ES1319331U - Sistema de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos no patógenos para restauración de aguas degradadas en humedales permanentes - Google Patents

Abstract

Sistema de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos caracterizado porque está instalado en una superficie flotante autopropulsada de poco calado (barcaza, pontón, barca o similar) o en un vehículo terrestre, y porque comprende: Una barcaza autopropulsada o camión de transporte (1), un generador eléctrico(4), un equipo de generación de oxígeno (5), con depósitos de almacenamiento (6), caracterizado porque el oxígeno producido en el equipo de generación es dirigido a través de un conducto (7), a un dispositivo mezclador de generación de nanoburbujas (11), alimentado directamente por el agua a tratar a través de una bomba de succión (10), con una manguera y un filtro, también ubicado en la superficie flotante. El equipo de generación de nanoburbujas está conectado por una manguera de impulsión (12), a un colector (16), instalado en una barra de difusión de nanoburbujas de oxígeno (24), provista de latiguillos flexibles de difusión de distinta longitud (25), instalada ventajosamente en una grúa telescópica de posicionamiento (15), montada sobre la superficie flotante, para impulsar en profundidad de manera localizada en el lecho acuático las nanoburbujas, y/o el gas oxigeno presurizado y atomizado. El sistema comprende además un dispositivo de suministro de bacterias o microorganismos.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos no patógenos, para restauración de aguas degradadas en humedales permanentes

Sector de la técnica

La presente invención está basada en un sistema y dispositivos para la rehabilitación de la calidad del agua anoxica y contaminada en humedales y otras masas de agua con el fin de aumentar la actividad biológica para la restauración de ecosistemas y su biodiversidad.

Antecedentes de la invención

Los humedales son entornos biológicos de una diversidad y un valor incalculables, pero están desapareciendo a una velocidad alarmante, tres veces más rápida que los bosques. Su salud y dinámica, dependen crucialmente de la calidad y disponibilidad del agua, siendo este factor esencial para su funcionamiento. Actúan como grandes sumideros de CO2 y son conocidos como los "Riñones de la Tierra” debido a su capacidad para filtrar y biodegradar numerosos compuestos.

La disminución de las precipitaciones, el aumento de las temperaturas y la degradación de los recursos hídricos están deteriorando estos ecosistemas, comprometiendo su viabilidad.

El aumento de las actividades humanas en las últimas décadas ha introducido nuevas formas de contaminación en los sistemas hidrológicos. Esta situación da como resultado bajos niveles de oxígeno disuelto en las aguas caracterizada frecuentemente por episodios de hipoxia y anoxia; Provoca mortandades masivas de invertebrados, peces y anfibios, y afecta negativamente a otras formas de vida como aves acuáticas, mientras que poblaciones de mosquitos proliferan en ausencia de depredadores naturales.

La disminución de la calidad del agua causa desequilibrios severos en las comunidades biológicas, pudiendo llevar al colapso de los humedales. La degradación afecta la funcionalidad y dinámica de estos entornos naturales, socavando los servicios que proveen tanto a la vida silvestre como a las comunidades humanas.

Además de su valor ecológico, muchos humedales tienen importantes implicaciones económicas. Deltas, esteros, ríos, albuferas, etc. poseen un potencial significativo y son parte integral del patrimonio cultural.

Este enfoque equilibrado, que une lo ecológico, lo social y lo económico, es vital para su conservación efectiva.

En la península ibérica, con la mayor diversidad de humedales en Europa, tienen un valor ecológico trascendental, sirviendo como puntos clave en las rutas migratorias de aves y proporcionando hábitats críticos para una amplia variedad de especies.

A pesar de su importancia, los humedales son los ecosistemas más amenazados del planeta, su continuado declive afecta a sectores como el turístico o la productividad acuícola (ocasionando mortalidades de peces y vida silvestre).

La degradación hídrica, exacerbada por prácticas inadecuadas en la gestión de recursos ha llevado a la pérdida de espacios naturales críticos y una disminución alarmante de la biodiversidad, es una amenaza global relevante para los ecosistemas acuáticos especialmente los humedales, con impactos directos y severos sobre sus hábitats y especies.

Aunque hay infinidad de estudios científicos y directivas ambientales europeas que subrayan la necesidad de conservar estos ecosistemas, la mera existencia de planes y metodologías no garantiza el éxito, es necesario actuar. Recuperar la calidad de las aguas y revertir la degradación requiere intervenciones precisas y efectivas, adaptadas a las realidades locales y basadas en la innovación para abordar problemas específicos como la falta de oxígeno en las masas de agua.

