ES2233468T3 - Sistema de purificacion de agua. - Google Patents

Abstract

Un sistema para la purificación de agua que comprende al menos dos unidades, de las cuales la primera unidad comprende al menos una unidad de filtración (1) que consiste en un recipiente (2) que contiene un lecho filtrante (3) de zeolita, y de las cuales la segunda unidad (4) consiste en un recipiente (5) que incluye una lámpara UV (6), estando dichas dos unidades conectadas entre si por medio de un conducto (7) para llevar agua, caracterizado por que el lecho filtrante (3) consiste en al menos 50% en peso de zeolita natural con un diámetro de poros de 0, 05-5 nm, por que se proporcionan medios para regular que la presión en el lecho filtrante sea 1-4 bar, y por que la lámpara UV (6) tiene una intensidad luminosa de 300-500

Description

Sistema de purificación de agua.

La presente invención se refiere a un sistema y a un método para purificar agua. Más particularmente, la invención se refiere a un sistema y a un método para purificar agua de microorganismos patógenos tales como Giardia y Criptosporidium.

El agua potable contaminada es un gran problema y causa afecciones leves así como enfermedades graves e incluso muertes. En EE.UU. se han registrado varios brotes graves como consecuencia de que el agua potable estaba contaminado. Provocan efectos especialmente perjudiciales los parásitos transmitidos por el agua Giardia y Criptosporidium. Un problema crucial con estos organismos es que no se pueden eliminar eficazmente del agua aplicando métodos conocidos. Los organismos se pueden encontrar en todo el mundo, pero son más comunes en países cálidos y provocan diarrea, dolor de estómago y náusea. El brote más serio de criptosporidiosis en EE.UU. tuvo lugar en 1993 en Milwaukee, en el que 400.000 personas enfermaron con agua potable contaminada.

Normalmente, el agua potable se purifica en varias etapas tales como por floculación, sedimentación, filtración a través de arena y cloración. Sin embargo, los microorganismos tienen una capacidad increíble de adaptarse a diferentes entornos y gradualmente se hacen resistentes a los sistemas bactericidas y agentes desinfectantes corrientes. Por ejemplo, Criptosporidium es resistente al cloro y puede resistir cloro al 3% durante 18 horas. Sin embargo, la WHO recomienda sólo 0,5 ppm de cloro en agua potable.

En el documento US-A-5.935.431, se describe un aparato integrado de filtración y esterilización. En el aparato, el agua de entrada primero se filtra a través de un lecho filtrante de, por ejemplo, carbón activo, resina de adsorción, zeolita, catalizadores de reducción, papel, polímeros, arcilla, metales, etc. El material del filtro en este aparato sirve para separar material en partículas, compuestos orgánicos o inorgánicos del agua de entrada. Si se ha de eliminar un material inorgánico, tal como metales pesados o sulfitos, el material del filtro preferiblemente es una resina de intercambio iónico, una zeolita o un catalizador de reducción. El permeado, es decir, el agua de entrada filtrada, se expone después a radiación UV y tratamiento con ozono, dando origen dicho tratamiento con ozono a la exterminación de las bacterias.

Además de ser resistente al cloro, Criptosporidium también es muy resistente a la radiación UV y al ozono. 1 ppm de ozono durante 5 minutos sólo da lugar a una exterminación del 90%. Sin embargo, tales altas concentraciones de ozono no están permitidas; sólo se permiten 0,4 ppm en el agua de salida destinada a agua potable.

El documento US-A-5.935.431 no menciona cuantas ppm de ozono se añaden al agua de salida, pero este método adolece del inconveniente de que en el tratamiento con ozono se forman productos de degradación procedentes de las bacterias exterminadas. No es aconsejable usar directamente el agua descargada de este aparato como agua potable, por una parte, debido a los productos de degradación formados y, por otra parte, debido al posible ozono remanente.

Tanto Giardia como Criptosporidium tienen una etapa de espora en sus ciclos de vida. Las esporas son mucho más pequeñas que los organismos verdaderos y los oocistos de Criptosporidium pueden ser tan pequeños como 4 \mum. Hoy día, sólo la ultrafiltración o la ósmosis inversa pueden separar tales partículas pequeñas, pero los métodos son demasiado caros de usar para grandes volúmenes de agua.

Por lo tanto, existe una gran necesidad de un sistema nuevo para purificar agua potable que sea capaz de ocuparse de Criptosporidium, Giardia y otros microorganismos patógenos transmitidos por el agua.

