MXPA06006276A - Oxigenador de flujo continuo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un emisor de oxígeno el cual es una celda electrolítica. Cuando elánodo y cátodo se separan por una distancia crítica, se generan nanoburbujas y microburbujas de oxígeno muy pequeñas. Las burbujas de oxígeno muy pequeñas permanecen en suspensión, formando una solución supersaturada de oxígeno. Un modelo de flujo continuo para oxigenar agua fluyente se describe. El uso de agua supersaturada para aumentar el crecimiento de plantas se describe. Los métodos para aplicar agua saturada a plantas manualmente, por riego por goteo o en cultivo hidropónico se describen. El tratamiento de aguas residuales elevando el oxígeno disuelto con el uso de un emisor de oxígeno se describe.

Description

OXIGENADOR DE FLUJO CONTINUO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con la -generación electrolítica de icroburbujas de oxígeno para incrementar el contenido de oxígeno de agua que fluye. Esta invención también se relaciona con el uso de agua súper oxigenada para mejorar el crecimiento y rendimiento de plantas. El modelo de flujo continuo es útil para oxigenar agua para el cultivo de plantas hidropónicas, riego por goteo y tratamiento de agua residual . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se pueden obtener muchos beneficios a través de incrementar el contenido de oxígeno de un medio acuoso. Se han realizado esfuerzos para lograr niveles de oxígeno más saturados o supersaturados para aplicaciones, tales como, el mejoramiento de la calidad del agua en estanques, lagos, pantanos y reservas, la eliminación toxicidad de agua contaminada, cultivo de peces, camarones y otros tipos de animales acuáticos, cultivo biológico y cultivo hidropónico. Por ejemplo, peces mantenidos en un ambiente limitado tal como un acuario, una cuba de cebo, o un tanque de preservación podrían consumir rápidamente el oxígeno en el curso de respiración normal y después son sometidos a estrés hipóxico, lo cual puede conducirlos a la muer-te. Un efecto Ref.: 173325 similar es observado en los cultivos de células, en donde las células que respiran podrían beneficiarse con mayor contenido de oxígeno del medio. Los contaminantes provenientes de instalaciones agrícolas, municipales, e industriales se esparcen por el suelo y el agua superficial y afectan adversamente las formas de vida. Muchos contaminantes son tóxicos, cancerígenos o mutagénicos. La descomposición de estos contaminantes se ve beneficiada por el oxígeno, tanto por reacciones químicas detoxificadoras directas o al estimular el crecimiento de microflora detoxificadora. Se considera que el agua contaminada cuenta con una demanda de oxígeno biológico (BOD, por sus siglas en ingl-és) incrementada y para disminuir el BOD se conducen tratamientos de agua para hacerla más utilizable para peces y otras formas de vida. El método más común para incrementar el contenido de oxígeno de un medio es por aspersión con aire u oxígeno. En tanto que éste es un método simple, las grandes burbujas resultantes producidas simplemente rompen la superficie y son descargadas en la atmósfera. Se han realizado intentos por reducir el tamaño de las burbujas con el propósito de facilitar la transferencia de oxígeno al incrementar el área superficial total de las burbujas de oxígeno. La Patente Norteamericana Número 5,534,143 describe un generador de microburbujas que alcanza un tamaño de burbuja aproximado desde 0.10 milímetros a aproximadamente 3 milímetros de diámetro. La Patente Norteamericana Número 6,394,429 ("la patente ? 29") describe un dispositivo para producir microburbu s, que tienen un intervalo desde- 0.1 a 100 mieras de diámetro, al forzar aire dentro de fluido a alta presión a través de un orificio pequeño. Cuando el objetivo de generar burbujas es oxigenar el agua, se puede utilizar cualguier aireación, con un contenido de oxígeno de aproximadamente 21%, u oxígeno puro. La producción de oxígeno e hidrógeno por electrólisis del agua es bastante conocida. Una corriente es aplicada a través de un ánodo y un cátodo los cuales se encuentran inmersos en un medio acuoso. La corriente puede ser una corriente directa de una batería o un convertidor AC/DC desde una línea eléctrica. El gas de hidrógeno es producido en el cátodo y el oxígeno es producido en el ánodo. Las reacciones son: EN EL CÁTODO: 4H20 + 4 e~ -> 40H" + 2H2 E? EL ÁNODO : 2H20 -> 02 + 4H+ + 4e~ REACCIÓN NETA: €H20 -> 40H" + 4H+ + 2H2 + 02 286 kilo