ES2335468B1 - Procedimiento para la preparacion de lechos de calcita de altura constante con control de aguas turbias. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la preparación de lechos de
calcita de altura constante con control de aguas turbias.
La presente patente se refiere a un nuevo
procedimiento para la preparación de lechos de calcita de altura
constante mediante la dosificación continua de calcita por gravedad
y por debajo del agua, así como el control de las aguas turbias que
pudieran generarse durante la utilización del procedimiento.
El procedimiento está caracterizado por el hecho
de emplear una estructura de embudos dosificadores que permiten la
aplicación continua de calcita por gravedad y por debajo del agua y
directamente sobre la superficie del lecho. También dispone de una
parrilla para la sustentación de los embudos dosificadores, de un
silo cuyo piso lo conforman los embudos dosificadores, de un
vertedero interior perimetral debajo de la estructura de soporte de
conos, de un piso filtrante para la distribución uniforme de agua o
aire debajo del lecho de calcita y, por último, de un circuito de
recogida y recirculación de aguas turbias.
Description
Procedimiento para la preparación de lechos de
calcita de altura constante con control de aguas turbias.
La presente patente se refiere a un nuevo
procedimiento para la preparación de lechos de calcita de altura
constante mediante la dosificación continua de calcita por gravedad
y por debajo del agua, así como el control de las aguas turbias que
pudieran generarse durante la utilización del procedimiento.
Los lechos o filtros de calcita granulada se
utilizan para la remineralización de las aguas blandas y corrosivas
y, en especial, en el postratamiento de las aguas procedentes de
plantas desaladoras.
A medida que discurren por los lechos, este tipo
de aguas van disolviendo las piedras de calcita, generando
bicarbonato cálcico soluble hasta que alcanzan el equilibrio químico
que se conoce como punto de saturación.
Cada tipo de agua requiere de un tiempo de
contacto determinado dentro del lecho de calcita para poder alcanzar
el equilibrio químico deseado. Este tiempo de contacto puede variar
entre 4 y 30 minutos según el tipo de agua y la temperatura.
En la actualidad, los lechos de calcita pueden
ser tanto de flujo ascendente como de flujo descendente, la
granulometría varía entre 1-5 mm y tienen una altura
entre 1,5-3,5 metros. Tanto en los lechos de flujo
ascendente como lechos de flujo descendente, el consumo de calcita
produce un descenso continuo de la altura de los lechos. Esto obliga
a recargarlos periódicamente y a construir los lechos con una altura
mayor de la que sería necesaria, con el fin de garantizar que el
tiempo de contacto sea siempre superior al deseado entre recarga y
recarga. Atendiendo a limitaciones técnicas, las recargas se hacen
normalmente cada 10-14 días. Esto supone añadir en
cada reposición entre 25 y 40 centímetros de calcita, dependiendo
del consumo del agua tratada.
Las reposiciones se realizan vertiendo
directamente la calcita en la parte superior del lecho, bien sea
seca, o bien por vía húmeda y con un sistema de arrastre con un
chorro de agua.
Los lechos de calcita están siempre sumergidos y
la cota de la superficies del agua está generalmente unos
80-100 cm por encima de la superficie del lecho.
La calcita granulada va siempre acompañada de un
polvillo que genera turbidez y que necesita ser eliminado. Por ello,
las recargas de calcita han de ir acompañadas de fuertes
retrolavados. Las aguas de retrolavados son turbias y se vierten en
depósitos de decantación o, en algunos casos, directamente al
alcantarillado ya que no son tóxicas.
Adicionalmente y de forma específica, los lechos
de flujo descendente requieren de retrolavados cada cierto tiempo,
para evitar la obstrucción que causan los finos que se depositan en
fondo del lecho y que pueden llegar a obstruir los orificios del
piso drenante. Generalmente estos retrolavados se hacen coincidir
con las operaciones de
llenado.
llenado.
Por su parte, los lechos de flujo ascendente no
tienen el problema de obstrucción en el fondo del lecho, aunque sí
generan un problema grave turbidez durante los procesos de
recarga.
El consumo de agua de los contralavados, y el
control de las aguas turbias son los factores que limitan
actualmente la aplicación de los lechos de calcita en procesos como
la remineralización de las aguas desaladas, donde el coste del agua
es elevado y los espacios limitados.
