Aparato y procedimiento para el tratamiento de aguas residuales.

Un aparato para el tratamiento de aguas residuales, que comprende:



una cámara (11) de mezcla de entrada que tiene paredes (111) tubulares de la cámara fijadas a una parte (112) inferior de la cámara y una parte (113) superior abierta de la cámara de mezcla, estando las paredes (111) de la cámara equipadas con un orificio (114) de entrada de aguas residuales configurado para recibir aguas residuales y con un orificio (115) de entrada de gas configurado para recibir gas a presión presión y separado de dicho orificio (114) de entrada de aguas residuales;

un alojamiento (12) que comprende paredes (121) del alojamiento, una parte (123) superior abierta del alojamiento, y una parte (124) inferior perforada del alojamiento, estando las paredes (121) del alojamiento fijadas a la parte (113) superior abierta de dicha cámara (11) de mezcla de entrada para proporcionar una comunicación hidráulica entre la cámara (11) de mezcla de entrada y el alojamiento (12);

un primer electrodo (13) y un segundo electrodo (14) dispuestos dentro del alojamiento (12) y acoplados a una fuente (15) de alimentación de tensión;

un material (16) conductor en partículas situado entre el primer y segundo electrodos (13 y 14) y que rellena parcialmente un espacio entre los mismos para poner en contacto el primer y segundo electrodos (13 y 14); para proporcionar así descargas eléctricas entre las partículas con arcos sustancialmente en todo el volumen de aguas residuales que pasa a través del alojamiento (12) entre el primer y segundo electrodos (13 y 14);

una cámara (17) de recogida montada en la parte (123) superior abierta del alojamiento para proporcionar una comunicación hidráulica entre la cámara (17) de recogida y el alojamiento (12), teniendo dicha cámara (17) de recogida un orificio (171) de salida de aguas residuales para descarga de las aguas residuales tratadas; y

un mezclador (18) accionado eléctricamente que comprende un eje (181) equipado con al menos una pala (182) giratoria y que pasa a través del alojamiento (12), de tal manera que dicha al menos una pala (182) giratoria está situada dentro del material (16) conductor en partículas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IL2009/000547.

Solicitante: Aquaspark Ltd.

Nacionalidad solicitante: Israel.

Dirección: Meytag-Golan Initiative Center P.O. Box 12 12900 Katzrin ISRAEL.

Inventor/es: KITAEV,AARON, RUBANOVICH,MICHAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C02F1/44 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 diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.
  • C02F1/461 C02F 1/00 […] › por electrólisis.
  • C02F1/467 C02F 1/00 […] › por desinfección electroquímica.
  • C02F103/30 C02F […] › C02F 103/00 Naturaleza del agua, el agua residual, las aguas de alcantarilla o los fangos a tratar. › procedente de la industria textil.

PDF original: ES-2432440_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aparato y procedimiento para el tratamiento de aguas residuales Campo de la invención La presente invención se refiere a una técnica para el tratamiento de aguas residuales contaminadas y, más particularmente, a un sistema y procedimiento para el tratamiento de aguas residuales con contaminación orgánica compleja.

Antecedentes de la invención Una cantidad significativa de investigación y desarrollo se ha llevado a cabo en los últimos años dirigidas a las operaciones de limpieza medioambiental, y en particular a la depuración de aguas subterráneas y al tratamiento de aguas residuales que contienen sólidos en suspensión e impurezas emulsionadas y disueltas de distinta naturaleza. Una variedad de técnicas se han utilizado en la técnica anterior para destruir y/o eliminar de las aguas residuales diversos contaminantes y materiales tóxicos, tales como aceite y productos derivados del petróleo, metales pesados, sustancias orgánicas, detergentes, sólidos en suspensión, emulsiones, sustancias que producen color, sabor y olor, y materiales en suspensión perjudiciales.

