WO2007148954A1 - Metodo y sistema integral para tratamiento de aguas para las torres de enfriamiento y procesos que requieren eliminar la sílice del agua - Google Patents

Metodo y sistema integral para tratamiento de aguas para las torres de enfriamiento y procesos que requieren eliminar la sílice del agua Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a comprehensive water treatment system for removing contaminants commonly present in cooling towers and other processes such as rejection of reverse osmosis, regeneration of demineralizing systems in the anionic unit, blue waters of Airplanes and wastewater, the main pollutants that are eliminated with this system are silica salts, total hardness, suspended solids, dyes, detergents, arsenic and microorganisms, allowing to increase the concentration cycles due to the elimination of the purges, generating water and chemical savings, controlling and avoiding problems of corrosion, fouling and microbiological fouling, allowing water to be reused.
  • the present invention relates to a comprehensive water treatment system, for cooling towers that is installed as a side system to the cooling tower, and as a wastewater treatment system consisting of a ventury ejector, an oxygen concentrator , an ozone generating equipment, a ph sensor, a conductivity sensor, a dosing system, an electrochemical cell with aluminum cells with screens to produce water turbulence, a current rectifier, a water solids separator system, a gas-water injection system (ejector ventury), an oxygen concentrator, an ozone generator, a water-ozone contact tank.
  • a wastewater treatment system consisting of a ventury ejector, an oxygen concentrator , an ozone generating equipment, a ph sensor, a conductivity sensor, a dosing system, an electrochemical cell with aluminum cells with screens to produce water turbulence, a current rectifier, a water solids separator system, a gas-water injection system (ejector ventury), an oxygen
  • Cooling towers are systems that use water to cool equipment and systems throughout the industry in general, in this process, increasing the temperature of the water changes its characteristics and generates the following problems: corrosion, embedding and microbiological growth, these Problems are controlled and avoided by adding chemicals and maintaining the balance of the salts in relation to the concentration depending on the solubility of each salt in the water, which increase due to the evaporation that occurs in the cooling towers,
  • WO2006033450 (2006-03-30) describes a process that prevents fouling and inhibits silica deposits in systems for cooling towers, but is totally different from that of the present invention, since in this case It requires the application of chemical products and a copolymer (meth, acrylic acid) and a manomer of the sulfo group and carboxyl group, so it has no comparison with this system
  • Document US5236673 (1993-08-17) describes a process that uses ozone in systems for cooling towers, but is totally different from that of the present invention, since ozone is used only as a biocide to eliminate microorganisms and not It has nothing to do with the removal of silica, so it has no comparison with this system.
  • Document US2006060816 (2006-03-23), describes a method for controlling the embedding of silica in aqueous systems and in systems for cooling towers, but is totally different from that of the present invention, since this requires the application of chemical products (hydrophobically modified polyether polymer), so it has no comparison with this system.
  • JP2001096282 (2001-04-10) describes a method for removing silica from water in geothermal processes, but it is totally different from that of the present invention, since it requires the use of chemicals such as aluminum nitrate, and has no comparison with this procedure.
  • the present invention is related to the technique of removal of species found in water as soluble and insoluble pollutants, which can cause problems in the use of industrial water, mainly in cooling towers since this process generates The following problems: corrosion, embedding and microbiological growth:
  • the present invention relates to a method and integral system of water treatment for cooling towers and other processes such as rejection of reverse osmosis, regenerations of demineralizing systems in the ammonium unit, blue waters of airplanes and waters residual, the main pollutants that are removed with this system are silica salts, total calcium and magnesium hardness, suspended solids, organic matter, microorganisms, heavy metals, dyes, detergents and arsenic, obtaining a water quality that allows it to be reused again in different industrial, semi-industrial or domestic processes generating savings of water and chemical products, and which consists of: a) A ventury system which is basically an ejector that favors the water - gas (ozone) mixture, which allows an optimal mixture of the water to be treated with ozone gas.
  • ozone water ozone
  • An oxygen concentrator system which separates the nitrogen from the oxygen that is present in the atmospheric air, through a physical filtration process at a given pressure, in which it is possible to concentrate the oxygen that is required as the raw material to generate ozone.
  • An ozone generating equipment that passes the oxygen concentrated in the previous equipment through a high voltage reactor and generates the ozone that is required to oxidize the pollutants present in the water to be treated, the application of the ozone gas has several objectives, the first is the oxidation of the pollutants forming an alteration in the morphological structure of the crystals of the silica salts, favoring the formation of sludge and therefore optimizing 5 the removal of silica from the water of the cooling tower, as well as a reaction due to the oxidation of the pollutants that favors the formation of solids that allow the separation of the water achieving an optimization of the process, the second objective of the application of ozone to the water of the cooling tower after the
  • a Ph controller system which contains a sensor that measures the
  • a conductivity controller system which contains a sensor that measures the conductivity of the water and sends a signal to a foot that sends a signal to a system that conditions the value of the conductivity of the water to keep it within a value of 100 to 20,000 micromhos, by means of the addition of sodium chloride or any chemical that elevates the conductivity of the water.
  • An electrochemical cell with aluminum cells in which aluminum hydroxide (or compacted and pressed aluminum blocks) is formed, which can also be made of iron or zinc, which reacts with the contaminants present in the water forming a sludge (electro fioculation) that is easily separated from the water by applying the electric current (at a given amperage that relates a current density of 0.001 to 3 amps per square centimeter of the aluminum plates), a certain voltage is obtained which depends on the electrical conductivity of the water (electrolyte), and this electrical conductivity is a function of the concentration of dissolved solids present in the water to be treated, this conductivity can be increased by applying sodium chloride to decrease the voltage by reducing the necessary power and considerably reducing the consumption of the required electrical energy optimizing the process.
  • a solids separator system or a filtration system that can be by different processes, either by a filtration system of gravel, sand, anthracite, activated carbon, vacuum filtration, separation of solids in liquids by centrifugation, rotary vacuum filters, or any other solid-liquid separation process, which allows a separation of the solids formed in the electrochemical reactor of water
  • the water can be filtered to reduce the content of suspended solids and insoluble silica, but it can also pass directly to the electrolytic cell without prior filtration and can pass directly without ozonizing to the electrochemical reactor, since it can be ozonized before passing
  • the electrolytic cell to oxidize pollutants and improve the separation of solids and silica
  • the application of ozone to the water of the cooling tower after the electrochemical cell increases the efficiency of the chemical water treatment program by reducing and controlling the corrosion rate , the formation of encrustations of hardness and silica salts, keeping microbiological proliferation under control and reducing the addition of chemicals from the water treatment programs of the cooling towers, and by Integrating the ozonation process with an electrochemical process improves the removal efficiency of other pollutants allowing to obtain a quality of wastewater that meets the standards to be able to reuse it in different industrial processes.
  • the ozonized electrochemical reactor to form aluminum hydroxide and trap the contaminants present in the water is optimized by controlling an adequate water flow and with the implementation of screens as static mixers, or any other stirring system manages to favor the integration of the hydroxide of Aluminum formed in this system with the contaminants present in the water to be treated, to subsequently separate the traces of the sludge that could not be separated from the water by means of a filtration system.