jouls de energía se requiere para generar un mol de oxígeno. Los gases forman burbujas las cuales alcanzan a subir a la superficie del fluido y se pueden recolectar. Ya sea el oxígeno o el hidrógeno puede ser colectado por varias formas . El "agua electrolítica" que rodea al ánodo llega a ser acídica en tanto que el agua electrolítica que rodea al cátodo llega a ser básica. Por lo tanto, los electrodos tienden a fallar o corroerse y tienen una vida limitada en estos ambientes corrosivos . Muchos cátodos y ánodos se encuentran comercialmente disponibles. La Patente Norteamericana Número 5,982,609 describe cátodos que comprenden un metal u óxido ' etálico de por lo menos un metal seleccionado del grupo que consiste de rutenio, iridio, níquel, hierro, rodio, renio, tungsteno, manganeso, tántalo, molibdeno, plomo, titanio, platino, paladio y osmio. Los ánodos son formados con los mismos óxidos metálicos o metales al igual que los cátodos. Los electrodos también pueden ser formados con aleaciones de los metales anteriores o metales y óxidos co-depositados sobre un substrato. Los cátodos y ánodos pueden ser formados sobre cualquier soporte conveniente en cualquier forma o tamaño deseado. Es posible utilizar los mismos materiales o materiales diferentes para ambos electrodos. La decisión de escoger está determinada de acuerdo a los usos. El platino y aleaciones de hierro ("acero inoxidable") frecuentemente son los materiales preferidos debido a sus resistencias inherentes al agua electrolítica corrosiva. Un ánodo especialmente preferido descrito en la Patente Norteamericana Número 4,252,85'6 comprende óxido de iridio depositado en vacío.

Recipientes de retención para animales vivos generalmente tienen una alta població de. animales las cuales consumen rápidamente el oxígeno disponible. Las bombas para suministrar oxígeno tienen altos requerimientos de energía y el ruido y burbujeo pueden estresar aun más a los animales. Los generadores electrolíticos disponibles de la misma manera cuentan con altos requerimientos de energía y adicionalmente funcionan a altos voltajes y producen agua acídica y básica las cuales son perjudiciales para los animales vivos. Muchos de los usos de los oxigenadores, tal como mantener vivos cebos o peces capturados, se beneficiarían por dispositivos portátiles qµe no requirieran una fuente de energía alta. La necesidad por medios silenciosos, portátiles, de bajo voltaje para oxigenar agua aun se mantiene. También es conocido que las raíces de plantas son más saludables cuando se aplica agua oxigenada. Se piensa que el oxígeno inhibe el crecimiento de hongos deletéreos. La aspersión del agua con aire como en la Patente ?492 ha mostrado que incrementa la biomasa de pepinos y tomates cultivados por hidrsponía por aproximadamente 15%. Permanece la necesidad por modelos oxigenadores apropiados para ser aplicados en al campo así coo al cultivo hidropónico. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención proporciona un emisor de oxígeno el cual es una celda electrolítica que genera burbujas muy pequeñas y nanoburbujas de oxígeno en un medio acuoso, las burbujas son tan pequeñas para romper la tensón superficial del medio, lo que resulta en un medio supersaturado en oxígeno. Los electrodos pueden ser de un metal o un óxido de por lo menos un metal seleccionado del grupo que consiste del rutenio, iridio, niquel, hierro, rodio, renio, cobalto, tungsteno, manganeso, tántalo, molibdeno, plomo, titanio, platino, paladio y osmio u óxidos de los mismos. Los electrodos pueden ser formados en rejillas abiertas o pueden ser superficies cerradas. El cátodo más preferido es una malla de acero inoxidable. La malla más preferida es una rejilla de 1/16 de pulgada. El ánodo más preferido es platino y óxido de iridio sobre un soporte. Un soporte preferido es titanio . Con el propósito de formar microburbujas y nanoburbujas, el ánodo y cátodo son separados por una distancia crítica. La distancia crítica se encuentra en el intervalo desde 0.005 pulgadas hasta 0.140 pulgadas. La distancia crítica preferida es desde 0.045 hasta 0.0-60 pulgadas. Se proporcionan modelos de diferentes tamaños para ser aplicables a distintos volúmenes de medios acuosos a ser oxigenados. Se guía al público para seleccionar el modelo con base en los requerimientos de volumen y energía del uso proyectado. Los modelos con un bajo requerimiento de energía son los especialmente apropiados para oxigenar agua en la cual se mantendrán animales .

