ES2938271T3 - Sistema de depuración y dispensación de agua y método para hacer funcionar un sistema de este tipo - Google Patents

Sistema de depuración y dispensación de agua y método para hacer funcionar un sistema de este tipo Download PDF

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Abstract

La invención proporciona un sistema de purificación y dispensación de agua, preferentemente para producir agua ultrapura y ofrecer el agua purificada en los sitios de dispensación. El sistema (100) comprende una primera etapa de depuración (1) para depurar agua hasta un primer grado de pureza de agua, un circuito de recirculación de agua (2) que incluye una segunda etapa de depuración (3) para depurar agua hasta un segundo grado de pureza de agua superior al primer grado de pureza y una parte dispensadora (5) del agua depurada, y un depósito (4) dispuesto para almacenar el agua depurada en la primera etapa de depuración (1) a través de un primer paso de conexión (7a) y para entregar el agua almacenada a el circuito de recirculación de agua (2) a través de una segunda vía de conexión (7b). Se proporciona una válvula de 3 vías (8) en la ruta de flujo entre la primera etapa de purificación (1) y el depósito (4) para bloquear selectivamente el flujo de agua purificada al depósito (4) y para drenar el agua purificada de la primera etapa de purificación (1). Una tercera ruta de flujo de conexión (15) se ramifica desde dicha porción de distribución (5) y está conectada a la primera ruta de flujo de conexión (7a) aguas arriba de un dispositivo de tratamiento de radiación UV (11). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de depuración y dispensación de agua y método para hacer funcionar un sistema de este tipo
La presente invención se refiere a un sistema de depuración y dispensación de agua, preferentemente para producir agua ultrapura y ofrecer el agua depurada, a un volumen deseado, en uno o más sitios de dispensación, y un método para hacer funcionar dicho sistema.
Técnica anterior
Un sistema de depuración de agua del tipo al que pertenece la presente invención tiene como objetivo producir a partir de agua del grifo preferentemente agua ultrapura y ofrecer el agua depurada en uno o más puntos de dispensación a un volumen deseado. El agua ultrapura se puede definir como el agua de grado reactivo de la más alta calidad (ASTM D5127) que supera los estándares ASTM Dl193 tipo I y que tiene una resistencia específica de más de 18,0 MQcm a 25 °C y un contenido de carbono orgánico total (COT) de menos de cinco partes por mil millones (ppb, por sus siglas en inglés).
Muchas aplicaciones requieren el uso de agua ultrapura, en concreto, en laboratorios de análisis biológicos y químicos. Los componentes para depurar el agua en un sistema de este tipo según el nivel de pureza deseado ya se conocen como tal. Un sistema integral de depuración de agua que está diseñado para depurar el agua del grifo comprende varios medios de depuración de agua en combinación, como la prefiltración (filtro de sedimentos, carbón activado), la ósmosis inversa, la electrodesionización, el tratamiento por radiación UV. Para lograr la depuración del agua del grifo hasta el grado de agua ultrapura, el sistema, por lo general, comprende una primera etapa de depuración, que está dispuesta para depurar el agua desde el grado del grifo hasta un primer grado de pureza, como ASTM D1193 tipo 2 o inferior, y una segunda etapa de depuración de agua, que está dispuesta para depurar el agua depurada previamente hasta un segundo grado de pureza que suele ser más alto que el primer grado de pureza, es decir, un grado de agua tipo 1 (ultrapura). Los índices de flujo a través de la primera etapa de depuración de agua normalmente son reducidos, es por ello que el agua depurada, por lo general, se almacena temporalmente en un depósito o tanque para luego ser dispensada con mayor caudal a la segunda etapa de depuración de agua según la demanda. La segunda etapa de depuración de agua puede funcionar a un caudal más alto que la primera etapa, de modo que el agua depurada por la segunda etapa se puede dispensar para que la utilice el usuario a un caudal más alto que el caudal de producción de la primera etapa.
Según el volumen de agua requerido por la aplicación respectiva o el usuario, se requiere que los sistemas de depuración distribuyan el agua depurada a o casi a la capacidad máxima de tratamiento y rendimiento de la segunda etapa de depuración de agua, que puede ser, por ejemplo, de dos o tres litros por minuto, o a un rendimiento que sea inferior a la capacidad máxima de tratamiento y que llegue hasta un índice de dispensación gota a gota.
La depuración del agua es un desafío en el nivel ultrapuro. Por lo tanto, la primera etapa, entre otras cosas, deberá enjuagarse adecuadamente para evitar que se liberen contaminantes en el depósito. Si se produce contaminación, podría ser necesario que pasara un tiempo significativo antes de conseguir la alta calidad del agua requerida en la etapa ultrapura dispensando mayores cantidades de agua a través de la segunda etapa o etapa ultrapura o haciendo circular de nuevo el agua a través de los medios de depuración de la etapa ultrapura en un circuito de recirculación.
La figura 2 muestra un ejemplo esquemático del sistema de circuitos y el sistema de depuración de agua integral habitual al que pertenece la invención y que está formado por una primera etapa de depuración A1 y una segunda etapa de depuración A2, en donde la segunda etapa de depuración A2 está incluida en un circuito de recirculación y dispensación de agua B que incluye una porción de dispensación con una o más salidas E para que el agua depurada vaya aguas abajo de la segunda etapa de depuración A2, en la dirección del flujo de circulación a través del circuito. El sistema de ejemplo también incluye una sección de almacenamiento C con un depósito dispuesto para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración A1 a través de una primera vía de flujo, para así suministrar el agua desde la primera etapa de depuración A1 hasta el depósito, y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación y dispensación de agua B a través de una segunda vía de flujo de conexión.
