ES2927786A1

ES2927786A1 - Filtro y método de filtrado para inactivar huevos de helmintos y ooquistes de protozoos del agua

Info

Publication number: ES2927786A1
Application number: ES202130395A
Authority: ES
Inventors: Garcia-Porrero Alfonso Rueda; Ricarte Claudia Rueda; Ricarte Héctor Rueda
Original assignee: Tecn De Desalinizacion De Aguas S A
Current assignee: Tecn De Desalinizacion De Aguas S A
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Filtro y método de filtrado para inactivar huevos de helmintos y ooquistes de protozoos del agua, empleando filtros de malla, montados en el conducto por el que circula el agua a fin de atrapar las partículas de dimensiones mayores al paso del filtro, entre las que se encuentran los huevos de helmintos y los ooquistes de protozoos, que son atacados con una dosis de desinfectante, con luz UVA o con agua a alta temperatura, en el que los medios de ataque de microorganismos patógenos están localizados únicamente en la zona del filtro y/o en la zona donde se retienen dichos microorganismos patógenos, que una vez conseguida su muerte o esterilización son reincorporados al sistema volteando el filtro o cambiando el sentido del flujo del agua.

Description

DESCRIPCIÓN

Filtro y método de filtrado para inactivar huevos de helmintos y ooquistes de protozoos del agua

Sector de la técnica

El campo de aplicación del invento es el tratamiento del agua, tanto para la producción de agua potable como en el tratamiento final del agua residual.

La invención busca en último término evitar la presencia de huevos de microorganismos patógenos (de helmintos y ooquistes de protozoos) viables en el agua, que hoy en día genera gravísimos problemas de salud pública a nivel mundial.

Estado de la técnica

La tecnología actual para la desinfección del agua es muy eficiente cuando se trata de bacterias y virus. Los métodos más empleados hoy en día para desinfectar grandes caudales de agua son la dosificación de gas cloro en distintas formas, la aplicación de ozono y la radiación con luz ultravioleta. El cloro y el ozono atacan químicamente a los microrganismos produciéndoles la muerte. La luz ultravioleta ataca el ADN de los microorganismos cambiando su estructura y evitando que puedan reproducirse.

Para pequeños volúmenes se emplea el calor (hervir el agua) para eliminar los microorganismos patógenos.

Los huevos y ooquistes también son afectados por estas estrategias de desinfección, pero se requieren dosis mucho mayores en comparación con las necesarias para virus y bacterias. Esto se debe a que poseen una gruesa cubierta protectora que les da mayor resistencia ante ambientes hostiles. No resulta viable ni económica ni ambientalmente aumentar las dosis de cloro o de luz UVA hasta el umbral de eliminación de huevos y ooquistes, siendo el menos gravoso el empleo de ozono.

Sin embargo, la mayor ventaja de estos huevos y ooquistes, que es la gruesa capa exterior tras la que se protege el embrión, es su debilidad, pues tienen un tamaño suficientemente grande para ser atrapados por filtros convencionales. Los huevos y ooquistes tienen en general forma esférica o de tonel, con unas dimensiones que varían entre 5 y 80 micras.

Actualmente, uno de los sistemas más empleados para su eliminación es la filtración en mallas de 10 micras, con sistemas de retrolavado, devolviendo los huevos y ooquistes a la línea de drenaje o a la línea de fangos de las plantas de tratamiento. En ningún caso se eliminan o inactivan los huevos.

Algunos ejemplos de filtros de este tipo se encuentran en la literatura de patentes, por ejemplo, en US2014342397 (A1) se describe un método para detectar parásitos en el agua, por medio de un filtro; en el que se aplican ultrasonidos para liberar los parásitos que se han recogido en dicho filtro, que son recolectados y eliminados. US2014251905 (A1) proporciona un sistema y un método de filtración con retrolavado. O, US2010206823 (A1) describe un filtro que se lava a contracorriente mediante un cabezal de succión giratorio.

En el estado de la técnica solo se conocen sistemas de filtrado en los que el elemento desinfectante se aplica a toda la masa de agua y, como producto de la eliminación de estos microorganismos se produce una corriente secundaria de lavado, muy contaminada.

