BRPI0713156A2 - sistema de tratamento de água - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE TRATAMENTO DE áGUA. é revelado um sistema para o tratamento de água para remover metais e gases nocivos a partir do poço e lençol de água de modo a tornar a água potável. O sistema emprega microbolhas de oxigênio, que permanecem suspensas em água em uma concentração acima de lOO% da concentração saturada calculada em uma temperatura e pressão específicas. Essas microbolhas oxidam substâncias indesejáveis na água, cujas substâncias incluem manganês de ferro, arsênico, antimónio, cromo, alumínio, compostos de enxofre reduzido, resíduos de pesticida, metabólitos de droga e/oui bactérias. Microbolhas são produzidas por eletrólise ou por pulverização através de um microorifício. é revelado um sistema de controle para o sistema eletrolítico.

Description

SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA

PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica prioridade do Pedido provisional norte-americano número de série 60/813.267, depositado em 13 de junho de 2006.

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se ao tratamento de água para remover metais e outras substâncias indesejáveis a partir de poço e lençol de água de modo a tornar a água potável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Água para uso doméstico, industrial e agrícola está freqüentemente contaminada com minerais, substâncias orgânicas e bactérias que tornam a água impotável e até mesmo perigosa para a saúde. Entre esses contaminantes está ferro ferroso, que forma uma massa coloidal com água e causa incrustação em encanamento. Manganês e arsênico sendo, ambos, metais tóxicos, são freqüentemente encontrados em água. Outro é sulfeto de hidrogênio, que transmite um odor de ovo podre para a água. Substâncias orgânicas podem incluir resíduos de pesticida, metabólitos de droga e outros contaminantes que são liberados no lençol de água. Bactérias prejudiciais como Salwonela sp. , E. coli, Shigella sp. e Clostridia sp. Foram envolvidas em aparecimentos de doença com mortalidade significativa.

Esses contaminantes têm genericamente uma coisa em comum: são inativados, mortos ou transformados em substâncias inócuas quando oxidados. Municipalidades tratam há muito tempo seus suprimentos de água com oxidantes como cloro para controlar a contaminação. Cloro não é totalmente inofensivo. Para aquelas municipalidades pequenas, ou fazendas ou lares individuais, é impraticável usar cloro para tratar água.

Um sistema de tratamento amplamente utilizado emprega o oxidante químico permanganato de potássio para oxidar contaminantes. Basicamente, água corrente passa através de um leito de permanganato para converter o ferro ferroso incrustado em ferro férrico solúvel e o sulfeto de hidrogênio com odor em sulfato sem odor. Outros contaminantes são oxidados, de modo similar, em produtos químicos inofensivos e bactérias são mortas. Esse sistema, embora eficaz, é difícil e caro de se manter e requer retrolavagem periódica e substituição do permanganato. 0 permanganato sendo um produto químico tóxico e reativo, a manutenção do sistema pode apresentar perigo.

Pode-se utilizar oxigênio. 0 teor de oxigênio na água pode ser elevado por vários meios: borbulhar com ar; pulverizar a água no ar; aplicar pressão para aumentar o oxigênio dissolvido, ou por eletrólise de água.

A patente norte-americana 6.171.469 descreveu a elevação do teor de oxigênio na água por passagem da água através de um conjunto de células de eletrólise. Para se elevar o teor de oxigênio para 13-17 ppm desejados, é necessário que se recircule a água que passa pelas células 15 a 55 vezes.