El verdadero desafío es traducir los planes en acciones tangibles, es crucial para su conservación efectiva, un enfoque que priorice la aplicación de soluciones basadas en la naturaleza con un uso sostenible de los recursos naturales que promuevan su regeneración. Es imperativo tomar medidas urgentes para revertir su degradación y acometer su rehabilitación estableciendo un desarrollo sostenible que contemple no solo la conservación de la biodiversidad, sino también la salud humana y los recursos económicos.

A pesar de las presiones y vulnerabilidades, los humedales tienen una notable capacidad de respuesta a la rehabilitación adecuada, siendo dinámicos y resilientes. Su recuperación es fundamental para la restauración y el bienestar de la biodiversidad y los sistemas productivos locales, ofreciendo oportunidades de desarrollo económico y social.

La tendencia natural en la naturaleza es recuperarse, dispone de mecanismos para su regeneración, a pesar de disponer de recursos, requiere mucho espacio y tiempo hacerlo, con la invención propuesta logramos tratar el agua, reduciendo exponencialmente estos ciclos. Valorizar los recursos naturales y asegurar la conservación de los procesos ecosistémicos contribuye a una utilización sostenible de estos entornos, generando ingresos y empleo, y promoviendo la exclusividad y relevancia de cada territorio.

Es fundamental adoptar un enfoque equilibrado que combine los aspectos ecológicos, sociales, paisajísticos y económicos en su rehabilitación, reconociendo su importancia para el turismo, la recreación, y la acuicultura. Son a menudo motores de la economía local y no solo proveen medios para la vida, sino que aportan belleza al entorno, cultura y atracción turística.

Oxígeno disuelto como indicador ambiental.

El agua, la sustancia más común e importante en la Tierra, es crucial para la supervivencia de todas las formas de vida en el planeta. Su disponibilidad determina la viabilidad de los ecosistemas y lamentablemente su calidad a menudo se ve comprometida por la contaminación tanto natural como antrópica. Los mecanismos por los que un agente contaminante puede alcanzar un acuífero y propagarse en él son múltiples y en ocasiones muy complejos.

Las aguas continentales y de transición pueden sufrir contaminación natural a través de fenómenos como la eutrofización, que implica la acumulación de nutrientes y organismos, sin embargo, la mayor preocupación proviene de la contaminación antrópica originada por el vertido de aguas residuales contaminadas y sustancias tóxicas de origen industrial, doméstico o agrícola. Estos vertidos aumentan los niveles de nutrientes y contaminantes en los entornos acuáticos, resultando en una disminución crítica del oxígeno disuelto (OD) en el agua.

El oxígeno disuelto, esencial para toda la vida acuática, se refiere a la cantidad de oxígeno libre que hay en el agua, y que no está combinado con hidrógeno ni con los sólidos presentes. Los niveles reducidos de oxígeno, observados en aguas hipóxicas (bajos niveles de oxígeno) y anóxicas (ausencia total de oxígeno), son uno de los principales indicadores de contaminación.

La pérdida de oxígeno es una de las perturbaciones más críticas en los humedales y otros cuerpos de agua. Esta condición lleva a la mortalidad a gran escala de muchas formas de vida acuática, afectando severamente la biodiversidad. Para mitigar estos efectos, hay que aportar soluciones biocompatibles para combatir la desoxigenación, es crucial imitar y colaborar con los procesos naturales de regeneración acelerando los procesos físico-químicos y biológicos sensibles al oxígeno, esenciales para preservar el medio ambiente.

Las concentraciones de oxígeno disuelto inferiores a 6.0 mg/L son estresantes para la mayoría de los organismos acuáticos, y niveles por debajo de 3.0 mg/L durante algunas horas pueden ser letales para anfibios y peces. Desde hace décadas, las concentraciones de oxígeno en muchos cuerpos de agua han disminuido, subrayando la necesidad urgente de implementar medidas efectivas para revertir esta tendencia y restaurar la salud de nuestros hábitats acuáticos.

Además, la solubilidad del oxígeno en el agua disminuye con el aumento de la temperatura, según la ley de Henry. Por lo tanto, los cuerpos de agua son más vulnerables a condiciones anóxicas durante las partes más calurosas del día y los meses de verano. Este problema es más pronunciado en cuerpos de agua cerrados, donde la recirculación es limitada. El aumento de las temperaturas acelera la descomposición de la materia orgánica, agravando las deficiencias de oxígeno y aumentando el estrés anóxico.