  • the method of this integral water treatment system for cooling towers and other processes is: a) To introduce the water from the purge of the cooling tower or wastewater to be treated through a ventury ejector system to add ozone. b) Subsequently, the ozonated water passes through a Ph sensor to be conditioned by the addition of sulfuric acid, hydrochloric, nitric or any organic acid to lower the Ph, or by the addition of an alkaline such as sodium hydroxide, carbonate of sodium or any chemical that raises the pH of the water, to keep the water at a pH of 6.5 to 9.O., and for a conductivity sensor to be conditioned by the addition of sodium chloride to maintain the conductivity between 100 and 20,000 micromhos.
  • a Ph sensor to be conditioned by the addition of sulfuric acid, hydrochloric, nitric or any organic acid to lower the Ph, or by the addition of an alkaline such as sodium hydroxide, carbonate of sodium or any chemical that raises the pH of the water, to
  • the conditioned water passes to our ozonized electrolytic reactor that, when applying electric power to a current rectifier, converts the alternating electric current to direct electric current, and applying a certain current density of 0.001 to 3.0 amperes per square centimeter, it is achieved the dissolution of the metal in the anodes to the aluminum plates (or pressed aluminum blocks) that can be of iron or zinc, in which aluminum hydroxide (iron or zinc) is formed that reacts with the contaminants present in the water forming solid compounds that are separated from water in the form of sludge.
  • These sludges are separated from the water by means of a filter or solids separator system.
  • the technological innovation in this system is that it eliminates 100% silica and reduces the concentration of calcium and magnesium hardness salts that cause the formation of scale. It also eliminates suspended solids in treated water forming a sludge that is discarded. by means of a separating system of solids or filtration, with which it is possible to obtain a water quality that allows it to be reused as a replacement for cooling towers with a concentration of 0 to 40 parts per million silica and decreasing the concentration of salts of total hardness, suspended solids and microorganisms, allowing to increase the concentration cycles, eliminating water losses due to purges in order to reuse water in the cooling towers, while controlling the rate of corrosion, the formation of scale of hardness salts and silica, avoiding and keeping microbiological proliferation under control by reducing the in addition to chemicals.
  • the system manages to eliminate up to 100% of the silica present in the water of the cooling towers and other processes, integrating different systems is able to increase the removal efficiency of the silica, since filtration only eliminates 20% which is the insoluble silica, ozonation oxidizes soluble silica and with a filtration allows to eliminate 30%, an electrochemical process without filtration eliminates 30%, and by integrating an electrochemical process with the application of ozone and a filtration system the It manages to eliminate 100% of the soluble and insoluble silica present in the water, and by conditioning the water with the addition of sodium chloride it is possible to increase the conductivity and decrease the voltage by reducing the consumption of electrical energy in the process.
  • the key operation of the system is carried out in our ozonized electrolytic reactor (electrochemical cell with aluminum plates), in which an electrochemical process is carried out in which when applying electrical energy to a current rectifier the current is transformed alternating electric to direct electric current, and applying a certain current density of 0.001 to 3.0 amps per square centimeter, the dissolution of the metal in the anodes to the aluminum plates (or pressed aluminum blocks) that can be iron or zinc, which are kept submerged in a tank with water from the cooling tower or wastewater to be treated, and a certain voltage is obtained that depends on the electrical conductivity of the water (electrolyte), this electrical conductivity is a function of the concentration of the dissolved solids present in the water to be treated, this conductivity is raised and conditioned to ranges from 100 to 20,000 mi cromhos, by applying sodium chloride to decrease the voltage to reduce the consumption of electrical energy and optimize the process.
  • ozonized electrolytic reactor electrochemical cell with aluminum plates
  • an electrochemical process is carried out in which when
  • This method is characterized by passing the water to be treated through an electrochemical cell with aluminum plates that by inducing an optimum amperage according to the quality of the water to be treated, aluminum (or metal) hydroxide is produced which functions as a coagulant that traps the oxidized and non-oxidized particles present in the water forming compounds or floccules that separate the contaminants from the water in the form of sludge, which are separated allowing the treated water to be reused, filtered, ozonized and conditioned with the addition of chloride of sodium get better water quality at a low cost, favoring its reuse in the industry in general.
  • the electrolytic process of electrocoagulation electro flocculation by the production of aluminum or metal hydroxide, forming insoluble compounds that separate from water, favoring the flotation through the electrolytic reactor by the formation of hydrogen bubbles that occur in the cathodes , with the micro bubbles of the ozone gas and maintaining an upward flow of water, preventing sedimentation of these sludges, which are subsequently separated from the water by a filtration system.
  • the present invention developed a new process that is achieved with the integration of basic technologies, which by bringing them together a technological innovation that 100% removes silica, and reduces the concentration of calcium and magnesium hardness salts
  • Adding a bromine salt to the water treated with ozone favors the oxidation of pollutants by improving the control of the microbiological proliferation of the water system of the cooling towers, the application of bromine allows us to achieve a regeneration through ozone, since free bromine reacts with contaminants or microorganisms, it breaks down and with the action of Ozone is carried out the chemical reaction forming bromides and bromates that allow reactivating the action of bromine in water.
  • the advantages and benefits of the present invention are that it allows to reuse and recycle 100% of the water that has to be thrown in the cooling towers, rejections of reverse osmosis, regenerations of the anionic units of demineralizing systems and wastewater of the industries, generating economic savings by reusing the water that is currently necessary to dispose of, reducing the amount of chemical products that are necessary and indispensable in the cooling towers and wastewater, reducing the environmental impact caused by discarding water with a contaminant content and chemical products that make refusal impossible, in addition to eliminating contaminants present in the water that comes from wells that contain contaminants such as arsenic, cyanide, iron, manganese and microorganisms for the use of drinking water.
  • the present invention is related to the integration of technologies that are the concentration of oxygen when separated from the nitrogen present in the air of the environment, the production of ozone through the application of high voltage to the passage of oxygen, the integration of a controlled electrochemical process to form aluminum hydroxide to trap the contaminants present in the water, and controlling the variables of the water flow and the implementation of screens as static mixers to favor the integration of the aluminum hydroxide formed in this system with the contaminants present in the water to be treated, to subsequently separate the sludge traces that were not able to separate from the water by means of a filtration, vacuum or centrifugation system, so that later the free water of these contaminants passes to through a ventury system that allows the optimal addition of ozone to the water to maintain a certain residual at each stage of the industrial water cooling process in order to avoid the problems of corrosion, encrustation and microbiological proliferation in the system of the towers cooling and adding sodium bromide in recircul water
  • Ation as a biocide has the advantage that it oxidizes with
  • OZONIZATION The application of ozone gas, by means of a ventury or ejector calculated to achieve maximum efficiency and achieve oxidation of the different pollutants that are present in the water to be treated.
  • ELECTROCHEMICAL CLARIFICATION An electrolytic process (electro coagulation-flocculation) is carried out, the electrochemical reaction is carried out in the cell with aluminum plates or iron with the contaminants present in the water, such as silica salts, hardness , suspended solids, organic matter, dyes and microorganisms, detergents, organic matter, arsenic or any other contaminant producing an insoluble compound that precipitates like a mud and is possible to separate it from water. 3.