En el ejemplo que se muestra en la figura 2, se proporcionan un módulo de ósmosis inversa (OI) y un módulo de electrodesionización (EDI) en la primera etapa de depuración o pretratamiento (etapa OI/EDI). La ósmosis inversa es una tecnología de depuración que utiliza una membrana semipermeable. La conductividad habitual de la calidad del agua es superior a 5-25 pS/cm cuando se utiliza agua del grifo. En el modo normal de funcionamiento, el agua depurada fluye desde el módulo OI al módulo EDI y luego al depósito.
Se sabe que los pretratamientos habituales que incluyen los módulos EDI y las membranas de ósmosis inversa están "sucios" cuando son nuevos. Los módulos OI y EDI puede sustituirse en la vida útil prolongada del sistema.
Dado que no se debe liberar ningún contaminante en el circuito de recirculación y dispensación B, ya que sería muy difícil eliminarlo, se proporciona una primera válvula V1 para permitir una secuencia de irrigación que descargue el contaminante del lado aguas arriba de la membrana de OI a un desagüe. Se proporciona una segunda válvula V2 que permita una secuencia de enjuague para descargar el contaminante del lado aguas abajo de la membrana de OI hacia el desagüe. Después de estas secuencias, la primera etapa de depuración está lista para funcionar. Durante el funcionamiento normal, suele ser necesaria una secuencia de llenado del depósito después de un período de espera. Durante ese período de espera, el agua estancada en el lado aguas abajo de la membrana de ósmosis inversa puede ensuciarse (con iones o materiales orgánicos). Se realiza una secuencia de enjuague antes de una secuencia de llenado del depósito para descargar el agua sucia en el desagüe a través de la segunda válvula V2.
Sin embargo, no puede descargarse en el desagüe cualquier agua que haya en el sistema aguas abajo de la segunda válvula V2. Los contaminantes de este lado del sistema de circuitos se liberarán en el depósito.
Además, a menos que el sistema de depuración de agua se use con frecuencia, es decir, diariamente, y con un volumen de dispensación suficiente, no se puede garantizar la máxima calidad del agua después de un determinado período de inactividad, ya que el agua no se renueva en el depósito si no se suministra agua a través de los sitios de dispensación (consumo del usuario) y la primera etapa del proceso de depuración del agua no funciona sin un accesorio adicional, como un accesorio "lab close" que se puede implementar y conectar a una salida de la segunda etapa o etapa ultrapura para descargar el agua producida en el desagüe. El agua estancada puede estar sucia y se liberará en el depósito cuando se reinicie el consumo. Por otro lado, el kit opcional "lab close" es una característica adicional y no automática que no conviene utilizar y que simplemente puede olvidarse.
Además, el sistema generalmente lo instala un ingeniero de mantenimiento (FSE, por sus siglas en inglés) que debe verificar la hermeticidad completa del sistema antes de entregar el sistema al usuario. El enjuague de la membrana de OI en la primera etapa de depuración es un proceso prolongado (varias horas). Durante este proceso, no se puede comprobar la hermeticidad aguas abajo de la segunda válvula V2. Para ganar tiempo, el proceso de enjuague a menudo se interrumpe para comprobar la hermeticidad del agua, pero mientras tanto, el agua sucia se libera en el depósito.
La segunda etapa de depuración A2 incluida en el circuito de recirculación y distribución B se denomina, en ocasiones, "etapa de refinamiento". En el ejemplo, esta etapa incluye un módulo de desionización (DI) que puede fabricarse con materiales de intercambio iónico (microesferas, tejidos, polímeros, etc.) que retienen iones y suelen ser material fungible, y un módulo de tratamiento por radiación UV. El módulo de tratamiento por radiación UV utiliza una longitud de onda de 170 a 190 nm y se implementa con el fin de reducir el carbono orgánico total (COT).
Las tecnologías Mercury UV pueden generar longitudes de onda efectivas para la reducción del COT. Sin embargo, dado que para los reactores existentes que tienen fuentes de luz ultravioleta basadas en mercurio, la manipulación, fabricación, reparación y eliminación del reactor está subordinada a requisitos estrictos y a preocupaciones medioambientales, se prefiere el uso de fuentes de luz UV que empleen tecnología Excimer en un módulo de tratamiento por radiación UV de este tipo. Además, existe una tendencia en los sistemas de dispensación de agua ultrapura de disponer la(s) salida(s) E para el agua depurada (es decir, los puntos de dispensación) lejos de una unidad base, de modo que los circuitos de dispensación y distribución son más largos y la calidad del agua desde un punto de vista microbiano difícilmente se puede garantizar.
El documento WO 2012/176134 A1 divulga un sistema de depuración de agua que comprende un circuito de flujo de agua depurada que comprende al menos un medio de esterilización por radiación UV.
El documento WO 2013/040420 A2 divulga un sistema de depuración de agua que comprende un filtro de flujo cruzado dispuesto para permitir la recirculación del retenido o del agua rechazada desde la salida del retenido del filtro hasta la entrada del filtro.
Objetivo de la invención
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de depuración y dispensación de agua y un método para hacer funcionar un sistema de depuración y dispensación de agua que pueda resolver o proporcionar ayuda con respecto a al menos algunos de los problemas y deficiencias anteriores y pueda garantizar un calidad constante del agua ultrapura dispensada desde el sistema.
Solución
Para resolver este problema, la invención proporciona un sistema de depuración y dispensación de agua con las características de la reivindicación 1 y un método para hacer funcionar un sistema de depuración y dispensación de agua que incluye las características de la reivindicación 10. Las realizaciones preferidas del sistema y del método se definen en las reivindicaciones dependientes.
