Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de líquidos mediante ozono.

Dispositivo para el tratamiento de líquidos mediante ozono, con un tubo (1) en el que una corriente principal del líquido se conduce desde una entrada (2) hasta una salida (3) en una dirección de corriente,

con un punto de incorporación de ozono (4) en el que se puede incorporar ozono gaseiforme a la corriente principal, así como con al menos dos mezcladores (5a...5f) situados corriente abajo del punto de incorporación de corriente (4), caracterizado porque está prevista la alimentación de ozono a la corriente de agua en exactamente un punto, y porque los mezcladores (5a...5f) están dispuestos a una distancia entre ellos, quedando formada entre los mezcladores (5a...5f) al menos una zona de reacción (6a...6e) en la que el ozono disuelto puede reaccionar con las contaminaciones presentes en el líquido, estando elegidas la distancia entre los mezcladores (5a...5f) y la velocidad de flujo del líquido de tal forma que el tiempo de permanencia para un volumen de agua entre la salida del mezclador y la entrada al mezclador siguiente oscila entre 0,5 segundos y 30 segundos, en una de las zonas de reacción (6a...6e), y porque los mezcladores (5a...5f) están realizados de tal forma que disuelven en la corriente principal respectivamente sólo una parte del ozono gaseiforme incorporado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/004210.

Solicitante: Xylem IP Holdings LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1133 Westchester Avenue White Plains, NY 10604 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: RIED, ACHIM, WIELAND,ARNE, KAMPMANN,MARTIN, SCHEIDELER,JENS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01F5/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01F MEZCLA, p. ej. DISOLUCION, EMULSION, DISPERSION (mezcla de pinturas B44D 3/06). › B01F 5/00 Mezcladores de flujo (pulverizadores, atomizadores B05B ); Mezcladores para materiales que caen, p. ej. partículas sólidas (B01F 13/04 tienen prioridad; mezcladores centrífugos B04). › Mezcladores en los que los componentes de la mezcla son prensados juntos o a través de ranuras, orificios, o tamices (turbomezcladores B01F 5/16; molinos coloidales B02C; grifos mezcladores F16K 11/00).
  • C02F1/32 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). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por luz ultravioleta.
  • C02F1/78 C02F 1/00 […] › por medio de ozono.
  • C02F101/12 C02F […] › C02F 101/00 Naturaleza del contaminante. › Halógenos o compuestos que los contienen.
  • C02F103/00 C02F […] › Naturaleza del agua, el agua residual, las aguas de alcantarilla o los fangos a tratar.

PDF original: ES-2544530_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de líquidos mediante ozono

La invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento de líquidos mediante ozono con las características del preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para el tratamiento de líquidos mediante ozono con las características del preámbulo de la reivindicación 10.

Existen requisitos cada vez más elevados en cuanto a la calidad del agua potable y del agua industrial. Las contaminaciones por sustancias orgánicas se consideran crecientemente perjudiciales para la salud, de modo que se requiere eliminarlas. Por otra parte, cada vez más sustancias de este tipo llegan a las aguas subterráneas y a las aguas superficiales. Un ejemplo de ello es la creciente concentración de residuos de medicamentos en las aguas superficiales.

Estas contaminaciones se reducen con diversos medios. Uno de estos medios es la oxidación de contaminaciones orgánicas. Esta se realiza de manera especialmente eficaz en el llamado "proceso de oxidación avanzada" (POA) en el que en el agua contaminada se Introducen ozono y peróxido de hidrógeno que reaccionan entonces formando un radical hldroxllo. Dicho radical hldroxllo constituye un oxidante muy eficaz.

Por el documento US5578205 se dio a conocer el modo de añadir a una corriente de agua contaminada en primer lugar peróxido de hidrógeno e Inyectar después, corriente abajo, ozono en un solo paso. De esta manera se degradan al menos en parte Impurezas en el agua tratada. El documento EP0561458A1 describe un procedimiento para el tratamiento de agua contaminada, en el que en primer lugar se Incorporan al agua oxígeno y ozono en un recipiente de reacción bajo alta presión. El peróxido de hidrógeno se puede añadir más tarde en un recipiente de reacción, corriente abajo del punto de Incorporación de ozono. El documento EP1021377B1 describe un procedimiento para el tratamiento de agua contaminada en el que ozono y peróxido de hidrógeno se incorporan directamente a la corriente principal de agua y después ambas sustancias a la vez se disuelven y se distribuyen en el agua completamente en un plazo de pocos segundos en un dispositivo mezclador altamente eficaz. De esta manera, se pretende evitar la formación de bromato. El bromato es sospechoso de tener un efecto carcinógeno. Por ello, existe un límite superior para el contenido de bromato admisible en el agua potable. El procedimiento mencionado pretende minimizar la formación de bromato en caso de la existencia de iones bromuro en el agua que ha de ser tratada.