Nenhum desses métodos, exceto o sistema de permanganato, fornece água tratada em demanda, porém exigem a construção de um tanque de retenção e desse modo não são convenientes para uso em casa ou fazenda.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção provê um ou uma pluralidade de emissores contidos em uma ou uma pluralidade de câmaras de eletrólise através das quais a água flui. Quando ativados, os emissores causam o desprendimento de microbolhas de oxigênio. Os emissores são conectados a uma fonte de energia controlada por um controlador que contém um comutador de fluxo. Quando o comutador de fluxo sente a demanda de água, isto é, quando uma torneira é aberta, o controlador faz com que voltagem seja aplicada nas células de eletrólise. A célula ou células de eletrólise compreende eletrodos separados entre si por uma distância crítica, conforme descrito mais completamente no pedido de patente copendente número de série 10/732.326 (o pedido "326"), cujos ensinamentos são incorporados a título de referência. Resumidamente, o anôdo e catôdo são separados por 0,0127 a 0,356 centímetros. A distância crítica mais preferida é 0,165 centímetros. Qualquer catôdo ou eletrodo conhecido na técnica pode ser utilizado. Qualquer número de emissores pode ser disposto na câmara de eletrólise; os seguintes exemplos mostram um conjunto típico de três emissores retangulares, porém é entendido que a invenção não é limitada a três, porém pode compreender um a vários ou centenas de emissores, dependendo do volume de água corrente a ser tratada. De modo semelhante, pode ser conveniente passar a água através de uma pluralidade de câmaras, dispostas em série ou em paralelo, para fazer uma unidade mais compacta ou tratar grandes quantidades de água em fluxo.

Na modalidade preferida, o catôdo e eletrodo são formados do mesmo material e o controlador faz com que a polaridade seja invertida em um sinal definido. Muitos catôdos e anôdos são comercialmente disponíveis. A patente norte-americana 5.982.609 revela catôdos que compreendem um metal ou óxido metálico de pelo menos um metal selecionado do grupo que consiste em rutênio, irídio, níquel, ferro, ródio, rênio, cobalto, tungstênio, manganês, tântalo, molibdênio, chumbo, titânio, platina, paládio e ósmio ou óxidos dos mesmos. Anôdos são preferivelmente formados dos mesmos óxidos metálicos ou metais como catôdos. Eletrodos também podem ser formados de ligas dos metais acima ou metais e óxidos co-depositados em um substrato. O catôdo e anôdos podem ser formados em qualquer suporte conveniente em qualquer formato ou tamanho desejado. O eletrodo mais preferido é titânio revestido com óxido de irídio.

A polaridade dos eletrodos é invertida para limpar os eletrodos de minerais depositados. O tempo de inversão pode ser definido para qualquer intervalo conveniente ou ser ativado por qualquer meio conveniente. O meio para inversão inclui: inversão cada vez que a bomba do poço é ligada; quando o fluxo de água é iniciado; em intervalos de tempo de 4 5 segundos a 24 horas ou mais; ou manualmente. Quando o fluxo de água é intermitente, é conveniente programar o controlador para alterar a polaridade cada vez que o comutador de fluxo detectar um fluxo de água. A modalidade preferida é de autolimpeza; o resíduo de mineral tende a acumular-se no catôdo quando a corrente está fluindo. Quando a corrente é invertida, o anôdo e o catôdo mudam a polaridade. O acúmulo de mineral no catôdo anterior é repelido e começa a formar-se no novo catôdo. Essa reversão de polaridade limita a quantidade de acúmulo e o emissor é essencialmente de autolimpeza. O sistema é dotado de válvulas para orientar o fluxo de água. A água pode ser orientada a desviar da câmara de eletrólise, passar através da câmara para ser oxigenada, ou uma linha separada é fornecida para retrolavar a câmara de eletrólise a fim de remover quaisquer minerais que possam ter se acumulado nas proximidades dos eletrodos.

Qualquer modalidade é preferivelmente dotada de sensores, válvulas, e similares, à prova de falha, dispositivos conhecidos por aqueles versados na técnica. Quando o comutador de fluxo sente que não há fluxo de água, a energia é desligada. Um sensor de temperatura na câmara de eletrólise interrompe a corrente se a corrente for aplicada, porém não houver fluxo de água. Nesse caso, a temperatura na câmara se eleva e o sensor de temperatura instruirá o controlador a cortar a voltagem. De modo semelhante, válvulas de descarga para liberar fluido no caso de acúmulo de pressão de gás ou líquido podem ser localizadas em qualquer ponto no sistema. Uma válvula de descarga de gás é sangrada melhor para o exterior.

O sistema inclui um circuito elétrico para controlar a ativação dos emissores; reverter a polaridade, e inativar os emissores quando a água não está em fluxo.

