MX2007010395A - Un dispositivo y un metodo para purificar un liquido con ozono y recirculacion. - Google Patents

Un dispositivo y un metodo para purificar un liquido con ozono y recirculacion.

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MX2007010395A
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Avraham Cohen
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Abstract

Un dispositivo (1) para purificar un liquido en particular agua (W1) se proporciona con un sometimiento a ozono (8) para tratamiento de liquido (W1) con ozono (I) y con un deposito (48) de almacenamiento conectado hidraulicamente a la unidad de sometimiento a ozono. El dispositivo (1) se proporciona con medios (54, 68, 60) de recirculacion para recircular el liquido tratado desde el deposito (48) de almacenamiento a traves de una linea (66, 69, 61) de recirculacion. La linea (66, 69, 61) de recirculacion se proporciona con al menos una unidad (58, 56) de filtracion.

Description

UN DISPOSITIVO Y UN MÉTODO PARA PURIFICAR UN LIQUIDO CON OZONO Y RECIRCULACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un dispositivo y a un método para purificar un líquido, en particular agua, de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones de patente independientes .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En muchas partes del mundo, fuentes de agua para beber contienen contaminantes microbiológicos tales como quistes, bacterias y virus, además de concentraciones de especies químicas inorgánicas tales como hierro ferroso, manganeso, sulfuro de hidrógeno, arsénico y fluoruro que representan peligros de salud a largo plazo o problemas estéticos . Algunas localidades sólo pueden tratar una parte del problema, o las plantas de tratamiento no pueden confiar en distribuir consistentemente agua para beber de estándares apropiados. Si el agua de la fuente contiene cantidades importantes de materia orgánica tales como humatos, la higiene por medio de altos niveles de cloro puede agregar nuevos contaminantes químicos tóxicos en forma de tphalometanos (THM) .
La fuente de agua también puede ser un pozo privado para el cual el usuario es completamente responsable del sistema de tratamiento. Sin embargo, algunos usuarios privados tienen el conocimiento técnico de tratar y mantener adecuadamente tal fuente. De este modo, existe una necesidad de un dispositivo simple, de punto de uso automático que sea capaz de tratar eficientemente el agua para los estándares de agua potable establecidos por la USEPA (Agencia de Protección ambiental de los Estados Unidos) , y que es apropiada para su utilización por un individuo privado u oficina. El tratamiento de multifase de agua utilizando filtros de sedimentos, seguidos por la filtración de carbono activado para remover cloro, seguido por osmosis inversa para remover la mayor parte de la sal, y finalmente la remoción de los compuestos orgánicos minúsculos por el carbón activado se conoce en la técnica. Debido a que las membranas de osmosis inversa generalmente tienen bajas proporciones de tratamiento de agua, el agua tratada debe almacenarse en un depósito y protegerse de la recontammación bacteriana. Periódicamente, esta requiere higiene del depósito debido al crecimiento bacteriano y problemas de sabor y olor acompañantes. Estos sistemas no son adecuados para la operación en agua no potable, a menos que el depósito de agua tratada además se someta a esterilización química por ozono o dosificación con un bajo nivel de cloramina. La higiene química de punto de uso del agua para beber se conoce. El ozono es un químico preferido ya que puede generarse fácilmente m situ, no forma subproductos halogenados potencialmente tóxicos (THM) , y revierte el oxígeno molecular dentro de un tiempo corto. Varios dispositivos de la técnica anterior se conocen. US 5,683,576 describe un aparato de tratamiento de agua basado en ozono adecuado para punto de uso residencial y punto de entrada. Esto comprende un filtro de pretratamiento, un reactor de ozono en lotes (cámara de CT) , un generador de ozono, tanques de almacenamiento y un microcontrolador para tratar agua. El agua sin tratar se pasa a través de un filtro de pretratamiento hacia la CT donde el ozono se disuelve en el agua para exterminar las bacterias, virus y otros microorganismos. El ozono se elabora m situ por un generador de ozono. El agua tratada se bombea hacia un tanque de almacenamiento del cual se extrae sobre pedido. El tanque de almacenamiento se protege de los contaminantes llevados por el aire por capa de aire enriquecida por ozono en el espacio entre la altura del agua almacenada y la parte superior del tanque de almacenamiento. El agua de la CT se vacía a través de esta capa conforme entra al tanque de almacenamiento. El agua almacenada se re-circula periódicamente nuevamente hacia la CT para re-tratamiento . Tal dispositivo tiene ciertas desventajas. Cuando el agua se hace re-circular hacia la CT para el re- ratamiento, ninguna parte de agua sin tratar puede someterse a ozono debido a que la CT está en uso. La eficiencia de producción del dispositivo de este modo se limita. Adicionalmente, este dispositivo sólo dirige la remoción de componentes microbiológicos . El agua sin tratar normalmente contiene contaminantes inorgánicos, los cuales también necesitan consideración. US 6,475,352 B2 describe un purificador de agua doméstico que utiliza ozono inyectado en un sistema de re-circulación que contiene un prefiltro, filtro de carbón activado principal, reactor de tratamiento de agua y opcionalmente, un filtro de carbón activado de refinamiento para filtrar el agua antes de la distribución. La operación del sistema es a través de un microcontrolador y una bomba con un sistema de válvulas El agua debe circularse a un mínimo de 3-8 veces a través del filtro principal y el reactor para poder lograr un nivel apropiado de tratamiento microbiológico. Mientras este aparato removerá las partículas coloidales (ya sea presentes micialmente o generadas por la oxidación de especies durante el proceso de sometimiento a ozono) y los contaminantes químicos orgánicos, no proporciona una respuesta a la remoción de iones inorgánicos tales como arsénico o fluoruro que puedan estar presentes en concentraciones que representan una amenaza de salud a largo plazo. Además, no existe posibilidad de almacenar agua purificada mientras se continúa el tratamiento de agua sin tratar.