Explicación de la invención

La tecnología propuesta se basa en filtrar el agua con mallas de 10 micras o menos. Los huevos y ooquistes son retenidos en los filtros y estando en la malla se les ataca con una dosis de desinfectante localizada, con luz UVA o con agua a alta temperatura, pero solo durante una fracción del tiempo de filtración y únicamente en el entorno del filtro. Una vez conseguida la muerte o esterilización del embrión se reincorpora al sistema volteando el filtro o cambiando el sentido del flujo del agua.

Los dos conceptos nuevos son, en primer lugar, que el elemento desinfectante no se aplica a toda la masa de agua, sino que se aplica localizadamente en la zona donde se retienen los huevos y ooquistes. En segundo lugar, no hay una corriente secundaria y muy contaminada de lavado, sino que simplemente se han inactivado.

Con el fin de alcanzar los objetivos propuestos, mencionados en el apartado anterior, la invención propone un filtro, que tiene las características de la reivindicación 1. Este filtro se interpone en una corriente de agua, que puede ser por ejemplo una tubería, a fin de que en él se vayan reteniendo los huevos y ooquistes. En un momento dado se interrumpe el flujo de agua a través del filtro y se procede a la inactivación, ya sea para provocar la muerte o la inviabilidad reproductiva del embrión, empleando cualquiera de los métodos tradicionales de ataque: un producto químico, luz ultravioleta o temperatura.

Si se emplea luz UVA, dispondremos de lámparas en el entorno del filtro y dirigidas hacia él. Evidentemente la dosis de luz sobre el volumen total del agua que circula es muy baja, pero la dosis sobre cualquier huevo retenido en el filtro será muy alta y muchas veces superior a la aplicada al agua en su conjunto. La luz se puede aplicar solo en la última fase, cuando el filtro se considera con un nivel de atascamiento previo al cambio de sentido del flujo sobre el filtro.

Si se emplea un reactivo químico debemos hacer una desinfección por lotes (batch), es decir, se interrumpirá el flujo de agua durante unos instantes y se aplicará una alta dosis de reactivo (cloro, ozono o cualquier otro desinfectante) en el entorno del filtro. Esta alta dosis actuará de forma rápida y drástica contra los huevos y ooquistes haciéndolos inviables.

Si se emplea agua a alta temperatura, igualmente se deberá aplicar por lotes. Se debe interrumpir el filtrado, y aportar agua a alta temperatura en la zona del filtro o disponer de una resistencia eléctrica en el entorno que caliente el agua.

En ningún caso, se requiere el aislamiento completo de la zona, pues se puede aportar cualquiera de los elementos de desinfección de forma localizada y extraerlo de igual forma que como se ha introducido. Excepto para el caso del empleo de radiación UVA, se requiere parar el flujo del agua, pues de otra forma los reactivos se moverían con este caudal del agua.

Tras haber inactivado los huevos y ooquistes reanudamos el paso del agua, después de cambiar el sentido del flujo para que ahora sea el otro lado del filtro el que reciba el flujo del agua, consiguiendo así el desprendimiento de los sólidos que quedaron retenidos en la fase de filtrado previa, entre ellos los huevos y ooquistes, de forma que el filtro quede limpio y comience el filtrado por el lado contrario. Regularmente se requerirá una limpieza de mayor profundidad, pues puede haber sólidos que no se desprendan con el cambio de sentido del flujo. Cuando se habla de cambio de sentido del flujo se hace siempre desde el punto de vista del filtro, queriendo decir con esto que bien se puede voltear el filtro, o cambiar la dirección del agua.

El consumo de energía o reactivos en la inactivación es muy bajo puesto que se aplica simplemente al filtro donde se han acumulado los huevos y ooquistes de una gran cantidad de agua que ha circulado por el filtro.

Tengamos en cuenta que no se trata de un sistema de filtración clásico, pues en ellos lo habitual es generar una corriente independiente con los residuos de la limpieza del filtro; en realidad, este invento es simplemente un método de inactivación de huevos y ooquistes.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Las figuras 1-4 muestran un esquema de un filtro de acuerdo a la invención propuesta, en varias fases del método de filtrado propuesto.

Las figuras 5-7 muestran un segundo ejemplo de realización de un filtro de acuerdo a la invención propuesta, en varias fases de un segundo método de filtrado propuesto.