Em uma modalidade alternativa, oxigênio é fornecido borbulhando o mesmo em uma câmara. Nessa modalidade, o oxigênio pode ser fornecido pelo tanque ou gerado no local por tecnologia PSA. A modalidade que mais se aproxima do resultado da presente invenção é pulverizar oxigênio através de um microorifício para produzir microbolhas de oxigênio. Água pode conter muitas substâncias indesejáveis, como ferro, manganês, arsênico, antimônio cromo e alumínio. Os sais residuais são genericamente solúveis, enquanto metais oxidados, como Fe2O3 ou MnO2 são insolúveis e formam precipitados finos. Compostos de enxofre reduzido, como H2S, têm um odor nocivo, enquanto compostos de enxofre oxidados são genericamente inodoros. Outras substâncias indesejáveis incluem resíduos de pesticida, rrietabólitos de droga e bactérias. Em todas as modalidades, recomenda-se passar o efluente de água tratada através de um leito de filtro final para remover precipitados finos e aperfeiçoar a clareza da água. Tais leitos de filtro são bem conhecidos na técnica e incluem: filtro Birm, Greensand, Pyrolux, Filtersan, Filter-Ag, carvão ativado, antracite e granada.

Quando a água é dura, isto é, contém metais divalentes como cálcio e magnésio, a porção do efluente destinada a ser aquecida, pode passar através de um amaciante de água. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 mostra um sistema de tratamento de água, simples.

A figura 2 mostra um sistema de tratamento de água com dispositivos de segurança adicionados e um desvio.

A figura 3 é um diagrama do conjunto de circuitos elétricos.

A figura 4 é uma representação de vários emissores.

A figura 5 mostra uma modalidade com duas câmaras de eletrólise em série e um filtro final.

A figura 6 mostra a modalidade preferida em um caso com as câmaras de eletrólise dispostas em paralelo.

A figura 7 mostra a modalidade com borbulhamento ou pulverização de oxigênio.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Na discussão a seguir, um sistema de tratamento de água com três emissores em uma câmara é utilizado como exemplo. As voltagens e taxas de fluxo, abaixo são apropriadas para esse exemplo, porém deve ser entendido que um número maior ou menor de células pode ser utilizado, dependendo das necessidades da instalação. Pode ser conveniente passar a água a ser tratada através de uma pluralidade de câmaras para fazer um sistema mais compacto ou tratar grandes volumes de água. As câmaras podem ser dispostas em série ou em paralelo. Uma das necessidades premente é a remoção de hidróxido ferroso, que tem odor, mancha e causa incrustação em encanamento. Ferro oxidado é não reativo não manchará ou causará incrustação encanamento, nem ter um odor censurável. As microbolhas desprendidas pelos emissores são eficazes em oxidação rápida de contaminantes tanto devido ao teór elevado de oxigênio obtido na água como devido à grande área superficial para reação. Um filtro final é preferido para remover precipitados finos de ferro oxidado e outros metais oxidados e melhorar a clareza da água. Nqs exemplos a seguir, condições específicas de fornecimento de energia, tamanho e taxas de fluxo são fornecidas somente para fins ilustrativos. Aqueles versados na técnica podem facilmente fazer ajustes em fornecimento de energia, tamanho e taxas de fluxo para fornecer os benefícios da presente invenção.

Exemplo 1. Modelo experimental Voltando para a figura 1, a entrada ;1 é fixada no suprimento de água a ser tratado. A válvula 2 é fechada; a válvula 3 é aberta para permitir água para dentro da câmara de eletrólise 4 . Quando o comutador de fluxo S conectado ao controlador 6 sente o fluxo de água, o suprimento de energia 7 fornece voltagem para as placas 8a, 8b e 8c, causando desprendimento de oxigênio. A água oxigenada passa pela válvula 9 para sair pela saída 10. A válvula de descarga de pressão de água 11, e válvula de descarga de gás 12, aliviarão a pressão no sistema. Quando o sensor de temperatura 13 sente um aumento em temperatura, o controlador 6 inativa as placas 8a, 8b e 8c.