Para alcanzar este objetivo general, y asegurar un óptimo estado de recuperación de los humedales es fundamental abordar y eliminar las causas de la degradación (No hay restauración posible cuando los procesos de degradación se mantienen), y en general, es necesario actuar de manera eficaz, en primer lugar, sobre sus causas en origen.

Explicación de la invención

Debe entenderse que estos aspectos se presentan simplemente para proporcionar al lector un breve resumen de ciertas formas que podría tomar el equipo y dispositivos para restaurar grandes volúmenes de agua y que no se pretende que estos aspectos limiten el alcance de la invención.

La presente invención se inscribe dentro del ámbito de la transferencia de oxígeno en aguas anóxicas combinándola con la inoculación de bacterias aeróbicas y otros microorganismos específicos.

El agua con nanoburbujas de oxígeno se vuelve a introducir en el fondo de la masa de agua mediante un sistema a presión que comprende canales adecuados para su distribución y una barra especialmente configurada de difusión para someter las aguas a una reoxigenación prolongada, ajustado distintos parámetros con el propósito de satisfacer la demanda de oxígeno en el lecho acuático indicado en la monitorización efectuada con anterioridad.

La barra de dosificación de oxígeno y bacterias (24), está posicionada en una grúa telescópica (15), accionada por una válvula configurada en respuesta a señales generadas por sensores (29), colocados ventajosamente en la proa del barco y la barra dosificadora para detectar la profundidad de agua en el humedal y está equipada con cámaras subacuáticas (30), para el control del proceso.

Proponemos una tecnología sostenible y eficiente basada en la optimización de transferencia de oxígeno proveniente del aire con una reducida huella de carbono, que no genera agua de rechazo y con unos bajos costes de explotación, que, además supone una importante ventaja también para la producción acuícola puesto que, al no utilizar sustancias químicas, no genera subproductos susceptibles de afectar de forma negativa a los peces.

La invención se fundamenta esencialmente en la técnica de separación de gases integrantes del aire ambiental, para producir oxígeno ± 90 % de pureza (5), en el mismo lugar que se consume, con la ventaja de que tiene fuentes de recursos inagotables, renovables, de bajo costo y amigables con el medio ambiente, que lo convierte en una materia prima ideal para el tratamiento de humedales, con el fin de recuperar aguas degradadas y mejorar la biorremediación.

Nuestro propósito es la obtención de un sistema y dispositivos de oxigenación localizado y en profundidad, instalados en una superficie flotante de poco calado o en un vehículo terrestre, y adaptado para imitar los procesos de regeneración naturales que se dan en las masas de agua, replicando y acelerando soluciones biológicas como fuente de inspiración, usando tecnologías innovadoras, para resolver problemas creados por humanos que la naturaleza ya tenía resueltos.

Esta invención está orientada a restablecer la funcionalidad y capacidad de evolución de los ecosistemas hacia un estado sano y sostenible, con una novedosa estrategia sustentada en dos productos ecológicos y biocompatibles. El agua del propio humedal y el aire del ambiente.

Oxigenación

El proceso del sistema de transferencia de oxígeno es el que tiene lugar en el primer lugar en un equipo de generación de oxígeno de adsorción por oscilación de presión al vacío (VPSA). (Vacuum Pressure Switch Adsorption. VPSA. ± 90% de pureza de O2, Control con PLC y Sensor de pureza), alimentado por aire ambiental, donde gracias a una bomba soplante se efectúa el suministro de aire a dos columnas de separación de gases integrantes del aire ambiental (5), para producir oxígeno a 85 - 93 % de pureza de O<2>y un caudal variable en m3 /hora, (Dependiendo del volumen requerido) y eliminando el nitrógeno residual, liberándolo a la atmosfera.

Se contempla también poder utilizar equipos de generación de oxígeno de Adsorción por cambio de presión PSA. (Pressure swing adsorption).

