MX2012006202A

MX2012006202A - Desinfeccion de agua mediante radiacion ultravioleta en energia solar.

Info

Publication number: MX2012006202A
Application number: MX2012006202A
Authority: MX
Inventors: Peter Johnstone
Original assignee: First Green Park Pty Ltd
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-28
Also published as: EP2507176A4; AP2012006344A0; CN102639447A; US20120280142A1; WO2011066623A1; EP2507176A1; ZA201203622B; BR112012013423A2; AU2010327323A1

Abstract

Se divulga un dispositivo (10) de tratamiento de agua por energía solar para minimizar bacterias y otros agentes patógenos en agua para tratamiento, la cual es suministrada al dispositivo (10), el dispositivo tiene una superficie (25) de metal inclinada para recibir agua (34) de tratamiento a través de una tubería (37) de suministro en un extremo superior de la superficie (25) de metal para fluir hacia abajo por la misma en un flujo superficial delgado, un panel (14) de transferencia de energía solar transparente o translúcido que está separado por encima de y adyacente a la superficie (25) de metal con lo que la energía solar pasa al agua en la superficie 25 de metal, y medios (28) de recolección de agua en una zona de extremo inferior de la superficie (25) de metal después de pasar por la misma, en donde el agua (34) de tratamiento fluye a un caudal de entre 0.1 y 2 litros/m2/min de la superficie (25) de metal.

Description

DESINFECCIÓN DE AGUA MEDIANTE RADIACIÓN ULTRAVIOLETA EN ENERGÍA SOLAR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al tratamiento de agua mediante el filtrado de partículas sólidas o sólidos disueltos superfluos o no deseados del agua y/o bien el tratamiento del agua mediante radiación ultravioleta a través de energía solar para desinfectar la misma o para destruir las bacterias en el agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conoce en general el tratamiento químico de agua para destruir los parásitos y bacterias en el agua. Se conoce también el uso de radiación ultravioleta aplicada para tratar agua para destruir los parásitos y bacterias en el agua. Se conoce también el tratamiento de agua contenida en botellas transparentes o translúcidas con la radiación ultravioleta contenida en la energía solar. Tal energía solar actúa sobre los agentes patógenos en el agua mediante la longitud de onda UV iniciando una reacción fotoquímica que tiene como objetivo el ADN de las bacterias en el agua. Cada uno de estos sistemas conocidos cuenta con algunas desventajas. La adición de productos químicos de tratamiento puede ser costosa, los productos químicos pueden no estar siempre disponibles y además los productos químicos permanecen de manera efectiva en el agua. El uso de una fuente artificial de radiación ultravioleta no es siempre posible e independientemente de esto sigue existiendo la necesidad de un sistema de tratamiento efectivo. La utilización de radiación solar no requiere ni combustible ni productos químicos, minimiza los costes, pero requiere largos periodos de exposición a la energía solar. Además, no existe un mecanismo efectivo para el tratamiento de los sólidos no deseados (disueltos o no) en el agua. A menudo es deseable pretratar el agua suministrada a otros dispositivos de modo que los sólidos disueltos y en suspensión no dañen tales dispositivos. Sin limitar este aspecto, tales dispositivos pueden incluir dispositivos de calentamiento de agua caliente para aplicaciones domésticas y comerciales. Por otro lado, el tratamiento de bacterias y otros agentes patógenos en botellas mediante el uso de energía solar no es útil para la eliminación de los sólidos (disueltos o no) y no es un proceso continuo o semicontinuo .