El documento US7595003B2 describe un procedimiento para la desinfección de agua de lastre a bordo de barcos mediante ozono. Para evitar altas concentraciones en bromato se vigilan las concentraciones de bromuro y bromato y la inyección de ozono es controlada en función de ello.

La presente invención tiene el objetivo de seguir minimizando la formación de bromato en agua que contiene iones bromuro y que se trata con ozono.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento y un dispositivo con las características de las reivindicaciones independientes.

Dado que el dispositivo de incorporación prevé la alimentación de ozono a la corriente de agua en exactamente un punto y, corriente abajo del punto de alimentación, están previstos varios mezcladores para mezclar el ozono con el agua, estando dispuestos los mezcladores a una distancia entre ellos, de tal forma que entre los mezcladores queda formada al menos una zona de reacción en la que el ozono disuelto puede reaccionar con las contaminaciones presentes en el líquido, estando elegida la distancia entre los mezcladores y la velocidad de corriente del líquido de tal forma que el tiempo de permanencia para un volumen de agua entre la salida de un mezclador y la entrada en el mezclador siguiente se sitúa entre 0,5 segundos y 30 segundos en una de las zonas de reacción, el ozono se mezcla por etapas con la corriente de agua, de manera que la cantidad absoluta del ozono Incorporado al agua se Incrementa con cada etapa de mezcla. De esta manera, se evita que se produzcan altas concentraciones de ozono localmente disueltas que conducirían a una formación de bromato.

Puede estar previsto que los mezcladores sean respectivamente mezcladores estáticos sin piezas móviles.

El dlmenslonamlento del dispositivo de Incorporación prevé preferentemente que la distancia entre los mezcladores y la velocidad de flujo del agua se elige de tal forma que un volumen de agua tarde entre 1 y 10 segundos entre la salida de un mezclador y la entrada al mezclador siguiente.

En una forma de realización preferible, el sistema de incorporación está dispuesto dentro de un tubo que presenta varias piezas parciales rectas y piezas de unión en forma de U dispuestas entre estas. En relación con la siguiente

descripción, este modo de construcción se denomina de forma simplificada "tubo doblado en forma de bucle".

Para procesos POA puede estar previsto que corriente arriba del punto de alimentación de ozono esté prevista una alimentación de peróxido de hidrógeno o de otros reactivos.

Finalmente, el dispositivo puede estar realizado de tal forma que entre dos mezcladores o después del último mezclador esté prevista la irradiación de ondas electromagnéticas, especialmente radiación UV.

A continuación, se describen en detalle ejemplos de realización de la presente invención con la ayuda del dibujo. Muestran:

la figura 1:un sistema de incorporación según la invención en una forma de realización lineal horizontal o vertical, en una representación esquemática;

la figura 2: una construcción de un sistema de incorporación según la invención en disposición en bucle que ahorra espacio;

la figura 3: un sistema de incorporación con una unidad de irradiación representada esquemáticamente, así como la figura 4: la evaluación de la eficiencia de incorporación del ozono a lo largo de la longitud del sistema de incorporación de la figura 1.

En la figura 1 está representado esquemáticamente un sistema de incorporación para ozono gaseiforme a la corriente de agua contaminada. El sistema de incorporación está dispuesto dentro de un tubo 1 entre una entrada 2 y una salida 3. El tubo 1 está fabricado de manera conocida en un material que no es atacado por oxidantes (por ejemplo, acero inoxidable o PVC). Las instalaciones situadas antes de la entrada 2 y después de la salida 3 son conocidas por el estado de la técnica. Se trata de las instalaciones habituales de una central abastecedora de agua o de una planta de tratamiento de aguas. La disposición del sistema de incorporación representado en la figura 1 puede realizarse en orientación horizontal y vertical.

En la figura 1, la dirección de corriente es de izquierda a derecha, es decir, de la entrada 2 a la salida 3. De forma directamente contigua a la entrada 2 está previsto un punto de alimentación de ozono 4 representado esquemáticamente que está realizado como lanza de tobera, abeja de inyección o elemento de entrada cerámico y que está dispuesto en la corriente principal del agua.

