Instalación de purificación de agua freática basada en procesos biológicos de oxidación y reducción.

Un acuífero artificial para disminuir el contenido de metales,

metaloides, nitrado, nitrito, pesticidas y microcontaminantes orgánicos en agua freática natural, agua freática artificialmente infiltrada del agua superficial y que comprende un estanque (1) de material de relleno que crea al menos una zona de reacción (5), una tubería de alimentación (3), uno o más pozos satélites (4), al menos un pozo principal (6) y al menos un pozo de bombeo (7), caracterizado porque la tubería de alimentación (3) consiste en un tubo perforado aplicado a la periferia exterior superior del estanque (1), a través del cual es alimentada el agua a tratar y penetra en la zona de reacción, y en el que el pozo principal (6) está conectado a un pozo de bombeo (7) a través de una salida de flujo inferior provista de una válvula de regulación (13) para mantener un nivel dado de agua en el acuífero.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2010/052439.

Solicitante: United Waters International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: P O Box 4319 6304 Zug SUIZA.

Inventor/es: BRUNNER,WILLI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B09C1/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B09 ELIMINACION DE DESECHOS SOLIDOS; REGENERACION DE SUELOS CONTAMINADOS.B09C REGENERACION DE SUELOS CONTAMINADOS (máquinas para retirar piedras y similares del suelo A01B 43/00; esterilización del suelo por medio de vapor A01G 11/00; separación en general B01D; limpieza de playas E01H 12/00; eliminación de materias indeseables, p. ej. detritos, E01H 15/00). › Regeneración de suelos contaminados (proceso para hacer inofensivas o menos dañinas sustancias químicas dañinas a través de cambios químicos en las substancias A62D 3/00).
  • C02F3/04 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 3/00 Tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla. › utilizando filtros lentos.
  • E03B3/08 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E03 SUMINISTROS DE AGUA; EVACUACION DE AGUAS.E03B INSTALACIONES O PROCEDIMIENTOS PARA OBTENER, RECOGER O DISTRIBUIR AGUA (perforación de pozos, obtención de fluidos en general por medio de pozos profundos E21B; sistemas de canalización en general F17D). › E03B 3/00 Procedimientos o instalaciones para obtener o recoger agua potable o agua corriente (tratamiento del agua C02F). › Obtención y captación de agua mediante pozos (aplicable a una combinación de agua y otros líquidos o únicamente a otros líquidos E21B 43/00).
  • E21B43/30 E […] › E21 PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA.E21B PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación minera o de canteras E21C; excavación de pozos, galerías o túneles E21D ); EXTRACCION DE PETROLEO, GAS, AGUA O MATERIALES SOLUBLES O FUNDIBLES O DE UNA SUSPENSION DE MATERIAS MINERALES A PARTIR DE POZOS. › E21B 43/00 Procedimientos o dispositivos para la extracción de petróleo, gas, agua o materiales solubles o fundibles o de una suspensión de materias minerales a partir de pozos (aplicables únicamente al agua E03B; explotación de yacimientos petrolíferos o de materiales solubles o fundibles por las técnicas de explotación minera E21C 41/00; bombas F04). › Disposición particular de pozos, p. ej. disposición óptima de espaciamiento de pozos (estaciones satélites de producción E21B 43/017).

PDF original: ES-2536279_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalación de purificación de agua freática basada en procesos biológicos de oxidación y reducción Campo de la invención La presente invención se refiere a un acuífero construido artificialmente para la purificación de agua bruta y, en particular, para la creación de al menos una zona de reacción en el acuífero artificial, para la circulación y purificación de agua freática y bruta, en particular para utilizar como agua de bebida, cuyo acuífero artificial comprende varios pozos satélites y al menos un pozo de extracción.

Antecedentes de la invención y técnica anterior La purificación de agua se hace cada vez más importante debido a contaminaciones obtenidas en depósitos de agua freática, denominados acuíferos naturales.

Comúnmente, la purificación de agua tiene lugar haciendo que el agua reaccione principalmente con diferentes agentes oxidantes, y a continuación haciendo que penetre a través de capas especialmente dispuestas de grava, arena y otros materiales, y seguidamente transportando el agua así purificada a través de un sistema de tuberías, opcionalmente provistas de estaciones de bombeo que aumentan la presión y/o torres de agua, hacia el consumidor.