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN De este modo, es un objeto de la presente invención solucionar las desventajas de la técnica anterior, especialmente para proporcionar un método y un dispositivo para purificar un líquido que permita una purificación eficiente de un líquido tal como agua sin tratar, en particular en una aplicación de punto de uso. Además, el dispositivo debe asegurar automáticamente la purificación confiable y evitar la recontammación en casos donde ningún líquido purificado se distribuye durante un cierto periodo de tiempo. De acuerdo con la presente invención, estos y otros objetos se resuelven con un dispositivo y método con las características de las reivindicaciones de patente independientes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Ahora se hará referencia a los dibujos que ilustran, por medio del ejemplo solamente, una modalidad preferida de la presente invención: La Figura 1 es una ilustración diagramática del principio de la presente invención, La Figura 2 es una representación esquemática de un dispositivo de acuerdo con la presente invención y Las Figuras 3a a 3d son modos diferentes de operación de la invención de patente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El dispositivo se utiliza básicamente para purificar líquidos tales como agua potencialmente no potable de un pozo privado o fuente pública no confiable. Comprende por lo menos una unidad de tratamiento líquido de reacción de sometimiento a ozono conectado hidráulicamente a la fuente. La función primaria de la unidad de reacción del sometimiento a ozono es mactivar los contaminantes microbiológicos , que pueden estar presentes en el agua sin tratar. La unidad de reacción de sometimiento a ozono típicamente constituye un reactor de lotes comprendido de un tanque de tratamiento, fuente de gas de ozono, rociadora para introducción del gas en forma de burbujas pequeñas, medio apropiado para controlar el influjo y salida del agua así como su nivel en el tanque de tratamiento, y cronómetro para controlar el tiempo de tratamiento. El dispositivo además se proporciona con un depósito de almacenamiento, conectado hidráulicamente a la unidad de sometimiento a ozono, para almacenar agua purificada hasta que se distribuya por el usuario. De acuerdo con la presente invención, el dispositivo además se proporciona con medios de re-circulación para re-circular el líquido de tratado desde el depósito de almacenamiento a través de una línea de recirculación proporcionada con por lo menos una unidad de filtración. Contrario a la técnica anterior, el líquido tratado no se hace recircular desde el depósito de almacenamiento hasta la unidad de sometimiento a ozono. De hecho, se alimenta a través de la unidad de filtración la cual se dispone en la línea de recirculación, y nuevamente hacia el depósito de almacenamiento. Tal diseño tiene varias ventajas. Primeramente, es posible recircular el líquido sometido a ozono desde el depósito de almacenamiento una pluralidad de veces a través de la unidad de filtración para poder remover contaminantes inorgánicos aún presentes en el agua después del sometimiento a ozono. Esto permite que un uso óptimo del medio de filtración se logre debido al tiempo de residencia prolongando creado por el tratamiento repetido en la unidad de filtración. En segundo lugar, el tratamiento de sometimiento a ozono del agua ahora sin tratar puede llevarse a cabo en paralelo con un ciclo de recirculación, el cual incrementa la eficacia del dispositivo con respecto a su producción de tratamiento de agua por día.
De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el dispositivo además se proporciona con medios para someter al ozono el líquido en el dispositivo de almacenamiento y/o en la línea de recirculación. Si el líquido se somete a ozono en el depósito de almacenamiento, durante una recirculación, el ozono disuelto también se transportará a través de la línea de circulación así como cualesquier válvulas, miembros de conexión o dispositivos de filtración dispuestos en la misma. De este modo, el crecimiento microbiológico en los componentes del sistema hidráulico y en la unidad de filtración se inhiben o se evitan completamente, dependiendo de la frecuencia y concentración del proceso de sometimiento a ozono. Mientras tal sometimiento a ozono se prefiere en el contexto de una unidad de recirculación que comprende una unidad de filtración como se menciona en lo anterior, someter a ozono el líquido purificado en el tanque de almacenamiento también es preferible en ausencia de tal recirculación. Especialmente, puede ser preferible someter a ozono el líquido contenido en un tanque de almacenamiento de vez en cuando si ningún líquido se ha distribuido durante un cierto periodo de tiempo. Al proporcionar una unidad de sometimiento a ozono para someter a ozono el agua sin tratar y un medio adicional para someter a ozono el agua purificada en un depósito de almacenamiento, el sometimiento a ozono del agua sin tratar y volver a someter a ozono el agua purificada puede llevarse a cabo en paralelo. Volver a someter a ozono por lo tanto no tiene ninguna influencia negativa sobre el sometimiento a ozono del agua sin tratar en la unidad de reacción de sometimiento a ozono, o en la productividad diaria del sistema de tratamiento. De preferencia, por lo menos parte de la línea de recirculación forma una parte de la conexión hidráulica entre la unidad de reacción de sometimiento a ozono y el depósito de almacenamiento. Especialmente se prefiere disponer una unidad de filtración en la línea de recirculación de tal manera que el agua sometida a ozono bombeada desde la unidad de reacción de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento se alimentará a través de la unidad de filtración en la línea de recirculación . También es posible utilizar diferentes unidades de filtración para transferencia y recirculación. De esta manera, los contaminantes pueden removerse durante la transferencia desde la cámara de reacción de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento, y con la recirculación, su concentración además puede reducirse con cada paso a través del filtro. El tiempo de contacto incrementado entre el medio de filtración y el agua tratada de este modo permite la utilización ya sea de un filtro de dimensiones menos eficientes más pequeñas o para tratamiento más rápido por medio de una proporción de flujo de recirculación más alta. De acuerdo con una modalidad adicional de la invención, el dispositivo puede proporcionarse con medios de temporización y control para recircular periódicamente el líquido a través de la línea de recirculación. En el contexto de sometimiento a ozono de líquido en el depósito de