Así, la invención proporciona un sistema de depuración y dispensación de agua que comprende un sistema de circuitos que incluye una primera etapa de depuración para depurar el agua hasta un primer grado de pureza del agua, comprendiendo la primera etapa de depuración una bomba para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración; un circuito de recirculación de agua que incluye una segunda etapa de depuración para depurar el agua hasta conseguir un segundo grado de pureza del agua superior al primer grado de pureza y una porción de dispensación que incluye una o más salidas para el agua depurada, salida(s) que se desvía(n) respectivamente del circuito de recirculación de agua, aguas abajo de dicha segunda etapa de depuración en la dirección del flujo de circulación en el circuito de recirculación de agua; y un depósito dispuesto para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración a través de una primera vía de flujo de conexión para suministrar el agua desde la primera etapa de depuración hasta el depósito y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación de agua a través de una segunda vía de flujo de conexión, en donde se proporciona una primera disposición de válvula en una vía de flujo entre la primera etapa de depuración y el depósito y está dispuesta para bloquear selectivamente el flujo de agua depurada entre (desde) la primera etapa de depuración y (hacia) la primera vía de flujo de conexión y para drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración hasta un desagüe. La primera etapa de depuración comprende al menos un módulo de electrodesionización para depurar el agua y la primera disposición de válvula está dispuesta aguas abajo de la salida del módulo de electrodesionización. La primera disposición de válvula es una válvula de 3 vías y hay un dispositivo de tratamiento por radiación UV dispuesto en la primera vía de flujo de conexión para depurar el agua aguas abajo de la primera disposición de válvula y aguas arriba del depósito. Una tercera vía de flujo de conexión se desvía desde dicha porción de dispensación de dicho circuito de recirculación de agua en una posición aguas abajo de la una o más salidas en la dirección del flujo de circulación y está conectada a la primera vía de flujo de conexión aguas arriba del dispositivo de tratamiento por radiación UV y aguas abajo de la primera disposición de válvula, creando así una vía de flujo de recirculación cerrada que permite la circulación del agua almacenada en el depósito y del agua contenida en el circuito de recirculación a través de la segunda etapa de depuración a menos que el agua se dispense desde la una o más salidas.
La primera disposición de válvula, que es la válvula de 3 vías que se proporciona en la vía de flujo entre la primera etapa de depuración y el depósito, preferentemente aguas abajo de la salida de un módulo EDI de la primera etapa de depuración, permite que los medios de depuración de agua de la primera etapa de depuración aguas arriba de la disposición de válvula estén activos, independientemente de las demandas reales de dispensación en el circuito de recirculación y dispensación, produciendo agua depurada, preferentemente de forma automática, y descargándola directamente en el desagüe. Por tanto, aunque la segunda etapa de depuración (ultrapura) se mantiene en pleno funcionamiento con su recirculación periódica incorporada, el sistema de depuración de agua (desde el grifo hasta el desagüe de la primera etapa de depuración) puede funcionar de manera independiente, por ejemplo, para "renovar" la primera etapa de depuración produciendo agua hasta el desagüe en una situación en la que el sistema como tal no se utilice para dispensar agua ultrapura durante un determinado período de tiempo.
En concreto, la disposición de válvula también se puede utilizar para bloquear selectivamente la comunicación entre la primera etapa de depuración y el depósito, de modo que las operaciones de enjuague de la primera etapa de depuración hasta el desagüe, es decir, antes de una secuencia de llenado del depósito (debido al agua estancada en los dispositivos OI/EDI) y/o en el caso de instalar por primera vez los medios de depuración como el dispositivo OI o el módulo EDI y/o sustituirlos durante el mantenimiento, puede realizarse independientemente del funcionamiento y/o trabajo en el circuito de recirculación y dispensación y sin riesgo de que entren contaminantes en el depósito.
Aunque la provisión de la primera disposición de válvula aguas abajo de la primera etapa de depuración resuelve algunos de los problemas que derivan en un posible transporte de contaminantes hasta el depósito, como se describe anteriormente, el agua almacenada en el depósito no se renueva y eso podría ser un problema después de un largo período de tiempo y/o punto(s) distante(s) de dispensación.
La provisión de la tercera vía de flujo de conexión entre la primera vía de flujo de conexión (que conecta la primera etapa de depuración con el depósito) aguas arriba del depósito, aguas arriba del dispositivo de tratamiento por radiación UV y aguas abajo de la primera disposición de válvula, además de la vía de flujo de conexión para descargar el agua almacenada en el depósito hacia el circuito de recirculación y dispensación, y en combinación con la capacidad de la primera disposición de válvula para bloquear aún más el flujo más aguas arriba hacia la primera etapa de depuración, permite una "renovación" del contenido del tanque por recirculación a través del dispositivo de tratamiento por radiación UV aguas arriba del depósito y a través del dispositivo de refinamiento que incluye el dispositivo de tratamiento por radiación de la segunda etapa de depuración del circuito de recirculación, por ejemplo, en momentos en los que la frecuencia y/o el volumen de dispensación no son suficientes para evitar el estancamiento del agua depurada en el sistema y/o el depósito. Esta circulación, ya sea sola o en combinación con la renovación de la primera etapa de depuración mediante la producción de agua hasta el desagüe, permitirá mantener la calidad del agua en su mejor nivel en términos de concentración de iones/orgánicos y bacterias, incluso si el sistema no se utiliza a diario. El sistema puede realizar automáticamente las dos operaciones diferentes según sea necesario, ya que las válvulas respectivas funcionan para crear los patrones de flujo deseados a través del sistema.
Dado que el dispositivo de tratamiento por radiación UV, preferentemente en forma de dispositivo de tratamiento por radiación UV-C LED sin mercurio, se proporciona en la primera vía de flujo de conexión aguas abajo de la posición donde la tercera vía de flujo de conexión se conecta a la primera vía de flujo de conexión, la circulación del agua del depósito y del agua en el circuito de recirculación y dispensación puede dirigirse selectivamente a través de este dispositivo de tratamiento por radiación UV. Así, se contrarresta la posible biocontaminación debida al o los puntos distantes de dispensación.