El oxígeno producido en el equipo de generación (5) es dirigido por una tubería a un equipo de generación de nanoburbujas (11) alimentado por la misma agua del humedal a tratar (10) y el gas con ± 90 % de pureza de oxígeno, donde se mezclan ventajosamente para producir nanoburbujas de oxígeno, (necesitamos una fuente de suministro de oxígeno(6), y una trayectoria de flujo de agua a través del cual fluye el gas suministrado escalado para producir un caudal deseado de oxígeno y agua) El oxígeno de la fuente de presión regulada entra en el equipo de generación de nanoburbujas (11), por la parte superior y el agua convenientemente filtrada (para evitar partículas sólidas) entra por la parte posterior del equipo.

El fluido enriquecido con oxígeno se extrae a través de un puerto de salida (12), conectado a través de una manguera (13), a una barra de difusión (24), instalada convenientemente en una grúa telescópica de posicionamiento(15),equipada con un colector (16), y desde ahí sale a través de múltiples latiguillos de longitud variable (25), a unas boquillas difusores de nanoburbujas (26), para inyectar de forma localizada y en profundidad en el lecho acuático, configurado para elevar el nivel de oxígeno disuelto y someter las aguas a la oxidación biológica, dando como resultado una mayor eficiencia en la degradación aeróbica de la materia orgánica.

La oxidación es la variable clave en la eliminación de contaminantes, por lo tanto, aplicamos el paso aeróbico, elevando el nivel de oxígeno disuelto, conseguimos, además, una degradación de la materia orgánica con el fin de eliminar los nutrientes y otros contaminantes.

Breve descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del sistema se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras que no pretende que restrinjan la presente invención. La invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas con carácter ilustrativo y no limitativo. El sistema de oxigenación incluye un aparato generador de electricidad diésel (4), que suministra energía a todos los equipos.

Se ha representado lo siguiente:

Figura 1 Muestra una vista lateral del barco, barcaza o plataforma móvil.

Figura 2 Muestra una vista en planta del barco.

Figura 3 Muestra una vista trasera de la popa del barco.

Figura 4 Muestra una vista de detalles de las barras de difusión de gas O2 nanoburbujas y microorganismos o bacterias.

Figura 5 Muestra una vista de balsa neumática para difusión de gas O2, nanoburbujas y bacterias en lugares de escasa profundidad para el uso del equipo principal.

Figura 6 Muestra una vista general del procedimiento para el uso del equipo donde la profundidad es limitante.

Figura 7 Muestra una vista para la optimización del equipo en bateas o jaulas flotantes, con el que además podemos desinfectar las instalaciones con la incorporación de un equipo ozonizador.

Figura 8 Muestra un esquema de los equipos que componen el sistema.

En el que viene representado:

Sistema que comprende un equipo de separación de gases in situ para la generación de oxígeno ± 90 %, de pureza (5), instalado de manera ventajosa sobre una superficie flotante autopropulsada (1), de poco calado (Barcaza, pontón, barca o similar) con el propósito de navegar sobre las masas de agua a regenerar.

Compuesto por:

1. Barcaza, barco, o plataforma móvil autopropulsada de transporte de poco calado.

2. Puesto de conducción de barco o plataforma móvil

3. Pantalla decontrolador PLC de automatización de procesos.

4. Generador eléctrico.

5. Equipo de generación de Oxígeno, VPSA o PSA.

6. Depósito presurizado de almacenamiento O2 al ± 90 % de pureza de oxígeno.

7. Conducto de alimentación de gas oxígeno al generador de nanoburbujas.

8. Conducto alternativo de suministro de gas a la barra de difusión directamente.

9. Entrada de oxígeno al equipo generador de nanoburbujas.

10. Conducto con filtro para alimentación de agua al equipo de nanoburbujas.

11. Equipo de generación de nanoburbujas.

12. Puerto de salida de agua con nanoburbujas de oxígeno y O2 gas.

13. Manguera de fluidos para traslado de agua con nanoburbujas u oxigeno gas.

14. Rodillo para disponibilidad de manguera a barra de difusión.

15. Grúa de soporte y posicionamiento de barras de difusión de nanoburbujas, gas O2 y bacterias.

16. Colector de barra de difusión de nanoburbujas y oxígeno gas.

17. Bomba de succión de agua con filtro para tanque de bacterias.

18. Tanque de almacenamiento y reproducción de microorganismos y bacterias.

19. Bomba de impulsión localizada de bacterias y microorganismos.

20. Manguera de fluidos para inoculación de bacterias y microorganismos.

21. Rodillo para disponibilidad de manguera a barra de difusión.

22. Manguera de traslado de nanoburbujas y oxigeno gas hasta colector 16.

23. Manguera de traslado de bacterias o microorganismos hasta colector 27.

24. Barra soporte para difusión de nanoburbujas u oxigeno gas y bacterias.

25. Latiguillos flexibles para inoculación localizada en profundidad de nanoburbujas y/o gas O2 26. Boquillas atomizadoras para inyección localizada de O2 gas o nanoburbujas.