Se proporcionan controles para regular la corriente y sincronización de la electrólisis . Se proporciona un modelo de flujo continuo el cual puede ser conectado en línea con una manguera para agua o con un sistema de circulación hidropónica . El modelo de flujo continuo puede estar formado dentro de un tubo con una secci ón transversal triangular . En es te modelo , el ánodo es tá ubicado hacia el exterior del tubo y el cátodo es tá ubicado sobre el interior , en contacto con el f luj o de agua . Alternativamente , los ánodos y cátodos pueden ser placas paralelas con el eje del tubo , o pueden ser placas en una pi la de piezas delgadas . Alternativamente, los electrodos pueden estar ubicados en un tubo interior ( "modelo T" ) fuera del flujo directo de agua . Se proporcionan los protocolos para producir agua super oxigena da en la proporción de fluj o deseado y en la utilización de energía deseada . Los controles son insertados para activar la electrólisis cuando el agua se encuentra fluyendo y desactiva la electrólisis en reposo . Esta invención incluye un método para promover el crecimiento e incrementar el rendimiento de plantas por aplicación de agua superoxigenada. El agua tratada con el emisor de esta invención es un ejemplo de agua superoxigenada. Las plantas pueden estar creciendo en cultivo hidropónico o en el suelo. "Se describe el uso del modelo de flujo ontinuo para irrigación por goteo de cultivos y para aumentar el contenido de oxígeno disuelto de agua residual tratada . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las Figuras 1A-1B muestran el emisor de 02 de la invención. Las Figuras 2A-2B muestran un dispositivo ensamblado. La Figura 3 es un diagrama de los controles electrónicos del emisor de O2. La Figura 4 muestra un embudo o una variación piramidal .del emisor C^. Las Figuras 5A-5B muestran un emisor de 02 de capas múltiples en emparedado . La Figura 6 muestra el rendimiento de plantas de tomate regadas con agua superoxigenada . Las Figuras 7A-7B muestran una cámara de oxigenación apropiada para aplicaciones de flujo continuo . La Figura 7A es una sección transversal que muestra el arreglo de tres placas de electrodo . La Figura 7B es una sección longitudinal que muestra los puntos de conexión para la fuente de energía . La Figura 8 es una gráfica que muestra la oxigenación de agua residual . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con el obj etivo de describir la presente invención , los términos siguientes cuentan con es tos significados : "Distancia crítica" significa la distancia que separa al ánodo y cátodo en cual el oxígeno involucrado forma microburbujas y nanoburbujas . "Emisor de 02" significa una celda compuesta por lo menos de un ánodo y por lo menos un cátodo separado por la distancia crítica. "Metal" significa un metal o una aleación de uno o más metales. "Microburbuja" significa una burbuja con un diámetro menor que 50 mieras. "Nanoburbuja" significa una burbuja con un diámetro menor que el necesario para romper la tensión superficial del agua. Las nanoburbujas permanecen suspendidas en el agua, dando al agua una apariencia opalescente o lechosa. "Supersaturado" significa oxígeno en una concentración más alta que la solubilidad normal de oxígeno calculada a una temperatura y presión particular. "Agua superoxigenada" significa agua con un contenido de oxígeno de por lo menos 120% del que se calcula para ser saturada a una temperatura. "Agua" significa un medio acuoso con una resistencia menor a un ohm por centímetro cuadrado; esto es, un medio que puede soportar la electrólisis del agua. En general, el límite inferior de resistencia para un medio que puede soportar electrólisis es agua que contiene más de 2000 ppm del total de sólidos disueltos.