Voltando para a figura 2 a entrada 1 é fixada no suprimento de água a ser tratada. A válvula 2 é fechada; a válvula 3 é aberta para permitir água para dentro da câmara de eletrólise 4. As válvulas 14 e 15 são fechadas. Quando o comutador de fluxo 5 conectado ao controlador 6 sente o fluxo de água, o fornecimento de energia 7 aplica voltagem às placas 8a, 8b, e 8c; fazendo com que oxigênio seja desprendido. A água oxigenada passa pela válvula 9 para sair pela saída 10. A válvula de descarga de pressão 11 e a válvula de descarga de gás 12 aliviarão a pressão de fluido no sistema quando pressão em excesso é gerad.a e detectada pelo manômetro 16, um comutador de pressão 16a é ativado. Quando o sensor de temperatura 13 ou comutador de pressão 16a sente um aumento em temperatura ou pressão, o controlador 6 inativa as placas 8a, 8b e 8c. O conector 17 é fornecido para facilidade de instalação. A" entrada 18 é contada ao suprimento de água. Quando a válvula 14 e 15 são abertas e as válvulas 3 e 9 são fechadas, água pode ser enviada em uma direção de retrolavagem através da câmara de eletrólise 4 e para fora da saída 19.

A modalidade na figura 1 ou a modalidade na figura 2 pode ser operada de vários modos:

1. Desvio do sistema: a válvula 2 é aberta; as válvulas 3 e 9 são fechadas. Água flui a partir da entrada 1 para a saída 10, desviando dos emissores.

2. Através do sistema: as válvulas 3 e 9 são abertas; as válvulas 2, 14 e 15 (figura 2 somente) são fechadas. Água flui a partir da entrada 1 através da câmara de eletrólise 4. O comutador de fluxo 5 sente o fluxo e o controlador 6 ativa a fonte de energia 7 para fornecer corrente para os emissores.

3. Através do sistema com característica de autolimpeza ativada. As válvulas 3 e 9 são abertas; as válvulas 2, 14 e 15 (figura 2 somente) são fechadas. 0 comutador de fluxo 5 sente fluxo e o controlador 6 ativa a fonte de energia 7. O controlador 6 comuta a polaridade como programado. Para uso intermitente, pode ser conveniente programar o controlador para comutar a polaridade cada vez que iniciar fluxo de água.

4 . Ciclo de retrolavagem, o modelo da figura 2 somente: as válvulas 14 e 15 são abertas, as válvulas 3 e 9 são fechadas. Água é introduzida na câmara ;de eletrólise através da entrada 18, flui em uma retrodireção através da câmara e para fora da saída 19. O conjunto: de circuitos elétrico é desviado e ajustes não são programados, porém são feitos manualmente.

Exemplo 2. Descrição de operação de circuito

Essa descrição se baseia em um sistema de exemplo com três emissores e a inversão de polaridade de autolimpeza em cada iniciação de fluxo de água. Ajustes podem ser feitos para sistemas maiores ou menores. A operação do circuito inicia com a aplicação de voltagem de linha, 120 V CA, ao fornecimento de energia 26, que transforma a voltagem de linha em 12 V CG. O circuito controlador está em comunicação elétrica com o comutador de fluxo 23, sensor de temperatura 22 e comutadqr de botão de calcar 21 que ativa o circuito, se o sensor de temperatura 22 indicar frio, desse modo permitindo que 12 volts sejam aplicados ao comutador de botão de calcar 21. Quando esse comutador de botão de calcar é calcado, energiza o relê 24 KlA. As conexões nesse relê são tais que o mesmo permanece energizado após o botão de calcar ser liberado. Os outros contatos nesse relê olham o comutador dé fluxo para verificar se a água está fluindo. Caso positivo, o relê seguinte 25 KlB é energizado, aplicando 120 V CA ao segundo fornecimento de energia 20 o e relê 27 K2. K2 é um relê de sequenciamento, cujos contatos mudarão estado quando energizados e permanecem em um estado energizado quando energia é removida. A próxima vez que o relê é energizado, os contatos mudam de estado e então permanecem naquela posição.

Quando energia de 120 V CA é fornecida ao fornecimento de energia 20, envia voltagem CC sobre suas conexões de saída. Os relês 28K3, 29K4 e 30K5 enviam a corrente através de painéis de terminais 31, 32 e 33 para os emissores. Se K2 estiver em uma posição, a voltagem aplicada aos emissores é polarizada "para frente". A próxima detecção de fluxo de água mudará o estado de K2 e os relês mudarão o estado, resultando em uma inversão de polaridade nos emissores. Oxigênio será produzido durante qualquer estado.