almacenamiento, esto se prefiere especialmente para evitar el recrecimiento de los contaminantes microbiológicos . Adicional o alternativamente, también es posible proporcionar el dispositivo con medios de bomba y control para recircular automáticamente el líquido hasta que la concentración de contaminantes se remueva del líquido por la unidad de filtración que ha caído por debajo de un nivel predeterminado. Desde luego, en uno y el mismo dispositivo, pueden existir ambos, medios para recircular periódicamente el líquido y medios para recircular micialmente el líquido hasta que se logre una cierta concentración de contaminantes . En una modalidad preferida, la unidad de filtración en la línea de recirculación se piensa de preferencia para la remoción parcial o completa de iones inorgánicos tales como arsénicos y/o fluoruros. Se ha encontrado con respecto a la forma de hierro trivalente, de arsenita, forma de arsénico, ferrosa, divalente, y la forma de manganeso, trivalente del manganeso, que el tratamiento de ozono del agua en la unidad de reacción de sometimiento a ozono oxida los contaminantes a un nivel de valencia más alto donde pueden removerse en una unidad de filtración subsiguiente. Para remoción de los iones de arsenato pentavalentes solubles, resultantes, esta unidad de filtración subsiguiente de preferencia es un filtro de alúmina activada. De acuerdo con una modalidad preferida adicional de la invención, la línea de recirculación puede proporcionarse con un dispositivo de filtración adicional dispuesto corriente arriba de la unidad de filtración de alúmina activada. De preferencia, esto puede ser un conjunto de filtros de microfibra de vidrio y de bloque de carbón activado. Tales filtros removerán cualesquier óxidos coloidales que resulten del hierro y manganeso, así como moléculas orgánicas y sueltas. También pueden remover potencialmente iones de bromato carcinogénicos que pueden haberse formado de los iones de bromuro presentes en el agua durante el sometimiento a ozono. De preferencia, la unidad de sometimiento a ozono de la presente invención se designa para el sometimiento a ozono por lotes de una cierta cantidad predeterminada de líquido. Esto permite el sometimiento a ozono durante un tiempo suficiente para alcanzar el nivel de tratamiento deseado incluso en caso de que un usuario deba distribuir agua desde el tanque de almacenamiento. Además, esto permite la purificación de agua y el reabastecimiento del dispositivo de almacenamiento incluso en momentos donde no se distribuye agua purificada. De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el dispositivo puede proporcionarse con un conducto de gas entre la unidad de reacción de sometimiento a ozono y el dispositivo de almacenamiento. El exceso de ozono, el cual debe dejarse salir de la unidad de reacción de sometimiento a ozono, puede transferirse hacia el depósito de almacenamiento a través de este conducto. Esto permite un sometimiento a ozono particularmente simple en el dispositivo de almacenamiento con uno y el mismo generador de ozono. De acuerdo con esta modalidad preferida, el dispositivo de almacenamiento se proporciona con un filtro de ventilación de carbón activado para remover el ozono de la corriente de gas portador (ya sea aire u oxígeno) que se ventila del depósito de almacenamiento, ya que no es deseable a partir del punto de vista de la salud y seguridad del usuario que grandes cantidades de ozono entren al área inmediata del purificador de agua. De acuerdo con otra modalidad preferida de la invención, el dispositivo puede proporcionarse con un solo generador de ozono. Este generador puede conectarse a la unidad de reacción de sometimiento a ozono y al depósito de almacenamiento. Válvulas apropiadas pueden permitir alimentar el ozono a cualquiera o ambos de la unidad de sometimiento a ozono y el depósito de almacenamiento. El dispositivo de acuerdo con la invención se proporciona de preferencia con una bomba para alimentar el líquido. La bomba puede utilizarse principalmente para alimentar el líquido desde la unidad de reacción de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento. Conforme el líquido se alimentará a través de una unidad de filtración, se prefiere que la bomba alimente el líquido a una proporción de flujo constante. Especialmente se prefiere conectar hidráulicamente la bomba al depósito de almacenamiento con medios de válvula de tal manera que en un primer modo de operación, la bomba se adapta para alimentar un líquido desde la unidad de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento. En un segundo modo de operación, la bomba se adapta para la recirculación de un líquido a través de una unidad de filtración y la línea de recirculación . En un tercer modo de operación, la bomba se adapta para alimentar el líquido purificado desde el depósito de almacenamiento hasta un surtidor de distribución. Con una y la misma bomba y mediante el uso de válvulas apropiadas toda la alimentación del líquido puede lograrse . De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, un método para purificar un líquido, en particular agua, se proporciona. En una primera etapa, el líquido se somete a ozono en una unidad de sometimiento a ozono. El líquido sometido a ozono entonces se transfiere a un depósito de almacenamiento. Por consiguiente, un líquido de preferencia se alimenta a través de por lo menos una unidad de filtración. En una última etapa, el líquido se hace recircular desde el depósito de almacenamiento a través de una línea de recirculación y nuevamente hasta el depósito de almacenamiento a través de por lo menos una unidad de filtración. De preferencia, el líquido se alimenta a través de la misma unidad de filtración durante la transferencia de la unidad de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento y durante la recirculación. Tubos apropiados y válvulas permiten conectar selectivamente la unidad de filtración a la línea de recirculación o a una línea de transferencia que conecta la unidad de sometimiento a ozono al depósito de almacenamiento El líquido puede recirculares de vez en cuando, por ejemplo, periódicamente. La recirculación de preferencia se hace si muy poca cantidad de agua purificada se ha distribuido durantes un periodo predeterminado de tiempo. Tal recirculación, combinada con sometimiento a ozono periódico del depósito de almacenamiento, evita el recrecimiento de las bacterias en momentos de no uso. Alternativamente, también es posible recircular el líquido después de la transferencia de la unidad de reacción de sometimiento a ozono