Con la provisión de la tercera vía de flujo de conexión y la primera disposición de válvula como se describe con anterioridad, se pueden conseguir dos efectos que permiten que todo el sistema de depuración (primera etapa (pura)/depósito/segunda etapa (ultrapura)) se mantenga en pleno funcionamiento, preferentemente de forma automática, incluso si no se usa con frecuencia. Los dos efectos se pueden combinar implementando juntas las funciones correspondientes en el sistema. Durante la instalación y el mantenimiento del sistema, el ingeniero de mantenimiento (FSE) puede verificar y evaluar de manera más efectiva la hermeticidad global del sistema sin interrumpir la secuencia de enjuague al realizar simultáneamente:
- un enjuague EDI en la primera etapa de depuración (es decir, creando un flujo de agua desde el grifo hasta el desagüe cambiando la disposición de válvula para bloquear el flujo hacia el depósito y abrir el flujo hacia el desagüe); y
- una recirculación en el circuito de recirculación y dispensación (sin tener que interrumpir el enjuague de la primera etapa o etapa pura para llevar a cabo esta verificación).
Con la implementación del dispositivo de tratamiento por radiación UV aguas abajo de la primera disposición de válvula y aguas abajo de la conexión entre la tercera vía de flujo de conexión y la primera vía de flujo de conexión, el dispositivo de tratamiento por radiación UV normalmente puede funcionar en tres fases de proceso diferentes:
- producción de agua pura (del grifo al depósito, por ejemplo, de 3 a 15 l/h);
- recirculación ultrapura (de la conexión entre la segunda vía de conexión que viene del depósito a través de la segunda etapa de depuración y la tercera vía flujo de conexión hasta el depósito, por ejemplo, de aproximadamente 40 l/h);
- una combinación de producción de agua pura y recirculación ultrapura (por ejemplo, de aproximadamente 43 a 55 l/h).
Aunque la mayoría de las ventajas se pueden obtener implementando los dos efectos descritos con anterioridad en el mismo sistema, los dos efectos se pueden usar de forma independiente y parcial implementando solo las funciones correspondientes según se desee en un sistema. El sistema de depuración y dispensación de agua tiene, como el dispositivo de tratamiento por radiación UV, preferentemente un dispositivo de tratamiento por radiación UV-C sin mercurio, más preferentemente un dispositivo de tratamiento por radiación LED UV-C dispuesto para emitir luz en el intervalo de longitud de onda de 260-290 nm, en la primera vía de flujo de conexión, para así depurar el agua aguas abajo de la primera disposición de válvula y aguas arriba del depósito. La potencia de emisión de UV del dispositivo de tratamiento por radiación UV-C es preferentemente regulable según el caudal de agua a través del dispositivo de tratamiento por radiación UV-C. Con esta función, la corriente aplicada en la fuente de luz LED se puede controlar y adaptar al caudal que pasa por el dispositivo de tratamiento por radiación UV dependiendo del proceso del sistema: producción o recirculación/producción y recirculación. Esto permite aplicar una dosis UV óptima en el agua al tiempo que se maximiza la vida útil de la fuente de luz UV (LED) porque la potencia de emisión UV está directamente relacionada con la corriente aplicada al LED UV y la vida útil del LED Uv está directamente correlacionada con la temperatura de la superficie de emisión de fotones, que está directamente relacionada con la corriente aplicada y, por lo tanto, está directamente relacionada con el caudal que deba depurarse.
La segunda etapa de depuración comprende preferentemente al menos un dispositivo de filtro de refinamiento y un dispositivo de tratamiento por radiación para depurar el agua, y el dispositivo de tratamiento por radiación es preferentemente un dispositivo de tratamiento por radiación que usa un dímero de xenón Xe2 para dar una emisión principal estimulada a una longitud de onda de 172 nm.
Preferentemente, hay dispuesta una segunda disposición de válvula para controlar selectivamente, preferentemente permitir o bloquear, el flujo a través de la tercera vía de flujo de conexión.
Con el fin de proporcionar un funcionamiento automático del primer efecto realizado por la provisión de la primera disposición de válvula, el sistema de depuración y dispensación de agua puede comprender además un controlador dispuesto para hacer funcionar el sistema en un modo en el que la primera disposición de válvula está ajustada para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración hasta el depósito y para drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración mientras la bomba funciona en la primera etapa de depuración para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración.
Con el fin de proporcionar el funcionamiento automático del segundo efecto realizado por la provisión de la tercera vía de flujo de conexión, el sistema de depuración y dispensación de agua puede comprender un controlador dispuesto para hacer funcionar el sistema en un modo de recirculación en el que la primera disposición de válvula (válvula de tres vías) está ajustada para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración hasta el depósito, y la segunda disposición de válvula está ajustada para permitir el flujo a través de la tercera vía de flujo de conexión mientras se hace funcionar una bomba de circulación en el circuito de recirculación de agua para hacer circular el agua en la vía de flujo de recirculación cerrada a través del circuito de recirculación de agua y el depósito.
Para automatizar el funcionamiento, el controlador puede disponerse para hacer funcionar automáticamente el sistema en el modo de recirculación dependiendo del tiempo de inactividad detectado de la dispensación de agua desde la porción de dispensación y/o la cantidad de dispensación detectada y/o la contaminación detectada. Los detectores y/o circuitos temporizadores correspondientes pueden implementarse en el sistema para detectar los parámetros relevantes que va a evaluar el controlador para activar los elementos del sistema (válvulas/bombas) en consecuencia.
