ES2334003B1 - Procedimiento perfeccionado para la depuracion de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento perfeccionado para la depuración
de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho
procedimiento.
Comprende una primera etapa de intercambio
iónico por el paso de un caudal de agua contaminada a contra-
corriente por el interior de unos lechos de resinas de nitratos o cal situados en el interior de unos depósitos, produciéndose así el proceso de desnitrificación o descalcificación del agua contaminada y obtención de agua apta para el consumo de boca; un segunda etapa de regeneración de dichos lechos de resinas una vez agotada su capacidad de intercambio basado en el paso del agua contaminada a corriente por los lechos de resinas y simultáneamente el paso de una solución regenerante por dichos lechos a contra-corriente; y una tercera etapa de aprovechamiento de la solución resultante de la segunda etapa para su uso como fertilizante líquido o como agua de riego enriquecida en nutrientes. Al reutilizar los eluatos de regeneración el rendimiento del procedimiento y el equipo es muy elevado y las pérdidas mínimas.
corriente por el interior de unos lechos de resinas de nitratos o cal situados en el interior de unos depósitos, produciéndose así el proceso de desnitrificación o descalcificación del agua contaminada y obtención de agua apta para el consumo de boca; un segunda etapa de regeneración de dichos lechos de resinas una vez agotada su capacidad de intercambio basado en el paso del agua contaminada a corriente por los lechos de resinas y simultáneamente el paso de una solución regenerante por dichos lechos a contra-corriente; y una tercera etapa de aprovechamiento de la solución resultante de la segunda etapa para su uso como fertilizante líquido o como agua de riego enriquecida en nutrientes. Al reutilizar los eluatos de regeneración el rendimiento del procedimiento y el equipo es muy elevado y las pérdidas mínimas.
Description
Procedimiento perfeccionado para la depuración
de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho
procedimiento.
Más concretamente, la invención se refiere a un
procedimiento novedoso para la eliminación de nitratos o de cal del
agua contaminada mediante la utilización de resinas de intercambio
iónico, de manera que el agua resultante es reutilizable para el
consumo de boca.
Otro de los objetos de la invención es la
reutilización de los eluatos de regeneración como fertilizante
líquido, o bien como agua de riego rica en nutrientes, por lo que
el rendimiento del procedimiento es altamente elevado y las
pérdidas del procedimiento son mínimas, alcanzándose así valores
próximos al 100% en el aprovechamiento del agua tratada.
Otro de los objetos de la invención es el diseño
de un equipo para la utilización de dicho procedimiento, formado
principalmente por un conjunto de columnas de intercambio, un
equipo de bombeo de aguas contaminadas un depósito de preparación,
un silo regenerante, y una estación de esponjado y lavado de
resinas.
Por la Patente de Invención Francesa nº
2.740.129 es conocido un procedimiento de
pre-tratamiento de aguas contaminadas con el fin de
transformarla en agua potable, antes de su paso por unos medios de
separación de membranas, caracterizado en que comprende una
combinación de operaciones como el bombeo de agua sucia, una
secuencia de separación de materias en suspensión, una secuencia de
filtración fina, y una secuencia de desinfección acelerada.
También en la patente PCT nº WO 98/35.912 se
enseña un sistema de separación y reutilización de agua con
nitratos consistente en obtener agua purificada de nitratos y
nitratos concentrados, comprendiendo las etapas siguientes:
- -
- Someter agua fangosa a una primera membrana de tratamiento, para obtener un agua purificada y con una solución concentrada conteniendo nitratos.
- -
- Someter la solución tratada a un tratamiento por el cual se eliminan sales solubles en pequeñas cantidades.
- -
- Someter la solución tratada a una segunda membrana, para obtener un concentrado.
En el Estado de la Técnica actual los nitratos
se describen como los contaminantes de las aguas subterráneas más
habituales y problemáticos dada su toxicidad al pasar a formas más
reducidas, ello como consecuencia de las actividades agrícolas y
ganaderas.
A diferencia de las aplicaciones citadas en las
patentes anteriores y otras de convencionales por intercambio
iónico, con el procedimiento preconizado en la presente solicitud
de patente, en primer lugar se minimizan hasta casi cero los costes
de gestión de los residuos, y se posibilita por otra parte el uso
100% del agua tratada, bien sea como agua de boca tal como se ha
citado anteriormente, o bien como agua de riego enriquecida.
La invención tiene su base en el intercambio
iónico que se produce por el paso de agua contaminada a tratar,
preferentemente agua nitrada o con cal, por el interior de un lecho
de resinas de nitratos o bien un lecho de resinas de cal situado en
el interior de unos depósitos a una velocidad y cargas
determinadas, produciéndose con este paso el proceso de
desnitrificación o de descalcificación del agua contaminada
(dependiendo del tipo de lecho de resinas utilizado).