  • FILTRATION The filtration process is carried out with a filter medium or solid-liquid separation system, which retains the traces of the solids or sludges that were not able to separate in the previous process, allowing to obtain a better quality of the treated water.
  • the purge water from the cooling towers passes through a liquid-gas ejector system (ventury) and concentrated ozone gas is injected, generated from an oxygen concentrator that separates nitrogen from oxygen from atmospheric air, Through a PSA or membrane system, this concentrated oxygen (70-95%) is passed through a high voltage reactor controlled by an electronic system that controls the frequency / resonance / voltage / temperature.
  • Ozonized water passes through a Ph controller system, which controls the optimum Ph value, which receives a signal from the sensor and sends a signal to a system that conditions the Ph to keep it within a value of 6.5 a 9.0, by the addition of sulfuric, hydrochloric, nitric acid or any organic acid to lower the Ph, or by the addition of an alkaline such as sodium hydroxide, sodium carbonate or any chemical that raises the Ph of water .
  • a Ph controller system which controls the optimum Ph value, which receives a signal from the sensor and sends a signal to a system that conditions the Ph to keep it within a value of 6.5 a 9.0, by the addition of sulfuric, hydrochloric, nitric acid or any organic acid to lower the Ph, or by the addition of an alkaline such as sodium hydroxide, sodium carbonate or any chemical that raises the Ph of water .
  • the water with a suitable Ph before entering the electrochemical reactor passes through an automatic system that monitors and controls by means of a sensor the water conductivity, and sends a signal to a foot that sends a signal to a system that conditions the value of conductivity to keep it within a value of 100 to 20,000 micromhos, by dosing sodium chloride or any chemical to raise the conductivity, keeping this parameter within the previously established ranges, to decrease the voltage and reduce the consumption of electrical energy.
  • the water oxidized with the ozone gas and conditioned with optimal pH and conductivity values is introduced into an electrochemical cell (electrochemical electrocoagulation / electro flocculation and electro floatation reactor) with aluminum cells in the cathode and at the anode that change of polarity periodically every hour by means of a previously programmed Timer with the objective of cleaning and wear all the plates simultaneously.
  • electrochemical cell electrochemical electrocoagulation / electro flocculation and electro floatation reactor
  • the system has a selective silica electrode that sends a concentration signal to the PLC and controls the current rectifier so that it automatically maintains an amperage that controls an optimum current density, since the water flow and the volume of the The reactor remains constant and this allows us to optimize the amount of aluminum assigned to the water to eliminate the contaminants present in the water such as silica, since in the cooling towers it is the variable to be controlled. 6.
  • a filtration system gravel, sand, press, rotary, vacuum rotary, centrifugal, or any other solid-liquid separation system
  • the water treated and clarified by the electrochemical reactor passes through a gravel, sand, or activated carbon filter in which traces of suspended solids and flocculates that were not completely separated from the water are removed.
  • the clarified and filtered water passes to a pressurized contact tank in which it is mixed with ozone through a pumping system and a ventury to condition the water and maintain an ozone residual of 0.001 to 1.0 milligrams per liter of water treated and reused again as spare water in the cooling towers.
  • bromine chloride is added as a biocide, which has the peculiarity that when it reacts with the microorganisms present in the water it decomposes, but having contact with ozone will have a cyclic bactericidal effect, maintaining an effect constant residual in the water of the cooling tower.
  • the Al 3+ cation can be hydrated to form several ionic species
  • Figure 7 shows a diagram of the solubility of aluminum hydroxide, Al (OH) 3 (s), in mg / 1 and assuming only the presence of the aluminum species. See Figure 7.
  • solubility limits denote the thermodynamic equilibria that exist between the dominant species of aluminum at a pH value and solid aluminum hydroxide.
  • Figure 7 it is observed that the minimum solubility of aluminum occurs at a concentration of 0.03 mg / L and pH equal to 6.3. With the increase in solubility the solution becomes more acidic or more alkaline. The experimental work was divided into two parts:
  • Tables 1, 2 and 3 present the experimental results obtained from the first three experiences for different values of current intensity as a function of time.
  • the pH value of the solution is at 8.72 with a conductivity value of 1272 ⁇ S, that is, the solution has a low conductivity and that the concentration of Ca 2+ , Mg 2+ , phosphates and silica decrease over time; and that the concentration of Cl " remains practically constant.
  • Figure 8 shows the change in silica concentration as a function of time. See Figure 8.
  • the total anodic area (9 faces) is 0.0693 m 2 .
  • the plates were 0.005 m apart between them.
  • Figure 5 Cut electrochemical reactor cell, where: 8) water inlet, 9) water outlet, 10) positive contact, 11) negative contact.
  • Figure 7 Diagram of solubility of aluminum hydroxide, considering only the aluminum species.

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema integral de tratamiento del agua para las torres de enfriamiento y otros procesos como el rechazo de osmosis inversa, regeneraciones de sistemas desmineralizadores en la unidad aniónica, aguas azules de los aviones y aguas residuales, en el que se requiere reducir y/o eliminar contaminantes como la sílice, dureza total de calcio y magnesio, sólidos suspendidos, materia orgánica y microorganismos, metales pesados, detergentes, arsénico, obteniendo una calidad del agua que permite reutilizarla nuevamente en diferentes procesos industriales, generando ahorros de agua y productos químicos. Sistema que se caracteriza por pasar el agua a tratar a través de una celda electroquímica con placas de aluminio, fierro o algún otro metal, que al aplicar una corriente eléctrica a un amperaje que permita una densidad de corriente óptima para ceder el aluminio que se requiere para formar hidróxido de aluminio, fierro o algún otro metal que al reaccionar con los contaminantes presentes en el agua a tratar, forma un Iodo que posteriormente se separa del agua permitiendo reutilizar el agua tratada por este sistema, que integrando los procesos de filtración y ozonización se logra obtener una mejor calidad del agua, para reutilizarla en torres de enfriamiento, procesos industriales, servicios generales, riego de áreas verdes ó cualquier otro uso. La innovación tecnológica en Ia presente invención es que elimina al 100% la sílice presente en aguas industriales, permitiendo reutilizar esta agua en diferentes procesos debido a la calidad que se logra obtener, además de que se reduce la concentración de las sales de dureza de calcio y magnesio, evitando Ia formación de incrustaciones y en sistemas de torres de enfriamiento permitiendo aumentar los ciclos de concentración generando ahorros de agua y productos químicos, reduce la proliferación microbiológica, lo que permitirá a la industria en general sustituir los programas de tratamiento de aguas industriales convencionales por esta nueva alternativa tecnológica. Las ventajas y beneficios de la presente invención son que permite reutilizar y reciclar el 100% del agua que se tiene que tirar en las torres de enfriamiento, rechazos de osmosis inversa, regeneraciones de las unidades aniónicas de sistemas desmineralizadores y aguas residuales de las industrias, generando ahorros económicos al reutilizar el agua que actualmente es necesario tirar, reduciendo la cantidad de los productos químicos que son necesarios e indispensables en las torres de enfriamiento y aguas residuales, reduciendo el impacto ambiental que se ocasiona al desechar agua con un contenido de contaminantes y productos químicos que imposibilita su rehusó, además de que permite eliminar contaminantes presentes en el agua que proviene de pozos que contienen contaminantes como arsénico, cianuro, fierro, manganeso y microorganismos para el uso del agua potable.