Para realizar el primer efecto descrito anteriormente, la invención también proporciona un método para hacer funcionar un sistema de depuración y dispensación de agua, sistema de depuración y dispensación que comprende un sistema de circuitos que incluyen una primera etapa de depuración para depurar el agua hasta conseguir un primer grado de pureza del agua; un circuito de recirculación de agua que incluye una segunda etapa de depuración para depurar el agua hasta conseguir un segundo grado de pureza del agua superior al primer grado de pureza y una porción de dispensación que incluye una o más salidas para el agua depurada, salida(s) que se desvía(n) respectivamente del circuito de recirculación de agua, aguas abajo de dicha segunda etapa de depuración en el sentido del flujo de circulación; y un depósito dispuesto para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración a través de una primera vía de flujo de conexión para suministrar el agua desde la primera etapa de depuración hasta el depósito y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación de agua a través de una segunda vía de flujo de conexión, en donde el método comprende: un primer modo de funcionamiento que incluye bloquear un flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración hasta el depósito y drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración mientras se hace funcionar una bomba en la primera etapa de depuración para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración.
El método para hacer funcionar un sistema de depuración y dispensación de agua comprende además un segundo modo de funcionamiento, que incluye detener el drenaje de agua depurada de la primera etapa de depuración y detener el funcionamiento de la bomba en la primera etapa de depuración; y desviar agua desde dicha porción de dispensación de dicho circuito de recirculación de agua en una posición aguas abajo de dicha una o más salidas en la dirección del flujo de circulación, y enviar el agua desviada a la primera vía de flujo de conexión aguas arriba de un dispositivo de tratamiento por radiación UV dispuesto en la primera vía de flujo de conexión aguas arriba del depósito mientras hace funcionar una bomba de circulación del circuito de recirculación de agua para hacer circular el agua a través del circuito de recirculación de agua, el dispositivo de tratamiento por radiación UV y el depósito.
El tratamiento del agua desviada en el dispositivo de tratamiento por radiación UV aguas arriba del depósito se realiza preferentemente mediante radiación UV-C, preferentemente en el intervalo de longitud de onda de 260-290 nm.
Para automatizar el funcionamiento, el segundo modo de funcionamiento que incluye la circulación del agua a través del circuito de recirculación de agua y el depósito puede realizarse dependiendo del tiempo de inactividad de la dispensación de agua desde la porción de dispensación y/o la cantidad de dispensación y/o la detección de contaminación.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se describirá la invención sobre la base de una realización preferida utilizando el dibujo adjunto como referencia.
La figura 1 es un diagrama de una realización preferida de un sistema de depuración y dispensación de agua según la invención; y
la figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema habitual de depuración y dispensación de agua conocido en la técnica anterior.
Descripción detallada de la invención
El sistema de depuración y dispensación de agua 100 de la invención que se muestra en la figura 1 comprende una primera etapa de depuración 1 para depurar el agua hasta conseguir un primer grado de pureza del agua y un circuito de recirculación y dispensación de agua 2 que incluye una segunda etapa de depuración 3 para depurar el agua hasta conseguir un segundo grado de pureza del agua superior al primer grado de pureza y una porción de dispensación 5 que incluye una o más salidas 6 para el agua depurada aguas abajo de dicha segunda etapa de depuración 3 en la dirección del flujo de circulación D. El circuito de recirculación y dispensación 2 se describirá con más detalle a continuación.
Se dispone un depósito 4 para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración 1 a través de una primera vía de flujo de conexión 7a para suministrar el agua desde la primera etapa de depuración 1 al depósito 4 y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación de agua 2 a través de una segunda vía de flujo de conexión 7b.
La primera etapa de depuración 1 comprende al menos un módulo de electrodesionización (EDI) 9 para depurar el agua y un módulo de OI 19 aguas arriba del módulo EDI 9. Se pueden incluir más medios de depuración, por ejemplo, un dispositivo de prefiltrado 17, si es necesario para conseguir el grado de pureza deseado a la salida de la primera etapa de depuración utilizando el agua del grifo introducida en la etapa. Se proporciona una bomba 19 en la primera etapa de depuración 1 para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración 1.
Se proporciona una primera disposición de válvula 8 aguas abajo de la salida del módulo de electrodesionización 9 en la vía de flujo entre la primera etapa de depuración 1 y el depósito 4 y está dispuesta para bloquear selectivamente el flujo de agua depurada entre (desde) la primera etapa de depuración 1 y (hasta) el depósito 4 y para drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 hasta un desagüe (no mostrado).
La primera disposición de válvula 8 es una válvula de 3 vías que está preferentemente ajustada para ser activada remotamente en interacción con un controlador que se describirá más adelante. La primera disposición de válvula 8 también puede implementarse mediante una disposición de diferentes válvulas que proporcionen la misma o una funcionalidad similar a la de la válvula de 3 vías.
El sistema de depuración y dispensación de agua 100 comprende además un dispositivo de tratamiento por radiación UV 11, preferentemente un dispositivo de tratamiento por radiación UV-C LED sin mercurio que genere radiación UV de 260-290 nm para reducir el nivel de bacterias, en la primera vía de flujo de conexión 7a, para así depurar el agua aguas abajo de la primera disposición de válvula 8 y aguas arriba del depósito 4.
La potencia de emisión UV del dispositivo de tratamiento por radiación UV-LED es preferentemente regulable según el caudal de agua a través del dispositivo de tratamiento por radiación UV-LED. El sistema puede incluir un controlador dispuesto para realizar dicho ajuste de la potencia de emisión UV controlando automáticamente la corriente aplicada en el LED UV dependiendo de un caudal detectado o establecido, en donde se puede elegir un nivel bajo de la energía de radiación cuando no se produzca agua, es decir, no se recircule o dispense, para así ahorrar energía y prolongar la vida útil del dispositivo de tratamiento por radiación UV-LED, y se puede elegir un nivel alto de la energía de radiación durante la producción y distribución según el caudal de agua.
El circuito de recirculación y dispensación 2 del sistema de depuración y dispensación de agua 100 de la invención que se muestra en la figura 1 tiene un diseño y componentes básicos similares a los del divulgado en el documento EP 1814007 A1.