El procedimiento objeto de la invención
comprende las siguientes etapas:
- -
- Conducir el agua contaminada a tratar hacia una estación de intercambio en la que se produce un proceso de intercambio iónico por el paso de dicha agua contaminada a contra-corriente por el interior de un lecho de resinas de nitratos o bien un lecho de resinas de cal situados en el interior de unos depósitos a una velocidad y cargas determinadas, produciéndose con este paso el proceso de desnitrificación o de descalcificación del agua contaminada (dependiendo del tipo de lecho de resinas utilizado).
- -
- Regenerar los lechos de resinas una vez agotada la capacidad de intercambio de las resinas, que se basa en el paso de dicha agua contaminada a favor de la corriente por el interior de un lecho de resinas y simultáneamente el paso de una solución regenerante por las resinas contaminadas a concentración y velocidad prefijadas y a contra-corriente al paso del agua contaminada, eliminándose de ese modo los nitratos o la cal retenidos en dichos lechos de resinas durante su ciclo de servicio y obteniéndose una solución resultante formada por agua con alto contenido en nitratos o cal.
- -
- Aprovechar la solución resultante obtenida en este proceso de regeneración para su uso como agua de riego enriquecida en nutrientes o bien concentrada hasta cuatro veces por osmosis reversa para ser posteriormente mezclada con agua de riego.
- -
- Periódicamente lavar los lechos de resinas con agua a baja presión (entre 2 y 4 kg/cm^{2}) que atraviesa dichos lechos de resinas en sentido ascensional por una columna exterior al equipo y evacuando el agua sucia resultante de la columna exterior, de modo que se retiran los lechos de resinas, se lavan en dicha columna exterior y se vuelven a colocar en las respectivas columnas de intercambio.
El caudal de agua contaminante que atraviesa los
lechos de resinas dispuestos en las columnas de intercambio es muy
variable en función del dimensionado de las columnas, y está
comprendido entre 0,5 y 200 m^{3}/h por columna.
El citado proceso de regeneración de los lechos
de resinas comprende la eliminación de los nitratos o la cal
retenidos en las resinas y también incluye el lavado con agua si la
resina desnitrifica o descalcificada no puede entrar en
regeneración. Comprende cuatro subetapas distintas: esponjado,
regeneración, lavado lento y lavado rápido (todas ellas se realizan
a contracorriente al paso del agua a descontaminar). De las cuatro
subetapas, tan sólo en la subetapa de regeneración se produce la
entrada de la mezcla de regenerantes, y en las tres subetapas
restantes el esponjado y lavado se realiza con la propia agua a
descontaminar.
Las citadas resinas utilizadas en los lechos de
resinas son de tipo "uniforme" y calidad alimentaria, con el
fin de obtener un elevado poder de intercambio, y una baja pérdida
de carga en la instalación de depuración. Las características de
este tipo de resinas permiten unas condiciones de utilización
fluido-dinámicas óptimas, que favorecen el contacto
con la solución regenerante, así como con el agua a tratar,
reduciéndose la cantidad de regenerante o incrementándose el ciclo
de servicio.
Las principales características de dichas
resinas "uniformes" y de calidad alimentaria son:
- -
- Presentación: Ciclo cloruro (para los nitratos), o ciclo sodio (para la cal).
- -
- Composición: Copolímero estireno-divinilbenceno con grupo funcional amino (para los nitratos) y poliestireno reticulado sulfonado (para la cal).
- -
- Estructura: Perlas geliformes.
- -
- Rango pH de trabajo: 0-14.
- -
- Densidad: 780 g/l.
- -
- Tamaño medio esférulas: 0,6 mm. >90% (+/- 0,05 mm.).
- -
- Gran resistencia química y mecánica, lo que le confiere una larga vida útil.
- -
- No da color, sabor, ni olor al agua tratada.
- -
- La estructura de esta resina de Primera Calidad, asegura los valores adecuados de dureza, elasticidad y resistencia a la rotura para una durabilidad máxima.
La mencionada solución regenerante se forma a
partir de uno o más compuestos de los utilizados como fertilizantes
o sus precursores, usados de forma individual o en combinación o
mezcla y con una concentración de entre el 4 y el 10%
(preferentemente del 10%). Entre éstos y a título de ejemplo no
limitativo, se citan como productos regenerantes: el ácido
sulfúrico, el ácido fosfórico, el sulfato amónico, cloruro amónico,
hidróxido potásico, fosfato tripotásico y pirofosfato (todo ello en
función del tipo de agua a tratar, y de las características del
terreno para ser utilizados como fertilizante vegetal).