Analizado el estado de la técnica, se puede
concluir que hasta ahora no ha sido nunca utilizado, en la forma en
que lo hace el procedimiento objeto de esta patente, el hecho de que
la calcita granulada no se apelmaza cuando se encuentra bajo el
agua, sino que mantiene una estructura granular suelta y similar a
la arena.
Este comportamiento ha permitido diseñar un
procedimiento de recarga de los lechos que funciona por gravedad y
que repone de forma continua la calcita que se va consumiendo en el
lecho.
En el procedimiento objeto de esta invención, la
calcita desciende lentamente por unos embudos dosificadores que
atraviesan la zona inundada de agua situada encima de los lechos,
reponiendo la calcita sobre la superficie del lecho, grano a grano,
y según la demanda, manteniendo de esta forma un lecho de altura
constante.
La superficie del lecho de calcita hace de tope
natural y controla el descenso de material granulado por los tubos
de dosificación. Solo el descenso del lecho permite el descenso del
material.
La dosificación, se realiza así de forma lenta y
grano a grano y bajo el agua, con lo que se evitan los problemas de
turbidez.
El descubrimiento del procedimiento de
dosificación constante descrito en el párrafo anterior ha permitido
desarrollar todo el procedimiento completo para la preparación de
lechos de calcita de altura constante.
El procedimiento emplea una celda o depósito que
acoge en su interior un lecho de calcita que dispone de un suelo
filtrante en su parte inferior y también una serie de elementos
nuevos para garantizar la dosificación constante, la recogida
uniforme del agua tratada y el control de las aguas turbias.
El procedimiento de esta patente utiliza una
placa formada por embudos dosificadores de gran tamaño y que se
apoyan sobre una estructura en forma de rejilla. La placa de embudos
dosificadores es a su vez la base de un silo donde se almacena la
calcita. De esta forma, la calcita pasa directamente del silo a la
superficie del lecho por medio del piso de los conos dosificadores y
atravesando la lámina de agua que cubre el lecho. Se garantiza así
un proceso de dosificación continua y uniforme en toda la superficie
del lecho. Este silo especial forma parte integral del procedimiento
objeto de esta patente.
Adicionalmente el procedimiento emplea un
vertedero perimetral interior situado debajo de la estructura de
soporte de los conos que se adapta a las paredes de la celda o del
depósito y que permite una recogida uniforme del agua a lo largo de
todo el perímetro.
El conjunto de la placa de embudos
dosificadores, la estructura de soporte, el silo superior y el suelo
filtrante bajo el lecho forman parte integral del procedimiento
objeto de esta invención.
Aunque como se ha explicado en los párrafos
anteriores, el procedimiento objeto de esta patente evita los
problemas de turbidez asociados a las recargas periódicas, sigue
siendo necesario controlar las aguas turbias que se generan durante
el primer llenado de los filtros, así como durante los procesos de
esponjamiento con aire que suelen realizarse una o dos veces al año
para evitar la formación de cauces preferenciales en el lecho.
Con el fin de controlar estos caudales de aguas
turbias, el procedimiento incorpora un circuito de recogida de estas
aguas y su recirculación al comienzo del proceso y antes de la
remineralización.
Las partículas de calcita causantes de las aguas
turbias se disuelven así con rapidez en el agua corrosiva antes de
la entrada a los lechos. De esta forma se elimina el vertido de
aguas turbias.
El procedimiento objeto de esta patente supone,
atendiendo al estado de la técnica, las siguientes mejoras:
- \bullet
- Se trata de un procedimiento que permite la creación de lechos de calcita de altura constante con lo que se puede mantener siempre el mismo tiempo de contacto y, consecuentemente, un rendimiento constante.
- \bullet
- Se trata de un procedimiento que permite la creación de lechos de calcita de altura constante, evitando así desequilibrios hidráulicos en todas aquellas unidades que funcionen en paralelo, independiente de su número.
- \bullet
- Se trata de un procedimiento que permite que una dosificación lenta y continua que evita los problemas de aguas turbias asociados a las recargas periódicas.
- \bullet
- Se trata de un procedimiento que permite una autonomía de funcionamiento hasta cuatro veces superior a la permitida hasta ahora.
- \bullet
- Por último, se trata de un procedimiento permite la recogida y recirculación de aguas turbias durante la carga inicial y los procesos de esponjado de los lechos evitando así los vertidos.