El objetivo de la presente invención es proporcionar un método y un aparato mejorado para tratar agua para destruir o minimizar bacterias y otros agentes patógenos en el agua. Un aspecto preferido de la presente invención es proporcionar un método y un aparato como el mencionado anteriormente que pueda funcionar de manera continua o semicontinua . Otro objetivo preferido adicional es proporcionar un método y un aparato como el mencionado anteriormente que puede eliminar también los sólidos disueltos o en suspensión en el agua que está tratándose.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un aparato de tratamiento de agua por energía solar para minimizar bacterias y otros agentes patógenos en el agua para tratamiento suministrada a dicho aparato, comprendiendo dicho aparato una superficie de metal que recibe dicha agua para tratamiento a través de medios de suministro en una zona de extremo para fluir a lo largo de dicha superficie de metal en un flujo superficial delgado, un panel de transferencia de energía solar transparente o translúcido separado por encima de y adyacente a dicha superficie de metal que abarca el área de dicha superficie de metal por la que fluye dicha agua para tratamiento, medios de recolección de agua para recoger dicha agua para tratamiento en una zona de extremo opuesta a dicha superficie de metal después de pasar a lo largo de la misma, fluyendo dicha agua para tratamiento a un caudal de al menos 0.1 litros/m2/min de dicha superficie de metal.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una realización preferida, el caudal del agua para tratamiento está entre 0.1 y 2 litros/m2/min de dicha superficie de metal. Convenientemente el caudal del agua para tratamiento está entre 0.5 y 0.8 litros/m2/min de la superficie de metal. Preferiblemente, la superficie de metal, en uso tiene un ángulo de inclinación de entre 2° y 20° desde dicha una zona de extremo hasta dicha zona de extremo opuesta. Normalmente el ángulo de inclinación está entre 5o y 10°. En general es deseable mantener un caudal bajo para aumentar la temperatura del agua a un nivel en el que las bacterias u otros agentes patógenos se hayan destruido cuando el agua llegue a la zona de extremo opuesta lista para la descarga .

En una realización particularmente preferida la superficie de metal puede ser una superficie de base orientada hacia arriba de una bandeja de hoja de metal, siendo la bandeja convenientemente de un material de metal de aluminio o de aleación de aluminio. La superficie de metal puede estar contenida dentro de una cámara de tratamiento delimitada en un lado superior mediante dicho panel de transferencia de energía solar y en un lado inferior mediante un segundo panel separado por debajo de pero adyacente a una cara inferior de dicha superficie de metal. Los paneles mencionados anteriormente pueden estar formados por láminas flexibles de material de plástico contenidas en sus bordes por elementos de marco rígido, soportando también los elementos de marco dicha superficie de metal. Convenientemente, la superficie de metal tiene una superficie hidrófila. Normalmente esto puede conseguirse mediante la capa de óxido formada en una superficie de aluminio o de aleación de aluminio.

En otra realización adicional, una capa de filtro desmontable porosa puede estar situada en la superficie de metal con un borde superior adyacente a los medios de suministro de agua para tratamiento a dicha superficie de metal, teniendo dicha capa de filtro un borde inferior separado de dichos medios de recolección de agua. La capa de filtro desmontable puede cubrir hasta el 100% pero preferiblemente del 20 al 80% de la superficie de metal. Si se desea minimizar o destruir bacterias u otros agentes patógenos, la capa de filtro finalizará separada una distancia de los medios de recolección, de manera que una parte de la superficie de metal adyacente a los medios de recolección estará libre de la capa de filtro. Si se desea principalmente eliminar sólidos (disueltos o en suspensión) entonces la capa de filtro puede extenderse hasta una posición casi adyacente a los medios de recolección. En una realización preferida, la capa de filtro desmontable está formada a partir de un material de filtro biodegradable . Un material de filtro biodegradable de este tipo puede ser un material a base de celulosa.

En otra realización adicional, el aparato puede incluir medios de detector para detectar una característica del agua para tratamiento inmediatamente tras la descarga desde el aparato. Convenientemente, la característica detectada puede incluir uno cualquiera o más de temperatura, sólidos disueltos, sólidos en suspensión, bacterias u otros agentes patógenos .

Convenientemente dos o más de tales aparatos tal como se describieron anteriormente pueden disponerse en una disposición de flujo en serie con lo que el agua para tratamiento recogida de uno primero de dichos aparatos de tratamiento por energía solar puede suministrarse a la una zona de extremo de la superficie de metal de un segundo de dichos aparatos de tratamiento por energía solar. Convenientemente se destruyen bacterias y/o agentes patógenos en el agua para tratamiento recogida por los medios de recolección o los últimos dichos medios de recolección en una serie conectada de dicho aparato de tratamiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Se describirán a continuación realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a las Figuras adjuntas: La Figura 1 es una vista en sección transversal parcial de un extremo inferior del aparato de tratamiento por energía solar según una realización preferida de esta invención.