27. Colector de bacterias para distribución a boquillas de inyección.

28. Boquillas atomizadoras de difusión de microorganismos, bacterias, etc.

29. Sensores ubicados convenientemente para control de profundidad de la barra difusora 30. Cámaras subacuáticas para control de operaciones.

31. Manguera flotante para conexión de balsa al equipo principal

32. Balsa neumática de poco calado con control remoto.

33. Deposito neumático de almacenamiento de gas O2, nanoburbujas y bacterias.

34. Bomba de impulsión de fluido de depósito (33), a barra de difusión (36).

35. Grúa o soporte para control de profundidad de barra difusora de la balsa.

36. Barra difusora para distribución atomizada de gas O2, nanoburbujas y bacterias.

37. Grúa lateral para posicionamiento de barra difusora.

38. Barra difusora para la inyección optimizada de O2, nanoburbujas y ozono, en bateas y jaulas flotantes.

39. Equipo de generación de ozono para desinfección y purificación de aguas especialmente degradadas o tratamiento de jaulas flotantes de producción piscícola y bateas de producción de moluscos.

Con el fin de aplicar los tratamientos de forma efectiva, en lugares donde la profundidad del agua puede ser limitante para nuestro equipo, (Figuras 5 y 6), contemplamos la utilización de una balsa neumática autopropulsada, (32), dirigida por control remoto y conectada al sistema a través de una manguera flotante (31), donde instalamos una barra de difusión (36), de similares características a la barra de difusión del equipo principal.

Proponemos el uso de nuestro sistema de transferencia de oxígeno bacterias aerobias y otros microorganismos de esta invención en la recuperación de masas de agua degradadas, en la oxigenación de ríos, esteros, marismas, deltas, canales, estanques, y otras instalaciones para la cría de peces etc.

También está indicado para la restauración de aguas de lagos, lagunas y grandes fuentes ornamentales.

Recomendamos el uso del equipo y dispositivos de transferencia de oxígeno combinada con bacterias especificas en la degradación de hidrocarburos y otros agentes contaminantes en puertos deportivos, pesqueros o comerciales y otras instalaciones donde la recirculación de aguas es escasa.

Sugerimos la utilización alternativa del flujo de aire ambiental con o sin gas oxígeno con el propósito de elevar el nivel de flotabilidad de hidrocarburos y otras partículas en suspensión usando los mismos dispositivos con distinta configuración.

Además, el uso del sistema de transferencia de oxígeno de esta invención en aplicaciones del sector de cultivo de mejillón y piscicultura marina en la que España es una referencia a nivel mundial, lo podemos utilizaren la oxigenación, en bateas de mejillones, jaulas flotantes en granjas piscícolas de acuicultura marina y otras instalaciones de cría de peces, aprovechando la grúa en el lateral de un barco o barcaza frecuentemente empleada en el sector. Incluso para la esterilización de las infraestructuras (adicionando ozono).

Realización preferente de la invención

El primer paso de nuestra invención y con anterioridad a ejecutar el proceso es la Monitorización de los humedales que vayamos a tratar. Antes de proceder a la oxigenación con nanoburbujas de la masa de agua a recuperar acompañado, si procede, de la Inyección de bacterias y microorganismos de forma sinérgica, para biorremediación de materia orgánica y contaminantes.

Monitorización

Es importante ser conscientes de que los efectos de los factores de presión sobre los humedales, pueden ser indetectables en sus inicios, son indirectos, acumulativos a medio/largo plazo, impredecibles e incrementan su nivel de contaminación al persistir en el tiempo.

Al llevar a cabo el sistema de la invención es fundamental emprender acciones de monitoreo colocando en el agua distintas sondas o sensores multiparamétricos, ubicados convenientemente a tal efecto, con acceso a datos en tiempo real para conocer la caracterización analítica de cada humedal con el fin de tomar los valores resultantes, que nos permitan respuestas de gestión rápidas.

La recopilación y análisis de datos permiten identificar tendencias y desarrollar estrategias preventivas efectivas, facilita la toma de decisiones informadas para proteger la biodiversidad y los servicios ecosistémicos.