Description

MÉTODO Y SISTEMA INTEGRAL PARA TRATAMIENTO DE
AGUAS PARA LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO Y PROCESOS
QUE REQUIEREN ELIMINAR LA SÍLICE DEL AGUA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema integral de tratamiento de aguas para eliminar los contaminantes comúnmente presentes en las torres de enfriamiento y otros procesos como el rechazo de osmosis inversa, regeneraciones de sistemas desmineralizadores en la unidad aniónica, aguas azules de los aviones y aguas residuales, los contaminantes principales que se eliminan con este sistema son las sales de sílice, dureza total, sólidos suspendidos, colorantes, detergentes, arsénico y microorganismos, permitiendo aumentar los ciclos de concentración debido a la eliminación de las purgas, generando ahorros de agua y de productos químicos, controlando y evitando los problemas de corrosión, incrustación y el ensuciamiento microbiológico, permitiendo reutilizar el agua. La presente invención se refiere a un sistema integral de tratamiento del agua, para las torres de enfriamiento que se instala como sistema lateral a la torre de enfriamiento, y como sistema de tratamiento de aguas residuales que consiste en un eyector ventury, un concentrador de oxigeno, un equipo generador de ozono, un sensor de ph, un sensor de conductividad, un sistema dosificador, una celda electroquímica con celdas de aluminio con mamparas para producir la turbulencia del agua, un rectificador de corriente, un sistema separador de sólidos del agua, un sistema de inyección gas-agua (eyector ventury), un concentrador de oxigeno, un generador de ozono, un tanque de contacto agua-ozono. Las torres de enfriamiento son sistemas que utilizan agua para enfriar los equipos y sistemas en toda la industria en general, en este proceso al incrementar la temperatura del agua se cambian sus características y se generan los siguientes problemas: corrosión, incrustación y crecimiento microbiológico, estos problemas se controlan y se evitan adicionando productos químicos y lograr mantener el equilibrio de las sales en relación de la concentración en función de la solubilidad de cada sal en el agua, que se incrementan debido a la evaporación que se produce en las torres de enfriamiento, para lograr mantener la concentración de las sales es necesario drenar agua constantemente y al tirar agua con químicos, con este nuevo sistema al eliminar los contaminantes del agua de las torres de enfriamiento se logra aumentar los ciclos de concentración, reduciendo la cantidad de agua que se desperdicia por las purgas en estos sistemas, generando considerables ahorros de agua y productos químicos impactando positivamente al cuidado del medio ambiente, y adicionando bromuro de sodio en el agua de recirculación como biocida tiene la ventaja de que se oxida con el ozono y se logra activar el bromo para fortalecer el control microbiológico del sistema.
El documento MXPA00009962 (2002-04-18), describe un procedimiento de tratamiento de aguas para torres de enfriamiento con alto contenido de sílice, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de una mezcla de productos químicos como inhibidores de corrosión, inhibidores de incrustación y dispersantes a base de polímeros de bajo peso molecular, por lo que no tiene comparación alguna con este sistema.
El documento US005271862 (1993-12-21), describe un procedimiento que inhibe los depósitos de la sílice y silicatos en sistemas para torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de la aplicación de productos quimicos (hydroxyphosphonoacetic acid) y un polímero por lo que no tiene comparación alguna con este sistema
El documento CA2063294 (1992-03-18), describe un procedimiento que inhibe los depósitos de la sílice y silicatos en sistemas para torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de la aplicación de productos quimicos (hydroxyphosphonoacetic acid) y un polímero por lo que no tiene comparación alguna con este sistema El documento JP20000301195 (2000-10-31), describe un procedimiento de prevención de incrustaciones de sílice para sistemas de torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de pasar el agua a través de un sistema desarrollado con rocas volcánicas y otros sistemas y no tiene comparación alguna con este sistema El documento JP2002018437 (2002-01-22), describe un método y tratamiento para aguas que contienen dureza de calcio y sílice para reutilizar el agua de las purgas de las torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este método de tratamiento se requiere de utilizar quimicos para bajar el Ph de 3-6, para someter al agua a una decarbonatación y posteriormente pasar por un sistema desionizador por medio de una membrana y osmosis inversa, y no tiene comparación con este sistema
El documento WO2006033450 (2006-03-30), describe un procedimiento que previene el ensuciamiento e inhibe los depósitos de la sílice en sistemas para torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de la aplicación de productos quimicos y un copolímero (meth, acrylic acid) y un manomero del grupo sulfo y grupo carboxil, por lo que no tiene comparación alguna con este sistema
El documento US5236673 (1993-08-17), describe un procedimiento que utiliza ozono en sistemas para torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se utiliza ozono solo como un biocida para eliminar microorganismos y no tiene nada que lo relacione con la eliminación de la sílice, por lo que no tiene comparación alguna con este sistema. El documento US2006060816 (2006-03-23), describe un método para controlar la incrustación de la sílice en sistemas acuosos y en sistemas para torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de la aplicación de productos quimicos (hidrophobically modified polyether polymer), por lo que no tiene comparación alguna con este sistema. El documento US6416672 (2002-07-09), describe un método para remover la sílice disuelta y coloidal y controlar las incrustaciones causadas por los depósitos de la sílice en sistemas para torres de enfriamiento, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en esta invención se requiere de diferentes sistemas de filtración, separación por gravedad, micro filtración, filtración al vació y otras tecnologías de separación, por lo que no tiene comparación alguna con este sistema El documento JP2002263635 ( 2002-09-17), describe un método para tratar aguas residuales que contienen sólidos suspendidos y sílice, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de utilizar productos quimicos para elevar el Ph de 8-10 para calderas, y no tiene comparación alguna con este sistema El documento JP2001170656 (2001-06-26), describe un proceso para tratar aguas residuales que contienen sólidos y sílice, para la industria microelectrónica, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de utilizar productos quimicos como cal y floculantes y un sistema de ultra filtración, y no tiene comparación alguna con este sistema
Los documentos US6461518 (2002-10-08) Y WO0051945 (2002-09-08), describen métodos para inhibir la formación y depositación de incrustaciones de la sílice en agua, pero son totalmente diferentes al de la presente invención, ya que en estos se requiere de utilizar productos quimicos como poliaminas, éter aminas, y no tiene comparación alguna con este sistema
El documento JP2001096282 (2001-04-10), describe un método para remover la sílice del agua en procesos geotermales, pero es totalmente diferente al de la presente invención, ya que en este se requiere de utilizar productos químicos como el nitrato de aluminio, y no tiene comparación alguna con este procedimiento. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención, está relacionada con la técnica de remoción de especies que se encuentran en el agua como contaminantes solubles e insolubles, los cuales pueden ocasionar problemas en la utilización del agua industrial, principalmente en las torres de enfriamiento ya que en este proceso se generan los siguientes problemas: corrosión, incrustación y crecimiento microbiológico:
Al eliminar estos contaminantes del agua de las torres de enfriamiento se logra aumentar los ciclos de concentración, reduciendo la cantidad de agua que se desperdicia por las purgas en estos sistemas, permitiendo reciclar el agua que repuesto con una mejor calidad ya que se logra reducir los contaminantes que ocasionan problemas en estos sistemas, generando ahorros de agua y productos químicos impactando positivamente al cuidado del medio ambiente.