La Figura 2 es una ilustración esquemática de varias disposiciones de flujo preferidas posibles en el aparato según la figura 1 o utilizando dos o más de tales aparatos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Según una realización preferida de la presente invención mostrada en la figura 1, el aparato 10 de tratamiento tiene un marco 11 perimetral rígido realizado a partir de elementos 12 de marco de extremo opuestos y elementos 13 de marco laterales opuestos. Los elementos 12, 13 de marco se unen en las esquinas para formar un marco 11 generalmente rectangular. La figura 1 muestra una sección longitudinal a través de un extremo inferior del aparato 10 de tratamiento que muestra un elemento 12 de marco de extremo inferior y un elemento 13 de marco lateral. El marco 11 perimetral lleva un panel 14 de material de plástico flexible translúcido o transparente superior y un panel 15 de material de plástico flexible inferior que puede ser transparente, translúcido u opaco. Los paneles 14, 15 flexibles junto con el marco 11 perimetral definen un compartimento 16 de tratamiento que aloja un elemento 17 de tratamiento tal como se describe adicionalmente a continuación. Los paneles 14, 15 flexibles se fijan al marco 11 perimetral mediante elementos 18 de abrazadera alargados que se acoplan a pliegues 19 preformados en los bordes de los paneles 14, 15, acoplándose los elementos 18 de abrazadera en ranuras 20 rebajadas en los elementos 12, 13 de marco. Los elementos 18 de abrazadera pueden incluir una junta 23 hermética tal como una junta hermética tórica que se acopla a una superficie exterior de los paneles 14, 15 flexibles. Los salientes 21 alargados en los elementos 18 de abrazadera se acoplan con un saliente 22 dirigido hacia dentro en una superficie interior de las ranuras 20 rebajadas con lo que la posición del elemento 18 de abrazadera es ajustable en la ranura 20 rebajada para estirar los paneles 14, 15 flexibles de manera que en uso, estén tensos a lo largo del espacio interno que define el compartimento 16 de tratamiento.

La estructura definida anteriormente puede ser tal como se da a conocer en la solicitud de patente provisional australiana no. 2009905616 presentada el 18 de noviembre de 2009 y en la solicitud de patente provisional australiana no. 2010904294 presentada el 23 de septiembre de 2010. El contenido correspondiente de estas solicitudes se incorpora en la presente memoria descriptiva mediante esta referencia a las mismas .

El elemento 17 de tratamiento puede soportarse dentro del compartimento 16 mediante rebordes u otras partes que se soportan en o mediante rebordes 24 formados de manera solidaria con los elementos 12, 13 de marco. El elemento 17 de tratamiento puede tener convenientemente una pared 25 de base, paredes 33 laterales y una pared de extremo superior (no mostrada) generalmente en una estructura a modo de bandeja. El elemento 17 puede soportarse también mediante barras cruzadas y/o barras longitudinales (no mostradas) que se acoplan con los elementos 12, 13 de marco y se sitúan debajo de la pared 25 de base. Convenientemente el elemento 17 de tratamiento puede formarse a partir de una hoja de metal tal como una hoja de aluminio o de aleación de aluminio. Preferiblemente el extremo 26 inferior de la pared 25 de base no tiene ninguna pared vertical y termina en un borde 27 ubicado dentro de un tubo 28 de recolección montado en los elementos 13 de marco laterales, del que un extremo, al menos se extiende a través del elemento 13 de marco para descargar agua 34 de tratamiento desde el aparato 10. De esta manera, toda el agua para tratamiento que fluye hacia abajo por la superficie superior de la pared 25 de base se recoge y descarga desde el- aparato 10. Convenientemente un elemento 29 sujeta el extremo inferior 26 de la pared 25 de base en el tubo 28 de recolección, comprendiendo el elemento 29 paredes 30, 31 superiores e inferiores formadas por paredes 32 verticales separadas.