El agua freática y el agua bruta, que se usan para beber o para la producción de agua corriente o potable, contienen con frecuencia elevadas cantidades de hierro, manganeso, arsénico, fluoruro y trazas de otros elementos. Los elevados niveles de elementos traza anteriormente mencionados tienen que ser reducidos antes de que el agua pueda ser utilizada como agua corriente (para fines de bebida) debido a razones de salud y de gusto. El documento EP-A-0 160 774 describe el uso de una zona para la oxidación y precipitación de hierro y manganeso, en la que agua que contiene oxígeno o compuestos de producción de oxígeno son añadidos intermitentemente a la zona a través de pozos satélites dispuestos alrededor de los pozos de extracción. Con ello el agua es alimentada sólo a unos pocos pozos satélites y el agua es extraída simultáneamente de pozos satélites adyacentemente situados. El agua enriquecida con oxígeno y exenta de cualesquiera burbujas de aire es forzada hacia abajo en los pozos satélites. La adición de Oxígeno disuelto crea un ambiente de crecimiento apropiado para microorganismos presentes en el suelo, cuyos microorganismos, junto con procesos químicos y/o bioquímicos, producen la precipitación de hierro y manganeso en la zona/capa de suelo, que servirá como un filtro de reactivo para la eliminación de arsénico, fluoruro y otros elementos traza. Bacterias de oxidación de hierro ayudan en la oxidación de hierro ferroso del agua no tratada. Esta acción es repetida a intervalos concretos para obtener agua pura. Sin embargo, no sólo constituyen un problema el hierro y el manganeso, sino que es preciso eliminar otros metales, metaloides, nitrato, nitrito, pesticidas y micro-contaminantes de origen orgánico, para producir un agua saludable, particularmente cuando se considera la calidad del agua corriente.

En una patente anterior (US 475304) se utilizó otro método para mejorar el procedimiento anterior, que incluía trabajar con tres denominados pozos principales que estaban situados con distancias lineales de 600 metros a 1000 metros entre los pozos. El agua freática era bombeada hacia arriba desde un pozo y parte de esta agua era enriquecida con oxígeno y recargada en los otros dos pozos. La disposición circular de agua oxigenada alrededor de los pozos recargados permitía extraer una cantidad limitada de agua purificada antes de que ocurriera de nuevo una recarga. Este sistema mostró varios inconvenientes en el funcionamiento, el consumo de energía y la eliminación de otros elementos traza distintos de hierro. Además, esto no era un acuífero artificial, sino que estaba construido en un acuífero natural.

El documento EP-A-0 154 105 describe la reducción de nitrato en agua freática por medio de la desnitrificación en una zona de reducción creada entre pozos de inyección/satélites dispuestos también alrededor de uno o más pozos de extracción.

De acuerdo con el método y el sistema que se describe en el documento EP-A-0 154 105, se consideró, y consiguió, un método diferente de crear zonas de oxidación y reducción. Se situó un sistema de enriquecimiento de oxígeno por encima del suelo en pozos satélites a cubrir, oxigenando así el agua bombeada hacia arriba antes de circular en retorno a los pozos satélites. En estos pozos estaba presente un separador en cada pozo que dividía el pozo en una parte superior y una inferior. La entrada de flujo de aire comprimido se consiguió a través de una primera tubería hacia la mitad superior del pozo, y, a través de una segunda tubería, hacia la mitad inferior del pozo. El agua podía ser bombeada desde la mitad superior del pozo durante un cierto tiempo de duración después del cual podía ser bombeada desde la mitad inferior del pozo durante el resto del tiempo de duración. En la divulgación, la alimentación de agua se restringió a algunos pozos para crear una zona de desnitrificación. Por ello no se utilizó el acuífero para fines de desnitrificación.

Se supo anteriormente crear zonas de reacción en acuíferos par obtener una zona de oxidación y una de zona precipitación o una zona de reducción entre cierto número de pozos satélites dispuestos alrededor de uno o más pozos de extracción en tales zonas de reacción, por lo que es creada intermitente o continuamente la zona deseada entre cada par de pozos de inyección situados adyacentemente mediante la introducción de oxígeno, gas que contiene oxígeno o compuestos de liberación de oxígeno en el agua de los dos pozos de inyección cuando se crea

una zona de oxidación y precipitación, o se introduce un compuesto de consumo de oxígeno en los pozos de inyección para obtener una zona de reducción, y con ello se bombea el agua de uno de los pozos satélites al pozo satélite próximo de manera que se crea un circuito de circulación en el acuífero entre los dos pozos satélites.

Sin embargo, en ciertas zonas del globo han sido destruidas las capas naturales por contaminantes o existe una falta de capas uniformes naturales con apropiadas composiciones de materiales. Por esa razón han sido propuestos acuíferos artificiales, consistiendo el acuífero artificial en un estanque, normalmente cubierto con una tela o lámina impermeable para proporcionar un volumen definido. El estanque se llena a continuación con grava y arena, y se provee de tuberías y pozos para a) añadir agua freática o cualquier otra agua bruta al estanque, b) crear la zona reactiva requerida para la precipitación, y c) retirar el agua que ha sido tratada en el estanque.