1,.- La presente invención se refiere a un método y sistema integral de tratamiento del agua para las torres de enfriamiento y otros procesos como el rechazo de osmosis inversa, regeneraciones de sistemas desmineralizadores en la unidad amónica, aguas azules de los aviones y aguas residuales, los contaminantes principales que se eliminan con este sistema son las sales de sílice, dureza total de calcio y magnesio, sólidos suspendidos, materia orgánica, microorganismos, metales pesados, colorantes, detergentes y arsénico, obteniendo una calidad del agua que permite reutilizarla nuevamente en diferentes procesos industriales, semindustriales ó domésticos generando ahorros de agua y productos químicos, y que consiste en: a) Un sistema de ventury el cual es básicamente un eyector que favorece la mezcla agua - gas ( ozono ), el cual permite una óptima mezcla del agua a tratar con el gas ozono. b) Un sistema concentrador de oxigeno el cual separa el nitrógeno del oxigeno que esta presente el aire atmosférico, por medio de un proceso físico de filtración a una presión determinada, en el cual se logra concentrar el oxigeno que se requiere como materia prima para generar ozono. c) Un equipo generador de ozono que al pasar el oxigeno concentrado en el equipo anterior pasa a través de un reactor de alto voltaje y se genera el ozono que se requiere para lograr oxidar los contaminantes presentes en el agua a tratar, la aplicación del gas ozono tiene varios objetivos, el primero es la oxidación de los contaminantes formando una alteración en la estructura morfológica de los cristales de las sales de sílice, favoreciendo la formación de lodos y por ende optimizando 5 la eliminación de la sílice del agua de la torre de enfriamiento, así como una reacción debida a la oxidación de los contaminantes que favorece la formación de sólidos que permiten la separación del agua logrando una optimización del proceso, el segundo objetivo de la aplicación de ozono al agua de la torre de enfriamiento después de la
10 celda electroquímica, aumenta la eficiencia del programa de tratamiento químico del agua reduciendo y controlando la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, manteniendo controlada la proliferación microbiológica y reduciendo la adición de productos químicos de los programas de
15 tratamiento del agua de las torres de enfriamiento. d) Un sistema controlador de Ph, el cual contiene un sensor que mide el
Ph y manda una señal a un pie que manda una señal a un sistema que acondiciona el Ph para mantenerlo dentro de un valor de 6.5 a 9.0, por medio de la adición de ácido sulfúrico, clorhídrico, nítrico ó cualquier
20 ácido orgánico para bajar el Ph, ó por medio de la adición de un alcalino como hidróxido de sodio, carbonato de sodio ó cualquier producto químico que eleve el Ph del agua. e) Un sistema controlador de conductividad, el cual contiene un sensor que mide la conductividad del agua y manda una señal a un pie que manda una señal a un sistema que acondiciona el valor de la conductividad del agua para mantenerla dentro de un valor de 100 a 20,000 micromhos, por medio de la adición de cloruro de sodio ó cualquier producto químico que eleve la conductividad del agua. f) Una celda electroquímica con celdas de aluminio(fíerro ó zinc), en la cual se forma hidróxido de aluminio (ó bloques de aluminio compactado y prensado), que también pueden ser de fierro ó zinc, que reacciona con los contaminantes presentes en el agua formando un lodo (electro fioculación) que es fácilmente separado del agua al aplicar la corriente eléctrica (a un determinado amperaje que relacione una densidad de corriente de 0.001 a 3 amperes por centímetro cuadrado de las placas de aluminio), se obtiene un determinado voltaje que depende de la conductividad eléctrica del agua (electrolito), y esta conductividad eléctrica esta en función de la concentración de los sólidos disueltos presentes en el agua a tratar, esta conductividad se puede aumentar mediante la aplicación de cloruro de sodio para disminuir el voltaje reduciendo la potencia necesaria y disminuyendo considerablemente el consumo de la energía eléctrica requerida optimizando el proceso. g) Un sistema separador de sólidos ó un sistema de filtración que puede ser por diferentes procesos, ya sea por un sistema de filtración de grava, arena, antracita, carbón activado, filtración por vacío, separación de sólidos en líquidos por centrifugación, filtros rotatorios al vació, ó cualquier otro proceso de separación sólido - líquido, que permita una separación de los sólidos formados en el reactor electroquímico del agua
Con lo que se logra obtener una calidad del agua que permita reutilizarla como repuesto para las torres de enfriamiento con una concentración de 0 a 40 partes por millón de sílice y disminuyendo la concentración de las sales de dureza total, sólidos suspendidos y microorganismos, que permita aumentar los ciclos de concentración, eliminando las perdidas de agua por purgas con el objetivo de reutilizar el agua en las torres de enfriamiento, controlando a la vez la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, evitando y manteniendo controlada la proliferación microbiológica reduciendo la adición de productos químicos. En el sistema el agua puede ser filtrada para reducir el contenido de sólidos suspendidos y la sílice insoluble, pero también puede pasar directamente a la celda electrolítica sin filtración previa y puede pasar directamente sin ozonizar al reactor electroquímico, ya que puede ser ozonizada antes de pasar por la celda electrolítica para oxidar contaminantes y mejorar la separación de sólidos y sílice, la aplicación de ozono al agua de la torre de enfriamiento después de la celda electroquímica, aumenta la eficiencia del programa de tratamiento químico del agua reduciendo y controlando la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, manteniendo controlada la proliferación microbiológica y reduciendo la adición de productos químicos de los programas de tratamiento del agua de las torres de enfriamiento, y al integrar el proceso de ozonización con un proceso electroquímico mejora la eficiencia de remoción de otros contaminantes permitiendo obtener una calidad del agua residual que cumpla con las normas para poder reutilizarla en diferentes procesos industriales. El reactor electroquímico ozonizado para formar hidróxido de aluminio y atrapar a los contaminantes presentes en el agua, se optimiza controlando un adecuado flujo del agua y con la implementación de mamparas como mezcladores estáticos, o cualquier otro sistema de agitación logra favorecer la integración del hidróxido de aluminio formado en este sistema con los contaminantes presentes en el agua a tratar, para posteriormente separar las trazas de los lodos que no se lograron separar del agua por medio de un sistema de filtración.