Una técnica es conocida en la técnica, por lo general bajo el nombre de "electro-hidráulica", que utiliza la descarga eléctrica de alta energía en un volumen de líquido para desinfectar el agua, cambiar los componentes químicos y recuperar metales y otras sustancias de los líquidos o lodos (véase, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos Nº

3.366.564 de Allen; 3.402.120 de Allen et al.; y 4.957.606 de Juvan) . De acuerdo con esta técnica, una onda de choque electro-hidráulico dentro del líquido, se inician las reacciones de radiación de luz intensiva y termoquímicas por descarga de arco eléctrico en un espacio entre electrodos formado por los electrodos sumergidos en el líquido. Uno de los inconvenientes de esta técnica se asocia con el hecho de que en la descarga repetida de un arco eléctrico de alta energía a través del espacio entre los electrodos, los electrodos se erosionan y queman con bastante rapidez.

Un procedimiento y sistema hidroneumático para la limpieza de aguas residuales de compuestos orgánicos disueltos por descargas eléctricas creadas mediante la aplicación de corriente eléctrica en un recipiente con movimiento forzado de elementos conductores que cargan el recipiente se divulga en la Descripción del Inventor de la Unión Soviética (SU) Nº 394324 y en el Certificado de invención SU1583363.

Por ejemplo, la Descripción del Inventor Nº 394324 desvela un aparato que incluye un recipiente metálico cilíndrico con paredes perforadas y una cubierta, y que funciona como un primer electrodo. Un segundo electrodo en la forma de una varilla o tubería concéntrica se hace pasar a través de la cubierta dentro del volumen interior del recipiente. El recipiente se carga con elementos conductores. El aparato incluye una cámara de mezcla montada debajo del recipiente. La cámara de mezcla está equipada con una tubería de entrada que proporciona un flujo de entrada de aguas residuales y aire a presión. Una segunda cámara está equipada con una tubería de salida para el agua limpia, y se encuentra en una porción superior del recipiente. Partículas de papel de aluminio de diámetro entre 3 y 5 mm se utilizan como elementos conductores. El movimiento permanente de los elementos conductores dentro del volumen del recipiente se consigue mediante el flujo de entrada de aguas residuales mezclado junto con el aire a presión desde la cámara de mezcla en el recipiente a través de las perforaciones de la parte inferior del recipiente. La corriente eléctrica aplicada a los electrodos es del tipo que se utiliza normalmente para la soldadura. Por ejemplo, un consumo de energía eléctrica de 10 a 12 kWh permite la descomposición del 95% -98% de la materia orgánica en un metro cúbico de aguas residuales contaminadas a un nivel de DBO de aproximadamente 50.000 mg/l.

Otro ejemplo de un aparato de la técnica anterior se puede encontrar en el documento CA 1 033 686.

Un inconveniente de los aparatos descritos anteriormente se asocia con el uso de partículas de papel de aluminio que tienen una baja gravedad específica como elementos conductores, que se utilizan debido al deseo de minimizar la energía hidroneumática necesaria para mantener el movimiento de los elementos. Sin embargo, las partículas de papel de aluminio tienden a pegarse entre sí y a formar estructuras más grandes cuando se aplica la corriente eléctrica de "soldadura". Estas estructuras no se pueden descomponer en partes más pequeñas bajo la corriente de agua y aire a presión. Como resultado, el proceso de micro-descargas eléctricas se ve influenciado negativamente con el creciente riesgo de obtener cortocircuitos eléctricos y una destrucción completa del aparato.

A su vez, cuando se utilizan elementos conductores de menor conductividad térmica y mayor peso específico, se requiere mayor energía hidroneumática para mantener los elementos conductores en movimiento. En consecuencia, cuanto mayor sea la energía hidroneumática, mayor será el caudal de las aguas residuales, es decir, las aguas residuales tratadas se encuentran dentro de la zona de descarga eléctrica durante un tiempo más corto. Como resultado, la eficacia del proceso es significativamente menor.