Un propósito de la presente invención es proporcionar un sistema y un método en el que el agua que contiene Criptosporidium y Giardia se pueda purificar eficazmente con resultados excelentes.

Otros propósitos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la descripción a continuación.

Estos propósitos se consiguen mediante un sistema y un método según las reivindicaciones independientes. Las realizaciones particularmente preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Brevemente, la presente invención se refiere a un sistema para la purificación de agua que comprende al menos dos unidades, de las cuales la primera unidad comprende al menos una unidad de filtración que consiste en un recipiente que contiene un lecho filtrante de zeolita, y de las cuales la segunda unidad consiste en un recipiente que incluye una lámpara UV. Las dos unidades están conectadas entre sí por medio de un conducto para llevar agua. Según la invención, el lecho filtrante consiste en al menos 50% en peso de zeolita natural con un diámetro de poros de 0,05-5 nm. La presión en el lecho filtrante es de 1-4 bar y la lámpara UV tiene una intensidad luminosa de 300-500 J/m^{2}.

Sorprendentemente se ha encontrado que se consiguen resultados excelentes cuando el agua que contiene Criptosporidium y Giardia se purifica de acuerdo con el método y el sistema de purificación según la presente invención. Los resultados preliminares muestran que se obtiene una reducción sustancialmente completa de Criptosporidium y Giardia.

Las realizaciones preferidas de la presente invención se describirán a continuación, en parte con referencia a los dibujos que acompañan. Los dibujos no se debe considerar que limitan el alcance de la presente invención.

La Figura es una vista esquemática del sistema según una realización preferida de la presente invención.

Los sistemas de purificación de agua según la presente invención comprenden al menos dos unidades. La primera unidad comprende al menos una unidad de filtración 1, que consiste en un recipiente 2 que contiene un lecho filtrante 3 de zeolita. La segunda unidad 4, la unidad UV, consiste en un recipiente 5 que incluye una lámpara UV 6. En la unidad de filtración 1, el sistema esta provisto de una entrada 9 y en la unidad UV 4 de una salida 10. Las dos unidades están conectadas entre sí por medio de conductos 7 para llevar agua, y el agua se mueve a través del sistema de purificación en la dirección mostrada por las flechas P1.

El lecho filtrante 3 consiste en al menos 50% en peso de zeolita natural, que preferiblemente es clinoptilolita y/o mordenita. La zeolita tiene un diámetro de poros de 0,05-5 nm, preferiblemente 0,08-3 nm y lo más preferiblemente 0,1-1 nm. El tamaño de granos de la zeolita es 0,1-2,5 mm, preferiblemente 0,6-2,0 mm.

El lecho filtrante 3 tiene una superficie filtrante interna de 50-600 m^{2}/g, preferiblemente 200-500 m^{2}/g, y durante el funcionamiento la presión en el lecho filtrante es 1-4 bar, preferiblemente 1,5-3,5 bar y lo más preferiblemente 2,5-3,4 bar. La presión es importante para que la zeolita se compacte en el lecho filtrante 3 y proporcione la capacidad de purificación deseada. La presión en el lecho filtrante debería ser tan alta que las partículas mayores de 1 \mum sean atrapadas y permanezcan en el filtro. La presión se puede regular por medio de una bomba de agua (no mostrada) para el agua de entrada. Una válvula de estrangulación 11 después de la unidad de filtración 1 hace posible aumentar rápidamente la presión en la unidad de filtración.

Además de la zeolita natural, el lecho filtrante 3 también puede contener montmorillonita, cuarzo, feldespato y cristal de roca vulcanizado.

La zeolita en el lecho filtrante debe tener una cierta dureza para que sea capaz de resistir la presión en el lecho filtrante y debería ser capaz de resistir una presión de al menos 2,5 bar, preferiblemente al menos 4 bar, y también ser capaz de resistir fluctuaciones de presión de hasta 6 bar.

Si se usan varias unidades de filtración, pueden conectarse en paralelo o en serie.

La radiación UV se emite a una longitud de onda de 200-280 nm, preferiblemente 254 nm, con una lámpara 6 con un filtro UV-C. La intensidad luminosa debería ser preferiblemente de 300-500 J/m^{2}, más preferiblemente 350-450 J/m^{2} y lo más preferiblemente 400-430 J/m^{2}. La luz UV con una intensidad luminosa normal de aproximadamente 250 J/m^{2} no proporciona el efecto exterminador deseado en los microorganismos.