durante un cierto periodo de tiempo o un cierto número de veces. La recirculación se hace hasta que la cantidad de contaminantes en el líquido se reduce por debajo de un nivel predeterminado. Esto puede medirse ya sea directamente al medir un contenido de contaminantes o empíricamente al recircular el agua durante un cierto periodo de tiempo. Desde luego, es posible recircular micialmente el líquido para poder reducir la cantidad de contaminantes y después de esto recircular periódicamente el líquido después del sometimiento a ozono del depósito de almacenamiento para poder evitar el recrecimiento de material biológico. De acuerdo con una modalidad preferida adicional de la invención, el líquido tratado con ozono se alimenta a través de dispositivos de doble filtración, antes de entrar al depósito de almacenamiento, de preferencia a través de un filtro de bloque de carbón activado para la remoción de partículas coloidales y materia orgánica disuelta, seguido por un filtro de alúmina activada el cual se utiliza para remoción de iones inorgánicos tales como arsénicos o fluoruros . De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el líquido se somete a ozono en un lote en la unidad de reacción de sometimiento a ozono. Por lo tanto, una cantidad predeterminada de líquido se trata en la unidad de reacción de sometimiento a ozono. La cantidad tratada de líquido se alimenta subsecuentemente al depósito de almacenamiento después del tratamiento de ozono. Esto permite un tratamiento por lotes continuo de agua sin tratar en la unidad de sometimiento a ozono. En paralelo, el agua purificada puede distribuirse desde el depósito de almacenamiento . De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el líquido purificado en el depósito de almacenamiento se trata por lo menos temporalmente con ozono en el depósito de almacenamiento. Tal tratamiento temporal además del sometimiento a ozono en la unidad de sometimiento a ozono evita el recrecimiento de material biológico. Especialmente se prefiere alimentar el exceso de ozono en la unidad de sometimiento a ozono en el depósito de almacenamiento. Si la cantidad de ozono no es suficiente, una conexión directa puede hacerse entre el depósito de almacenamiento y un generador de ozono.
Además se prefiere remover el ozono contenido en la fase de gas en el depósito de almacenamiento de una corriente de gas que sale del depósito de almacenamiento. Para este propósito, la corriente de gas puede alimentarse a través de un filtro de ventilación. Tal ventilación filtrada evita contaminación de los alrededores del dispositivo con ozono. De preferencia, el líquido se alimenta a través de la unidad de filtración a la proporción de flujo constante. Se ha encontrado que al utilizar una proporción de flujo constante, pueden lograrse mejores resultados de filtración. De acuerdo con la presente invención, el líquido puede moverse en diferentes trayectorias. En un primer modo de operación, el líquido puede moverse desde la unidad de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento. Para esta transferencia, una bomba, de preferencia una bomba que alimenta el líquido a una proporción de flujo constante, puede utilizarse. En un segundo modo de operación, el líquido se hace circular a través de la unidad de filtración por la bomba. En un tercer modo de operación, el líquido puede distribuirse por la misma bomba. Una y la misma bomba puede utilizarse para diferentes propósitos si se utilizan válvulas y tubos apropiados.
Además se prefiere someter a ozono el líquido del depósito de almacenamiento ya sea durante o inmediatamente antes de la recirculación. El ozono disuelto en el líquido se mueve a través de la unidad de filtración y/u otros componentes del medio de recirculación . El recrecimiento de bacterias en los componentes del medio de recirculación tales como válvulas, tubos o unidades de filtración se evita por consiguiente. De acuerdo con la presente invención, además se prefiere tratar el agua sin tratar al oxidar contaminantes en el líquido durante el sometimiento a ozono y para remover los contaminantes oxidados en la unidad de filtración. Se ha encontrado que unidades de filtración conocidas que utilizan alúmina activada muestran una eficacia de remoción mejorada para contaminantes inorgánicos tales como arsénicos si el agua sin tratar se ha tratado previamente con ozono. Mientras este principio de remoción como tal tiene ventajas considerables, especialmente se prefiere en el contexto con la recirculación antes mencionada, ya que la eficacia de remoción se disminuye a un pH > 7 , y la recirculación puede realmacenar parte de la eficacia perdida observada en un paso sencillo. De acuerdo con una modalidad preferida adicional de la presente invención, el aparato además incluye un microprocesador con programa de software apropiado para colocar las modalidades preferidas antes mencionadas en uno o más de los siguientes modos operacionales : A. Modo de Reacción y Almacenamiento: - Agua sin tratar se trata en el reactor durante un tiempo de tratamiento de ozono predeterminado, después de lo cual se bombea a través del filtro o filtros y se almacena en el depósito. B. Sometimiento a ozono y reciclaje del depósito periódico: Al agua en el depósito se le da un tratamiento de ozono durante un tiempo predeterminado (tiempo de tratamiento del depósito) mientras se recicla el agua desde el depósito a través de los filtros y nuevamente hasta el depósito. El programa además permite al usuario establecer el número de veces que se le da tratamiento al depósito, y los tiempos específicos entre tratamientos. C. Tratamiento de Sometimiento a Ozono de Periodo de Estancamiento: Si el purificador no se utiliza durante un tiempo predeterminado, el programa somete a ozono automáticamente cualquier parte de agua en la cámara de reacción y en el depósito durante un tiempo predeterminado y después de periodos de estancamiento predeterminados . El agua sin tratar Wl se proporciona por una fuente 10 de agua. Partículas y materia inorgánica coloidal en el agua Wl de fuente no potable primero se prefiltra por un filtro 16. El preflitro 16 comprende una capa de microfibra de vidrio de lµm nominal seguida por un bloque de carbón activado para remover sustancialmente cualquier material orgánico disuelto o coloidal . Aparte de tratar estéticamente el agua Wl para remover la turbidez, al reducir la concentración de material orgánico presente, se requerirá menos ozono en la siguiente fase. Esta agua W2 pretratada se guía hacia una disposición 8 de sometimiento a ozono con un generador 