La solución resultante obtenida del proceso de
regeneración contiene los compuestos necesarios para el crecimiento
de los organismos vegetales, de forma que el mismo puede ser
utilizado directamente como agua de riego rica en nutrientes o bien
concentrada hasta cuatro veces por osmosis reversa para ser
posteriormente mezclada con agua de riego.
Si bien la presente invención está destinada
preferentemente al tratado de aguas contaminadas con nitratos,
también se podrá utilizar óptimamente para aguas contaminadas con
cal, sin que ello altere la esencia de la invención. En este caso,
el agua calcificada se hace pasar por el interior de un lecho de
resinas de descalcificación situadas en el interior de unos
depósitos a una velocidad y cargas determinadas, produciéndose el
proceso de descalcificación del agua al atravesar dicha solución
por el citado lecho de resinas. Dichas resinas de descalcificación
serán resinas catiónicas y se regenerarán con fertilizantes, de
modo que el residuo final también es reaprovechable como
fertilizando
líquido.
líquido.
\newpage
Por lo tanto, el procedimiento de depuración de
la invención preconizado puede trabajar como:
- -
- Sistema depurador de aguas contaminadas con nitratos o cal para la obtención de agua para consumo de boca merced a su filtrado contra-corriente mediante resinas de intercambio iónico; o bien como
- -
- Sistema depurador de agua contaminada para la obtención de agua con alto contenido en nitratos para riego de vegetales, merced a su filtrado a favor de la corriente mediante resinas de intercambio iónico, añadiendo fertilizantes más agua.
Con este procedimiento novedoso se ha comprobado
que la eliminación es de hasta el 92% de la contaminación inicial
de nitratos.
Con este procedimiento novedoso se ha comprobado
que el agua contaminada extraída del medio se aprovecha en un
100%: más de un 97% como agua de boca con una concentración de
nitratos inferior a 10 mg/l, y menos de un 3% como agua de riego
enriquecida con nutrientes.
Para la utilización del procedimiento de la
invención, se ha proyectado un equipo que permite no sólo dicha
utilización sino que también tenga un régimen de trabajo en
continuo. Para ello, se destina una parte del equipo para depurar
las aguas contaminadas mientras que otra aparte del equipo se
destina a regenerar las resinas de intercambio iónico utilizadas y
cuya concentración en contaminantes no es ya aceptable.
Preferentemente, el equipo de depuración de
aguas contaminadas comprende los siguientes elementos:
- -
- una estación de captación y almacenamiento de aguas contaminadas formada por como mínimo un depósito o un pozo;
- -
- una estación de bombeo del agua contaminada formada por unas bombas dispuestas en paralelo, adaptada para bombear el agua contaminada del depósito hacia una estación de intercambio;
- -
- unos conductos de entrada del agua contaminada de la estación de bombeo del agua contaminada hacia cada uno de los depósitos;
- -
- una estación de intercambio formada por unas columnas de intercambio dispuestas alternadamente en forma de carrusel formadas cada una por respectivos depósitos, disponiéndose en el interior de dichos depósitos unas resinas de intercambio iónico;
- -
- unos conductos de salida del agua depurada saliente de cada uno de los depósitos que se unen en un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua limpia para consumo de boca;
- -
- una estación de regeneración de las resinas;
- -
- unos conductos de salida del agua de riego que salen de la parte inferior de los respectivos depósitos y que se unen en un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua de riego;
- -
- una estación de lavado de las resinas;
- -
- una estación de control formada por cuadro de mando y control;
- -
- una valvulería automática; y
- -
- unos elementos complementarios como caudalímetros, presostatos, controles de concentración de nitratos.
Otros detalles y características se irán
poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a
continuación se da, en los que se hace referencia a los dibujos que
a esta memoria se acompañan, en los que a título ilustrativo pero
no limitativo, se representan los detalles preferidos de la
invención.
La figura nº 1 es una vista frontal en alzado
esquematizada de una instalación tipo de depuración de aguas
contaminadas con nitratos, utilizando el procedimiento de la
invención.
La figura nº 2 es una vista frontal en alzado
esquematizada de una estación de lavado de resinas contaminadas
(40) utilizadas en la instalación mostrada en la figura
anterior.
Sigue a continuación una lista numerada de las
diferentes partes que participan en el equipo de depuración de
aguas nitradas mostrado en las figuras adjuntas: (10) silo, (11)
conducto de envío regenerante del silo (10), (13) depósito de
preparación, (14) mezclador de regenerante (motor), (15) depósito
de aguas contaminadas, (16) bombas, (17) válvulas de acoplamiento,
(18) caudalímetros, (19) presostatos, (20) depósitos, (21)
presostatos, (22) punto justo anterior al punto de suministro de
agua limpia (24), (23) controles de concentración de nitratos, (24)
punto de suministro de agua limpia, (25) punto de salida del agua
de riego, (26) manómetros, (27) punto de entrada de regenerante,
(28) presostatos, (29) rebosadero, (30) válvulas de salida de
eluato de regeneración, (31) estación de regeneración de resinas,
(32) estación de bombeo del agua contaminada, (33) estación de
intercambio, (34) conductos, (35) conductos salida agua de riego,
(36) conductos de salida de eluato de regeneración, (37) válvulas
de los conductos salida agua de riego (35), (38) estación de
control, (39) puntos de entrada de la mezcla de fertilizante y
agua, (40) estación de lavado de resinas, (41) conductos de entrada,
(42) depósito.