Para asegurarse de que el tamaño de partículas es menor que 1 \mum en todo momento del procedimiento de purificación, también después de lavar con una descarga de agua desde la parte posterior para limpiar la unidad de filtración, se puede colocar un filtro de bolsa 8 entre la unidad de filtración 1 y la unidad UV 4. El filtro de bolsa 8 preferiblemente está fabricado de polipropileno, teniendo un tamaño de malla menor que 1 \mum. Como una alternativa al filtro de bolsa 8, es posible (de una manera que no se muestra en la Figura), después de lavar con una descarga de agua desde la parte posterior para limpiar la unidad de filtración 1, permitir que el agua descargada de la unidad de filtración vuelva a la entrada 9 en la unidad de filtración 1 hasta que se haya generado una presión suficientemente alta en el lecho filtrante 3.

La presente invención también se refiere a un método de purificar agua, en particular de Criptosporidium, en el que el agua se expone al sistema de purificación descrito anteriormente, para producir agua potable.

Aunque las ventajas de la invención se han descrito con referencia a agua potable, por supuesto el sistema de purificación se puede usar para purificar otros tipos de aguas, de las que el agua de piscina es de interés particular.

Cuando se proporciona ayuda a áreas de emergencia y países devastados por la guerra, es importante tener a mano sistemas fiables, rápidos, simples y baratos para purificar agua. Una realización de la invención se refiere a un sistema de purificación móvil para usar en el campo, que involucra al sistema de purificación descrito anteriormente. En este caso, el sistema de purificación se monta en un remolque y comprende una bomba para bombear agua superficial, un filtro de lodos, unidades de filtración con un lecho filtrante de zeolita, posiblemente un filtro de bolsa, una fuente UV, equipo de cloración y un tanque de recogida para el agua purificada.

Claims (16)

1. Un sistema para la purificación de agua que comprende al menos dos unidades, de las cuales la primera unidad comprende al menos una unidad de filtración (1) que consiste en un recipiente (2) que contiene un lecho filtrante (3) de zeolita, y de las cuales la segunda unidad (4) consiste en un recipiente (5) que incluye una lámpara UV (6), estando dichas dos unidades conectadas entre si por medio de un conducto (7) para llevar agua, caracterizado porque el lecho filtrante (3) consiste en al menos 50% en peso de zeolita natural con un diámetro de poros de 0,05-5 nm, por que se proporcionan medios para regular que la presión en el lecho filtrante sea 1-4 bar, y por que la lámpara UV (6) tiene una intensidad luminosa de 300-500 J/m^{2}.

2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la zeolita natural en el lecho filtrante (3) preferiblemente consiste en clinoptilolita y/o mordenita.

3. Un sistema según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el lecho filtrante (3) tiene una superficie filtrante interna de 50-600 m^{2}/g.

4. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el lecho filtrante (3) tiene una superficie filtrante interna de 200-500 m^{2}/g.

5. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zeolita tiene un diámetro de poros de 0,08-3 nm.

6. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zeolita tiene un diámetro de poros de 0,1-1 nm.

7. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la intensidad luminosa de la lámpara UV (6) es 350-450 J/m^{2}.

8. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la intensidad luminosa de la lámpara UV (6) es 400-430 J/m^{2}.

9. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la presión en la unidad de filtración (1) es 1,5-3,5 bar.

10. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la presión en la unidad de filtración (1) es 2,5-3,4 bar.

11. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tamaño de granos de la zeolita es 0,1-2,5 mm.

12. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tamaño de granos de la zeolita es 0,6-2,0 mm.

13. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se coloca un filtro de bolsa (8) entre la unidad de filtración (1) y la unidad UV (4) para asegurar un tamaño de partículas menor que 1 \mum también después de lavar con una descarga de agua desde la parte posterior de la unidad de filtración (1).

14. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zeolita en el lecho filtrante (3) es capaz de resistir una presión de al menos 2,5 bar.

15. Un método de purificar agua, en particular de Criptosporidium, exponiendo el agua al sistema de purificación según las reivindicaciones 1-14, para producir agua potable.

16. Un método de purificar agua, en particular de Criptosporidium, exponiendo el agua al sistema de purificación según las reivindicaciones 1-14, para producir agua adecuada para piscinas.