El procedimiento objeto de esta patente puede
utilizarse, con los correspondientes ajustes, tanto en lechos de
flujo ascendente como en lechos de flujo descendente.
A continuación se describe el funcionamiento del
aparato propuesto en base uno lecho de tipo ascendente.
El agua entra en la parte inferior del depósito
y se distribuye a través del piso filtrante. A continuación asciende
a través del lecho. A medida que atraviesa el lecho el agua va
corrigiendo su composición química mejorando su condición. El tiempo
que tarda el agua en atravesar el lecho dependerá en cada caso de
las condiciones de diseño de cada proyecto.
Una vez superado el lecho, el agua entra en una
zona de remanso de aproximadamente 80 cm y rebosa a través de un
vertedero interior perimetral. El vertedero interior perimetral
recoge el agua y la conduce hasta una salida lateral.
Por encima, del vertedero perimetral se
encuentra una estructura de soporte en forma de parrilla que
sostiene la placa de embudos de dosificación.
Los embudos de dosificación conforman el piso de
un silo de almacenamiento de calcita situado sobre el lecho y que
forma parte integral del mismo depósito. La recarga de calcita se
hace directamente en el silo, alimentando así los embudos
dosificadores.
Los embudos dosificadores atraviesan la zona de
remanso y dosifican la calcita directamente sobre la superficie del
lecho y por debajo del agua.
Con este procedimiento, la dosificación se
realiza, de forma muy lenta a través de los embudos dosificadores y
sin crear turbulencias. El sistema se auto-alimenta
por gravedad según se vaya consumiendo el lecho de calcita.
El silo de calcita permite un funcionamiento
autónomo del procedimiento de varias semanas. El producto en este
silo de reserva permanece seco mientras que la zona de dosificación
está bajo el agua.
La calcita se humedece sólo en los tubos de
bajada de los embudos, pero dado que el material granulado es
prácticamente inerte, esto es no absorbe agua ni se disuelve
fácilmente, no hay problemas de obstrucción.
En el tipo de lecho de flujo ascendente descrito
en este apartado, el agua necesita de una presión suficiente para
superar la pérdida de carga del piso filtrante, del lecho de calcita
y de la zona de remanso. En el lecho descrito la salida del agua
tratada se hace a presión atmosférica.
\vskip1.000000\baselineskip
Los elementos principales que conforman el
procedimiento objeto de esta patente se enumeran sobre la Figura 1
adjunta. Dicha figura ilustra los elementos de una instalación con
dos depósitos idénticos (1) y (2) colocados en paralelo. Dichos
depósitos alojan en su interior unos lechos de calcita de flujo
ascendente y altura constante y disponen, cada uno, de un circuito
de recirculación independiente. En la Figura 1 se ha materializado
un esquema preferido del procedimiento a título de ejemplo y sin
carácter limitativo.
Los elementos que aparecen en la Figura 1 son
los siguientes: (1) Depósito con lecho de calcita de flujo
ascendente y altura constante; (2) Depósito con lecho de calcita de
flujo ascendente y altura constante idéntico al depósito (1); (3)
Entrada de agua sin tratar; (4) Punto de inyección de aire a presión
para el esponjado de los lechos; (5) Zona del piso filtrante para el
reparto uniforme de aire y agua bajo los lechos de calcita; (6)
Lecho de calcita granulada; (7) Zona de remanso, (8) Vertedero
interior perimetral; (9) Estructura de soporte de los embudos,
dosificadores; (10) Placa de embudos dosificadores; (11) Silo de
calcita para la alimentación de los embudos dosificadores; (12) Boca
de carga del silo de calcita; (13) Desviación para el circuito de
recirculación de aguas turbias; (14) Salida del agua tratada; (15)
Tubería de recirculación de aguas turbias; (16) Depósito para aguas
turbias con control de nivel; (17) Bomba de inyección de aguas
turbias; (18) Cuadro de control.
A continuación se describe el funcionamiento del
procedimiento objeto de esta invención de acuerdo con el esquema que
se presenta en la Figura 1.
El agua a tratar entra por el tubo (3), que se
divide en dos ramales. Uno al depósito (1) y otro al depósito (2).