A ação continuará indefinidamente se o senso de temperatura não detectar aumento na temperatura. Se o sensor verificar aumento em temperatura acima de seu ponto definido, abrirá o circuito e remover a energia 12 V CC para os relês, desse modo parando o circuito. O circuito pode ser reiniciado somente por ativação de novo do comutador de botão. Quando a torneira é fechada, há um ligeiro aumento em temperatura até que o comutador de fluxo desligue o controlador. Essa elevação não é suficiente para acionar o ponto definido muito mais elevado no comutador de temperatura. Consequentemente o sistema ligará novamente após o comutador de fluxo detectar fluxo. O comutador de temperatura é um dispositivo de segurança e pieferivelmente após o comutador de temperatura inativar ò sistema de energia, intervenção manual é necessária para reativar o sistema.

Exemplo 3. Configurações de emissor

Dependendo do volume de fluido a ser oxigenado, o emissor dessa invenção pode ser moldado como um circulo, retângulo, cone ou outro modelo. Um ou mais pode ser ajustado em um substrato que pode ser metal, vidro, plástico ou outro material. O substrato não ê crítico desde que a corrente seja isolada para os eletrodos pelo material de espaçador não condutor de uma espessura de 0,0127 a 0,368 centímetros, preferivelmente 0,0762 a 0,190 centímetros, mais preferivelmente 0,165 centímetros. Nessa distância, micro- e nanobolhas de oxigênio são desprendidas. Essas bolhas são tão pequenas que não podem escapar e acumular no que pode ser denominado uma suspensão coloidal de oxigênio em um meio aquoso. Concentrações de oxigênio de 26 0% de saturação calculada em uma temperatura e pressão específicas foram obtidas em um recipiente estacionário. A suspensão de oxigênio em uma unidade de fluxo direto pode ser tão concentrada com oxigênio que a água parece leitosa. Além do teor de oxigênio elevado obtido, as microbolhas têm uma área superficial maior para reação do que bolhas de tamanho comum. Embora qualquer configuração possa ser utilizada no sistema de tratamento de água, uma célula no formato de pirâmide ou funil foi construída para tratar volumes maiores de fluido. A figura 4 mostra um emissor plano simples 4A; um emissor no formato de cone 4B; e um emissor no formato de haste 4C. A figura 4D representa a configuração mais favorecida, um conjunto triplo de emissores dispostos em uma configuração piramidal em um conduto. Essa modalidade de fluxo direto é apropriada para tratar volumes grandes de água rapidamente e é selecionada como o melhor modo para uso no tratamento de água. Deve ser entendido que qualquer configuração será útil no sistema de tratamento de água e o sistema não é limitado à configuração piramidal nem a três emissores nem a uma câmara. Em cada uma dessas configurações, o anôdo 34 e catôdo 35 são separados por 0,102 a 1,90 centímetros. Exemplo 4. Operação de sistemas experimentais

A. Um sistema experimental, como aquele na figura 1, foi testado em uma casa que extrai água de um poço a 67 metros de profundidade. O oxigênio dissolvido: era em 28,9% e o teor de ferro estava entre 2 e 2,5 ppm. A água tinha um cheiro e sabor desagradáveis devido ao teor de sulfeto de hidrogênio e ferro. 0 sistema foi ativado e o teor de oxigênio da água de saída estava próximo a 100% de saturação. Ferro foi reduzido a menos de 0,5 ppm e não havia cheiro ou sabor desagradável.

Cálculos de energia gasta e custo da mesma foram feitos. A corrente variou entre 3,3 e 3,8; amps. Em 12 volts, a energia utilizada foi aproximadamente 48 Watts para cada emissor ou aproximadamente 144 watts. 0 sistema foi ativado por aproximadamente duas horas cada dia, em um custo diário (taxas atuais de companhia de energia elétrica) de aproximadamente 3,4 centavos de dólar por dia.

Esse sistema experimental não apresentou a característica de polaridade inversa de autolimpeza. O sistema foi operado por seis dias, durante cujo tempo 5,30 m3 de água foram extraídos. Nesse tempo, os eletrodos começaram a mostrar alguns depósitos minerais.