Parámetros clave de la calidad del agua a monitorear.

Oxígeno Disuelto (OD): Es fundamental para la vida acuática. Niveles por debajo de 3.0 mg/L son críticos y pueden resultar en la muerte de los peces.

Turbidez y Sólidos Suspendidos Totales (SST): Indicadores de la claridad del agua y la cantidad de partículas en suspensión, que pueden incluir contaminantes.

Bioindicadores: Organismos vivos que reflejan la salud del ecosistema acuático.

Nitratos y Fosfatos: En altas concentraciones, pueden causar eutrofización y reducir el oxígeno disuelto.

PH: Mide la acidez o alcalinidad del agua, con implicaciones directas en la salud de los organismos acuáticos.

Temperatura del Agua: Afecta la solubilidad del oxígeno y la vulnerabilidad de los organismos a enfermedades.

La concentración de oxígeno disuelto, se monitorea continuamente en la zona de reacción biológica, y se establece una señal de alarma en respuesta a los resultados de la monitorización indicativa de la concentración de contaminantes en el agua.

Basándonos en una metodología de monitorización fiable, podemos utilizar áreas homogéneas de gestión que podrán ser analizadas independientemente para por ejemplo establecer valores umbrales, criterios de calidad del buen estado ambiental, estudios de tendencias de los indicadores y, llegado el caso, medidas.

A continuación, se regula la alimentación de oxígeno a la zona de reacción en respuesta a las indicaciones de los sensores y mantener una concentración óptima, eficaz para satisfacer la demanda biológica de oxígeno disuelto.

Equipamos el sistema con una serie de sensores ubicados en distintos puntos para controlar todas las variables del proceso y poder tomar las medidas oportunas en tiempo real.

Oxigenación con nanoburbujas.

El proceso del sistema de transferencia de oxígeno, instalado en la superficie flotante o vehículo de transporte terrestre, y que es en primer lugar alimentado por aire ambiental, donde gracias a una bomba soplante se produce el suministro de aire, a dos columnas (5), de separación de los gases integrantes del aire ambiental, que produce oxígeno a 78-93 % de pureza de O<2>, un caudal deseado, y otras características del flujo (dependiendo de la aplicación) eliminando y liberando a la atmosfera el nitrógeno residual.

El oxígeno producido en el sistema de generación es almacenado en un tanque de almacenamiento presurizado (6), y desde ahí es dirigido a través de una manguera a un equipo de generación de nanoburbujas (11), alimentado por una bomba de succión de agua (10), para incorporar adecuadamente el gas en el líquido y producir burbujas de oxígeno disuelto en agua de menos de 200 nanómetros de diámetro.

Nanoburbujas de oxígeno para la mejora en el tratamiento de aguas.

Debido a su tamaño extremadamente pequeño no son lo suficientemente flotantes como para alcanzar la superficie, siguen en movimiento y permiten que el oxígeno permanezca en el agua durante mucho más tiempo.

Esta estabilidad se debe a la alta relación superficie/volumen y a la alta presión interna, característica crucial para aumentar la eficiencia en la transferencia de oxígeno disuelto debido a la mayor área de superficie total disponible (la barrera gas/líquido está definida por las superficies externas que está asociada con las nanoburbujas).

Las nanoburbujas de oxígeno aumentan la velocidad de reacción y potencian la eficiencia del proceso de oxigenación e incorporación del gas, en el agua lo que es crucial para el crecimiento de los organismos acuáticos, donde esa disolución de oxígeno es un factor limitante y la desoxigenación puede causar problemas ecológicos y económicos.

Su estabilidad, capacidad de difusión, y propiedades electrostáticas únicas les permiten optimizar el proceso. Su capacidad para aumentar significativamente la transferencia de oxígeno, acelerar reacciones químicas y su cualidad para incorporar el gas en el agua y remover impurezas de manera efectiva las convierte en una herramienta poderosa, para la degradación de partículas contaminantes de manera eficaz en la gestión ambiental.

Las nanoburbujas absorben y remueven contaminantes orgánicos e inorgánicos de las aguas al aumentar la captura de partículas finas de manera efectiva lo que facilita la regeneración del agua tratada mejorando la eficiencia del proceso.

Al tener una mayor capacidad de difusión debido a su tamaño extremadamente pequeño, les permite penetrar en espacios reducidos y superficies porosas, aumentando la eficiencia en el propósito de recuperación de humedales.

