superior con un contenedor de retención y equilibrio, contiguo y paralelo (22) , previéndose en dicha zona superior una hélice (21) que acciona una pala sobre la superficie del agua para la derivación de grasas, aceites, hidrocarburos y otras partículas menos pesadas que floten sobre el nivel del agua para continuar su movimiento hacia un sistema de receptáculos de capacidad variable (29) que conducen las aguas hacia un filtro y/o sifón receptáculo (31) de arenas de sílice, un filtro de rejillas y un receptáculo de carbón activo para filtrar el agua de salida por presión ascendente hacia un depósito (41) ) de dos compartimientos comunicados en la zona superior, donde una hélice (40) en movimiento acciona una pala sobre la superficie del agua liberando parte importante de los gases para continuar su camino hacia un recipiente (43) que actúa como sifón para impedir la entrada y salida de gases al exterior y recibir opcionalmente, desde un depósito (44) situado en la zona superior, aportaciones de nutrientes específicos y regulados que activen el agua para las necesidades requeridas, hasta llegar al punto de salida (45) donde el agua precipita sobre una estructura de prisma (46) hacia un partidor (54) que distribuye u orienta las aguas de modo mecánico-inducido a los colectores (53) , (54) , (55) para diferentes usos ó hacia los cauces naturales (56) .

2. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 1, caracterizado porque el filtro movible y desmontable (4) consiste en unas barras de acero inoxidable (4.1) unidas a un eje (4.2) y en uno de sus extremos se fija una estructura (4.3) de varillas de diferente tamaño en forma de ramilletes en dirección a la entrada del caudal y donde se retienen los desechos de gran tamaño arrastrados por las aguas a su paso por el punto de captación.

3. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 1 caracterizado porque el enrejado escalonado (5) consiste en un receptáculo de 8 compartimientos (5.1) dispuestos en escalera con un sistema de rejas o tamices (5.2) con un gradiente progresivo descendente desde 25 a 2 mm.

4. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de enrejado cruzado (28) está formado por una estructura de “V” invertidas (28.1) a modo de parrillas (28.2) , que realizan entre ellas un movimiento lateral que impiden el paso de contaminantes que sean arrastrados por el agua.

5. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 1, caracterizado porque las hélices en movimiento que separan los aceites (21) y gases (40) son accionada por un molino de viento que alternativamente crea energía eléctrica para cargar unos electrodos posicionados en un recipiente (27) dentro del circuito para la captura de metales ó bombea aire para nutrir de O2 el agua tratada.

6. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 1, caracterizado porque el receptáculo de capacidad variable (29) está compuesto por un sistema modular de 8, 6 ó 32 receptáculos entre 0.5 a 4 m3 que optativamente sirve como almacenamiento de aguas en reposo ó para tratar de forma específica el agua para separar algún elemento en particular.

7. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad, originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 1 caracterizado porque uno de los caudales del derivador (7) correspondiente a un caudal de menor carga de contaminantes se desvía

hacia un circuito complementario (47) , una vez captada la corriente inicial de mayor carga contaminante del derivador (7.1, 7.2) hacia el circuito principal.

8. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial, en zo

nas de elevada impermeabilidad, originadas por aguas de precipitación, según reivindicación 7, caracterizado porque el circuito complementario (47) se alimenta del caudal con menor carga de contaminantes proveniente del derivador (7) accediendo mediante un conducto abierto a un sistema de decantación (48) en diente de sierra, pasando a un receptáculo de filtros en serpentín (49) de carbón vegetal, carbón activo o arena de sílice que separen contaminantes para finalmente acceder a un sistema de módulos en serpentín horizontal (50) con plantas que se seleccionan del tipo Phragmites spp., Typha spp., o Scirpus spp.

9. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad provocadas por aguas de precipitación, según cualesquiera de las reivindicaciones donde el sistema funciona por la presión del agua que ejerce la fuerza de gravedad y apoyos de pequeños molinos de viento que permita realizar inyecciones de aire al sistema, el movimiento de paletas o que facilite la generación de electricidad.

10. Sistema integrado de tratamiento y aprovechamiento de aguas de escorrentía superficial en zonas de elevada impermeabilidad originadas por aguas de precipitación, según cualquiera de las reivindicaciones, donde el agua tratada resultante de cualquier punto del sistema podrá ser utilizada para múltiples usos de interés económico, ecológico y/o paisajístico o simplemente devolverlas a sus cauces naturales

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4