Β. O primeiro sistema experimental de reversão de polaridade, com três emissores, foi instalado em uma casa dotada de água de poço, contendo 2 a 3 ppm de ferro. A taxa de fluxo no sistema era de 0,022 m3/minuto. A polaridade dos emissores foi invertida toda vez que o fluxo era iniciado, isto é, quando uma torneira era aberta, aproximadamente 7 0 vezes por dia. Essa unidade foi equipada com um filtro Birm. Testes mostraram remoção total de ferro, até 0 ppm detectável.

C. O segundo sistema experimental de inversão de polaridade foi instalado em um local onde o efluente foi também utilizado para irrigação. A água continha 12,75 ppm de ferro e operava em uma taxa de 0,057 m3/minuto. A polaridade foi invertida cada vez que a bomba do poço era iniciada, que variou entre 14 e 18 vezes por dia.

Com relação ao protótipo no Exemplo Β, o ferro no efluente era não detectável e o efluente foi passado através de um filtro Birm e os resultados mostraram que níveis de ferro eram não detectáveis. Esses resultados foram verificados por um laboratório de teste .independente.

D. O terceiro sistema experimental de inversão de polaridade foi instalado em um local onde a água continha tanto 10 ppm de ferro como 2,25 ppm de sulfeto de hidrogênio. A taxa de fluxo foi de 0,026 m3 por minutos, e a polaridade foi invertida cada vez que a bomba de poço era iniciada, aproximadamente 14 vezes por dia. O efluente foi passado através de um filtro de areia verde. Níveis de sulfeto de hidrogênio e ferro no efluente eram não detectáveis.

Exemplo 5. Teste de laboratório de 4,0 - 5,0 ppm de ferro

A. Setenta galões (0,265 m3)de água de poço testando 4 a 5 ppm foram passados através de conduto equipado com um emissor de doze polegadas, três placas a 12 Volts. As taxas de fluxo foram variadas e o teor de ferro foi medido após o efluente passar através de um filtro Birm de 22,8 por 121,9 centímetros. A primeira taxa de fluxo testada foi de 0,007 m3 por minuto. O teor de ferro estava abaixo de 0,5 ppm (o limite de medição inferior prático). Quando a taxa de fluxo foi aumentada para: 0,010 m3 por minuto, o teor de ferro era menor do que 0,5 ppm. O fluxo foi aumentado para 0,018 m3 por minuto e então para 0,023 m3 por minuto. O teor de ferro do efluente era 0,5 ppm ou menos. Β. Teste de trailer. Um trailer especial de 1,5 por 2,4 metros foi equipado para conduzir teste de água em vários locais e verificar resultados antes das unidades serem instaladas. 0 trailer foi equipado com: duas câmaras oxigenadoras de inversão de polaridade, um fornecimento de energia e dois filtros Birm. Um filtro Birm de 0,35 por 1,65 metros para taxas de fluxo inferiores e um filtro Birm de 21 polegadas por 54 polegadas para taxas de filtro mais elevadas foram utilizados. O trailer tinha seu próprio gerador de energia e bomba de fluxo grande desse modo a remoção de ferro, sulfeto de hidrogênio e manganês pode ser testada imediatamente no local.

Com esse trailer, a capacidade do sistema de remover manganês foi testada. Na Cidade de Brooklyn Park, Minnesota, vários poços testaram entre 1,3 ppm e 2,7 ppm de manganês. Com as duas câmaras, ligadas no trailer, e em taxas de fluxo de até 0,038 m3/minuto, o manganês foi oxidado e 100% removido pelo filtro Birm de 0,53 por 1,37 metros.

Exemplo 6. Unidade compacta com característica-de autolimpeza

Novas modalidades foram desenvolvidas que são apropriadas para montagem na fábrica em i uma unidade compacta em uma caixa para instalação conveniente. As características aperfeiçoadas incluem uma característica de autolimpeza. A figura 5 mostra um sistema típico para montagem no local. Nesse exemplo, seis conjuntos de emissores são fornecidos, três em cada de duas câmaras eletrolíticas 36 A e 35B, com uma fonte de energia de 12 V CC. As câmaras nessa modalidade são dispostas em série. Nessa modalidade, quando água natural ou não tratada entra na câmara 3 6A na entrada de água 37, um comutador de fluxo conectado à caixa de controle 3 8 é ativado. A caixa de controle é mostrada em detalhe na figura 3. O comutador de fluxo é calibrado para sentir fluxo de água em ou acima de um fluxo preestabelecido, preferivelmente 0,001 m3 por minuto. Quando fluxo é sentido, o comutador de fluxo envia um sinal para a caixa de fornecimento de energia na caixa de controle 38, que, por sua vez, aplica energia 12 V CC aos emissores nas câmaras 36A e 36B. O efluente sai da câmara 36A e entra na câmara 3 6B. Após oxigenação, o efluente então passa por dispositivos de controle e segurança 39, 40, 41, 42 e 43 e de lá para o filtro 44. À medida que água passa para baixo até o fundo do filtro 44, é sugada para cima através de um conduto interno (não mostrado) e para a saída 45.