32 de ozono y una cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono (véase Figura 2) para esterilizar el agua pretratada en la unidad 8 de sometimiento a ozono. Arsenita As (III+) por consiguiente se oxida en la forma de arsenato As (V+) . El sometimiento a ozono se lleva a cabo por lotes durante cierto periodo fijo dependiendo de la capacidad de producción del generador de ozono, la demanda estimada de ozono, y el ct (Concentración x Tiempo) requerido para provocar una reducción deseada de cantidad de contaminantes. Para propósitos de desinfección que satisfacen el Estándar de Guía de USEPA, esta es una reducción de 4 log de quistes y virus, y reducción de 7 log de bacterias (es decir, una reacción de 104 o 107) . Cualquier exceso de ion ferroso o de manganeso en el agua también se oxidará al estado férrico o mangánico, y formará partículas coloidales. Puesto que el agua potable está en el margen de pH de 6-8.5, los iones férricos o mángameos son muy msolubles en este margen de pH y se precipitan como sus hidróxidos, en forma de partículas coloidales. El agua W3 pretratada, sometida a ozono entonces se bombea a una proporción de flujo constante desde la unidad 8 de reacción de sometimiento a ozono a través de un segundo conjunto de microfibra de vidrio y filtro 56 de bloque de carbón activado que remueven cualesquier óxidos coloidales, y moléculas orgánicas disueltas así como cualquier ion de bromato que pueda haberse formado a partir de los iones de bromuro presentes. Esto es seguido por un cartucho 58 de alúmina activada que remueve por lo menos el 80% del As(V+) o el fluoruro en un solo paso a una proporción de flujo constante. El agua W4 purificada entonces se almacena en un depósito 48 de almacenamiento de agua purificada. El depósito típicamente puede tener un volumen para 40 litros de agua purificada. El depósito 48 de almacenamiento de agua purificada y las líneas hidráulicas para la distribución del agua pura se mantienen en una condición casi estéril al burbujear periódicamente ozono 03 en el depósito 48 durante periodos cortos de tiempo y recircular el agua W4 desde el depósito 48 de almacenamiento a través de los filtros 56 de microfibra de vidrio y de carbón activado y la columna 58 de alúmina activada, y nuevamente al depósito 48 de almacenamiento . La proporción de flujo de recirculación se establece dependiendo de la eficacia de la columna 58 de alúmina activada, y el número estimado de pasos requeridos para reducir la concentración de cualquiera de As (V+) o el ion de fluoruro en el depósito 48 de almacenamiento hasta una concentración admisible por los estándares de USEPA. Esta estimación depende del tipo y cantidad de medios de alúmina activada, y el diámetro y longitud del filtro, y el volumen del depósito de almacenamiento. De este modo, se determina más fácilmente por prueba y error experimental para el sistema específico. El burbujeo de ozono en el depósito se lleva a cabo periódicamente si no se distribuye agua durante un periodo predeterminado de tiempo, por ejemplo, por cuatro horas. El tiempo de sometimiento a ozono dependerá de la resistencia del generador de ozono y el volumen específico del depósito. Por ejemplo, en el depósito de 20 litros, y con un generador de ozono de lg/horas, el sometimiento a ozono del agua W4 en el depósito 48 de almacenamiento típicamente se lleva a cabo durante 10 minutos. La recirculación también se lleva a cabo micialmente hasta que la concentración de contaminantes en el agua sin tratar se ha reducido a la máxima concentración de contaminantes admisible. También se activa durante los periodos de sometimiento a ozono del depósito posteriormente para poder evitar el recrecimiento microbiológico en el sistema hidráulico tal como en los filtros de carbón activado y alúmina activada, en la tubería, válvulas o en el depósito 48 de almacenamiento. Un aparato adecuado para llevar a cabo el método antes mencionado se muestra esquemáticamente en la Figura 2, excepto para el microcontrolador con su software acompañante, y los circuitos electrónicos que controlan la operación de los diversos elementos. Se entenderá en la descripción que sigue, que referencias a sensores que activan varios elementos operativos se hacen de cierta forma mediante el programa del microprocesador. La fuente de agua no tratada, mostrada en 10, se conecta a una bomba 12 de proporción de flujo constante que se conecta hidráulicamente en serie a una válvula 14 de solenoide y el cartucho 16 de prefiltro. El prefiltro 16 consiste de un filtro de bloque de carbón activado, con un tamaño de poro nominal de 0.5 micrones (KX Industries, USA) , envuelto con material de filtro de microfíbra de vidrio de un tamaño de poro de 1 micrón nominal . Este filtro se proporciona ya sea dentro de un alojamiento de plástico desechable o como un elemento de filtro reemplazable dentro de un alojamiento de filtro estándar (Ametek, USA) . Para un elemento de filtro de 10' ' , la bomba 12 típicamente se opera en 2-1/mm. El prefiltro 16 se conecta hidráulicamente a través de un tubo 17 de agua sin tratar en una cámara 18 de sometimiento a ozono, a través de una tapa 28. La cámara 18 de sometimiento a ozono contiene un conmutador 20 de nivel de agua mínimo, que activa la bomba 12 y abre la válvula 14 siempre que el nivel de agua está por debajo de la altura de conmutador. El agua W2 prefiltrada entonces entra a la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono hasta que se eleva para operar a un conmutador 22 de nivel máximo, y/o conmutador 23 de sobreflujo, que apaga la bomba 12 y cierra la válvula 14. La cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono típicamente puede tener un volumen para 4-8 litros de agua sin tratar, dependiendo de la resistencia del generador de ozono, las restricciones físicas sobre el diseño y tamaño del purificador, y el método para inyectar la mezcla de ozono/aire al agua en la cámara de reacción. Se diseña para operación eficiente al tener una forma cilindrica, con una relación mínima de altura a diámetro de 7:1, y de preferencia 10:1 o más. En la parte inferior 19 de la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono existen medios 26 para introducir una mezcla de ozono/aire en forma de burbujas finas. Esta puede ser un medio de roca cerámica porosa u otra como se conoce en la técnica. El medio 26 de burbujeo se conecta a través de un tubo 29 de sometimiento a ozono para someter a ozono la válvula 30 de solenoide. El tubo 29 de sometimiento a ozono se sella integralmente al pasar a través de la tapa 28. Un tubo 31 de distribución