Realización de la invención

Como se puede observar en las figuras 1-4, el agua llega con energía hidráulica de al menos 0,7 bar por la entrada (E) y sale por la salida (S) discurriendo por el interior del filtro secuencialmente por uno u otro ramal, a fin de que el flujo de agua pase alternativamente en direcciones opuestas por el filtro o filtros de malla (Fm), después de periodos intermedios de descanso en los que se procede a la inactivación de los huevos y ooquistes, por cualquier medio.

En la Fig. 1 se está filtrando el agua y reteniendo los huevos y ooquistes en los filtros (Fm). Las válvulas (E1) y (S2) se encuentran abiertas, las válvulas (E2) y (S1) cerradas, de forma que el agua se filtra por varios filtros (Fm) en sentido de izquierda a derecha según la posición del dibujo. Las válvulas (R1) y (R2) se encuentran cerradas.

Tras un tiempo de funcionamiento, se pasa a la siguiente fase (ver Fig. 2) en la que se cierran todas las válvulas de circulación de agua (E1), (E2), (S1) y (S2). En su caso, el bombeo asociado de aporte de agua parará y durante el tiempo de limpieza el agua se acumula en el pozo de bombeo para ser bombeada en la siguiente fase. Si el agua llega por gravedad desde un depósito superior, será este quién acumule el agua para su tratamiento al final de la limpieza e inactivación de huevos y ooquistes. Se abren las válvulas (R1) y (R2). Por (R1) llega el agua con el reactivo o el agua caliente y por (R2) sale el agua sin reactivo que ocupa previamente el sistema. Cuando se ha llenado el sistema (antes de que el reactivo salga por (R2)) se para su aporte y se espera el tiempo de reacción, que variará en función del tipo y concentración del reactivo. Este tiempo será breve, pues como los volúmenes son muy pequeños en comparación con los volúmenes tratados de agua, se pueden trabajar con concentraciones muy altas y letales de reactivos. Incluso los reactivos como el cloro o como el propio calor del agua pueden recuperarse en la parte final de desplazamiento dentro de esta fase. Tras el tiempo de reacción, se aporta un flujo de agua sin reactivos a través de (R2), hasta que se recupera de nuevo toda el agua con reactivos a través de (R1). En este momento ha terminado esta fase y se cierran las válvulas (R1) y (R2). Los huevos y ooquistes ya inactivos siguen atrapados en la parte izquierda de los filtros.

La siguiente fase (ver Fig. 3) es nuevamente de filtración, pero en su inicio se procede también a la retirada con el propio flujo de los huevos y ooquistes ya desactivados. En esta fase se abren las válvulas (E2) y (S1) y el agua circula de nuevo, pero obsérvese que el flujo por los filtros es en sentido contrario al de la fase que muestra la Fig. 1, es decir, de derecha a izquierda.

La siguiente fase, mostrada en la Fig. 4, es equivalente a la fase de la Fig. 2. Las válvulas (E1), (E2), (S1) y (S2) están cerradas y las válvulas (R2) y (R1) abiertas. Tras esta fase se repite el ciclo.

Para pequeños caudales se puede adoptar un sistema más sencillo con un solo mecanismo en movimiento y una lámpara de radiación UVA. En este ejemplo, esquematizado en las figuras 5-7, el filtro (Fm) se monta de forma similar a una válvula de mariposa, en la que el filtro de malla (Fm) sustituye a la lenteja, de forma que pueda girar 180°, a fin de que el flujo de agua pase alternativamente en direcciones opuestas por dicho filtro de malla (Fm).

De esta forma, durante la fase mostrada en la Fig. 5, los huevos y ooquistes captados en el lado (L1) del filtro sufren la radiación continua de las lámparas (L) de luz ultravioleta.

Al cabo de un tiempo, cuando existe un porcentaje de atascamiento prefijado o medido con manómetros, se gira el filtro 180° (ver Fig. 6) y se coloca el lado (L2) frente al flujo de agua a fin de que se acumulen por ese lado los huevos y ooquistes, que se encuentran aguas abajo, mientras que los que ya han sido desactivados se desprenden del filtro (Fm) por la propia fuerza del agua.