A figura 6 mostra um sistema compacto que pode ser montado na fábrica. O sistema tem duas câmaras 46A e 46B, dispostos em paralelo e adaptados em uma caixa 47. A caixa é um invólucro compacto contendo componentes de encanamento e elétrico. A água entra na entrada 48 e então passa pelo lado de entrada de um meio de prevenção de contraíluxo 49, dividindo em trajetórias paralelas e através das câmaras eletrolíticas 46A e 46B onde é oxigenada. A água oxigenada recombina então na tubulação superior 50 e é encaminhada para fora do lado de saída 51 da válvula de desvio 52. O efluente é finalmente passado para fora da caixa para dentro de um filtro final, como na figura 5.

Deve ser observado que os detalhes dos elementos do sistema de tratamento de água são descritos mais completamente nos exemplos 1 a 4. As modalidades descritas nesse exemplo 6 são equipadas com um controle de reversão de polaridade. 0 processo continua desde que o fluxo de água exceda o fluxo predefinido.

Exemplo 7. Borbulhar ou pulverizar com oxigênio

Como mencionado acima, é bem conhecida a tentativa de melhorar a qualidade de água por aeração. Técnicas anteriores de borbulhar ar ou oxigênio não foram eficazes na redução de metais e compostos de enxofre. Embora as modalidades descritas cima produzam o aperfeiçoamento máximo em qualidade de água, outros meios podem produzir uma aproximação desses resultados. Existe tecnologia para levar oxigênio puro a um local e injetar o mesmo na água na forma de microbolhas, que eleva o teor de oxigênio da água e também apresenta uma área superficial maior para reação com substâncias indesejáveis. Um tanque de oxigênio pode ser utilizado. Os métodos de PSA passam ar através de um filtro que remove o dinitrogênio, deixando oxigênio puro. A figura 7 mostra um diagrama de uma modalidade de borbulhar simples. Oxigênio a partir do tanque 53 é difundido dentro de uma câmara simples 54 com um misturador estático 55 através de um microorifício 56 para produzir microbolhas a fim de elevar o teor de oxigênio acima do teor calculado como sendo 100% de saturação na pressão e temperatura da câmara. Metais e outros contaminantes são oxidados. Microbolhas, com área superficial aumentada para reação, podem ser produzidas por pulverizar ar ou oxigênio através de um microorificio. Oxigênio é preferido. Tal microorificio é descrito na patente norte-americana número 6.394.429, cujos ensinamentos são incorporados a título de referência. A câmara de bolha é pref erivelmente dotada de ; um meio para orientar as bolhas por toda a câmara em vez de elevar em um fluxo até a saída. 0 meio pode ser partículas inertes ou mais pref erivelmente, um misturador estático:, como aquele vendido por Koflo Corporation (Cary, IL) ou Chemineer (Dayton, OH) . Um misturador estático 55 é, genericamente, uma série de palhetas ou pás que rompem o fluxo de bolhas para assegurar mistura. Nesse diagrama esquemático, o escoamento a partir da câmara 54 é mostrado entrando através da conexão 57 para o topo do filtro 58. Na prática, o efluente entra no topo do tanque de filtro e um conduto interno (não mostrado) puxa o mesmo para baixo através do filtro. Água entra no sistema na entrada 59.