La presente invención produce microburbujas y nanoburbujas de oxígeno por medio de la electrólisis del agua. Puesto que se produce un radical de oxígeno molecular (peso atómico 8) , este reacciona para ' formar oxígeno molecular, 02. En las dimensiones especiales de la invención, como se explica con mayor detalle en los siguientes ejemplos, el 02 forma burbujas las cuales son muy pequeñas como para romper la tensión superficial del fluido. Estas burbujas permanecen suspendidas indefinidamente en el fluido' y, cuando se permite su incremento, vuelve al fluido opalescente o lechoso. Solamente después de varias horas las burbujas empiezan a fusionarse sobre los lados del recipiente y el agua se aclara. Durante ese tiempo, el agua se supersatura con oxígeno. En contraste, el H2 formado se fusiona fácilmente dentro de las burbujas más grandes las cuales son descargadas en la atmósfera, como se puede observar durante la formación en el cátodo . El primer objetivo de esta invención fue fabricar un emisor de oxígeno -con baja demanda de energía, bajo voltaje y baja corriente para usarse con animales vivos. Por esa razón se concibió un pequeño botón. El ánodo y el cátodo se colocaron en varias distancias. Se encontró que la electrólisis tomó lugar en muy cortas distancias antes de que ocurra la formación del arco. Sorpresivamente, en distancias ligeramente largas, el agua llega a ser lechosa y no se formaron burbujas en el ánodo, en tanto el hidrógeno continúo formando burbujas fuera del cátodo. A una distancia de 0.140 pulgadas entre el ánodo y el cátodo, se observó que el oxígeno formado se convirtió en burbujas en el ánodo. Por lo tanto, la distancia crítica para ,1a formación de microburbujas y nanoburbujas se determinó que se encuentra entre 0.005 pulgadas y 0.140 pulgadas. Ejemplo 1. -Emisor de oxígeno. Como se muestra en la Figura 1, el ánodo de desarrollo de oxígeno 1 que se seleccionó como el más eficiente es óxido de iridio revestido de un solo lado con una hoja de platino sobre un soporte de titanio (Eltech, Fairport Harbor, OH) . El cátodo 2 es una pantalla de acero inoxidable marina de rejilla de 1/16 de pulgada (calibre 8 de rejilla) . El ánodo y el cátodo son separados por un espaciador no conductivo 3 que contiene un claro 4 para el paso de gas y mezcla de agua anódica y catódica y son conectados a una fuente de energía por medio de un punto de conexión 5. La Figura 2 muestra una vista en planta del dispositivo ensamblado. El emisor de 02 6 con el cable conector del ánodo 7 y el cable conector del cátodo 8 está contenido en un envolvente 9, conectado al compartimiento de batería 10. El espesor del separador • es crítico puesto que ajusta la distancia crítica. Éste debe ser de un espesor suficiente para evitar que se forme un arco de corriente, pero lo suficientemente delgado para separar los electrodos por no más de 0.140 pulgadas. Por arriba de ese espesor, los requerimientos energéticos son más altos y las burbujas de oxígeno formadas a altos voltajes se fusionarán y escaparán del fluido. Preferiblemente, el espaciador será de un espesor de 0.005 a 0.075 pulgadas. En los límites inferiores, el emisor tiende a fallar más rápidamente. -Más preferiblemente, el espaciador es de un espesor de 0.O50 pulgadas. El espaciador puede ser de cualquier material no-conductivo tal como el nylon, fibra de vidrio, polímero de Teflón® u otro plástico. Debido al aspecto crítico de la distancia del espacio, es preferible contar con un espaciador no comprimible. Se ha descubierto que el Buna, con una medida de durómetro de 60 no fue aceptable debido a la descomposición. El Viton, un fluoroelastómero común, tiene una medida de durómetro de 90 y se descubrió que mantiene % bien su forma. Durante la operación, un dispositivo pequeño con un emisor 02 de 1.485 pulgadas de diámetro fue controlado con baterías 4AA. La distancia crítica se mantuvo en 0.050 pulgadas con un espaciador Viton. Cinco galones de agua llegaron a saturarse en siete minutos . Este tamaño es apropiado para incrementar los niveles de oxígeno en un acuario o en una cuba de cebo. Es conveniente acoplar un circuito de control el cual comprenda un temporizador que es controlado termostáticamente por un sensor de temperatura el cual determina el tiempo de abertura para el cátodo. Cuando la temperatura de la solución cambia, la resistencia del transmisor cambia, lo cual provoca un tiempo de abertura de una cierta duración. En agua fría, la duración es mayor por lo que para un volumen dado, el emisor genera menos oxígeno. Cuando el agua es más caliente y por ello mantiene menos oxígeno, la duración del periodo abierto es mas corto. Así el dispositivo se auto-controla para usar la energía de la forma más económica. La Figura 3 muestra un diagrama en blogue de un control de temporizador con el ánodo 1, el cátodo 2 , el sensor de temperatura termistor 3, el circuito del control de temporizador 4 y el cable desde una fuente de energía de corriente directa '5. Ejemplo 2. Medición de las burbujas de 0. Se efectuaron intentos para medir el diámetro de las burbujas de 02 emitidas por el dispositivo del Ejemplo 1. En el caso de partículas diferentes a los gases, las mediciones se pueden efectuar fácilmente mediante un microscopio electrónico de barrido, pero los gases no sobreviven al microscopio electrónico. Burbujas grandes pueden ser medidas-por exclusión porosa, por ejemplo, lo cual no es factible cuando se mide una burbuja de gas. Se capturó una fotografía