En una de las realizaciones posibles pero no la
única, el equipo de depuración de aguas nitradas de la invención
comprende los siguientes elementos:
- -
- una estación de captación y almacenamiento de aguas contaminadas formada por un depósito o un pozo, no mostrada en las figuras;
- -
- una estación de bombeo del agua contaminada (32) formada por tres bombas (16) dispuestas en paralelo, adaptada para bombear el agua contaminada del depósito hacia una estación de intercambio (33);
- -
- unos conductos de entrada (41) del agua contaminada de la estación de bombeo del agua contaminada (32) hacia cada uno de los depósitos (20);
- -
- una estación de intercambio (33) formada por tres columnas de intercambio dispuestas alternadamente en forma de carrusel, formadas por respectivos depósitos (20), disponiéndose en el interior de dichos depósitos (20) unos lechos de resinas de intercambio iónico, de modo que el agua contaminada atraviesa a contra-corriente el lecho de resinas, es decir de abajo a arriba de los depósitos (20);
- -
- unos conductos de salida (34) del agua depurada saliente por la parte superior de cada uno de los depósitos (20) que se unen en un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua limpia para consumo de boca (24);
- -
- una estación de regeneración de las resinas (31) formado por un silo (10);
- -
- unos conductos de salida (35) del agua de riego que salen de la parte inferior de los respectivos depósitos (20) y que se unen en un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua de riego (25);
- -
- una estación (40) de lavado de las resinas, adaptada para de forma periódica y manual efectuar operaciones de contralavado de resinas para poder esponjar la resina, lavarla y eliminar fino que se puedan producir durante la explotación, con su depósito (42);
- -
- una estación de control (38) formada por un cuadro central de mando que dispondrá del correspondiente autómata;
- -
- una valvulería automática (30, 37); y
- -
- unos elementos complementarios como unos caudalimetros (18), presostatos (19), controles de concentración de nitratos (23).
Tal y como se muestra en la figura nº 1, el
equipo de depuración de aguas contaminadas de la invención
incorpora en el punto de entrada un depósito de captación y
almacenamiento de aguas contaminadas (15), que también puede ser un
convencional pozo, del que y mediante una estación de bombeo formada
por tres bombas (16) dispuestas en paralelo con sus respectivas
válvulas de acoplamiento (17) para poder alternar en su
funcionamiento, se impulsa el agua contaminada y se distribuye
hacia la estación intercambio formada por tres columnas de
intercambio dispuestas alternadamente en forma de carrusel. En esta
realización concreta se han provisto tres columnas de intercambio,
aunque se comprenderá que podrán utilizarse un mayor número de
ellas si el caudal de agua contaminada a depurar lo requiere.
Las citadas bombas (16) serán preferentemente
del tipo centrífugas vertical, y todas ellas irán provistas de
respectivos variadores de presión para conseguir un arranque suave
sin golpes de ariete.
Las citadas columnas de intercambio incorporan
como elemento principal respectivos depósitos (20) montados en
paralelo con sus respectivos presostatos (21) para el control de la
presión interior de trabajo. Dichos depósitos (20) se utilizan para
albergar en su interior a respectivos lechos de resinas de
intercambio iónico, con una entrada del agua contaminada por la
parte inferior, y una salida de agua depurada por la parte
superior. El agua depurada saliente de cada uno de los depósitos
(20) es conducida a través de los respectivos conductos (34) hacia
un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua
limpia para consumo de boca (24). Justo antes de dicho punto de
suministro de agua limpia se prevén unos controles de concentración
de nitratos (23).
El agua contaminada es impulsada por la fuerza
de las bombas (16) a atravesar a contra-corriente
el lecho de resinas, es decir de abajo a arriba de los depósitos
(20), quedando controladas la presión y caudal entrantes al
depósito (20) por los presostatos (19) y los caudalimetros (18)
respectivamente situados en los conductos de entrada (41) del agua
contaminada (entre las bombas (16) y los depósitos (20)), véase
figura nº 1.
Por otra parte, cada depósito (20) incorpora una
salida de rebosadero para la salida de las resinas contaminadas, y
las mismas puedan ser regeneradas en la estación de lavado de
resinas (40) formada por el depósito (42), representado en la
figura nº 2.