de ozono conecta hidráulicamente la válvula 30 de sometimiento a ozono a un generador 32 de ozono. Después de la activación del conmutador 22 de nivel máximo, la válvula 30 de solenoide de sometimiento a ozono se abre, el generador 32 de ozono se activa y una mezcla de ozono/aire burbujea a través del medio 26 durante un periodo predeterminado, típicamente 5-12 min. para un volumen de la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono para 4 litros, con una relación de altura a diámetro de 7. Una válvula 34 de solenoide de transferencia, conectada a la tapa 28, se abre simultáneamente para permitir que el exceso de aire y el ozono salgan de la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono . El exceso de aire y ozono de la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono se guían a través de la válvula 34 de solenoide de transferencia y el tubo 45 de transferencia a través de una tapa 46 de depósito hacia el espacio aéreo del depósito 48 de almacenamiento de agua tratada. Este gas se ventila hacia la atmósfera a través de un cartucho 50 de filtro de aire de carbón activado granulado (GAC) , dispuesto en la tapa 46 de depósito. El cartucho 50 de filtro activado granulado por ejemplo, puede ser del tipo vendido por Ametek Ltd para el propósito de purificación de aire. El generador 32 de ozono tiene una bomba 36 de aire, conectada en serie a un elemento 38 de enfriamiento seguido por una columna 40 de secado al aire, un conmutador 42 de flujo de aire y un tubo de descarga de corona y suministro 44 de energía. El elemento 38 de enfriamiento es un bloque de metal termoeléctricamente enfriado que contiene una trayectoria de flujo tortuosa para el aire, cuyo propósito es remover el exceso de humedad del medio ambiente y reducir la temperatura de aire en aproximadamente 10°C. El aire Al parcialmente seco, enfriado entra a la columna 40 de secado al aire, la cual se llena con un medio higroscópico tal como tamices moleculares 4A de Zeochem, o cuentas de gel de sílice. El aire A2 que sale de la columna 40 tiene una humedad relativa de no más de 5% a una temperatura de 20°C. Un sensor 43 de humedad y temperatura de aire ingresa datos sobre cada uno de estos parámetros al microcontrolador antes mencionado. En el caso en que los valores medidos ee desvían de los valores predeterminados, el microcontrolador indica un error de sistema y deshabilita el tratamiento de agua en la cámara de reacción de sometimiento a ozono al apagar el suministro 44 de energía y la válvula 30 de sometimiento a ozono. De este modo, el agua ya tratada en el depósito 48 puede distribuirse durante un periodo de tiempo hasta que el generador de ozono pueda requerirse para el sometimiento a ozono del depósito 48. En este punto en el tiempo, la distribución de agua desde el depósito 48 también puede deshabilitarse . Al final del periodo de sometimiento a ozono predeterminado, el microcontrolador abre una válvula 52 de transferencia de agua sometida a ozono, la cual se conecta hidráulicamente entre la parte inferior 19 de la cámara 18 de sometimiento a ozono y una bomba 54 de proporción de flujo constante. La activación de la bomba 54 y la apertura de una válvula 60 de entrada de depósito transfiere el agua W3 desde la cámara 18 de sometimiento a ozono a una proporción de flujo constante a través del filtro 56 de carbón activado y el filtro 58 de alúmina activada. El agua W4 purificada se transfiere a través del tubo 61 de entrada del depósito y la tapa 46 del depósito hacia el depósito 48 de agua tratada. El valor máximo de la proporción de flujo de la bomba 54 se determina por la proporción de flujo máxima admisible para lograr los niveles predeterminados de reducción del material orgánico disuelto por el filtro 56 y la reducción de los iones inorgánicos (arsénico o fluoruro) por el filtro 58. La proporción de flujo típicamente es de 1 litro/minuto para los elementos del cartucho de filtro 10' ' . El filtro 56 es idéntico en construcción al filtro 16 descrito previamente. El filtro 58 de alúmina activada se comprende de una columna de medio de alúmina activada, la cual se ha activado antes de su utilización al contactar el filtro con una solución de 29 g/L del sulfato de aluminio durante un periodo de 1 hora. Esta solución entonces se enjuaga del filtro con agua pura antes de la instalación y utilización en el aparato. Las dimensiones físicas del filtro 58 de alúmina activada se dictan por los parámetros de flujo del bucle de recirculación, el pH y la concentración de arsénico o fluoruro en el agua de fuente, y el volumen total de agua que va a tratarse, por ejemplo, típicamente, puede ser un cartucho cilindrico de 60 mm de diámetro y 500 mm de longitud. El depósito 48 de almacenamiento de agua tratada se proporciona con un conmutador 70 de nivel mínimo, un conmutador 72 de nivel máximo y un conmutador 74 de sobreflujo. Un elemento 62 de burbujeo de aire/ozono, dispuesto en el depósito se conecta por el tubo 63 de sometimiento a ozono del depósito a través de la tapa 46 hasta una válvula 64 de sometimiento a ozono del depósito. La válvula 64 se conecta hidráulicamente al tubo 31 de distribución de ozono y por consiguiente al generador 32 de ozono. En periodos predeterminados, por ejemplo, intervalos de cuatro horas, el microcontrolador activa el generador 32 de ozono y la válvula 16 de sometimiento a ozono del depósito, por consiguiente burbujeando la mezcla de ozono/aire en el depósito 48 de agua tratada. El tubo 66 de salida del depósito se extiende a través de la tapa 46 cerrando el depósito 48 de agua tratada, para permitir que el agua se extraiga del depósito 48. El tubo 66 de salida de depósito se conecta hidráulicamente con una válvula 68 de salida de depósito y un tubo 69 hacia la admisión de la bomba 54. La distribución del agua tratada en el surtidor 78 se hace a través de la válvula 76 de distribución y el tubo 75 de distribución, el cual se conecta a la salida de la bomba 54. Cuando el usuario instruye manualmente al microcontrolador para distribuir el agua purificada tal como por la presión de un botón en el pupficador, las válvulas 68 de salida del depósito y las válvulas 76 de distribución se abren, la bomba 54 se activa, y el agua W6 se distribuye en el surtidor 78. Para lograr el reciclaje del agua desde el depósito 48 a través de los filtros 56 y 58, la válvula 52 de transferencia de agua sometida a ozono y la válvula 76 de distribución permanecen cerradas. La válvula 60 de entrada de depósito y la válvula 68 de salida de depósito, y la bomba 54 se activan, y el agua retratada