con iluminación, de alto contraste, digital en blanco y negro de agua tratada con una referencia de escala en milímetros de agua producida por el emisor del Ejemplo 1. Se -observaron alrededor de 125 burbujas en el área seleccionada para la medición. Se midieron siete burbujas que se encontraron en el intervalo desde las más pequeñas observadas claramente hasta las más grandes. El área fue ampliada, proporcionando un multiplicador de escala de 0.029412. Los diámetros registrados de burbujas en la escala fueron 0.16, 0.22, 0.35, 0.51, 0.76, 0.88 y 1.09 milímetros. Los últimos tres fueron considerados valores extremos por un análisis inverso de varianza y se asumieron como burbujas de hidrógeno. Cuando se multiplicaron con la escala de multiplicador, las burbujas de 02 asumidas se encontraron en el intervalo de 4.7 a 15 mieras de diámetro. Esta prueba fue limitada por la resolución de la cámara y no se pudieron determinar las burbujas más pequeñas en el rango de nanómetros . Es conocido que la luz blanca no puede determinar características en el intervalo de tamaño de nanómetros, así que la luz láser monocromática puede dar resolución suficientemente sensible para medir burbujas más pequeñas. Debido a los esfuerzos continuos por incrementar la sensibilidad de la medición, se pueden medir burbujas de diámetro en sub-micras. Ejemplo 3. Otros modelos de emisor de oxígeno Dependiendo del volumen del fluido a ser oxigenado, el emisor de oxígeno de esta invención puede ser conformado como un círculo, rectángulo, cónico u en otro modelo. -Uno o más puede ser colocado en un sustrato que puede ser de metal, vidrio, plástico u otro material. El sustrato no es un aspecto crítico siempre y cuando la corriente esté aislada hacia los electrodos por el material del espaciador no-conductivo de un espesor de 0.005 a. 0.075 pulgadas, preferiblemente 0.050 pulgadas. Se ha observado que el flujo de agua parece encontrarse en la periferia del emisor, mientras que las burbujas visibles desarrolladas (de H2) se incrementan en el centro del emisor. Por lo tanto, un emisor en forma de embudo o piramidal se construyó para, tratar volúmenes de fluido más grandes . La Figura 4 es un diagrama seccional transversal de tal emisor. El ánodo 1 está formado como una rejilla abierta separada de cátodo de pantalla de acero inoxidable de grado marino 2 por la distancia crítica por el espaciador 3 alrededor de la periferia del emisor y en el vértice. Esta modalidad de flujo continuo es apropiada para tratar rápidamente volúmenes grandes de agua. Las dimensiones se pueden variar de acuerdo a lo requerido. Alrededor del emisor para oxigenar una cuba de cebo puede ser aproximadamente de 2 pulgadas de diámetro, mientras que un emisor de 3-pulgadas de diámetro es adecuado para oxigenar un tanque de 10 a 40 galones. El vivero de un barco de pesca generalmente contiene de 40 a 80 galones de agua y requiere un emisor de 4-?ulgadas de diámetro. Dentro del alcance de esta invención se encuentra construir emisores más grandes o utilizar varios en serie para oxigenar volúmenes mayores . También dentro del alcance de esta invención se encuentra variar el modelo para acondicionarlo para bajo amperaje y voltaje en casos en donde la necesidad de oxígeno sea moderada y duradera o por el contrario, para supersaturar rápidamente agua a alto amperaje y voltaje. En las dimensiones especiales de la presente invención, se ha descubierto que un suministro de batería de 6 volt es suficiente para generar oxígeno una corriente tan baja -cerno 40 miliamperios . Tal modelo es especialmente útil csn plantas o animales vivos, mientras que para la industria es más conveniente utilizar un voltaj e y una corriente mayor . La tabla 1 muestra un número de modelos apropiados para diferentes usos . TABLA 1 Modelo de Emisor Galones Volts Amps. Watts Max. Promedio Conservador de cebo 5 6 0.090 0.060 0.3 Vivero 32 12 0.180 0.120 1.44 OEM 2 pulgadas 10 12 0.210 0.120 1.44 Almacén de cebo 70 12 0.180 0.180 2.16 Doble ciclo 2 12 0.180 0.180 2.16 OEM 3 pulgadas 50 12 0.500 0.265 3.48 OEM 4 pulgadas 80 12 0.980 0.410 . 4.92 Cubo de agua 2 24 1.200 1.200 28.80 Bandeja 250 12 5.000 2.500 30.00 Ejemplo 4. Emisor de 02 de múltiples capas intercaladas Un emisor de 02 fue fabricado en una modalidad de múltiples capas intercaladas . (Figura 5) Un ánodo de platino revestido de óxido de iridio 1 fue conformado en una rejilla para permitir un buen flujo de agua y se emparedo entre dos cátodos de pantalla de acero inoxidable 2. Un espacio se mantuvo a una distancia crítica por espaciadores de nylon 3. La modalidad ilustrada es soportada en una estructura 4 la cual es asegurada por un tornillo de nylon 5 con una arandela de nylon . Las dimensiones seleccionadas fueron: pantalla de cátodo 0.045 pulgadas de espesor espaciador de nylon 0.053 pulgadas de espesor rejilla del ánodo 0.035 pulgadas de espesor espaciador de nylon 0.053 pulgadas de espesor pantalla del cátodo 0.045 pulgadas de espesor para un espesor total del emisor de 0.231 pulgadas. Si se desea un emisor de mayor potencia, se encuentra dentro del alcance de esta invención repetir la secuencia de apilamiento. Por ejemplo, una modalidad fácilmente puede ser construida con esta secuencia: cátodo, espaciador, ánodo, espaciador, cátodo, espaciador, ánodo, espaciador, cátodo, espaciador, ánodo, espaciador, cátodo. El número de capas en el emparedado se limita solamente por los requerimientos de energía aceptables para la aplicación.