Las nanoburbujas pueden ser utilizadas combinándolas como vehículos para la administración de bacterias aeróbicas y otros microorganismos, a través de la barra de difusión, mejorando la inoculación dirigida y controlada de esas bacterias en puntos específicos determinados por la monitorización llevada a cabo con anterioridad.

El proceso de tratamiento de aguas se divide en varias etapas. Primero, la oxigenación con nanoburbujas prepara el entorno para que las bacterias descompongan compuestos complejos en moléculas más simples contribuyendo a ciclos biogeoquímicos ya que ciertos microorganismos logran que un agente contaminante pierda su capacidad para perjudicar las masas de agua.

A través del consumo de oxígeno los microorganismos aeróbicos especializados pueden metabolizar la materia orgánica propiciando procesos de oxidación y nitrificación, que permite que las bacterias supriman los nutrientes y contaminantes presentes en el agua.

Empleamos este método únicamente donde la contaminación puede ser asimilada por las bacterias no patógenas, mediante procesos bacterianos y fisicoquímicos y biológicos combinados. Las bacterias aeróbicas requieren condiciones específicas de oxigenación y agitación para actuar como "comedores de contaminación”, continuando su actividad en el agua tratada y contribuyendo a su depuración.

En una realización alternativa configurada para liberar grandes cantidades de oxígeno la trayectoria de flujo de oxígeno (7), se ramifica para separar el flujo del gas en otra trayectoria (8), que no pasa por el dispositivo generador de nanoburbujas (11), y suministra el oxígeno en forma de gas presurizado (12), directamente al colector de descarga de gas o nanoburbujas (16), o a un ozonizador (39), hasta la barra difusora (24), acondicionada con boquillas atomizadoras (26), en el extremo de cada latiguillo (25), (podemos utilizar la misma barra de difusión). Estos volúmenes superiores de oxígeno nos permiten aplicaciones específicas del proceso en las que sea necesario mayor caudal de gas como por ejemplo en la flotación de partículas en suspensión de materia orgánica o hidrocarburos.

Esta opción de liberación de oxígeno de un modo más abundante, la podemos ejecutar de manera separada o combinada con la aplicación de nanoburbujas y microorganismos no patógenos.

Bacterias y otros microorganismos

Las bacterias aeróbicas depuradoras juegan un papel esencial en la promoción de prácticas sostenibles en el manejo y tratamiento de aguas. Estos microorganismos aeróbicos, trabajando de manera sinérgica con el oxígeno, mejoran la eficiencia en la recuperación de aguas contaminadas y reducen la necesidad de productos químicos agresivos, disminuyendo la huella ambiental y los riesgos asociados. Las bacterias aeróbicas descomponen la materia orgánica y otros contaminantes en productos más simples y menos nocivos, mejorando significativamente la calidad del agua tratada.

Son fundamentales para mantener los recursos hídricos limpios y seguros, facilitando una gestión del agua eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Su uso y valoración son esenciales para el bienestar del planeta y de nuestras comunidades.

Estos microorganismos aeróbicos no patógenos, son cruciales en los ciclos del nitrógeno y del fósforo, transformando estos elementos en formas menos contaminantes. Además, en el tratamiento de aguas, las bacterias aeróbicas son esenciales en la degradación de materia orgánica y la biorremediación, ofreciendo soluciones ecológicas y eficientes para la rehabilitación de acuíferos.

En el tratamiento contemplamos inocular diferentes cepas de contenido bacteriano, disponibles comercialmente, dependiendo de los resultados de la monitorización, dosificándolas a través de un filtro percolador a la corriente de la línea de agua con bacterias. Podemos además utilizar distintas mezclas formuladas para degradar eficazmente hidrocarburos, (capaces de metabolizar las moléculas de hidrocarburos y sus derivados) las descomponen y reducen a compuestos básicos inofensivos para el medio transformándolo en CO2, H20 y materia orgánica, es una solución muy eficaz para la reducción de sólidos suspendidos, altos niveles de acumulación orgánica, aceites y grasas.

Tratamientos de ríos y arroyos.

Con el propósito de aplicar nuestra solución en ríos o arroyos con ligera corriente de agua, contemplamos la incorporación de una barra de dosificación semiflexible depositada en el fondo del rio, con la misma configuración de la barra de dosificación principal (Figura 8), para ubicarla en profundidad sobre el lecho fluvial y que sea la misma corriente la que traslade las nanoburbujas de oxígeno disuelto y los microorganismos aeróbicos aguas abajo por el propio lecho del rio.