se regresa al depósito 48 a través del tubo 61 de entrada de depósito. El tiempo para este ciclo de recirculación se predetermina por el valor establecido en el microcontrolador. El sometimiento a ozono en el depósito de almacenamiento y la recirculación normalmente se hace en paralelo . Las figuras 3a a 3e muestran esquemáticamente diferentes modos de operación. En la figura 3a, el agua W2 prefiltrada se somete a ozono en la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono. Para esto, la válvula 30 de sometimiento a ozono se abre y la bomba 36 de aire está operando. El ozono generado por el generador 32 de ozono se alimenta a través del tubo 31 de distribución de ozono y el tubo 29 de sometimiento a ozono en la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono. La figura 3a muestra el primer lote de sometimiento a ozono. La válvula 34 de transferencia de ozono se abre. Todas las otras válvulas se cierran. Cuando este es el lote de inicio, no se contiene agua en el depósito 48 de almacenamiento . La figura 3b muestra la transferencia del agua W3 tratada con ozono al depósito 48 de almacenamiento en el modo Ml . La válvula 52 de transferencia de agua sometida a ozono y la válvula 60 de entrada de depósito se abren y la bomba 54 está operando. Todas las otras válvulas se cierran. La figura 3c muestra otro modo de operación M2. En este modo de operación, los contenidos completos de la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono se han transferido al depósito 48 de almacenamiento. Para poder lograr el tratamiento repetido del agua a través de los filtros 56 y 58, la válvula 52 de transferencia de agua sometida a ozono se cierra y la válvula 68 de salida del depósito y la válvula 60 de la entrada del depósito se abren. La bomba 54 está operando de tal manera que el agua se hace recircular desde el depósito 48 de almacenamiento a través de una línea de recirculación que incluye el tubo 66 de salida de depósito y el tubo 61 de entrada de depósito así como el tubo 69. En este modo de operación, todas las otras válvulas se cierran. Sin embargo, es posible someter a ozono en paralelo el agua sin tratar contenida en la cámara 18 de reacción de sometimiento a ozono en una forma similar como se muestra en la Figura 3a. La figura 3d muestra un modo de operación de recirculación alternativo M2 ' . La válvula 68 de salida del depósito y la válvula 60 de entrada de depósito se abren y la bomba 54 está operando de tal manera que el agua pueda circular. Cuando se compara con la figura 3c, además, la válvula 64 de distribución de ozono del depósito se abre de tal manera que el ozono entra al depósito 48 de almacenamiento. El ozono se disolverá en el agua contenida en el depósito 48 de almacenamiento y se alimentará a través de la línea de recirculación que incluye el tubo 66 de salida de depósito, la válvula 68 de salida de depósito, el tubo 69, la bomba 54, los filtros 56 y 58 así como la válvula 60 de entrada de depósito y el tubo 61 de entrada de depósito. Un nuevo lote de agua sin procesar podría someterse a ozono en paralelo. La figura 3e muestra la distribución del agua W5 purificada en otro modo de operación M3. Un nuevo lote de agua sin procesar podría someterse a ozono en paralelo.

Claims (1)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo para purificar un líquido, en particular agua (Wl) , que se contamina con iones microbiológicos y/o de metal que pueden oxidarse en un estado de oxidación más alto, caracterizado porque comprende por lo menos una unidad de sometimiento a ozono para tratamiento de líquido (Wl) con ozono (O) y un depósito de almacenamiento de líquido tratado, separado físicamente, conectado hidráulicamente a la unidad de sometimiento a ozono, en donde el dispositivo se proporciona con medios de recirculación para recircular líquido (W4) tratado con ozono desde el depósito de almacenamiento a través de una línea de recirculación y donde la línea de recirculación se proporciona con al menos una unidad de filtración. 2. El dispositivo, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una unidad de sometimiento a ozono para tratamiento de líquido (Wl) con ozono (O) y con un depósito de almacenamiento para almacenar el líquido tratado (W4), donde el dispositivo se proporciona con medios para someter a ozono el líquido (W4) en el depósito de almacenamiento y/o en una línea de recirculación . 3. El dispositivo, de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque parte de la línea de recirculación forma una parte de una conexión hidráulica entre la unidad de sometimiento a ozono y el depósito de almacenamiento. 4. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo se proporciona con medios para recircular periódicamente el líquido a través de la línea de recirculación. 5. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo se proporciona con medios de bomba y de control para recircular el líquido (W4) hasta que la cantidad de contaminantes se remueva del líquido (W4) por la unidad de filtración que está por debajo de un nivel predeterminado. 6. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de filtración se adapta para la remoción de compuestos de arsénico y/o fluoruros. 7. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad de filtración es un filtro de alúmina activada. 8. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque la línea de recirculación se proporciona con un dispositivo de filtración adicional dispuesto corriente arriba de la unidad de filtración, de preferencia, con un filtro de carbón activado. 9. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la unidad de sometimiento a ozono se designa para un sometimiento a ozono por lotes de una cantidad de líquido. 10. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque el dispositivo se proporciona con una conexión entre una cámara de sometimiento a ozono y el depósito de almacenamiento, donde el exceso de ozono en la cámara de sometimiento a ozono se puede transferir al depósito de almacenamiento a través de la conexión. 11. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el depósito de almacenamiento se conecta a un generador de ozono por medio de una conexión de sometimiento a ozono del depósito. 12. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el depósito de almacenamiento se proporciona con un filtro de ventilación para remover el ozono en un gas cuando el gas se ventila del depósito de almacenamiento. 13. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 12, caracterizado porque el dispositivo se proporciona con un generador de ozono conectado a la cámara de sometimiento a ozono y al depósito de almacenamiento. 14. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el dispositivo se proporciona con una bomba para alimentar el líquido desde la cámara de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento, de preferencia a una proporción de flujo constante. 15. El dispositivo, de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la bomba se conecta hidráulicamente al depósito de almacenamiento con medios de válvula de tal manera que - en un primer modo de operación (Ml) la bomba se adapta para alimentar líquido (W3) desde la cámara de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento - en un segundo modo de operación (M2) , la bomba se adapta para recircular líquido (W4) en una línea de recirculación y a través de la unidad de filtración, y - en un tercer modo de operación (M3) , la bomba se adapta para alimentar líquido purificado (WL) desde el depósito de almacenamiento hasta el tubo de distribución. 16. El dispositivo, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el dispositivo comprende medios de control para colocar el dispositivo en por lo menos uno de los siguientes modos operacionales , en donde en un modo de reacción y almacenamiento, el agua sin tratar se trata en el reactor durante un tiempo de tratamiento de ozono predeterminado, después de que se bombea a través del filtro o filtros y se almacena en el depósito . - en donde en un modo de sometimiento a ozono y reciclaje del depósito periódico, el agua en el depósito se trata con ozono durante un tiempo predeterminado, por lo que el agua del depósito se recicla a través del filtro y nuevamente al depósito y en donde en un modo de tratamiento de sometimiento a ozono de periodo de estancamiento, cualquier parte de agua en la cámara de reacción y el depósito se somete a ozono durante un tiempo predeterminado y después de periodos de estancamiento predeterminados si el pupficador no se utiliza durante un tiempo predeterminado. 17. Un método para purificar un líquido, en particular agua, caracterizado porque comprende las etapas de - someter a ozono el líquido en una unidad de sometimiento a ozono - transferir el líquido sometido a ozono (W3) a un depósito de almacenamiento, alimentando por consiguiente el líquido a través de por lo menos una unidad de filtración recircular el líquido desde el depósito de almacenamiento a través de una línea de recirculación y nuevamente hacia el depósito de almacenamiento a través de por lo menos una unidad de filtración. 18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el líquido se hace recircular de vez en cuando, de preferencia si una cantidad predeterminada de agua purificada (W6) no se ha distribuido durante un periodo predeterminado de tiempo. 19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el líquido se recircula hasta que la cantidad de contaminantes se remuevan de la unidad de filtración que se reduce por debajo de un nivel predetermmable o donde el líquido se hace recircular durante un periodo predeterminado o predetermmable de tiempo. 20. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque el líquido (W3) tratado con ozono se alimenta a través de un dispositivo de prefíltración, de preferencia a través de un filtro de bloque microporoso de carbón activado antes de que se alimente a través de la unidad de filtración. 21. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque una cantidad predeterminada de líquido se trata con ozono en la cámara de sometimiento a ozono y donde la cantidad tratada de líquido se alimenta a un depósito de almacenamiento después del tratamiento. 22. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque - el líquido se somete a ozono en una unidad de sometimiento a ozono, - el líquido (W3) sometido a ozono se transfiere a un depósito de almacenamiento, - el líquido (W4) en el depósito de almacenamiento se trata por lo menos temporalmente con ozono . 23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el exceso de ozono en la unidad de sometimiento a ozono se alimenta al depósito de almacenamiento por lo menos temporalmente. 24. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 21 ó 22, caracterizado porque el ozono producido por un generador de ozono se alimenta al depósito de almacenamiento a través de una conexión de sometimiento a ozono del depósito. 25. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque el ozono contenido en la fase de gas en el depósito de almacenamiento se remueve de una corriente de gas que sale del depósito de almacenamiento por el paso a través de un filtro de ventilación. 26 El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque el líquido se alimenta a la unidad de filtración a una proporción de flujo constante. 27. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque - en un primer modo de operación (Ml) el líquido se transfiere desde la cámara de sometimiento a ozono hasta el depósito de almacenamiento por una bomba - en un segundo modo de operación (M2) el líquido se hace recircular a través de la unidad de filtración por la bomba y - en un tercer modo de operación (M3) el líquido se distribuye por la bomba. 28. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque durante la recirculación, el líquido que contiene el ozono disuelto se mueve a través de la línea de recirculación y/o a través de la unidad de filtración. 29. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 28, caracterizado porque los contaminantes en el líquido se oxidan durante el sometimiento a ozono en la cámara de sometimiento a ozono y donde los contaminantes oxidados se remueven en la unidad de filtración. 30. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 17 a 29, caracterizado porque - en un modo de reacción y almacenamiento, el agua sin tratar se trata en el reactor durante un tiempo de tratamiento de ozono predeterminado, después de lo cual se bombea a través del filtro o filtros y se almacena en el depósito, - en un modo de sometimiento a ozono y reciclaje del depósito periódico, el agua en el depósito se trata con ozono durante un tiempo predeterminado, por lo que el agua del depósito se recicla a través del filtro y nuevamente hacia el depósito y - en un modo de tratamiento de sometimiento a ozono de periodo de estancamiento, cualquier parte de agua en la cámara de reacción y el depósito se somete a ozono durante un tiempo predeterminado y después de los periodos de estancamiento predeterminados si el purificador no se utiliza durante un tiempo predeterminado.
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