Ejemplo 5. Efecto de agua superoxigenada sobre el crecimiento de plantas . Es conocido que el oxígeno es importante para el crecimiento de las plantas. Aun cuando las plantas desarrollan oxígeno durante la fotosíntesis, también tienen un requerimiento de oxígeno para la respiración. El oxígeno es desarrollado en las hojas de las plantas, en tanto las raíces frecuentemente se encuentran en un ambiente hipóxico sin oxígeno suficiente -para soportar una respiración óptima, lo cual se puede ver reflejado en la disminución del crecimiento y utilización de nutrientes óptimos. Las plantas que crecen hidropónicamente particularmente son susceptibles al déficit de oxígeno en el sistema de las raíces. La Patente Norteamericana Número 5,887,383 describe una unidad de bombeo de suministro de líquido para cultivos hidropónicos los cuales consiguen oxígeno enriquecido por aspersión con aire. El método tiene altos requerimientos de energía y es ruidoso. Adicionalmente, mientras que es apropiado para cultivos hidropónicos auto contenidos, el aparato no se puede utilizar para la irrigación en campo. En un reporte disponible en Internet, se muestra que pepinos y tomates con crecimiento hidropónico aprovisionados con agua oxigenada con un dispositivo similar al descrito en la patente 29 habían incrementado la biomasa en aproximadamente 12% y 17% respectivamente. Se debe observar que cuando exista aspersión con aire, el agua puede llegar a saturarse con oxígeno, pero es improbable que el agua se súper oxigene. A. Agua súper oxigenada en un cultivo hidropónico. Se configuraron dos pequeños sistemas hidropónicos para cultivar dos plantas de tomate. Los protocolos de circulación fueron idénticos excepto en que el tanque de 2 Vi galones de agua para la planta Control fue aireada con, y un burbujero de acuario y que la planta de Prueba fue oxigenada con un emisor de banda de cinco pulgadas por dos minutos antes de ser bombeada. El ciclo fue establecido en cuatro minutos de bombeo, seguido por cuatro minutos de reposo. El agua control tiene un contenido de oxígeno de aproximadamente 97% a 103% de saturación, esto es, se saturó con oxígeno. El agua de prueba tuvo un contenido de oxígeno de aproximadamente 153% a 165% de saturación, esto es, se súper saturó. La planta de prueba fue de por lo menos cuatro veces el volumen de la planta control y empezó a mostrar que lucía como quemaduras por fertilizante. En ese punto el fertilizante para la planta de Prueba se redujo a la mitad. Debido a que las plantas no se expusieron a la luz natural sino a luz artificial continua en un ambiente de cuarto cerrado sin medios naturales de fertilización (viento y/o insectos) , el experimento fue suspendido después de tres meses. Durante ese tiempo, la Planta de Prueba pero no la planta control había florecido. B. Agua superoxigenada en cultivo en campo Se diseñó un estudio piloto para averiguar que plantas exteriores las instalaciones de cultivo hidropónico se beneficiarían de la aplicación de oxígeno. Se decidió utilizar agua tratada con el emisor del Ejemplo 1 como el portador de oxígeno. Ya que el agua así tratada está supersaturada, es un excelente portador de oxígeno. Semillas de tomate (Burpee "Big boy") se plantaron en turba y tapones de tierra de una pulgada de diámetro envueltos en estopilla y ubicadas en una bandeja en una ventana al sudoeste. Los controles fueron regados una vez al día con agua corriente ("Control") o agua oxigenada ("Prueba") . Tanto los controles como las de prueba brotaron en una semana. Después de cinco semanas, las plantas de Prueba fueron en promedio de 11 pulgadas de altura mientras que las Control tuvieron un promedio de nueve pulgadas de altura. Durante este periodo; Mayo 10, cuando el umbral de heladas en Minnesota era mínimo, las plantas fueron transplantadas a macetas de 13 pulgadas de diámetro con orificios de drenado. Se agregaron cuatro pulgadas de tierra corriente a cada maceta, se llenó por completo con cuatro pulgadas de tierra para maceta de Scott. Las macetas fueron ubicadas al exterior en un área soleada con por lo menos ocho horas de pleno sol. Las plantas fueron regadas de acuerdo a lo requerido con el agua corriente limpia (Control) o agua oxigenada (Prueba) . El agua oxigenada fue producida con el uso del emisor del Ejemplo 1 funcionando por media hora en recipiente de cinco galones de agua. Previo a los experimentos mostrados tal agua