Además, en los sistemas de acuicultura intensiva, (Figura 7), donde se cría una gran cantidad de peces en un espacio reducido, a menudo se liberan en el agua grandes cantidades amoniaco y de residuos no tratados, incluyendo excrementos de peces, restos de alimentos y productos nocivos. Estos pueden incrementar los niveles de nutrientes y contaminación en el agua, lo que puede conducir a problemas severos como la eutrofización y la hipoxia. Estas instalaciones perduran en el tiempo y se impregnan de estos restos, con lo que debemos considerar su limpieza y desinfección en las paradas del ciclo productivo. Completamos este equipo incorporando al procedimiento un equipo de ozonización (39), recomendable en el tratamiento para eliminación de biotoxinas y usando la misma barra dosificadora. Esta circunstancia hace muy aconsejable la utilización del equipo en bateas y jaulas flotantes de piscicultura marina.

En conclusión, integrando en el proceso de oxigenación con nanoburbujas, y las distintas cepas de bacterias aeróbicas y otros microorganismos no patógenos, conseguimos regenerar recursos hídricos, con un sistema de tratamiento respetuoso con el medio ambiente, especializado y eficiente que mejora la biorremediación.

Debe considerarse que, en relación con el desarrollo de cualquier realización de la presente invención, se pueden tomar muchas decisiones específicas, que pueden variar de una aplicación a otra.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos caracterizado porque está instalado en una superficie flotante autopropulsada de poco calado (barcaza, pontón, barca o similar) o en un vehículo terrestre, y porque comprende: Una barcaza autopropulsada o camión de transporte(1), un generador eléctrico(4), un equipo de generación de oxígeno(5), con depósitos de almacenamiento (6), caracterizado porque el oxígeno producido en el equipo de generación es dirigido a través de un conducto (7), a un dispositivo mezclador de generación de nanoburbujas (11), alimentado directamente por el agua a tratar a través de una bomba de succión (10), con una manguera y un filtro, también ubicado en la superficie flotante.

El equipo de generación de nanoburbujas está conectado por una manguera de impulsión (12), a un colector (16), instalado en una barra de difusión de nanoburbujas de oxígeno (24), provista de latiguillos flexibles de difusión de distinta longitud (25), instalada ventajosamente en una grúa telescópica de posicionamiento (15), montada sobre la superficie flotante, para impulsar en profundidad de manera localizada en el lecho acuático las nanoburbujas, y/o el gas oxigeno presurizado y atomizado. El sistema comprende además un dispositivo de suministro de bacterias o microorganismos.

2. Sistema de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos según reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de suministro de bacterias o microorganismos comprende una bomba de succión de agua (17), que alimenta un filtro percolador de almacenamiento y reproducción de microorganismos y bacterias (18), para incorporar a la corriente de la línea de agua con bacterias con una bomba de impulsión localizada (19), Donde a través de una manguera de fluidos (20), trasladamos la línea de agua con bacterias hasta el colector (27), con el fin de inocularlas por las boquillas atomizadoras de difusión de microorganismos, bacterias, etc. (28), instaladas en la barra de difusión (24).

3. Equipo y dispositivos de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende una balsa autopropulsada con control remoto (32), conectada al equipo principal a través de una manguera flotante (31), hasta un depósito de almacenamiento (33), provisto de una bomba (34), y una barra dosificadora (36), de similares características que la barra principal con el fin de ejecutar el tratamiento en zonas con limitaciones de profundidad de las aguas a tratar.

4. Sistema de transferencia de oxígeno bacterias aerobias y otros microorganismos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, además comprende sensores (29), configurados para el control de profundidad y cámaras subacuáticas (30), para el control del proceso.

5. Sistema y dispositivos de transferencia de oxígeno, bacterias aerobias y otros microorganismos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un equipo de generación de ozono (39).

6. Sistema de transferencia de oxígeno bacterias aerobias y otros microorganismos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una barra de dosificación unida por un lateral de la barra (38), a la grúa (37).

7. Sistema de transferencia de oxígeno bacterias aerobias y otros microorganismos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una manguera flotante desde la superficie flotante o el vehículo terrestre hasta una barra/manguera flexible y sumergible con el propósito de depositarla en profundidad en el fondo del lecho fluvial para tratamiento de ríos y arroyos.