Sistema y procedimiento de tratamiento de agua.

Un sistema de tratamiento de agua que comprende:

una entrada (11) de agua de alimentación;



un dispositivo (30) de desionización electroquímica en comunicación fluida con la entrada (11) de agua de alimentación y con una salida (39) de agua de alimentación, en donde el dispositivo (30) de desionización electroquímica comprende una serie de compartimentos de empobrecimiento y de concentración delimitados por membranas permeables a aniones y permeables a cationes; y

un dispositivo de producción de bebidas de dispensador de grifo para producir una bebida para consumo inmediato, estando el dispositivo de producción de bebidas de dispensador de grifo en comunicación fluida con la salida (39) de agua de alimentación,

en donde el dispositivo (30) de desionización electroquímica está en comunicación con un controlador que está construido y dispuesto para ajustar una o varias condiciones de funcionamiento del dispositivo (30) de desionización electroquímica en respuesta a la calidad del agua purificada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/018868.

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: LIANG, LI-SHIANG, JHA, ANIL, D., WILKINS,FREDERICK.

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.
  • 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).
  • C02F1/02 C02F […] › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por calentamiento.
  • C02F1/28 C02F 1/00 […] › por absorción o adsorción (utilizando cambiadores de iones C02F 1/42; composiciones absorbentes o adsorbentes B01J).
  • C02F1/32 C02F 1/00 […] › por luz ultravioleta.
  • C02F1/42 C02F 1/00 […] › por intercambio de iones.
  • C02F1/44 C02F 1/00 […] › por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.
  • C02F1/46 C02F 1/00 […] › por procesos electroquímicos.
  • C02F1/461 C02F 1/00 […] › por electrólisis.
  • C02F1/469 C02F 1/00 […] › por separación electroquímica, p. ej. por electroósmosis, electrodiálisis, electroforesis.

PDF original: ES-2505702_T3.pdf

 

Sistema y procedimiento de tratamiento de agua.

Fragmento de la descripción:

Sistema y procedimiento de tratamiento de agua Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema y procedimiento de tratamiento de agua y, más particularmente, a un sistema y procedimiento de tratamiento de agua para producir agua purificada para consumo humano.

2. Descripción de la técnica relacionada

El agua purificada se utiliza en muchas industrias, entre ellas las industrias químicas, alimentarias, de electrónica, de energía, médicas y farmacéuticas, así como para el consumo humano. Típicamente, antes de su uso en cualquiera de estos campos, el agua es tratada para reducir el nivel de contaminantes a niveles aceptables. Estas técnicas de tratamiento incluyen la desinfección, destilación, filtración, intercambio iónico, osmosis inversa, fotooxidación, ozonización y combinaciones de las mismas.

Para diferentes usos finales pueden ser necesarios diversos niveles de pureza. La calidad del agua puede ser regulada por diversas agencias gubernamentales y organizaciones comerciales, entre ellas la Environmental Protection Agency (EPA) (Agencia de Protección Ambiental) y la Food and Drug Administration (FDA) (Administración de Alimentos y Medicamentos) de EE.UU.

La industria de bebidas consume una cantidad significativa de agua que debe cumplir requisitos medioambientales y sanitarios. Además de la legislación que asegura que las bebidas son seguras para el consumo, la industria de bebidas se enfrenta a normas adicionales que se basan en el control de calidad. Por ejemplo, un suministro de agua que cumpla la legislación federal en cuanto a microorganismos puede no satisfacer las normas de control de calidad de un productor de bebidas en cuanto a parámetros adicionales, tales como sabor y olor, que pueden afectar a la calidad del producto. Estas normas pueden incluir la dureza (contenido de calcio, de magnesio y de silicato), bicarbonato, pH, sólidos suspendidos totales (TSS, por sus siglas en inglés), sólidos disueltos totales (TDS), color, sabor y temperatura.

El control de estos parámetros se complica por la estructura descentralizada de la propia industria de bebidas. Por ejemplo, un productor de bebidas a escala mundial tiene típicamente varios puntos de producción en todo el mundo. Cada uno de estos puntos puede tener acceso a un suministro de agua que es diferente al utilizado por otras plantas. Aunque la legislación federal puede ayudar a uniformar los requisitos sanitarios y de seguridad para el agua utilizada en la producción de bebidas en los Estados Unidos, estas normas pueden diferir considerablemente de las de otros países. Las diferentes normas pueden afectar a factores tales como el sabor, el olor y el aspecto. Esto puede ser importante para productores que comercialicen una bebida bajo una única marca dentro de un extenso territorio. Por ejemplo, un cliente que consuma una bebida en una parte del país esperará el mismo aspecto y sabor de esa bebida con independencia del lugar donde la adquiere. Para asegurar este tipo de coherencia, el productor de bebidas puede necesitar que el agua utilizada en la producción de bebidas cumpla con los mismas o similares normas, con independencia del lugar donde se produzca la bebida. Una forma de lograr este objetivo consiste en el uso de procedimientos de tratamiento del agua.