se trató para contar con un contenido de oxígeno de 160% a 260% de saturación. Las plantas de Prueba florecieron en Junio 4, mientras que las plantas control no lo hicieron hasta Junio 18. Para ambos grupos, cada planta en el primer grupo había florecido en el mismo día. Todas las plantas fueron fertilizadas en Julio 2 y se acondicionó una manguera de riego debido a que las plantas eran en ese momento muy grandes y se dificultó regarlas manualmente. La manguera de riego funcionó por media hora cada mañana, dependiendo del clima, hasta un punto en el cual la tierra se saturaba con agua. Media hora después de que la manguera era cerrada, se aplicó 750 ml de agua súper oxigenada a cada una de las plantas de prueba. Las plantas de prueba estuvieron más frondosas que las Control aunque las alturas fueron similares. Durante ese periodo, había ocho plantas Control y siete plantas de Prueba debido a que una de las plantas de prueba se quebró durante una tormenta. En julio 2, las plantas de prueba promediaban aproximadamente 17 ramas principales provenientes del tallo de la planta, mientras que las plantas Control promediaron aproximadamente 13 ramas principales provenientes del tallo de la planta. En cuanto los tomates maduraron, cada uno fue pesado sobre una balanza de cocina durante la cosecha. El historial del rendimiento se muestra en la Tabla II. TABLA II La producción total para las ocho plantas Control fue de 15620 gramos ó 1952 gramos de tomate por planta. La producción total para las siete plantas de prueba fue de 24385 gramos ó 3484 gramos de tomate por planta, un incremento en la producción de aproximadamente 79% con respecto a las plantas Control. La Figura 6 muestra el total acumulativo de acuerdo a lo graficado contra el tiempo . ?o solamente las plantas de prueba florecieron y dieron frutos primero, sino que las plantas Control nunca estuvieron al nivel de las plantas prueba en la corta temporada de crecimiento de Minnesota . Se deberá observar que el experimento se concluyó debido a una predicción de helada . Todos los frutos , tanto roj os y verdes , fueron cosechados y pesados en ese punto . Ejemplo 6. El emisor de flujo continuo para uso agrícola. Con el propósito de aplicar los descubrimientos del ejemplo 5 a usos agrícolas, se desarrolló un emisor que puede oxigenar agua corriente eficientemente . En la figura 7 (A) , la cámara de oxigenación está cappuesta de tres ánodos 1 y cátodos 2, de tamaño aproximado para ajustarse al interior de un tubo o manguera y separados por la distancia crítica, son colocados dentro de un tubo o manguera 3 en ángulos de 120° uno con otro. Los ánodos y cátodos son posicionados con el equipo físico estabilizador 4. El equipo físico estabilizador, el cual puede contar con cualquier configuración tal como un tornillo , barra o arandela, preferiblemente son formados con acero inoxidable . La Figura 7 (B) muestra una vista en planta de la cámara de oxigenación con el equipo físico estabilizador 4 . que funciona como un conector para la fuente de energía y el equipo físico estabilizador 5 funciona como un conector para la fuente de energía . El área activa se muestra en 6 . Esta invención no está limitada al diseño seleccionado para esta modalidad . Las personas experimentadas en la técnica fácilmente pueden fabricar cualquiera de los emisores mostrados en las Figuras 4 ó 5 , o pueden diseñar otra modalidad que oxigene agua corriente . Una modalidad útil es el modelo "T" , en donde la unidad emisora se establece en una extremidad lateral. Las burbujas emitidas son barridas en el flujo de agua. La unidad se puede desacoplar para facilitar su pentenimiento . La tabla III muestra varios modelos de emisores de flujo continuo. El voltaje y los caudales de flujo se mantuvieron constantes y se varió la corriente. El oxígeno Disuelto (DO, por sus siglas en inglés) de la fuente fue de 7.1 mg/litro. La temperatura inicial fue de 12. 2 °C pero el agua que f luye enfrió ligeramente de 11 a 11 . 5 °C . Sin realizar una exces iva experimentación, cualquiera puede selecc ionar fácilmente de la Tabla III la modalidad que sea más apropiada para las características deseadas o diseñarla con las enseñanzas de la Tabla III . TABLA III * Conforme el aparato funcione aun más, el agua del flujo llega a volverse lechosa, lo que indica súper saturación. El punto del periodo de un-minuto muestra el rápido incremento en oxigenación.