2.- El método de este sistema integral de tratamiento de aguas para las torres de enfriamiento y otros procesos cosiste: a) En introducir el agua de la purga de la torre de enfriamiento ó agua residual a tratar a través de un sistema eyector ventury para adicionar ozono. b) Posteriormente el agua ozonizada pasa por un sensor de Ph para ser acondicionada mediante la adición de ácido sulfúrico, clorhídrico, nítrico ó cualquier ácido orgánico para bajar el Ph, ó por medio de la adición de un alcalino como hidróxido de sodio, carbonato de sodio ó cualquier producto químico que eleve el Ph del agua, para mantener el agua a un Ph de 6.5 a 9.O., y por un sensor de conductividad para ser acondicionada mediante la adición de cloruro de sodio para mantener la conductividad entre 100 y 20,000 micromhos. c) El agua acondicionada pasa a nuestro reactor electrolítico ozonizado que al aplicar energía eléctrica a un rectificador de corriente se transforma la corriente eléctrica alterna a corriente eléctrica directa, y aplicando una determinada densidad de corriente de 0.001 a 3.0 amperes por centímetro cuadrado, se logra la disolución del metal en los ánodos a las placas de aluminio (ó bloques de aluminio prensado) que pueden ser de fierro ó zinc, en el cual se forma hidróxido de aluminio (fierro ó zinc) que reacciona con los contaminantes presentes en el agua formando compuestos sólidos que son separados del agua en forma de lodos. d) Estos lodos son separados del agua por medio de un filtro ó sistema separador de sólidos. e) El agua clarificada y filtrada pasa por un tanque de contacto en el cual se adiciona nuevamente ozono con el objetivo de mantener un residual de ozono de 0.01 a 1.0 miligramos por litro de agua tratada, mejorando la calidad del agua para que se pueda reutilizar como repuesto de las torres de enfriamiento y que permite aumentar los ciclos de concentración eliminando las perdidas de agua por purgas, con el objetivo de controlar la vez la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, manteniendo controlada la proliferación microbiológica y reduciendo la adición de productos químicos, que son la base actual de los programas de tratamiento del agua de las torres de enfriamiento. f) Adicionando bromuro de sodio en el agua de recirculación como biocida tiene la ventaja de que se oxida con el ozono y se logra activar el bromo para fortalecer el control microbiológico del sistema.
La innovación tecnológica en este sistema es que elimina al 100% la sílice y reduce la concentración de las sales de dureza de calcio y magnesio sales que ocasionan la formación de incrustaciones, También elimina los sólidos suspendidos en el agua tratada formando un lodo que se desecha por medio de un sistema separador de sólidos ó de filtración, con lo que se logra obtener una calidad del agua que permita reutilizarla como repuesto para las torres de enfriamiento con una concentración de 0 a 40 partes por millón de sílice y disminuyendo la concentración de las sales de dureza total, sólidos suspendidos y microorganismos, permitiendo aumentar los ciclos de concentración, eliminando las perdidas de agua por purgas con el objetivo de reutilizar el agua en las torres de enfriamiento, controlando a la vez la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, evitando y manteniendo controlada la proliferación microbiológica reduciendo la adición de productos químicos. El sistema logra eliminar hasta el 100 % de la sílice presente en el agua de las torres de enfriamiento y otros procesos, integrando diferentes sistemas se logra aumentar la eficiencia de remoción de la sílice, ya que la filtración solo elimina un 20% que es la sílice insoluble, la ozonización oxida la sílice soluble y con una filtración permite eliminar un 30%, un proceso electroquímico sin filtración elimina un 30%, y al integrar un proceso electroquímico con la aplicación de ozono y un sistema de filtración los se logra eliminar el 100% de la sílice soluble e insoluble presente en el agua, y mediante el acondicionamiento del agua con la adición de cloruro de sodio se logra elevar la conductividad y disminuir el voltaje reduciendo el consumo de energía eléctrica en el proceso. La operación clave del sistema se lleva a cabo en un nuestro reactor electrolítico ozonizado (celda electroquímica con placas de aluminio), en el cual se lleva a cabo un proceso electroquímico en el que al aplicar energía eléctrica a un rectificador de corriente se transforma la corriente eléctrica alterna a corriente eléctrica directa, y aplicando una determinada densidad de corriente de 0.001 a 3.0 amperes por centímetro cuadrado, se logra la disolución del metal en los ánodos a las placas de aluminio (ó bloques de aluminio prensado) que pueden ser de fierro ó zinc, las cuales se mantienen sumergidas en un tanque con agua de la torre de enfriamiento ó agua residual a tratar, y se obtiene un determinado voltaje que depende de la conductividad eléctrica del agua (electrolito), esta conductividad eléctrica esta en función de la concentración de los sólidos disueltos presentes en el agua a tratar, esta conductividad se eleva y se acondiciona a rangos de 100 a 20,000 micromhos, mediante la aplicación de cloruro de sodio para disminuir el voltaje para reducir el consumo de energía eléctrica y optimizar el proceso. Durante la aplicación de la corriente eléctrica se produce hidrogeno en los cátodos formando burbujas que permiten la flotación de los lodos formados con el hidróxido de aluminio (electro floculación), y con el flujo ascendente del agua a través de la celda permite la elevación de los lodos que posteriormente pasan por un sistema separador de sólidos del agua y finalmente pasar por un sistema que permite mezclar el agua libre de sólidos con una cantidad de ozono que permita mantener un residual de 0.01 - 1 partes por millón (miligramos por litro) en el agua tratada que permita obtener las ventajas y beneficios que proporciona el ozono en los sistemas de las torres de enfriamiento ó en aguas residuales tratadas, cumpliendo la calidad requerida para reutilizarlas nuevamente, y adicionando bromuro de sodio en el agua de recirculación como biocida tiene la ventaja de que se oxida con el ozono y se logra activar el bromo para fortalecer el control microbiológico del sistema.
Este método se caracteriza por pasar el agua a tratar a través de una celda electroquímica con placas de aluminio que al inducir un amperaje óptimo según sea la calidad del agua a tratar, se produce hidróxido de aluminio (o del metal) el cual funciona como un coagulante que atrapa las partículas oxidadas y no oxidadas presentes en el agua formando compuestos ó floculos que separan a los contaminantes del agua en forma de lodos, los cuales son separados permitiendo reutilizar el agua tratada, el filtrar, ozonizar y acondicionar con la adición de cloruro de sodio obtener una mejor calidad del agua a un bajo costo, favoreciendo su reutilización en la industria en general.
El proceso electrolítico de electrocoagulación electro floculación, por la producción del hidróxido de aluminio ó del metal, formando compuestos insolubles que se separan del agua, favoreciendo la flotación a través del reactor electrolítico por la formación de las burbujas de hidrogeno que se producen en los cátodos, con las micro burbujas del gas ozono y manteniendo un flujo ascendente del agua, evitando la sedimentación de estos lodos, que son separados del agua posteriormente por un sistema de filtración. La presente invención desarrollo un nuevo proceso que se logra con la integración de tecnologías básicas, que al con juntarlas se obtiene una innovación tecnológica que elimina al 100% la sílice, y reduce la concentración de las sales de dureza de calcio y magnesio
La integración de tecnologías básicas, concentrando el oxigeno contenido en el aire del medio ambiente debida a la separación del nitrógeno que se logra mediante el proceso de separación de gases, este oxigeno concentrado se pasa por un proceso de alto voltaje obteniendo una producción óptima de ozono a una alta concentración que permite llevar a cabo la oxidación de los contaminantes presentes en el agua a tratar para posteriormente con la integración una celda electroquímica con placas de aluminio producir hidróxido de aluminio que al reaccionar con los contaminantes presentes en el agua forme un lodo insoluble, para posteriormente separarlos del agua por medio de un sistema de filtración , vacío o centrifugación, obteniendo agua con una calidad que permita reutilizarla para diferentes procesos industriales y/ό riego de áreas verdes. Acondicionar el agua mediante la adición de cloruro de sodio para elevar la conductividad y disminuir el voltaje reduciendo el consumo de energía eléctrica en el proceso.