El aseguramiento de la calidad del agua para varias plantas embotelladoras requiere típicamente la imposición de normas de calidad del agua medióles y alcanzables que puedan satisfacerse a un coste mínimo para los diversos tipos de agua de alimentación que se puedan utilizar. Estos temas de control de calidad se hacen aún más difíciles de implementar y controlar cuando se incluyen puntos de venta con dispensador de grifo. Los puntos de venta con dispensador de grifo son típicamente aquellos lugares en donde se producen bebidas para el consumo inmediato en el local o en sus cercanías. Generalmente, en un punto de venta con dispensador de grifo se mezcla agua con un jarabe de sabor y, en el caso de bebidas carbonatadas, dióxido de carbono. Entonces se puede servir la bebida directamente al consumidor. Entre las ventajas proporcionadas por los puntos de venta con dispensador de grifo se encuentran los ahorros conseguidos por no transportar o almacenar un producto voluminoso. Debido a estas y otras ventajas, millones de puntos de venta con dispensador de grifo, bajo licencia, están en funcionamiento por todo el mundo.

Los consumidores esperan típicamente una calidad constante en sus bebidas tanto si deciden comprar una lata o botella de una tienda, como si toman un vaso de un punto de venta con dispensador de grifo. Como la calidad del agua puede afectar al sabor y el aspecto de una bebida, es importante que los licenciantes de bebidas provean estándares de calidad del agua para puntos de venta con dispensador de grifo, al igual que para embotelladores. Existen diversos factores que pueden influir en las normas de calidad del agua para puntos de venta con dispensador de grifo, dos de los cuales son las fuentes de agua disponibles y el coste de tratamiento del agua.

Como pueden existir puntos de venta con dispensador de grifo en diversos lugares, las fuentes de agua utilizadas para producir las bebidas del dispensador también pueden ser diferentes. Estas fuentes de agua pueden incluir, por ejemplo, suministros municipales de agua, agua de superficie, agua de pozo, agua de precipitaciones y agua de mar

desalada. Cada una de estas fuentes puede proporcionar agua de calidad variable, e incluso dentro de un tipo de suministro de agua, por ejemplo el agua de pozo, el tipo y la calidad del agua suministrada puede no ser constante de un lugar a otro.

Además, los puntos de venta con dispensador de grifo se encuentran comúnmente en restaurantes, bares, tiendas de horario ampliado y similares, y en muchos de estos lugares el coste de tratamiento del agua puede tener un impacto en la rentabilidad. Por lo tanto, los productores y licenciantes de bebidas deben equilibrar las necesidades de los consumidores en cuanto a un sabor y aspecto consistentes, con la necesidad del gestor del punto de venta respecto a un suministro de agua de bajo coste. Además, al gestor del punto de venta le preocupa la fiabilidad; si el sistema de tratamiento del agua falla, la producción de bebida en un punto de venta con dispensador de grifo se detiene. El mantenimiento del sistema también es importante, y por lo general el objetivo es la menor frecuencia de mantenimiento, con procedimientos menos complicados.

La capacidad del sistema de tratamiento de agua también es diferente de la requerida por un embotellador. Por lo general, las necesidades de producción son mucho menores en los puntos de venta con dispensador de grifo, pero el sistema tiene que seguir siendo capaz de producir un suministro adecuado de agua de alta calidad en los momentos de máxima demanda y, dado que los puntos de venta con dispensador de grifo pueden pasar por periodos de inactividad, un sistema de tratamiento de agua debe ser capaz de suministrar agua de alta calidad cuando se necesite después de un período de inactividad.

Diferentes fuentes de agua de pozo pueden presentar un desafío a quienes diseñan sistemas de tratamiento de agua para puntos de venta con dispensador de grifo. El agua de pozo puede contener elevadas concentraciones de materia disuelta, tales como bicarbonato y sólidos disueltos, así como material suspendido que puede contribuir a su sabor y aspecto. Por ejemplo, el agua puede ser dura, teniendo una concentración elevada de calcio, magnesio o silicato, y puede contener materiales iónicos adicionales que contribuyen a los sólidos disueltos totales (TDS). Además, pueden estar presentes materiales orgánicos y gases disueltos, el pH y la capacidad de tamponamiento pueden variar ampliamente, e incluso la composición del agua de un único pozo puede variar con el tiempo o con diferentes niveles de uso.

Existen diversos sistemas y procedimientos de tratamiento del agua para producir agua de alta pureza para uso en la producción de bebidas y otras industrias. Entre estos sistemas se cuentan las unidades de desinfección, tales como doradores y ozonizadores, filtros, ablandadores de agua, sistemas de osmosis inversa y dispositivos de intercambio químico de iones.