Corriente abajo del punto de alimentación de ozono 4 está dispuesto un primer mezclador 5a. Se trata preferentemente de un llamado mezclador estático que trabaja sin componentes móviles y que mediante la sola formación de turbulencias pone el ozono inicialmente gaseiforme en contacto íntimo con el agua que corre, haciendo de esta manera que una parte del ozono gaseiforme se disuelve. El mezclador 5a está realizado de tal forma que el ozono incorporado no se disuelve completamente, sino inicialmente sólo en un porcentaje de aprox. 20 a 30%. Por lo tanto, entre 70 y 80% del ozono gaseiforme permanecen en forma no disuelta en la corriente principal del agua que ha de ser tratada dentro del tubo 1. Corriente abajo del primer mezclador 5a está prevista una primera zona de reacción 6a. En esta zona de reacción, el agua con el ozono en parte disuelto corre por el tubo 1 sustancialmente sin perturbación durante un tiempo de entre 0,5 segundos y aprox. 30 segundos, preferentemente entre 1 y 10 segundos. Entonces llega a un segundo mezclador 5b situado corriente abajo que a su vez hace que se disuelva un 20% aproximadamente del ozono gaseiforme. Después del segundo mezclador 5b está dispuesta una segunda zona de reacción 6b en la que a su vez el 50% aproximadamente de ozono gaseiforme se transporta con la corriente principal, mientras que el ozono disuelto puede reaccionar con las contaminaciones presentes en el agua. El tiempo de permanencia en la segunda zona de reacción 6b oscila a su vez entre 0,5 segundos y aproximadamente 30 segundos, preferentemente entre 1 y 10 segundos. Corriente abajo de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Dispositivo para el tratamiento de líquidos mediante ozono, con un tubo (1) en el que una corriente principal del líquido se conduce desde una entrada (2) hasta una salida (3) en una dirección de corriente, con un punto de incorporación de ozono (4) en el que se puede incorporar ozono gaseiforme a la corriente principal, así como con al menos dos mezcladores (5a... 5f) situados corriente abajo del punto de incorporación de corriente (4), caracterizado porque está prevista la alimentación de ozono a la corriente de agua en exactamente un punto, y porque los mezcladores (5a...5f) están dispuestos a una distancia entre ellos, quedando formada entre los mezcladores (5a...5f) al menos una zona de reacción (6a...6e) en la que el ozono disuelto puede reaccionar con las contaminaciones presentes en el líquido, estando elegidas la distancia entre los mezcladores (5a...5f) y la velocidad de flujo del líquido de tal forma que el tiempo de permanencia para un volumen de agua entre la salida del mezclador y la entrada al mezclador siguiente oscila entre 0,5 segundos y 30 segundos, en una de las zonas de reacción (6a...6e), y porque los mezcladores (5a...5f) están realizados de tal forma que disuelven en la corriente principal respectivamente sólo una parte del ozono gaseiforme incorporado.

2.- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los mezcladores son respectivamente mezcladores estáticos sin piezas móviles.

3.- Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo de permanencia para un volumen de agua entre la salida de un mezclador y la entrada al mezclador siguiente oscila entre 1 segundo y 10 segundos en una de las zona de reacción (6a...6e).

4.- Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mezclador (5a...5f) y las zonas de reacción (6a...6e) están dispuestos dentro de un tubo plegado en forma de bucle.

5.- Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los mezcladores (5a... 5f) y las zonas de reacción (6a...6e) están dispuestos en orientación vertical.

6.- Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está prevista una alimentación de peróxido de hidrógeno o de otros reactivos.

7.- Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la alimentación está prevista corriente arriba del

punto de alimentación de ozono (4).

8.- Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la alimentación está prevista corriente abajo del punto de alimentación de ozono (4) entre los dos mezcladores (5a...5f).

9.- Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre al menos dos mezcladores (5a...5f) o después del último mezclador (5a...5f) está prevista una zona (10,11) para la irradiación de ondas electromagnéticas, especialmente de radiación UV.

10.- Procedimiento para el tratamiento de líquidos contaminados en una corriente mediante ozono, caracterizado porque el ozono se alimenta en forma de gas a la corriente en exactamente un punto y después se mezcla por etapas con la corriente mediante mezcladores (5a...5f) que se suceden en la dirección de corriente, de tal forma que la concentración del ozono disuelto en la corriente se incrementa después de cada mezclador hasta alcanzar una eficiencia de incorporación superior al 95%, estando elegidas la distancia entre los mezcladores (5a...5f) y la velocidad de flujo del líquido de tal forma que el tiempo de permanencia para un volumen de líquido entre la salida de un mezclador y la entrada al mezclador siguiente oscila entre 0,5 segundos y 30 segundos en una de las zonas de reacción (6a...6e).

11.- Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el tiempo de permanencia para un volumen de líquido entre la salida de un mezclador y la entrada al mezclador siguiente oscila entre 1 y 10 segundos en una de las zonas de reacción (6a...6e).

12.- Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 y 11 anteriores, caracterizado porque se realiza la alimentación de peróxido de hidrógeno o de otros reactivos al líquido.

13.- Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque la alimentación se realiza corriente arriba del punto de alimentación de ozono (4).

14.- Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque la alimentación se realiza corriente abajo del

punto de alimentación de ozono (4).

15.- Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque la alimentación se realiza en una de las zonas de reacción (6a...6e).

5 16.- Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque entre al menos dos mezcladores

o después del último mezclador (5a...5f) se realiza una irradiación de ondas electromagnéticas, especialmente de radiación UV.


 

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