Preferentemente, los depósitos (20) de las
columnas de intercambio se construyen en acero al carbono con
tratamiento interior y exterior del cuerpo para mayor durabilidad,
y los mismos se calculan en cuanto a su tamaño para alojar la carga
de resinas y permitir su correcta expansión. Disponen de una tapa
de carga y descarga lateral, para facilitar la manipulación de los
lechos de resinas. Tanto el colector superior como el colector
inferior están realizados con placas del mismo material que las
columnas y provistas de crepinas como difusores. Estas placas
permiten que el funcionamiento de la columna sea a
contra-corriente, y los difusores proporcionan una
excelente distribución del agua en la superficie de la resina. Los
lechos de resinas se colocan en el espacio vacío dentro de los
respectivos depósitos.
La estación de control (38) formado por un
cuadro central de mando, no mostrado en las figuras, comprende un
autómata de control programable provisto de pantalla táctil de
diálogo y comunicación con el autómata en la que se obtiene
información del estado de las columnas y de los diferentes
elementos que conforman la instalación. Por lo tanto, la
interacción con los elementos del equipo se realiza a través de la
pantalla táctil del autómata, a través de ella el operador podrá
provocar un proceso de regeneración y acceder a los parámetros de
regulación de los diferentes componentes y también obtener
información del agua suministrada por el equipo, valores de lectura
de los diferentes elementos de control y niveles de los diferentes
depósitos que conforman el equipo.
Además, la estación de control (38) con el
cuadro central de mando incorpora un interruptor general de
seccionamiento eléctrico y magnetotérmico de protección, unos
pilotos luminosos de indicación de Servicio, regeneración y línea,
un pulsador para forzado de inicio de regeneración, un selector de
funcionamiento automático-manual de las válvulas
neumáticas de la instalación, y una potencia y maniobra de las
diferentes bombas de la instalación.
Los inicios de regeneración serán avisado por un
control continuo del contenido en nitratos o cal en la conducción
común de alimentación al tanque de almacenaje de agua producida. El
autómata también está adaptado para chequear cuál de las columna de
intercambio provoca la fuga de nitratos o cal para confirmar el
elementos que debe ser regenerado.
Por lo tanto, cuando la estación de control (38)
detecta que el agua que sale por el punto de suministro de agua
limpia (24) a través del control de concentración de nitratos (23)
instalado en el punto (22) (situado justo antes del punto de
suministro de agua limpia (24)) supera un valor límite programado,
entonces hace cerrar la salida por la parte superior del depósito
(20) y entra también por la parte superior el agua contaminada
bombeada por las bombas (16) atravesando la resinas de arriba
abajo, y saliendo el agua por la parte inferior del depósito (20)
añadiéndose por la parte inferior (en los puntos (39)) una mezcla
de fertilizante y agua procedentes del depósito de preparación (13)
(que pertenece a la estación de regeneración (31)). Entonces la
mezcla de agua depurada más fertilizantes más agua sale por los
conductos (35) y es conducida y concentrada en el punto de salida
del agua de riego (25).
Para la subetapa de lavado del proceso de
regeneración de las resinas, se utiliza agua a poca presión,
haciéndola entrar por la parte inferior del depósito (20) y
haciéndola salir por el rebosadero (29), recogiéndola por los
medios adecuadas y depositándola en la estación de lavado de
resinas (40), véase figura nº 2.
La estación de lavado de las resinas (40)
funciona de modo puntual, por lo que no se instala acoplado a la
estación de intercambio sino se instala independientemente de la
estación de intercambio. Según es una realización preferida de la
invención, dicha estación de lavado de las resinas (40) tendrá un
depósito (42) de configuración cilíndrica vertical con fondo cónico
fabricado de poliéster reforzado con fibra de vídeo. El depósito
(42) estará equipado con una estrella difusora en su interior para
conseguir una correcta difusión del caudal de contralavado.
Con el objeto de simplificar las instalaciones y
puesto que los intercambiadores son idénticos precisando todos
ellos de un mismo sistema de regeneración, se prevé que se
regeneren mediante un único sistema común a todos ellos localizado
en la estación de regeneración de las resinas (31), de forma que
irá alternando con los equipos en la medida que estos vayan
entrando en agotamiento.