Cuando en los dispositivos de flujo cambiante de las Fig. 1-4 se emplean lámparas se sitúan a ambos lados del filtro para evitar que el propio filtro genere sombras. Si la potencia fuese suficiente, las lámparas podrían estar en uno solo de los lados. En el dispositivo de las Fig. 5-7 es suficiente con colocar lámparas en la parte aguas arriba del filtro.

En el filtro representado en las Fig. 5-7 también se puede emplear un reactivo o agua caliente para inactivar o causar la muerte de los huevos y ooquistes. En este supuesto se empleará un medio de recuperación de las aguas concentradas en reactivos (esterilizante) o el agua caliente similar al descripto en el ejemplo de las Fig. 1-4 que consistiría en válvulas (R1, R2) colocadas a ambos lados del filtro (Fm).

En ambos ejemplos se puede instalar un medio de aporte adicional de reactivo o calor antes de la siguiente fase de inactivación de los huevos y ooquistes atrapados en los filtros (Fm).

El momento de activación de las distintas válvulas que propician el cambio de fase del filtro, o la inversión de este, está controlado por unos medios de medición de presión en distintos puntos (antes y después de los filtros) que tienen como objetivo conocer el grado de saturación de los mismos y el momento en el que se requiere un cambio de flujo o un giro del filtro de malla (Fm).

Opcionalmente también se dispondrá de un sistema de cierre completo para la extracción de los filtros, ya sea para una limpieza en profundidad o para su sustitución, puesto que existirá una pequeña porción de sólidos y huevos y ooquistes que quede incrustados en los pasos del filtro y no puedan ser desplazados en la limpieza por cambio regular de sentido del agua.

En una realización alternativa, los filtros de malla metálica inactivan los huevos y ooquistes atrapados mediante el paso de corriente eléctrica. Según el diseño y la corriente aplicada, la inactivación se produce por electrocución de huevos y ooquistes o por efecto del calentamiento del agua en el entorno de la malla. Para el calentamiento del entorno se pueden incorporar elementos metálicos no filtrantes con la única función de calentar el agua del entorno cercano al filtro.

Una vez descrita la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, resulta de manera evidente que la invención es susceptible de aplicación industrial, en el sector indicado.

Asimismo se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación:

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Filtro para inactivar huevos de helmintos y ooquistes de protozoos del agua, mediante filtros (Fm), montados en el conducto por el que circula el agua a fin de atrapar las partículas de dimensiones mayores al paso del filtro, entre las que se encuentran los huevos de helmintos y los ooquistes de protozoos, que son atacados con una dosis de desinfectante, con luz UVA o con agua a alta temperatura, que comprende:

- unos elementos filtrantes, con paso libre variable;

- unos medios de ataque de microorganismos patógenos, localizados únicamente en la zona del filtro (Fm) y/o en la zona donde se retienen dichos microorganismos; - unos medios para cambiar el sentido del flujo del agua a través del filtro (Fm), volteando el filtro o cambiando el sentido del flujo del agua, para que una vez conseguida la muerte o esterilización de dichos microorganismos patógenos reincorporar sus restos al sistema.

2. - Filtro, según la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de ataque a los microorganismos patógenos actúan solo durante una fracción del tiempo de filtración.

3. - Filtro, según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el elemento desinfectante que se aplica para conseguir la muerte o esterilización de dichos microorganismos patógenos no se aplica a toda la masa de agua que pasa a través del filtro.

4. - Filtro, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende entre un conducto de entrada (E) y un conducto de salida (S) dos ramales de circulación controlados por sendas válvulas de entrada (E1, E2) y sendas válvulas de salida (S1, S2) que se abren secuencialmente las de los laterales opuestos (E1, S2) y (E2, S1) a fin de que el agua discurra por el interior del filtro (Fm) en direcciones opuestas después de periodos intermedios de descanso, mientras se procede a la inactivación de los huevos y ooquistes, en los que todas las válvulas de entrada (E1, E2) y de salida (S1, S2) están cerradas.