Exemplo 8. Ativação de inversão de polaridade

Várias modalidades de emissor foram testadas. Emissores de configuração redonda, chata ou pirâmide foram testados no laboratório durante mais de 3 0 dias. Os emissores escolhidos foram de titânio. A corrente foi comutada em intervalos variáveis de cinco segundos a três horas. Nenhum acúmulo de depósitos minerais foi observado. Dependendo do local e da preferência do usuário, no sistema de tratamento de água em funcionamento, a polaridade pode ser definida para inverter:

cada vez que a bomba do poço é ligada e a pressão da água aumenta;

. quando o fluxo de água é iniciado; em intervalos cronometrados de 45'segundos a 24 horas ou mais; ou manualmente

a finalidade

Cada escolha tem suas vantagens com de minimizar a freqüência de inverter polaridade para prolongar a vida útil dos eletrodos enquanto mantém a eficácia de tratamento de água. Em geral, se o uso da água for constante, o modo de cronometragem pode ser selecionado. Quando o uso da água é intermitente, como é genericamente o caso com uso em casa, um modo baseado em bomba ou fluxo de água é preferido.

Aqueles versados na técnica podem prontamente fazer alterações ou adições não substanciais. Tais alterações ou adições estão compreendidas no escopo das reivindicações apensas.

Claims (16)

1. Sistema de tratamento de água caracterizado por compreender um ou uma pluralidade de emissores em uma ou uma pluralidade de câmaras de eletrólise através das quais a água flui, operativamente conectada a uma fonte de energia controlada por um controlador que compreende comutador de fluxo que sente fluxo de água e orienta controlador a aplicar voltagem aos emissores após o que microbolhas de oxigênio são desprendidas.

2. Emissores, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os emissores compreendem catôdos e anôdos em comunicação aquosa entre si e separados por uma distância crítica de 0,0127 a 0,190 centímetros.

3. Emissores, de acordo com a reivindicação 2, caracterizados pelo fato de que os catôdos e anôdos são separados por uma distância crítica de 1,65 centímetros.

4. Emissores, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os catôdos e anôdos são formados do mesmo material, o material sendo titânio, rutênio, irídio, níquel, ferro, ródio, rênio, cobalto, tungstênio; manganês, tântalo, molibdênio, chumbo, platina, paládio, ósmio de óxidos dos mesmos.

5. Sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o catôdo e anôdo são formados de titânio revestido com oxido de irídio.

6. Sistema de controle para o sistema de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um comutador de fluxo capaz de sentir fluxo de água acima de um ponto definido, com comunicação elétrica para uma fonte de energia fazendo com que corrente alternada seja transformada em corrente direta, a corrente direta posteriormente passando através de relês para ativar os emissores para causar o desprendimento de microbolhas, cuja ativação continua enquanto água estiver fluindo.

7. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda um comutador de pressão e/ou comutador de temperatura operavelmente conectado a uma válvula de controle de modo que quando a pressão e/ou temperatura se eleva acima de um ponto definido, um comutador de controle termina a aplicação de corrente nos emissores.

8. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda um meio para reverter a polaridade da corrente contínua em um sinal definido predeterminado.

9. Sinal definido, de acordo com a reivindicação -8, caracterizado pelo fato de ser um aumento de pressão a partir de uma bomba de poço, iniciação de fluxo de água, um intervalo cronometrado ou manual.

10. Sistema de tratamento de água, caracterizado por compreender uma câmara com misturador estático através do qual água flui, uma fonte de oxigênio, e um microorificio através do qual oxigênio é sparged para o fundo da câmara desse modo formando microbolhas de oxigênio.

11. Fonte de oxigênio, caracterizada por ser um tanque de oxigênio ou tecnologia PSA.

12. Sistema de tratamento de água, de acordo com as reivindicações 1, 6 ou 10, caracterizado por compreender ainda um filtro final, através do qual a água tratada na câmara flui.

13. Filtro, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender filtro Birm, Greensand, Pyrolux, Filtersand, Filter-Ag, carvão ativado, antracite e/ou granada.

14. Sistema de tratamento de água, caracterizado por compreender uma fonte de microbolhas de oxigênio para oxidar substâncias indesejáveis em água.

15. Substâncias indesejáveis, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por serem manganês de ferro, arsênico, antimônio, cromo, alumínio, compostos de enxofre reduzido, resíduos de pesticida, metabólitos de droga e/ou bactérias.

16. Substâncias indesejáveis, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadas por serem: ferro, manganês e/ou sulfeto de hidrogênio.