En una realización preferida, una tubería, conducto o similar 37 de suministro, se extiende hasta un extremo superior de la pared 25 de base del elemento 17 de tratamiento para distribuir el agua para tratamiento a través del extremo superior de la pared 25 de base para permitir que fluya hacia abajo por la pared 25 distribuida en una capa tan delgada y de manera tan uniforme como sea posible a través de la superficie orientada hacia arriba de la pared 25 de base. El aparato 10 puede inclinarse con un ángulo a que permita que el agua fluya hacia abajo por la superficie mientras la energía solar, que pasa a través de la pared superior formada por el panel o lámina 14 de plástico transparente o translúcido, incide sobre la misma. El ángulo a puede estar entre 2° y 20°, preferiblemente entre 5o y 10°. Esta acción trata el agua con la radiación UV contenida en la energía solar para matar bacterias y agentes patógenos en el agua. Preferiblemente la temperatura del agua se aumenta por la energía solar aplicada hasta al menos a 30 °C y preferiblemente en el intervalo de 30° a 60 °C. Una temperatura de 30 °C o superior puede permitir la precipitación de sales disueltas tales como carbonato de calcio. La temperatura del agua para tratamiento dependerá de factores tales como las condiciones atmosféricas, es decir, el nivel de energía solar aplicada, la inclinación y la longitud del dispositivo de tratamiento. Esto puede variarse mediante la variación de la inclinación de la pared 25 que puede ajustarse preferiblemente ajustando el ángulo de inclinación del marco 11 del aparato 10. Una bandeja de tratamiento del tipo descrito anteriormente puede ser del orden de 3 metros de largo por un metro de ancho lo que da un área de tratamiento de aproximadamente 3 m2. El caudal del agua para tratamiento puede ser del orden de 0,1 a 2 litros/m2/minuto dependiendo de la temperatura atmosférica y de la energía solar aplicada. Convenientemente la pared de base de la bandeja puede tener una superficie hidrófila para permitir que el agua para tratamiento se extienda de manera homogénea sobre la misma. Esto puede conseguirse mediante una capa de óxido de aluminio si la bandeja está formada por un material de hoja de aluminio o de aleación de aluminio. Pueden aplicarse otros tratamientos superficiales hidrófilos a la superficie superior de la pared 25.

Si el agua para tratamiento tiene un nivel razonablemente alto de sólidos en suspensión, es también deseable proporcionar una capa 35 de material de filtro en al menos las superficies superiores de la pared 25 de base de la bandeja 17 de hoja de metal. El material 35 de filtro puede estar formado por un material biodegradable , por ejemplo un material a base de celulosa que sea poroso pero que recogerá y retendrá los sólidos contenidos dentro del agua. Finalmente la capa 35 de material de filtro puede llegar a obstruirse con los materiales sólidos y entonces puede retirarse, eliminarse y sustituirse por una nueva capa 35 de material de filtro. En otra posible realización la capa 35 de material de filtro puede estar formada por un material textil poroso, preferiblemente un material textil no tejido que sea hidrófilo al agua para tratamiento. El material textil puede ser una mezcla de 50% de viscosa y poliéster o polipropileno (o como alternativa, 100% de viscosa) . Puede tener un peso de 50 g/m2. En una realización preferida adicional, la capa de material de filtro puede incluir un metal disperso de manera razonable uniformemente a través del área del material. En una disposición adicional, se utilizan dos capas de material textil como se ha mencionado anteriormente con metal disperso entre las dos capas. Normalmente, el metal puede ser metal no corrosivo en forma de una malla. El metal puede ser uno cualquiera de aluminio, sobre, acero inoxidable o aleaciones de éstos.

Preferiblemente los medios 28 de recolección para el agua 34 tratada se sitúan adyacentes a un extremo inferior de la bandeja de tratamiento. Si se usa una capa de material de filtro se prefiere que su extremo inferior esté separado por encima de los medios de recolección. Convenientemente la capa de material de filtro puede cubrir del 20 al 80% de la pared 25 de base de la bandeja 17 de tratamiento. Sin embargo, si, el fin principal del aparato 10 es eliminar por filtrado sólidos en suspensión o disueltos en el agua para tratamiento, entonces la capa de material de filtro puede extenderse completamente sobre la superficie superior de la pared 25 de base.

Puede hacerse referencia ahora a la figura 2 de los dibujos adjuntos en la que se proporcionan dos aparatos 10, 10' de tratamiento similares en una disposición de flujo en serie. En esta realización el agua para tratamiento se suministra a través de una tubería 37 de suministro a través de un medio 38 de válvula de entrada al extremo superior de una superficie 25 de tratamiento. El agua para tratamiento se recoge en el extremo inferior de la superficie 25 en el tubo 28 de descarga y se detecta mediante un sensor 39. El sensor 39 puede detectar una característica deseada del agua 34 de descarga que podría ser la temperatura que es un indicador de la destrucción de agentes patógenos/bacterias o puede ser otra característica cualquiera tal como contenido de sólidos, contenido de agentes patógenos/bacterias o similares. Si el nivel detectado de la característica detectada cumple un nivel requerido, entonces unos medios 40 de válvula se sitúan de este modo para descargar el agua a través de una línea 41 de suministro a un usuario final. Si el nivel detectado no es satisfactorio, el agua puede hacerse recircular a través de los medios 40 de válvula, unos medios 42 de bomba a los medios 38 de válvula de entrada para hacerse recircular a través del aparato 10. En una disposición alternativa adicional, unos medios 43 de válvula pueden dirigir el agua para tratamiento a través de un paso 44 de entrada al segundo aparato 10' de tratamiento. El aparato 10' de tratamiento está construido convenientemente de igual manera que el primer aparato 10.