La estación de regeneración de las resinas (31)
comprende un sistema de almacenaje del producto, que se recibe en
polvo, y un sistema de preparación y dilución de la solución
regenerante (con una concentración del 10% de producto
regenerante). El sistema de almacenaje del producto en forma sólida
está formado por un silo de almacenaje (10) que incorpora en su
parte superior un mezclador de regenerante (motor) (14), y por la
parte inferior de dicho silo (10) se conecta un conducto de envío
regenerante del silo (11). Dicho conducto de envío regenerante (11)
se conecta por su extremo opuesto a un la parte superior de un
depósito de preparación (13). Finalmente, de la parte inferior de
dicho depósito de preparación (13), sale la solución regenerante
constituida por una mezcla de fertilizante y agua hacia la estación
de intercambio (33). El depósito de preparación (13) va equipado
con un agitador para favorecer la dilución del sólido, con eje y
palas en acero inoxidable.
El trasiego de la solución regenerante desde el
depósito de preparación (13) hasta la estación de intercambio se
realiza preferentemente mediante un bombeo compuesto por dos bombas
iguales (una en reserva) debidamente conectadas.
La valvulería automática (30, 37) incluye el
frontal de elementos que permiten la conducción del agua a través
del lecho de resinas y de los flujos necesarios en las diferentes
fases de regeneración en condiciones óptimas. Serán preferentemente
válvulas de diafragman y mariposa, según el diámetro. Las válvulas
de mayor diámetro serán de tipo bola y actuador neumático, que
presentan una baja perdida de carga y permiten obtener caudales
elevados dado su diseño constructivo. Por seguridad en caso de
fallo de la presión del aire de mando las válvulas son normalmente
cerradas. El rango de presión de trabajo de las mismas será:
2-8 Kg/cm^{2}. En cambio, las válvulas del
sistema de regenerante serán de tipo diafragma con cuerpo
construido en material plástico y provistas de actuador neumático,
presentando una baja pérdida de carga y permitiendo obtener
caudales elevados dado su diseño constructivo.
En definitiva, el equipo mostrado en la figura
nº 1 es capaz de descontaminar el agua nitrada hasta niveles
aceptables para el consumo de boca, saliendo por el punto de
suministro de agua limpia (24), o bien cuando la resina se
encuentra parcialmente contaminada y añadiendo agua con
fertilizantes, suministrar dicha agua para riego saliendo por el
punto (25).
En el procedimiento objeto de la invención el
agua con nitratos con una concentración determinada de NO3- es
filtrada mediante unos lechos de resinas de tipo iónico,
produciendo en continuo un caudal idéntico al de entrada. La
concentración media de salida que se alcanza a partir de unos 100
ppm de nitratos es de unos 20 ppm de NO3-, muy por debajo del
límite permitido de 50 ppm. Una vez se ha agotado la resina después
de unas horas de funcionamiento y dependiendo de la concentración de
nitratos en el agua de entrada, el sistema entra automáticamente
en el modo de regeneración. Mientras tanto, otros columna de
intercambio en funcionamiento, dos de los depósitos (20) garantizan
un caudal constante de suministro de agua de boca por el punto de
salida (24).
Para lograr el correcto funcionamiento del
procedimiento preconizado en la presente invención y para que el
mismo trabaje en régimen continuo, el equipo dispone -tal y como
puede verse en la figura nº 1- de tres columnas de intercambio, que
se irán alternando en forma de carrusel, y de las cuales dos de
ellas estarían siempre produciendo y la tercera estaría en
regeneración o en espera de poder entrar en producción.
Descrito suficientemente la presente invención
en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que
podrán introducirse en la misma cualesquiera modificaciones de
detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se altere
la esencia de la invención que queda resumida en las siguientes
reivindicaciones.
Claims (22)
1. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas de los que
recogen agua contaminadas con nitratos o cal para su depuración y
posterior utilización como agua depurada para consumo de boca,
caracterizado en que comprende las siguientes etapas:
- -
- Conducir el agua contaminada a tratar hacia una estación de intercambio en la que se produce un proceso de intercambio iónico por el paso de dicha agua contaminada a contra-corriente por el interior de un lecho de resinas de nitratos o bien un lecho de resinas de cal situados en el interior de unos depósitos a una velocidad y cargas determinadas, produciéndose con este paso el proceso de desnitrificación o de descalcificación del agua contaminada (dependiendo del tipo de lecho de resinas utilizado).
- -
- Regenerar los lechos de resinas una vez agotada la capacidad de intercambio de las resinas, que se basa en el paso de dicha agua contaminada a favor de la corriente por el interior de un lecho de resinas y simultáneamente el paso de una solución regenerante por las resinas contaminadas a concentración y velocidad prefijadas y a contra-corriente al paso del agua contaminada, eliminándose de ese modo los nitratos o la cal retenidos en dichos lechos de resinas durante su ciclo de servicio y obteniéndose una solución resultante formada por agua con alto contenido en nitratos o cal.
- -
- Aprovechar la solución resultante obtenida en este proceso de regeneración para su uso como agua de riego enriquecida en nutrientes o bien concentrada hasta cuatro veces por osmosis reversa para ser posteriormente mezclada con agua de riego.