Las siguientes plantas se probarán con respecto a su respuesta al agua súper oxigenada: uva, parra, lechuga, y rábano en tres diferentes zonas climáticas. Los operadores para estas instalaciones fueron aprovisionados con unidades para irrigación por goteo. La irrigación por goteo es una técnica en donde el agua es bombeada a través de una tubería o manguera con perforaciones en el lugar de correspondiente a cada planta a ser irrigada. El conducto puede ser subterráneo o por arriba del suelo. Puesto que el agua se aplica directamente a la planta en lugar de humedecer por completo el campo, esta técnica es especialmente útil en climas áridos o para plantas que requieren altas aplicaciones de fertilizantes . El agua súper oxigenada se aplicará mediante irrigación por goteo por protocolo usual para las plantas respectivas. El crecimiento y la producción se compararán con las mismas plantas pero dándoles agua de irrigación común. Se emplearán la misma fertilización y control de plagas entre las plantas de prueba y las control, excepto en que los operadores de los experimentos serán advertidos de que tengan cuidado de la posibilidad de la quema por fertilizante en las plantas de prueba y ajustarse a sus protocolos correspondientes. Se espera que las plantas súper oxigenadas con irrigación por goteo mostrarán un desempeño mejorado con más aplicaciones continuas de oxígeno -que la de las plantas de tomate del ejemplo 5, las cuales se les proporcionó agua súper oxigenada únicamente una vez al día. Ejemplo 7. Tratamiento de agua residual. El agua residual, con un alto contenido orgánico, tiene un alto BOD, debido a la flora bacterial. Es deseable incrementar el contenido de oxígeno del agua residual con el propósito de provocar a la flora a flocular. Sin embargo, es muy difícil oxigenar de forma eficaz tal agua. Con el uso de un OEM de 4 pulgadas (ver Tabla 1) con una batería de 12 volts, se oxigenaron cuatro litros de agua residual en un recipiente de cinco galones . De acuerdo a lo mostrado en la Figura 8, el oxígeno disuelto fue de 0.5 mg/l a 10.8 mg/l en nueve minutos . Las personas experimentadas en la técnica comprenderán fácilmente que se pueden realizar variaciqnes, modificaciones y adiciones en las modalidades aquí descritas. Por lo tanto, tales variaciones, modificaciones y adiciones se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones anexas . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un oxigenador de flujo .continuo compuesto por un emisor para la generación electrolítica de microburbujas de oxígeno, el oxigenador está caracterizado porque comprende un ánodo separado a una distancia crítica de un cátodo y una fuente de poder, todo en comunicación eléctrica uno con otro, en donde el emisor es colocado dentro o adyacente a un conducto para que fluya agua.
2. 2. El emisor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ánodo es un metal o un óxido metálico o una combinación de un metal y un óxido metálico y el ánodo es un óxido de platino e iridio sobre un soporte y el cátodo es un metal u óxido metálico o una combinación de un metal y un óxido metálico..
3. 3. La distancia crítica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es de 0.O05 a 0.140 pulgadas .
4. 4. La distancia crítica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada -porque es de 0.045 a 0.060 pulgadas.
5. 5 . El producto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el agua está súper saturada con oxígeno y tiene un pH aproximadamente neutral .
6. 6. Un método para mejorar el crecimiento y producción de plantas, caracterizado porque comprende la administración de agua súper saturada en tales plantas .
7. 7. El método de conformidad -con la reivindicación 6, caracterizado porque el agua súper saturada es suministrada a las plantas en cultivo hidropónico o a través de irrigación por goteo.
8. 8. Un método para tratar agua residual, caracterizado porque comprende pasar el agua residual a través de un conducto que comprende el emisor de conformidad con la reivindicación 1.