5. - Filtro, según la reivindicación 4, caracterizado por que entre las válvulas de entrada (E1, E2) y de salida (S1, S2) dispone en ramales y en extremos opuestos de sendas válvulas (R1, R2), a través de las cuales, una vez cerradas las válvulas de entrada (E1, E2) y de salida (S1, S2), se incorpora agua con un reactivo o agua caliente. que pasa a través del filtro (Fm), y después de un tiempo de reacción hasta que los huevos y ooquistes retenidos han sido inactivados, se recupera toda el agua con reactivos a través de la válvula que opera como salida, para a continuación invertir la posición de abierta o cerrada de las válvulas de entrada (E1, E2) y de salida (S1, S2) con respecto a la fase anterior, a fin de que el agua pase a través del filtro (Fm) en dirección opuesta y los huevos y ooquistes ya inactivos se reincorporen al flujo de agua depurada, mientras el filtro comienza a atrapar los que están activos por el lado contrario del mismo.

6. - Filtro, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende entre un conducto de entrada (E) y un conducto de salida (S) un filtro de malla (Fm) que puede girar 180° secuencialmente, a fin de que el flujo de agua pase alternativamente en direcciones opuestas por dicho filtro.

7. - Filtro, según la reivindicación 6, caracterizado por que comprende entre el conducto de entrada (E) y el conducto de salida (S) al menos una lámpara (L) de luz ultravioleta cuya radiación continua incide directamente en la zona del filtro en la que quedan retenidos los huevos y ooquistes, que son inactivados por medio de dicha radiación.

8. - Filtro, según la reivindicación 6, caracterizado por que comprende sendas válvulas situadas en el conducto de entrada (E) y el conducto de salida (S), así como unas segundas válvulas (R1, R2) colocadas a ambos lados del filtro (Fm) a través de las cuales se hace circular un reactivo o agua caliente para inactivar o causar la muerte de los huevos y ooquistes, una vez cerradas las válvulas de entrada y salida del filtro.

9. - Filtro, según las reivindicaciones 5 y 8, caracterizado por que comprende además un medio de recuperación de aguas concentradas en reactivos o del agua caliente y de un medio de aporte adicional de reactivo o calor antes de la siguiente fase de inactivación de los huevos y ooquistes atrapados en el filtro (Fm).

10. - Filtro, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende unos medios de medición de la presión antes y después del filtro de malla (Fm) por medio de los cuales se determina el grado de saturación del mismo y el momento de activación de las distintas válvulas que propician el cambio de fase del filtro, o la inversión de este.

11. - Filtro, según la reivindicación 1, caracterizado por que los filtros de malla son de malla metálica con una conexión a una corriente eléctrica para la inactivación de los huevos y ooquistes atrapados en el mismo.

12. - Método de filtrado para inactivar huevos de helmintos y ooquistes de protozoos del agua, empleando filtros, que comprende las siguientes fases que se suceden secuencialmente durante el funcionamiento del filtro:

- una primera fase en la que el agua circula a través del filtro de malla (Fm) a fin de atrapar las partículas de dimensiones mayores al paso del filtro, entre las que se encuentran los huevos de helmintos y los ooquistes de protozoos;

- una segunda fase en la que se cierra el paso de agua a través del filtro mientras los microorganismos patógenos son atacados con una dosis de desinfectante, o con agua a alta temperatura, que circula y actúa únicamente en el interior del filtro; y - una tercera fase en la que se cambia el sentido del flujo del agua a través de dicho filtro (Fm), volteando el filtro o cambiando el sentido del flujo del agua, para que una vez conseguida la muerte o esterilización de los microorganismos patógenos, sus restos sean reincorporados al sistema.

13. - Método, según la reivindicación 12, caracterizado por que los medios de ataque a los microorganismos patógenos actúan solo durante una fracción del tiempo de filtración.

14. - Método, según las reivindicaciones 12-13, caracterizado por que el elemento desinfectante que se aplica para conseguir la muerte o esterilización de dichos microorganismos patógenos no se aplica a toda la masa de agua que pasa a través del filtro.

15. - Método de filtrado para inactivar huevos de helmintos y ooquistes de protozoos del agua, empleando filtros que atrapan las partículas de dimensiones mayores al paso del filtro, entre las que se encuentran los huevos de helmintos y los ooquistes de protozoos, mientras son atacados con luz UVA localizada únicamente en la zona del filtro y/o en la zona donde se retienen dichos microorganismos, caracterizado por que secuencialmente se efectúa una fase en la que se voltea el filtro para cambiar el sentido del flujo del agua a través del mismo y reincorporar los restos de los microorganismos patógenos muertos o esterilizados al sistema.