Se reconocerá por supuesto que son posibles muchas variaciones del aparato preferido descrito anteriormente de manera general dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas .

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, considera como novedosa y, por lo tanto, se reclama c propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un aparato de tratamiento de agua por energía solar para minimizar bacterias y otros agentes patógenos en agua para tratamiento suministrada a dicho aparato, el aparato comprende : una superficie de metal que recibe dicha agua para tratamiento a través de medios de suministro en una zona de extremo para fluir a lo largo de dicha superficie de metal en un flujo superficial delgado; un panel de transferencia de energía solar transparente o translúcido separado por encima de y adyacente a dicha superficie de metal que abarca el área de dicha superficie de metal por la que fluye dicha agua para tratamiento, y medios de recolección de agua para recoger dicha agua para tratamiento en una zona de extremo opuesta a dicha superficie de metal después de pasar a lo largo de la misma, en donde el agua para tratamiento fluye a un caudal de al menos 0.1 litros/m2/min de dicha superficie de metal.

2. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el caudal de dicha agua para tratamiento está entre 0.1 y 2 litros/m2/min de dicha superficie de metal.

3. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el caudal de dicha agua para tratamiento está entre 0.5 y 0.8 litros/m2/min de dicha superficie de metal.

4. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha superficie de metal tiene un ángulo de inclinación de entre 2° y 20° desde dicha una zona de extremo hasta dicha zona de extremo opuesta.

5. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho ángulo de inclinación está entre 5o y 10°.

6. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha superficie de metal es una superficie de base orientada hacia arriba de una bandeja de hoja de metal.

7. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha bandeja de hoja de metal es una bandeja de hoja de metal de aluminio o de aleación de aluminio.

8. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha superficie de metal está contenida dentro de una cámara de tratamiento delimitada en un lado superior por dicho panel de transferencia de energía solar y en un lado inferior por un segundo panel separado por debajo de pero adyacente a una cara inferior de dicha superficie de metal.

9. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dichos paneles están formados por láminas flexibles de material de plástico contenidas en sus bordes por elementos de marco rígido, soportando también dichos elementos de marco dicha superficie de metal.

10. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicha superficie de metal es una superficie hidrófila.

11. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque una capa de filtro desmontable porosa está situada en dicha superficie de metal con un borde superior adyacente a los medios de suministro de agua para tratamiento a dicha superficie de metal, teniendo dicha capa de filtro un borde inferior separado de dichos medios de recolección de agua.

12. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque dicha capa de filtro desmontable cubre del 20 al 80% de dicha superficie de metal.

13. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque dicha capa de filtro desmontable cubre sustancialmente la totalidad de dicha superficie de metal.

14. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 11 o la reivindicación 12, caracterizado porque dicha capa de filtro desmontable está formada a partir de un material de filtro biodegradable.

15. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque dicho material de filtro biodegradable es un material a base de celulosa.

16. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque incluye medios de detector para detectar una característica de dicha agua para tratamiento inmediatamente tras la descarga desde dicho aparato.

17. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque dicha característica incluye uno cualquiera o más de temperatura, sólidos disueltos, sólidos en suspensión, bacterias o agentes patógenos.

18. El aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque se destruyen bacterias y/o agentes patógenos en el agua para tratamiento recogida por los medios de recolección o los últimos medios de recolección en una serie conectada de dicho aparato de tratamiento.

19. Una instalación de tratamiento por energía solar que comprende por lo menos un primer y un segundo aparato de tratamiento de agua por energía solar de acuerdo con el descrito en las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el agua para tratamiento recogida de dicho primer aparato de tratamiento por energía solar es suministrada a una zona de extremo de la superficie de metal de dicho segundo aparato de tratamiento por energía solar.