El tratar el agua residual y /ó industrial, se logra obtener agua con una calidad para usarla nuevamente, cumpliendo las normas ecológicas establecidas para cada caso en particular, la diferencia en la calidad del agua a obtener se lograra con la integración óptima de estas tecnologías, desarrollando el sistema para cada aplicación en particular y será necesario establecer condiciones particulares en cada caso.
Por lo que se pretende registrar el método de este sistema de nuestra propiedad: El uso de un sistema electroquímico de electrocoagulación / electro floculación / electro flotación con celdas de aluminio / fiero / zinc / magnesio y otros metales que eliminen la sílice del agua, el uso de una celda electrolítica con ozono, ya sea antes o después ( pre-ozonización de post -ozonización) (ozono / electroquímica / filtración / ozono) para el tratamiento de agua, la eliminación de contaminantes en el agua por medio de ozono y electroquímica, para reducir las sales de sílice, dureza total como calcio y magnesio, cloruros, metales, grasas y aceites, colorantes, materia orgánica, demanda química de oxigeno, demanda biológica de oxigeno, microorganismos en general, cianuro, arsénico, fluoruros en cualquier tipo y calidad de agua, la adición de una sal de bromo como bromuro de sodio, para favorecer el control microbiológico mediante la oxidación de la sal con el ozono en el tratamiento de agua para las torres de enfriamiento, el método electroquímico para eliminación de la sílice en cualquier tipo, tratamiento y/ó acondicionamiento de aguas, ya sea de proceso, industrial, residual ó cualquier similitud a la eliminación, reducción de la sílice en el agua, el uso de cualquier sistema electroquímico para la eliminación y/ó reducción de la sílice, dureza total y de cualquier sistema, proceso y/ό tratamiento de aguas para las torres de enfriamiento, rechazo de osmosis inversa, regeneración de sistemas y/ó plantas desmineralizadoras de resinas de intercambio iónico aniónico, aguas residuales ó cualquier otro proceso que se refiera a la eliminación de la sílice o dureza total del agua.
Adicionar una sal de bromo al agua tratada con el ozono favorece la oxidación de los contaminantes mejorando el control de la proliferación microbiológica del sistema del agua de las torres de enfriamiento, la aplicación de bromo nos permite lograr una regeneración por medio del ozono, ya que el bromo libre reacciona con los contaminantes o con los microorganismos, este se descompone y con la acción del ozono se lleva a cabo la reacción química formando bromuros y bromatos que permiten reactivar la acción del bromo en el agua.
Las ventajas y beneficios de la presente invención son que permite reutilizar y reciclar el 100% del agua que se tiene que tirar en las torres de enfriamiento, rechazos de osmosis inversa, regeneraciones de las unidades aniónicas de sistemas desmineralizadores y aguas residuales de las industrias, generando ahorros económicos al reutilizar el agua que actualmente es necesario tirar, reduciendo la cantidad de los productos químicos que son necesarios e indispensables en las torres de enfriamiento y aguas residuales, reduciendo el impacto ambiental que se ocasiona al desechar agua con un contenido de contaminantes y productos químicos que imposibilita su rehusó, además de que permite eliminar contaminantes presentes en el agua que proviene de pozos que contienen contaminantes como arsénico, cianuro, fierro, manganeso y microorganismos para el uso del agua potable. CAMPO DE LA INVENCIÓN: Nuestra invención se basa en un sistema de tratamiento de aguas en el cual se integran varias tecnologías y procesos que al con juntarlos y aplicarlo adecuadamente, nos permite eliminar la sílice y reducir la concentración de las sales de dureza del agua de las torres de enfriamiento y reducir el consumo de productos químicos para evitar los problemas de corrosión, incrustación y la proliferación microbiológica en estos sistemas.
La presente invención esta relacionada con la integración de tecnologías que son la concentración del oxigeno al separarlo del nitrógeno presentes en el aire del medio ambiente, la producción de ozono mediante la aplicación de alto voltaje al paso del oxigeno, la integración de un proceso electroquímico controlado para formar hidróxido de aluminio para atrapar a los contaminantes presentes en el agua, y controlando las variables del flujo del agua y la implementación de mamparas como mezcladores estáticos para favorecer la integración del hidróxido de aluminio formado en este sistema con los contaminantes presentes en el agua a tratar, para posteriormente separar las trazas de los lodos que no se lograron separar del agua por medio de un sistema de filtración , vacío o centrifugación, para que posteriormente el agua libre de estos contaminantes pase a través de un sistema ventury que permita la óptima adición de ozono al agua para mantener un residual determinado en cada etapa del proceso de enfriamiento del agua industrial con el objetivo de evitar los problemas de corrosión, incrustación y proliferación microbiológica en el sistema de las torres de enfriamiento y adicionando bromuro de sodio en el agua de recirculación como biocida tiene la ventaja de que se oxida con el ozono y se logra activar el bromo para fortalecer el control microbiológico del sistema. ETAPAS DEL PROCESO:
1. OZONIZACIÓN: La aplicación de gas ozono, por medio de un ventury o eyector calculado para lograr la máxima eficiencia y lograr la oxidación de los diferentes contaminantes que se encuentren presentes en el agua a tratar. 2. CLARIFICACIÓN ELECTROQUÍMICA: Se lleva a cabo un proceso electrolítico (electro coagulación-floculación), se lleva a cabo la reacción electroquímica en la celda con placas de aluminio o fierro con los contaminantes presentes en el agua, como las sales de sílice, dureza, sólidos suspendidos, materia orgánica, colorantes y microorganismos, detergentes, materia orgánica, arsénico o cualquier otro contaminante produciendo un compuesto insoluble que se precipita como un lodo y es posible separarlo del agua.. 3. FILTRACIÓN: El proceso de filtración se lleva a cabo con un medio filtrante o sistema de separación sólido - líquido, el cual retiene las trazas de los sólidos o lodos que no se lograron separar en el proceso anterior, permitiendo obtener una mejor calidad del agua tratada.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA: (ver figura 1)
1. El agua de la purga de las torres de enfriamiento pasa a través de un sistema eyector liquido-gas (ventury) y se inyecta gas ozono concentrado, generado a partir de un concentrador de oxigeno que separa el nitrógeno del oxigeno del aire atmosférico, por medio de un sistema PSA o membrana, este oxigeno concentrado (70-95%), se pasa a través de un reactor de alto voltaje controlado por un sistema electrónico que controla la frecuencia / resonancia / voltaje / temperatura.
2. El agua ozonizada pasa a través de un sistema controlador de Ph, que controla el valor óptimo del Ph, el cual recibe una señal del sensor y manda una señal a un sistema que acondiciona el Ph para mantenerlo dentro de un valor de 6.5 a 9.0, por medio de la adición de ácido sulfúrico, clorhídrico, nítrico ó cualquier ácido orgánico para bajar el Ph, ó por medio de la adición de un alcalino como hidróxido de sodio, carbonato de sodio ó cualquier producto químico que eleve el Ph del agua.