Estos dos depósitos son idénticos y funcionarán en paralelo. Antes
de la entrada a cada uno de los depósitos está ubicada la inyección
de aire a presión (4). Dicha inyección se utiliza en momentos
puntuales para el esponjado o limpieza del lecho de calcita situado
dentro del depósito correspondiente. El agua penetra por la parte
inferior del depósito y se reparte uniformemente a través de un piso
filtrante (5) especialmente diseñado para facilitar la distribución
uniforme de agua o aire. A continuación, asciende por el lecho de
calcita granulada (6), atraviesa la zona de remanso (7) y rebosa
por el vertedero perimetral (8). Un poco más arriba del vertedero
perimetral se encuentra anclada a las paredes del depósito la
estructura de soporte de los embudos dosificadores (9), sobre la que
se coloca la placa que conforman dichos embudos dosificadores (10).
Sobre los embudos dosificadores se encuentra el silo de calcita para
la alimentación de dichos embudos (11) y que dispone de una boca de
carga en su parte superior (12). Una vez terminado el paso por el
lecho, el agua rebosa por el vertedero perimetral y abandona el
sistema por la tubería (14). En caso de necesidad de control de
aguas turbias se activa la desviación a la salida del deposito por
la tubería (13) que conduce el agua a través de la tubería de
recirculación de aguas turbias (15) hacia el depósito de aguas
turbias (16). Desde este depósito (16) el agua turbia se inyecta por
medio de la bomba (17) a la tubería general de entrada (3) al
proceso de remineralización. Los medidores de nivel del depósito de
aguas turbias (16) y la bomba de recirculación (17) están conectadas
a un cuadro de control (18).
Dentro de lo esencial de la invención cabe la
variante de detalle asimismo protegidas, y así podrán variar el
tamaño y forma de los embudos dosificadores, la placa de
sustentación de los embudos dosificadores, el tamaño de los
vertederos perimetrales, o la configuración del sistema de
recirculación o del piso filtrante bajo el lecho.
Claims (6)
1. Procedimiento para la preparación de lechos
de calcita de altura constante con control de aguas turbias, para
las plantas de postratamiento de aguas blandas y desaladas
configurado por varios lechos de calcita independientes de flujo
ascendente que disponen de un sistema de dosificación para mantener
su altura constante, que funciona en paralelo, y donde todos los
lechos tienen a la entrada exactamente la misma contrapresión
hidráulica.
2. Procedimiento para la preparación de lechos
de calcita de altura constante con control de aguas turbias,
caracterizado según 1ª reivindicación, donde el sistema de
distribución de agua a la entrada de los lechos alimenta a todos
ellos con el mismo caudal.
3. Procedimiento para la preparación de lechos
de calcita de altura constante con control de aguas turbias,
caracterizado según 1ª y 2ª reivindicación, donde todos los
lechos tienen la misma altura de lecho y la misma pérdida de carga
hidráulica.
4. Procedimiento para la preparación de lechos
de calcita de altura constante con control de aguas turbias,
caracterizado según 1ª, 2ª y 3ª reivindicación, donde todos
los lechos que conforman la planta de postratamiento tienen el mismo
consumo de calcita independientemente de las variaciones de calidad
del agua de entrada a la planta de postratamiento.
5. Procedimiento para la preparación de lechos
de calcita de altura constante con control de aguas turbias,
caracterizado según 1ª y 2ª, 3ª y 4ª reivindicación, donde el
procedimiento de esponjado de los lechos que conforman la planta de
postratamiento se efectúa individualmente, lecho por lecho, por
medio de la inyección de aire presurizado al agua de entrada de cada
lecho.
6. Procedimiento para la preparación de lechos
de calcita de altura constante con control de aguas turbias,
caracterizado según 1ª y 2ª, 3ª, 4ª y 5ª reivindicación, y
donde las aguas turbias generadas durante el proceso de esponjado de
un lecho se desvían por medio de la apertura de una llave situada a
la salida del lecho y antes de mezclarse con el resto de las aguas
tratadas, y se reconducen a un depósito de aguas turbias desde donde
se inyectan, por medio de una bomba, a la conducción general de
entrada de la planta de postratamiento.
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| US5766450A (en) * | 1996-09-25 | 1998-06-16 | Bethlehem Steel Corporation | Apparatus for magnetically filtering wastewaters containing oil-coated mill scale |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100326 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2335468B1 Country of ref document: ES |
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| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: LCCH REMINERALIZACION DE AGUAS S.L.U. Effective date: 20200130 |