En consecuencia, el circuito de recirculación y dispensación 2 incluye una entrada de agua 21 para introducir el agua que vaya a depurarse en el circuito 2, un medio de bombeo o bomba 18, preferentemente una bomba motorizada, por ejemplo, en forma de una bomba de tipo de desplazamiento positivo, para bombear agua a través del circuito de recirculación de agua 2, definiendo así una dirección de flujo preferida D en el circuito, y unos medios de depuración de agua que componen la segunda etapa de depuración de agua 3 para depurar el agua aguas abajo de la entrada de agua 21. La segunda etapa de depuración de agua 3, como se muestra en la figura 1, incluye al menos un dispositivo de filtro de refinamiento 12 y un dispositivo de tratamiento por radiación 13, preferentemente un dispositivo de tratamiento por radiación que usa un dímero de xenón Xe2 para dar una emisión principal estimulada a una longitud de onda de 172 nm que sea capaz de reducir el nivel de COT.
Una porción de dispensación 5 del circuito de recirculación de agua 2 incluye una o más salidas 6 para el agua depurada que se desvían respectivamente desde el circuito de recirculación de agua 2 (es decir, desde la porción de dispensación 5 del mismo) aguas abajo de los medios de depuración de agua del segunda etapa de depuración de agua 3 y, para cada una de las salidas, hay una válvula dispensadora 22 dispuesta entre cada salida 6 y el circuito de recirculación de agua 2 para dispensar de manera controlada el agua depurada desde el circuito de recirculación 2, a través de la respectiva salida 6, haciendo funcionar la respectiva válvula dispensadora 22. La estructura de las salidas 6 puede ser preferentemente similar a la descrita en el documento EP 1814007 A1.
La válvula o válvulas dispensadoras 22 son válvulas solenoides del tipo que tiene una vía de flujo normalmente cerrada (NC).
Por tanto, el circuito de recirculación de agua 2 que se muestra en la figura 1 se diferencia del divulgado en el documento EP 1814007 A1, entre otras cosas, por la provisión de un paso de derivación 23 que se desvía del circuito de recirculación de agua 2 y que deriva la porción de dispensación 5 del circuito de recirculación de agua 2 que incluye la válvula o válvulas dispensadoras 22. El paso de derivación 23 también incluye una válvula 19 en forma de válvula de tres vías para controlar el caudal a través del paso de derivación 23 y para controlar el caudal en la porción de dispensación 5 del circuito de recirculación de agua, preferentemente de tal manera que los caudales se controlen simultáneamente en direcciones opuestas mediante una sola activación, es decir, si se aumenta el caudal a través del paso de derivación 23, entonces se reduce el caudal que va hacia la porción de dispensación 5, preferentemente en las cantidades correspondientes. La válvula de tres vías 19 de tal estructura está preferentemente motorizada para permitir una regulación precisa y un funcionamiento remoto gracias a un controlador. Por tanto, la corriente entrante del circuito de recirculación 2 aguas abajo de la segunda etapa de depuración de agua 3 se divide en dos corrientes, una a través del paso de derivación 23 y otra a través de la porción de dispensación 5, y la válvula 19 será la que establezca selectivamente la relación de división.
El sistema de dispensación y depuración de agua 100 que se muestra en la figura 1 comprende además una tercera vía de flujo de conexión 15 que se desvía desde el circuito de recirculación de agua 2 en una posición aguas arriba de la posición en la que la segunda vía de flujo de conexión 7b se conecta al circuito de recirculación 2 en la dirección del flujo de circulación D. De modo más preciso, la tercera vía de flujo de conexión 15 se desvía desde la porción de dispensación 5 del circuito de recirculación de agua 2 en una posición aguas abajo de la una o más salidas 6 en la dirección del flujo de circulación D y proporciona una conexión con la primera vía de flujo de conexión 7a en una posición 15a aguas arriba del depósito 4 y aguas abajo de la primera disposición de válvula 8, y de forma más precisa, aguas arriba del dispositivo de tratamiento por radiación UV 11 que se proporciona así en la primera vía de flujo de conexión 7a aguas abajo de la posición donde la tercera vía de flujo de conexión 15 se conecta con la primera vía de flujo de conexión 7a.
Una segunda disposición de válvula 16, preferentemente en forma de una válvula que puede funcionar por control remoto junto con un controlador, por ejemplo, una válvula solenoide del tipo que tiene una vía de flujo normalmente cerrada (NC), está dispuesta para controlar selectivamente, preferentemente para permitir o bloquear, el flujo a través de la tercera vía de flujo de conexión 15. En caso de que la segunda disposición de válvula 16 funcione para permitir el flujo de agua desde el circuito de circulación 2, a través de la tercera vía de flujo de derivación 15, hasta la primera vía de flujo de conexión 7a mientras que la primera disposición de válvula 8 funciona para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 hasta el depósito 4, se crea una vía de flujo de recirculación cerrada que permite la circulación del agua pura almacenada en el depósito 4 y del agua pura/ultrapura contenida en el circuito de recirculación y dispensación 2 a través de la segunda etapa de depuración 3 sin necesidad de dispensar agua por la salida o salidas 6.
El sistema comprende un controlador (no mostrado) para controlar las respectivas válvulas y los medios de bombeo y el controlador está dispuesto para realizar los diversos ajustes de control en función de la programación predefinida.
Dicho controlador puede disponerse para hacer funcionar el sistema en un modo en el que la primera disposición de válvula 8 está ajustada para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 hasta el depósito 4 y para drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 mientras funciona una bomba 19 en la primera etapa de depuración 1 para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración 1.