Las unidades de desinfección se utilizan típicamente para reducir la concentración de microorganismos viables en un suministro de agua. Esto se puede conseguir mediante la adición de un desinfectante, por ejemplo cloro, ozono o amoníaco, directamente al suministro de agua de modo que los organismos patógenos son destruidos. Como alternativa, los microorganismos pueden ser destruidos mediante un proceso, tal como el calentamiento o el tratamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de tratamiento de agua que comprende: una entrada (11) de agua de alimentación;

un dispositivo (3) de desionización electroquímica en comunicación fluida con la entrada (11) de agua de alimentación y con una salida (39) de agua de alimentación, en donde el dispositivo (3) de desionización electroquímica comprende una serie de compartimentos de empobrecimiento y de concentración delimitados por membranas permeables a aniones y permeables a cationes; y

un dispositivo de producción de bebidas de dispensador de grifo para producir una bebida para consumo inmediato, estando el dispositivo de producción de bebidas de dispensador de grifo en comunicación fluida con la salida (39) de agua de alimentación,

en donde el dispositivo (3) de desionización electroquímica está en comunicación con un controlador que está construido y dispuesto para ajustar una o varias condiciones de funcionamiento del dispositivo (3) de desionización electroquímica en respuesta a la calidad del agua purificada.

2. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 que comprende además un filtro (1) de carbón aguas arriba del dispositivo (3) de desionización electroquímica.

3. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 que comprende además un filtro (2) de partículas aguas arriba del dispositivo (3) de desionización electroquímica.

4. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde la entrada (11) de agua de alimentación está en comunicación con una fuente de agua corriente.

5. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 4 en donde el agua de alimentación es alimentada directamente a un filtro (1) de carbón.

6. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde el agua de alimentación está clorada.

7. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde el dispositivo (3) de desionización electroquímica está en comunicación fluida con la salida (39) de agua de alimentación a través de un conducto que tiene un volumen inferior a un litro.

8. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde el sistema es higienizable por calor.

9. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde el dispositivo (3) de desionización electroquímica es higienizable por calor.

1. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde una o varias de las condiciones de funcionamiento se seleccionan del grupo que consiste en tensión, intensidad de corriente, caudal y ciclo de inversión.

11. El sistema de tratamiento de agua según la reivindicación 1 en donde el controlador está en comunicación con un detector (74) de conductividad.

12. Un método para purificar agua para producción de bebidas que comprende los pasos de:

suministrar agua (11) de alimentación a un dispositivo (3) de desionización electroquímica para producir una corriente (39) de agua purificada; y

alimentar la corriente (39) de agua purificada a un dispositivo de producción de bebidas de dispensador de grifo para producir una bebida para consumo inmediato,

en donde el dispositivo (3) de desionización electroquímica comprende una serie de compartimentos de empobrecimiento y de concentración delimitados por membranas permeables a aniones y permeables a cationes,

en donde el método comprende los pasos adicionales de controlar una calidad de la corriente (39) de agua purificada y ajustar una o varias condiciones de funcionamiento del dispositivo (3) de desionización electroquímica en respuesta a la calidad de la corriente (39) de agua purificada.

13. El método según la reivindicación 12 en donde la corriente (39) de agua purificada se utiliza inmediatamente para producir la bebida de dispensador de grifo.

14. El método según la reivindicación 12 en donde el agua (11) de alimentación es agua corriente.

15. El método según la reivindicación 12 que comprende además hacer pasar el agua (11) de alimentación a través

de un filtro (1) de carbón.

16. El método según la reivindicación 12 que comprende además hacer pasar el agua (11) de alimentación a través de un filtro (2) de partículas.

17. El método según la reivindicación 12 en donde el agua (11) de alimentación contiene más de aproximadamente

5 ppm de sólidos disueltos totales y la corriente purificada (39) contiene menos de aproximadamente 2 ppm de

sólidos disueltos totales.

18. El método según la reivindicación 12 en donde el agua (11) de alimentación contiene más de aproximadamente 3 ppm de dureza y la corriente purificada (39) contiene menos de aproximadamente 1 ppm de dureza y más de aproximadamente 1 ppm de dureza.

19. El método según la reivindicación 12 en donde el agua (11) de alimentación contiene más de aproximadamente

2 ppm de alcalinidad y la corriente purificada (39) contiene menos de aproximadamente 1 ppm de alcalinidad y más de aproximadamente 1 ppm de alcalinidad.

2. El método según la reivindicación 12 en donde la calidad controlada es la conductividad.

21. El método según la reivindicación 12 en donde las una o varias condiciones de funcionamiento están 15 seleccionadas del grupo consistente en tensión, intensidad de corriente, caudal y ciclo de inversión.

22. El método según la reivindicación 12 en donde la corriente (39) de agua purificada es alimentada al dispositivo de producción de bebidas de dispensador de grifo en menos de un minuto después de producir la corriente (39) de agua purificada.

23. El método según la reivindicación 12 en donde la corriente (39) de agua purificada comprende menos de

1 mg/L y más de 1 mg/L de sólidos disueltos totales.

24. El método según la reivindicación 12 en donde las una o más condiciones de funcionamiento son ajustadas para reducir la pureza de la corriente (39) de agua purificada.


 

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