La presente invención está basada en el proceso in situ conocido con el nombre Vyredox o Nitredox. La instalación o planta construida artificialmente funcionará bajo las mismas condiciones que las creadas en las instalaciones naturales in situ. El fondo de la presente instalación es hermetizado con una membrana impermeable para aislar la instalación del acuífero de suelo natural y para proporcionar la posibilidad de usar materiales naturales especiales de relleno, lavados o no lavados, para crear condiciones ideales para la extensión de la zona reactiva activada tan pronto como sea posible, así como para mantener las condiciones apropiadas de flujo e hidrológicas.

El documento EP 1 436 469, que se refiere a una cierta construcción de tuberías de pozos satélites, divulga también el uso de acuíferos artificiales, en los que las tuberías de suministro están situadas a medio camino en la zona de reacción de grava y arena.

Para superar los problemas que se originan debido al atascamiento de las realizaciones anteriores, se obtuvo el sistema como se describe en la patente EP 1 436 469 y el método. Se introdujeron tuberías de entrada de presión en la mitad superior, así como en la mitad inferior, de los pozos. La mitad superior y la mitad inferior fueron definidas por la introducción de un cuerpo de balón que actuó como un separador. Unos conductos soportaban las tuberías de entrada de presión, en cada mitad. Se dispuso un recipiente de circulación, por encima del suelo, sobre cada pozo. Inicialmente se suministró aire/agua a la mitad superior del pozo y el agua fue bombeada hacia arriba hasta el recipiente de circulación para ser desaireada. El agua circulaba entonces por gravedad hacia la mitad inferior del pozo, por debajo del cuerpo de balón. Este procedimiento fue realizado durante un cierto tiempo en uno o más pozos satélites. En otro pozo satélite, y durante el resto del tiempo de duración, el aire fue sometido a presión en la mitad inferior del pozo, por debajo del cuerpo de balón.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un acuífero artificial para disminuir el contenido de metales, metaloides, nitrado, nitrito, pesticidas y microcontaminantes orgánicos en agua freática natural, agua freática artificialmente infiltrada del agua superficial y que comprende un estanque (1) de material de relleno que crea al menos una zona de reacción (5) , una tubería de alimentación (3) , uno o más pozos satélites (4) , al menos un pozo principal (6) y al menos un pozo de bombeo (7) , caracterizado porque la tubería de alimentación (3) consiste en un tubo perforado aplicado a la periferia exterior superior del estanque (1) , a través del cual es alimentada el agua a tratar y penetra en la zona de reacción, y en el que el pozo principal (6) está conectado a un pozo de bombeo (7) a través de una salida de flujo inferior provista de una válvula de regulación (13) para mantener un nivel dado de agua en el acuífero.

2. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el acuífero artificial tiene una forma seleccionada del grupo de formas que consiste en circular, oval, hexagonal, octagonal y una forma dictada por el terreno circundante.

3. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los pozos satélites (4) están dispuestos 15 en un modelo circular dentro de la tubería de alimentación (3) .

4. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la tubería de alimentación (3) está situada a una distancia de la periferia exterior del estanque que es menor que 1/40 del diámetro del acuífero, preferiblemente menor que 1/50 del diámetro, particularmente menor que 1/60 del diámetro y, más preferiblemente, menor que 1/100 del diámetro.

5. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el fondo de dicho estanque está cubierto con una lámina impermeable para reducir la pérdida de agua desde el estanque.

6. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho estanque está lleno con material natural, lavado o no lavado, para la purificación de agua freática.

7. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho pozo principal es un pozo principal

vertical, cuyo pozo principal vertical comprende un tubo perforado que retiene el material de relleno del acuífero, pero que permite que el agua penetre en el pozo.

8. Un acuífero artificial de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una geomembrana impermeable está aplicada como una cubierta a la parte superior del citado acuífero.

9. Un método para disminuir el contenido de metales, metaloides, nitrato, nitrito, fluoruro, pesticidas y micro

contaminantes orgánicos en el agua freática natural o agua freática artificial infiltrada del agua superficial utilizando un acuífero artificial en el que el agua a tratar es infiltrada en un estanque (1) de material de relleno que crea una zona de reacción (5) , a través de una tubería de alimentación perforada (3) , es tratada en uno o más pozos satélites (4) y es hecha pasar al menos a un pozo principal (6) y a un pozo de bombeo (7) , siendo la tubería de alimentación perforada (3) aplicada a la periferia exterior superior del estanque (1) , siendo extraída del acuífero el agua que ha sido purificada a través del pozo principal (6) , el cual está conectado a un pozo de bombeo (7) a través de una salida de flujo inferior provista de una válvula de regulación para mantener un nivel dado de agua en el acuífero.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el pozo principal (6) es puesto en contacto con la atmósfera circundante, evitando con ello cualquier presión negativa en el acuífero.

11. Un método según la reivindicación 9, en el que el agua es hecha fluir desde dichos pozos satélites hacia la citada zona de reacción en un modelo circular para permitir que la zona de reacción se recupere intermitentemente y cree una presión de trabajo sobre los microorganismos que actúan en la citada zona.


 

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