Por otra parte, para obtener una formación estable de micro-descarga eléctrica, esencial para un proceso eficaz de limpieza de aguas residuales, se necesita un movimiento continuo uniforme de los elementos conductores. Para obtener un movimiento de este tipo, los parámetros relacionados con la corriente hidroneumática (por ejemplo, la relación entre las proporciones de aguas residuales y de aire a presión en la corriente hidroneumática, la presión y la velocidad de la corriente entrante, etc.) se deben controlar y regular estrictamente. Tal regulación es extremadamente difícil de realizar, y por lo tanto no es práctica en un entorno industrial. Por otra parte, el tamaño de las partículas conductoras, que desempeña un papel importante en la determinación de los parámetros de la corriente hidroneumática, puede cambiar con el tiempo, dado que los iones del material de la partícula se pasan al agua.

Descripción general de la invención A pesar de la técnica anterior existente en el área de las técnicas de descontaminación de agua, todavía existe la necesidad en la técnica para, y sería útil disponer de, un nuevo aparato y procedimiento para el tratamiento de aguas residuales para eliminar los componentes contaminantes suspendidos de las mismas, tales como productos derivados del petróleo disueltos en agua, fenoles, colorantes orgánicos, compuestos aromáticos, aldehídos, ácidos orgánicos, partículas biológicas y otros elementos orgánicos.

Sería ventajoso eliminar la dependencia adversa del procedimiento hidroneumático en la corriente hidroneumática formada por los flujos de aguas residuales y de aire, y aumentar de este modo la eficacia del proceso de tratamiento de los sistemas de la técnica anterior.

También sería ventajoso tener el funcionamiento del aparato independiente de la tasa del flujo de aguas residuales tratadas, lo que permitiría una gestión más eficaz del proceso de micro-descarga eléctrica entre los elementos conductores.

También sería ventajoso permitir el uso de elementos conductores fabricados de una variedad de materiales en una variedad de formas geométricas. En la presente descripción, las expresiones "elementos conductores" y "partículas conductoras" se utilizan de manera intercambiable.

La presente invención satisface la necesidad antes mencionada proporcionando un nuevo aparato y procedimiento para la separación del agua tratada de aguas residuales. La expresión "aguas residuales" se utiliza ampliamente en el presente documento para describir cualquier líquido a base de agua que contiene uno o más componentes contaminantes orgánicos. Los ejemplos de aguas residuales que se pueden tratar mediante el uso de la técnica de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, efluentes industriales, lodos municipales, agua reciclada, lixiviados de vertedero, y combinaciones de los mismos. Ejemplos de componentes contaminantes que pueden encontrarse en las aguas residuales incluyen, pero no se limitan a, productos derivados del petróleo disueltos en agua, fenoles, colorantes orgánicos, compuestos aromáticos, aldehídos, ácidos orgánicos, partículas biológicas y otros elementos orgánicos.

Por lo general, el tratamiento de aguas residuales para eliminar (es decir, limpiar) la materia orgánica disuelta, se realiza haciendo pasar las aguas residuales a través de elementos conductores agitados situados entre los electrodos estacionarios de un aparato de tratamiento al... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para el tratamiento de aguas residuales, que comprende:

una cámara (11) de mezcla de entrada que tiene paredes (111) tubulares de la cámara fijadas a una parte (112) inferior de la cámara y una parte (113) superior abierta de la cámara de mezcla, estando las paredes (111) de la cámara equipadas con un orificio (114) de entrada de aguas residuales configurado para recibir aguas residuales y con un orificio (115) de entrada de gas configurado para recibir gas a presión presión y separado de dicho orificio (114) de entrada de aguas residuales; un alojamiento (12) que comprende paredes (121) del alojamiento, una parte (123) superior abierta del alojamiento, y una parte (124) inferior perforada del alojamiento, estando las paredes (121) del alojamiento fijadas a la parte (113) superior abierta de dicha cámara (11) de mezcla de entrada para proporcionar una comunicación hidráulica entre la cámara (11) de mezcla de entrada y el alojamiento (12) ; un primer electrodo (13) y un segundo electrodo (14) dispuestos dentro del alojamiento (12) y acoplados a una fuente (15) de alimentación de tensión; un material (16) conductor en partículas situado entre el primer y segundo electrodos (13 y 14) y que rellena parcialmente un espacio entre los mismos para poner en contacto el primer y segundo electrodos (13 y 14) ; para proporcionar así descargas eléctricas entre las partículas con arcos sustancialmente en todo el volumen de aguas residuales que pasa a través del alojamiento (12) entre el primer y segundo electrodos (13 y 14) ; una cámara (17) de recogida montada en la parte (123) superior abierta del alojamiento para proporcionar una comunicación hidráulica entre la cámara (17) de recogida y el alojamiento (12) , teniendo dicha cámara (17) de recogida un orificio (171) de salida de aguas residuales para descarga de las aguas residuales tratadas; y un mezclador (18) accionado eléctricamente que comprende un eje (181) equipado con al menos una pala (182) giratoria y que pasa a través del alojamiento (12) , de tal manera que dicha al menos una pala (182) giratoria está situada dentro del material (16) conductor en partículas.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha cámara de mezcla de entrada está configurada para funcionar como un mezclador ciclónico.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho primer electrodo (13) incluye una placa perforada conductora dispuesta cerca de la parte (124) inferior perforada del alojamiento perpendicular a las paredes (121) del alojamiento.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el que dicho segundo electrodo (14) incluye una placa perforada conductora dispuesta en una relación paralela con la placa perforada conductora del primer electrodo (13) .

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que el primer y segundo electrodos (13 y 14) son electrodos de rejilla.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho alojamiento (12) tiene una superficie (125) interior eléctricamente conductora que funciona como dicho primer electrodo (13) .

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que dicho segundo electrodo (14) incluye una tubería (126) dispuesta dentro del alojamiento (12) a lo largo de un eje (O) longitudinal del alojamiento (12) .

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que una dimensión de las partículas de dicho material (16) conductor en partículas está en el intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 milímetros.

9. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho mezclador (18) accionado eléctricamente incluye una pluralidad de palas (182) giratorias dispuestas en el eje (181) a lo largo de su eje longitudinal.

10. El aparato de la reivindicación 1, en el que el orificio (114) de entrada de aguas residuales está acoplado a un colector (116) de entrada equipado con una válvula (117) de entrada controlable configurada para regular un caudal de entrada de aguas residuales, en el que el orificio (115) de entrada de gas está acoplado a un colector (118) de entrada de gas equipado con una válvula (119) de entrada controlable configurada para regular un caudal de entrada de gas.

11. El aparato de la reivindicación 1, en el que el orificio (171) de salida de aguas residuales está acoplado a un colector (178) de salida de agua equipado con una válvula (173) de salida controlable configurada para regular un caudal de salida de las aguas residuales tratadas.

12. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho mezclador (18) accionado eléctricamente comprende una unidad (183) de accionamiento eléctrico configurada para hacer girar el eje (181) .

13. Un procedimiento para el tratamiento de aguas residuales industriales, que comprende:

proporcionar el aparato de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; proporcionar un flujo de entrada controlable de aguas residuales en la cámara (11) de mezcla de entrada a través de dicho orificio (114) de entrada de aguas residuales; proporcionar un flujo de entrada controlable del gas a presión en la cámara (11) de mezcla de entrada a través

de dicho orificio (115) de entrada de gas; activar dicho mezclador (18) accionado eléctricamente para proporcionar una agitación controlable de las partículas de dicho material (16) conductor en partículas; aplicar una tensión eléctrica predeterminada a dicho primero y segundo electrodos (13 y 14) ; para poner el

primer y segundo electrodos (13 y 14) en contacto, proporcionando de este modo descargas eléctricas entre las partículas con arcos sustancialmente en todo el volumen de aguas residuales que pasa a través del alojamiento (12) entre el primer y segundo electrodos (13 y 14) ; y descargar las aguas residuales tratadas desde el alojamiento a través del orificio (171) de salida de aguas residuales.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, en el que dicha activación del mezclador (18) accionado eléctricamente incluye hacer girar el eje (181) a una velocidad en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 1.000 revoluciones por minuto.

15. El procedimiento de la reivindicación 13 o 14, en el que dicha tensión eléctrica predeterminada está en el intervalo de aproximadamente 10V a 40V.


 

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