- -
- Periódicamente lavar los lechos de resinas con agua a baja presión que atraviesa dichos lechos de resinas en sentido ascensional por una columna exterior al equipo y evacuando el agua sucia resultante de la columna exterior, de modo que se retiran los lechos de resinas, se lavan en dicha columna exterior y se vuelven a colocar en las respectivas columnas de intercambio.
2. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª
reivindicación, caracterizado en que el caudal de agua
contaminante que atraviesa los lechos de resinas dispuestos en las
columnas de intercambio está comprendido entre 0,5 y 200 m^{3}/h
por columna.
3. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª
reivindicación, caracterizado en que el proceso de
regeneración de los lechos de resinas comprende cuatro subetapas
distintas todas ellas se realizan a contracorriente al paso del
agua a descontaminar: esponjado, regeneración (eliminación de los
nitratos o la cal retenidos en las resinas), lavado lento con agua
y lavado rápido con agua, produciéndose la entrada de la mezcla de
regenerantes tan sólo en la subetapa de regeneración.
4. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª
reivindicación, caracterizado en que las resinas utilizadas
en los lechos de resinas son de tipo "uniforme" y calidad
alimen-
taria.
taria.
5. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la
anterior reivindicación, caracterizado en que las resinas
presentan la siguientes características:
- -
- Presentación: Ciclo cloruro (para los nitratos), o ciclo sodio (para la cal).
- -
- Composición: Copolímero estireno-divinilbenceno con grupo funcional amino (para los nitratos) y poliestireno reticulado sulfonado (para la cal).
- -
- Estructura: Perlas geliformes.
- -
- Rango pH de trabajo: 0-14.
- -
- Densidad: 780 g/l.
- -
- Tamaño medio esférulas: 0,6 mm. >90% (+/- 0,05 mm.).
- -
- Gran resistencia química y mecánica.
- -
- No da color, sabor, ni olor al agua tratada.
6. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª
reivindicación, caracterizado en que la solución regenerante
está formada a partir de uno o más de los siguientes compuestos con
una concentración de entre el 4 y el 10%: ácido sulfúrico, ácido
fosfórico, sulfato amónico, cloruro amónico, hidróxido potásico,
fosfato tripotásico y pirofosfato.
7. Procedimiento perfeccionado para la
depuración de nitratos o cal en aguas contaminadas según la 1ª
reivindicación, caracterizado en que el momento de tiempo en
que se agota la capacidad de intercambio de las resinas para
iniciarse el proceso de regeneración es cuando un sistema de control
detecta que el agua que sale por el punto de suministro de agua
limpia a través de un control de concentración de nitratos o cal
instalado en un punto situado justo antes del punto de suministro
de agua limpia supera un valor límite programado.
8. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas de los que recogen agua
contaminadas con nitratos o cal para su depuración y posterior
utilización como agua depurada para consumo de boca,
caracterizado en que comprende:
- -
- una estación de captación y almacenamiento de aguas contaminadas formada por un depósito o un pozo;
- -
- una estación de bombeo del agua contaminada (32) formada por unas bombas (16) dispuestas en paralelo, adaptada para bombear el agua contaminada del depósito hacia una estación de intercambio (33), cada una de dichas bombas (16) incorpora respectivas válvulas de acoplamiento (17) para poder alternar su funcionamiento;
- -
- unos conductos de entrada (41) del agua contaminada de la estación de bombeo del agua contaminada (32) hacia cada uno de los depósitos (20);
- -
- una estación de intercambio (33) formada por unas columnas de intercambio dispuestas alternadamente en forma de carrusel, formadas por respectivos depósitos (20), disponiéndose en el interior de dichos depósitos (20) unos lechos de resinas de intercambio iónico, y dichos depósitos (20) con una entrada del agua contaminada por la parte inferior y una salida de agua depurada por la parte superior, de modo que el agua con- taminada atraviesa a contra-corriente el lecho de resinas, es decir de abajo a arriba de los depósitos (20);
- -
- unos conductos de salida (34) del agua depurada saliente por la parte superior de cada uno de los depósitos (20) que se unen en un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua limpia para consumo de boca (24);
- -
- una estación de regeneración de las resinas (31);
- -
- unos conductos de salida (35) del agua de riego que salen de la parte inferior de los respectivos depósitos de las resinas (20) y que se unen en un conducto común que finaliza en un punto de suministro de agua de riego (25);
- -
- una estación de lavado de las resinas (40), adaptada para de forma periódica y manual efectuar operaciones de contralavado de las resinas para poder esponjar la resina, lavarla y eliminar el fino que se puedan producir durante la explotación, con un depósito (42);
- -
- una estación de control (38) formada por un cuadro central de mando que dispondrá del correspondiente autómata;
- -
- una valvulería automática (30, 37); y
- -
- unos elementos complementarios como unos caudalímetros (18), presostatos (19), controles de concentración de nitratos (23).
9. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que las bombas (16) serán del tipo
centrífugas vertical, y todas ellas irán provistas de respectivos
variadores de presión para conseguir un arranque suave sin golpes
de ariete.
10. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que en paralelo con cada uno de los
depósitos (20) de la estación de intercambio se disponen
respectivos presostatos (21) para el control de la presión interior
de trabajo.
11. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que justo antes de dicho punto de
suministro de agua limpia (24) se prevén unos controles de
concentración de nitratos (23).
12. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que en los conductos de entrada (41) del
agua contaminada de la estación de bombeo del agua contaminada (32)
hacia cada uno de los depósitos (20) se disponen respectivos
presostatos (19) y los caudalimetros (18) adaptados para controlar
las presiones y caudales entrantes al depósito (20)
respectivamente.
13. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que cada uno de los depósito (20) de la
estación de intercambio incorpora una salida de rebosadero para la
salida de las resinas contaminadas, las cuales puedan ser
regeneradas en la estación de lavado de resinas (40).
14. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que los depósitos (20) de las columnas de
intercambio disponen de una tapa de carga y descarga lateral, para
facilitar la manipulación de los lechos de resinas.
15. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que los depósitos de las columnas de
intercambio (20) se construyen en acero al carbono con tratamiento
interior y exterior del cuerpo.
16. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que el colector inferior está realizado con
unas placas de acero al carbono y provistas de crepinas como
difusores, adaptadas dichas placas para permitir que el
funcionamiento de la columna sea a contra-corriente,
y los difusores adaptados para proporcionar una excelente
distribución del agua en la superficie de la resina.
17. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que la estación de control (38) con el
cuadro central de mando comprende un autómata de control
programable provisto de pantalla táctil de diálogo y comunicación
con el autómata en la que se obtiene información del estado de las
columnas y de los diferentes elementos que conforman la
instalación, y también comprende un interruptor general de
seccionamiento eléctrico y magnetotérmico de protección, unos
pilotos luminosos de indicación de servicio, regeneración y línea,
un pulsador para forzado de inicio de regeneración, un selector de
funcionamiento automático-manual de las válvulas
neumáticas de la instalación, y una potencia y maniobra de las
diferentes bombas de la instalación, de modo que el operador podrá
provocar un proceso de regeneración y acceder a los parámetros de
regulación de los diferentes componentes y también obtener
información del agua suministrada por el equipo, valores de lectura
de los diferentes elementos de control y niveles de los diferentes
depósitos que conforman el equipo.
18. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que la estación de lavado de las resinas
(40) se instala independientemente de la estación de intercambio, y
comprende un depósito (42) de configuración cilíndrica vertical con
fondo cónico fabricado de poliéster reforzado con fibra de vídeo,
estando equipado el depósito (42) con una estrella difusora en su
interior para conseguir una correcta difusión del caudal de
contralavado.
19. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la 8ª reivindicación,
caracterizado en que la estación de regeneración de las
resinas (31) comprende un sistema de almacenaje del producto, que
se recibe en polvo, y un sistema de preparación y dilución de la
solución regenerante.
20. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la anterior
reivindicación, caracterizado en que el sistema de
almacenaje del producto en forma sólida está formado por un silo de
almacenaje (10) que incorpora en su parte superior un mezclador de
regenerante (motor) (14), y por la parte inferior de dicho silo
(10) se conecta un conducto de envío regenerante del silo (11),
dicho conducto de envío regenerante (11) se conecta por su extremo
opuesto a un la parte superior de un depósito de preparación (13),
y de la parte inferior de dicho depósito de preparación (13) sale
la solución regenerante constituida por una mezcla de fertilizante
y agua hacia la estación de intercambio (33).
21. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la anterior
reivindicación, caracterizado en que el depósito de
preparación (13) va equipado con un agitador para favorecer la
dilución del sólido, con eje y palas en acero inoxidable.
22. Equipo perfeccionado para la depuración de
nitratos o cal en aguas contaminadas según la octava
reivindicación, caracterizado en que la estación de lavado
de resinas (40) está conectada mediante unos tubos a unos
rebosaderos (29) dispuestos en la parte superior de cada uno de los
depósitos (20).
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| ES200801837A ES2334003B1 (es) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | Procedimiento perfeccionado para la depuracion de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho procedimiento. |
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| ES200801837A ES2334003B1 (es) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | Procedimiento perfeccionado para la depuracion de nitratos o cal en aguas contaminadas y equipo utilizado en dicho procedimiento. |
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| Publication number | Publication date |
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| ES2334003A1 (es) | 2010-03-03 |
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