Dicho controlador también se puede disponer para hacer funcionar el sistema en un modo de recirculación en el que la primera disposición de válvula 8 está ajustada para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 hasta el depósito 4, y la segunda disposición de válvula 16 está ajustada para permitir el flujo a través de la tercera vía de flujo de conexión 15 mientras se hace funcionar una bomba de circulación 18 del circuito de recirculación de agua 2 para hacer circular el agua a través del circuito de recirculación y dispensación de agua 2 y el depósito 4. El controlador se puede disponer para hacer funcionar automáticamente el sistema en el modo de recirculación dependiendo del tiempo de inactividad detectado de la dispensación de agua desde la porción de dispensación (5) y/o la cantidad de dispensación detectada y/o la contaminación detectada. En el sistema se pueden proporcionar detectores y/o temporizadores correspondientes para detectar los parámetros e introducir información en el controlador como una entrada.
En un aspecto más general, la invención se puede aplicar en cualquier sistema de depuración y dispensación de agua 100 que comprenda una primera etapa de depuración 1 para depurar el agua hasta conseguir un primer grado de pureza del agua, un circuito de recirculación de agua 2 que incluye una segunda etapa de depuración 3 para depurar el agua hasta conseguir un segundo grado de pureza del agua superior al primer grado de pureza y una porción de dispensación 5 que incluye una o más salidas 6 para el agua depurada aguas abajo de dicha segunda etapa de depuración 3 en la dirección del flujo de circulación D, y un depósito 4 dispuesto para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración 1 a través de una primera vía de flujo de conexión 7a para suministrar el agua desde la primera etapa de depuración 1 hasta el depósito 4 y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación de agua 2 a través de una segunda vía de flujo de conexión 7b, en donde la invención también comprende un método para hacer funcionar dicho sistema de depuración y dispensación de agua. El método incluye, con el fin de obtener los efectos descritos anteriormente y mejorar la calidad del agua producida por el sistema, evitando la descarga de contaminantes desde la primera etapa de depuración hasta el depósito y permitiendo simultáneamente el enjuague de la primera etapa de depuración y las comprobaciones de hermeticidad del circuito de recirculación después de la instalación y/o mantenimiento del sistema, el bloqueo de un flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 hasta el depósito 4 y el drenaje del agua depurada desde la primera etapa de depuración 1 mientras funciona una bomba 19 en la primera etapa de depuración 1 para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración 1.
Para mejorar la calidad del agua en caso de que los tiempos de inactividad del sistema sean prolongados y/o las cantidades de dispensación sean pequeñas y/o haya tuberías o tubos de distribución de gran longitud en la porción de dispensación 5 (es decir, cuando los puntos de uso están separados de la unidad principal donde se alojan los componentes de la etapa de depuración 3), el método comprende además detener el drenaje de agua depurada de la primera etapa de depuración 1 y el funcionamiento de la bomba 19 de la primera etapa de depuración 1, y desviar el agua de la porción de dispensación 5 del circuito de recirculación de agua 2 en una posición aguas abajo de la una o más salidas 6 o puntos de uso en la dirección del flujo de circulación D, y enviar el agua desviada a la primera vía de flujo de conexión 7a aguas abajo de la primera disposición de válvula 8 y aguas arriba del dispositivo de tratamiento por radiación UV 11 (que se proporciona aguas arriba del depósito 4) mientras se hace funcionar una bomba de circulación 18 en el circuito de recirculación de agua 2 para hacer circular el agua a través del circuito de recirculación de agua 2 (incluyendo el dispositivo de tratamiento por radiación 13 del mismo), el dispositivo de tratamiento por radiación UV 11 y el depósito 4. Este aspecto del método se puede utilizar en combinación con el enjuague de la primera etapa de depuración e independientemente del mismo.
En el método de funcionamiento de un sistema de dispensación y depuración de agua, la circulación del agua a través del circuito de recirculación de agua 2 y el depósito 4 se puede realizar dependiendo del tiempo de inactividad de la dispensación de agua desde la porción de dispensación 5 y/o la cantidad de dispensación y/o la detección de contaminación en el agua pura o ultrapura.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de dispensación y depuración de agua (100) que comprende un sistema de circuitos que incluyen:
una primera etapa de depuración (1) para depurar el agua hasta conseguir un primer grado de pureza del agua, comprendiendo la primera etapa de depuración (1) una bomba (19) para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración (1);
un circuito de recirculación de agua (2) que incluye una segunda etapa de depuración (3) para depurar el agua hasta conseguir un segundo grado de pureza del agua superior al primer grado de pureza y una porción de dispensación (5) que incluye una o más salidas (6) para el agua depurada, una o más salidas (6) que se desvían respectivamente del circuito de recirculación de agua (2), aguas abajo de dicha segunda etapa de depuración (3) en una dirección de flujo de circulación (D) en el circuito de recirculación de agua (2); y
un depósito (4) dispuesto para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración (1) a través de una primera vía de flujo de conexión (7a) para suministrar el agua desde la primera etapa de depuración (1) hasta el depósito (4) y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación de agua (2) a través de una segunda vía de flujo de conexión (7b), en donde se proporciona una primera disposición de válvula (8) en una vía de flujo entre la primera etapa de depuración (1) y el depósito (4) y que está dispuesta para bloquear selectivamente el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) hasta la primera vía de flujo de conexión (7a) y para drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) hasta un desagüe, en donde la primera etapa de depuración (1) comprende al menos un módulo de electrodesionización (9) para depurar el agua y la primera disposición de válvula (8) está dispuesta aguas abajo de la salida del módulo de electrodesionización (9), en donde la primera disposición de válvula (8) es una válvula de 3 vías,
en donde un dispositivo de tratamiento por radiación UV (11) está dispuesto en la primera vía de flujo de conexión (7a) para depurar el agua aguas abajo de la primera disposición de válvula (8) y aguas arriba del depósito (4), y en donde una tercera vía de flujo de conexión (15) se desvía desde dicha porción de dispensación (5) de dicho circuito de recirculación de agua (2) en una posición aguas abajo de la una o más salidas (6) en la dirección del flujo de circulación (D) y se conecta a la primera vía de flujo de conexión (7a) aguas arriba del dispositivo de tratamiento por radiación UV (11) y aguas abajo de la primera disposición de válvula (8), creando así una vía de flujo de recirculación cerrada que permite la circulación del agua almacenada en el depósito (4) y del agua contenida en el circuito de recirculación (2) a través de la segunda etapa de depuración (3) a menos que el agua se dispense desde la una o más salidas (6).
2. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 1, en donde la segunda etapa de depuración (3) comprende al menos un dispositivo de filtro de refinamiento (12) y un dispositivo de tratamiento por radiación (13) para la depuración del agua.
3. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 2, en donde el dispositivo de tratamiento por radiación (13) es un dispositivo de tratamiento por radiación que utiliza un dímero de xenón Xe2 para proporcionar una emisión principal estimulada a una longitud de onda de 172 nm.
4. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el dispositivo de tratamiento por radiación UV (11) es un dispositivo de tratamiento por radiación UV-C, más preferentemente un dispositivo de tratamiento por radiación UV-C l Ed , y en donde la potencia de emisión de UV del dispositivo de tratamiento por radiación UV-C es preferentemente regulable según el caudal de agua a través del dispositivo de tratamiento por radiación UV-C.
5. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 4, en donde el dispositivo de tratamiento por radiación LED UV-C está dispuesto para emitir luz en el intervalo de longitud de onda de 260-290 nm.
6. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una segunda disposición de válvula (16) dispuesta para controlar selectivamente, preferentemente para permitir o bloquear el flujo a través de la tercera vía de flujo de conexión (15).
7. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además un controlador dispuesto para hacer funcionar el sistema en un modo en el que la primera disposición de válvula (8) está ajustada para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) hasta el depósito (4) y para drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) mientras la bomba (19) está funcionando en la primera etapa de depuración (1) para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración (1).
8. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 6, que comprende además un controlador dispuesto para hacer funcionar el sistema en un modo de recirculación, en el que la primera disposición de válvula (8) está ajustada para bloquear el flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) hasta el depósito (4), y la segunda disposición de válvula (16) está ajustada para permitir el flujo a través de la tercera vía de flujo de conexión (15) mientras se hace funcionar una bomba de circulación (18) en el circuito de recirculación de agua (2) para hacer circular el agua en la vía de flujo de recirculación cerrada a través del circuito de recirculación de agua (2) y el depósito (4).
9. El sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 8, en donde el controlador está dispuesto para hacer funcionar automáticamente el sistema en el modo de recirculación dependiendo del tiempo de inactividad detectado de la dispensación de agua desde la porción de dispensación (5) y/o la cantidad de dispensación detectada y/o la contaminación detectada.
10. Un método para hacer funcionar un sistema de depuración y dispensación de agua (100), sistema de depuración y dispensación (100) que comprende un sistema de circuitos que incluye:
una primera etapa de depuración (1) para depurar agua hasta conseguir un primer grado de pureza del agua; un circuito de recirculación de agua (2) que incluye una segunda etapa de depuración (3) para depurar el agua hasta conseguir un segundo grado de pureza del agua superior al primer grado de pureza y una porción de dispensación (5) que incluye una o más salidas (6) para el agua depurada, una o más salidas (6) que se desvían respectivamente del circuito de recirculación de agua (2), aguas abajo de dicha segunda etapa de depuración (3) en una dirección de flujo de circulación (D) en el circuito de recirculación (2); y
un depósito (4) dispuesto para recibir y almacenar temporalmente el agua depurada en la primera etapa de depuración (1) a través de una primera vía de flujo de conexión (7a) para suministrar el agua desde la primera etapa de depuración (1) hasta el depósito (4) y enviar el agua almacenada al circuito de recirculación de agua (2) a través de una segunda vía de flujo de conexión (7b), en donde el método comprende:
un primer modo de funcionamiento que incluye bloquear un flujo de agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) hasta el depósito (4) y drenar el agua depurada desde la primera etapa de depuración (1) mientras se hace funcionar una bomba (19) en la primera etapa de depuración (1) para impulsar el agua a través de la primera etapa de depuración (1), y
un segundo modo de funcionamiento que incluye detener el drenaje de agua depurada de la primera etapa de depuración (1) y detener el funcionamiento de la bomba (19) en la primera etapa de depuración (1); y desviar agua desde dicha porción de dispensación (5) de dicho circuito de recirculación de agua (2) en una posición aguas abajo de dicha o más salidas (6) en la dirección del flujo de circulación (D), y suministrar el agua desviada hacia la primera vía de flujo de conexión (7a) aguas arriba de un dispositivo de tratamiento por radiación UV (11) dispuesto en la primera vía de flujo de conexión (7a) aguas arriba del depósito (4) mientras se hace funcionar una bomba de circulación (18) en el circuito de recirculación de agua (2) para hacer circular el agua a través el circuito de recirculación de agua (2), el dispositivo de tratamiento por radiación UV (11) y el depósito (4).
11. El método de funcionamiento de un sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 10, que comprende además tratar el agua desviada en el dispositivo de tratamiento por radiación UV (11) aguas arriba del depósito (4) mediante radiación UV-C, preferentemente en el intervalo de longitud de onda de 260-290 nm.
12. El método de funcionamiento de un sistema de depuración y dispensación de agua (100) según las reivindicaciones 10 u 11, en donde el segundo modo de funcionamiento, que incluye la circulación del agua a través del circuito de recirculación de agua (2) y el depósito (4), se realiza dependiendo de un tiempo de inactividad de la dispensación de agua desde la porción de dispensación (5) y/o la cantidad de dispensación y/o la detección de contaminación.
13. El método de funcionamiento del sistema de depuración y dispensación de agua (100) según la reivindicación 10, 11 o 12, en donde el segundo modo de funcionamiento se ejecuta en combinación con el primer modo de funcionamiento o independientemente del primer modo de funcionamiento.
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