3. El agua con un Ph adecuado antes de entrar al reactor electroquímico pasa por un sistema automático que monitorea y controla por medio de un sensor la conductividad del agua, y manda una señal a un pie que manda una señal a un sistema que acondiciona el valor de la conductividad para mantenerla dentro de un valor de 100 a 20,000 micromhos, mediante la dosificación de cloruro de sodio ó cualquier producto químico para elevar la conductividad, manteniendo este parámetro dentro de los rangos previamente establecidos, para disminuir el voltaje y reducir el consumo de la energía eléctrica.
4. El agua oxidada con el gas ozono y acondicionada con valores de ph y conductividad óptimos, se introduce a una celda electroquímica (reactor electroquímico de electrocoagulación / electro floculación y electro flotación) con celdas de aluminio en el cátodo y en el ánodo que cambian de polaridad periódicamente cada hora por medio de un Timer previamente programado con el objetivo de limpiar y desgastar todas las placas simultáneamente.
5. El sistema cuenta con un electrodo selectivo para sílice que manda una señal de la concentración al PLC y controle al rectificador de corriente para que automáticamente mantenga un amperaje que controle una densidad de corriente óptima, ya que el flujo de agua y el volumen del reactor se mantienen constantes y esto nos permite optimizar la cantidad de aluminio cedida al agua para eliminar los contaminantes presentes en el agua como la sílice, ya que en las torres de enfriamiento es la variable a controlar. 6. El lodo formado por hidróxido de aluminio que se genera en el reactor electroquímico al reaccionar con los contaminantes presentes en el agua, tales como la sílice, dureza total de calcio y magnesio, sólidos suspendidos y los microorganismos que se encuentren en el agua a tratar, se separan del agua por medio de un sistema de filtración (grava, arena, prensa, rotatorio, rotatorio al vació, centrífugo, ó cualquier otro sistema de separación sólido-liquido) según sea lo óptimo de cada sistema.
7. El agua tratada y clarificada por el reactor electroquímico pasa a través de un filtro de grava, arena, ó carbón activado en el cual se eliminan las trazas de los sólidos suspendidos y floculos que no se separaron totalmente del agua.
8. El agua clarificada y filtrada pasa a un tanque de contacto presurizado en el cual se mezcla con ozono por medio de un sistema de bombeo y un ventury para acondicionar el agua y mantener un residual de ozono de 0.001 a 1.0 miligramos por litro de agua tratada y reutilizarla nuevamente como agua de repuesto en las torres de enfriamiento.
9. En el bacín de la torre se adiciona cloruro de bromo como biocida, que tiene la particularidad de que al reaccionar con los microorganismos presentes en el agua se descompone, pero al tener contacto con el ozono tendrá un efecto bactericida cíclico, manteniendo un efecto residual constante en el agua de la torre de enfriamiento.
10. En el trayecto del flujo de la torre de enfriamiento a la planta industrial y a través de los diferentes procesos se monitorea el residual de bromo y ozono, con el objetivo de instalar generadores de ozono en los puntos necesarios para obtener resultados que garanticen un adecuado programa de tratamiento de aguas de las torres de enfriamiento. RESULTADOS EXPERIMENTALES ;
En el proceso de electro coagulación - floculación (ECF) para el tratamiento de agua de purga de torres de enfriamiento con electrodos de aluminio que son disueltos por electrólisis, formando especies coagulantes (hidróxidos de aluminio), los cuales desestabilizan y agrupan partículas o precipitados suspendidos y adsorben contaminantes disueltos. Como se muestra en la figura 6, la disolución anódica del aluminio se acompaña por la formación de hidrógeno gas en el cátodo, cuyas burbujas de gas capturan y llevan a flote las partículas suspendidas formadas removiendo los contaminantes Ver Figura # 6
En una celda de ECF de electrodos de aluminio, la reacción en el ánodo es,
Λl +* Al3+ + 3e (1) y en el cátodo,
2H2C + 2e → H2 + 2OH' (2)
El catión Al3+ se puede hidratar para formar varias especies iónicas,
Al3+ + H2O → AlOH2+ + H+ (3)
AIOH2+ + H2O → AI(OH)+ 2 + H+ (4)
Al{θH)+ 2 + H2O → Al[OH)1 + H+ (5)
Figure imgf000024_0001
El avance de la hidratación depende de la concentración total del metal (Al3+) y del valor de pH de la solución, así como de las otras especies presentes en la solución. La figura 7 muestra un diagrama de la solubilidad del hidróxido de aluminio, Al(OH)3(s), en mg/1 y asumiendo sólo la presencia de la especie aluminio. Ver Figura 7.
Los límites de solubilidad denotan los equilibrios termodinámicos que existen entre las especies dominantes del aluminio a un valor de pH y el hidróxido de aluminio sólido. En la figura 7 , se observa que la mínima solubilidad del aluminio ocurre a una concentración de 0.03 mg/L y pH igual a 6.3. Con el incremento de la solubilidad la solución se vuelve más acida o más alcalina. El trabajo experimental se dividió en dos partes:
Una primera parte donde se realizaron varias experiencias utilizando un rectificador con lectores analógicos para intensidad de corriente (I), y potencial (E), con el fin de mostrar el efecto de la intensidad de corriente, la agitación y el gas ozono burbujeado sobre la producción de Al + y consecuentemente la ECF de la Sílice. En las primeras tres experiencias con agitación se aplicó 1 , 2 y 3 A de intensidad de corriente y se tomaron muestras de solución para medir la concentración de Sílice en ppm en función del tiempo. Después se realizaron tres experiencias a I = 2 A sin agitación, con agitación y finalmente con agitación y burbujeando gas ozono. Una segunda parte se realizó utilizando la misma celda de 10 placas, un potenciostato/galvanostato marca Princeton Applied Research modelo 263 A, una tarjeta y un software PowerSuite y una computadora COMPAQ. Las experiencias fueron a 1, 1.5 y 1.9 A con y sin agitación. Finalmente se realizaron varias experiencias a 1.9 A con 2 g de NaBr y con 0.5, 0.75, 1 y 2 g de NaCl. En cada una de las experiencias con NaCl se siguió la evolución de la conductividad en función del tiempo. Primera parte
En las tablas 1, 2 y 3 se presentan los resultados experimentales obtenidos de las primeras tres experiencias para diferentes valores de intensidad de corriente en función del tiempo. Podemos observar que el valor del pH de la solución se encuentra en 8.72 con un valor de la conductividad de 1272 μS, es decir, la solución presenta una baja conductividad y que la concentración de Ca2+, Mg2+, fosfatos y Sílice disminuyen con el tiempo; y que la concentración de Cl" permanece prácticamente constante. También observamos que se alcanza la concentración de 0 ppm de Sílice en las tres experiencias a los 16, 6 y 5 minutos para I= 1, 2 y 3 A respectivamente, así en la tabla 4 se muestran los resultados experimentales de las tres experiencias.
Tabla 1. Resultados experimentales del proceso de ECF para I = I A
t PH κ(μS) Dureza total Ca2+ Mgi+ OH" Ale. M. Cl" Silice Fosfatos (min) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
0 8.72 1272 240 140 100 8 592 240 103.5 4
1 8.34 1305 232 140 92 8 592 240 93 4
2 8.36 1330 240 140 100 8 720 260 91 4
3 8.11 1320 250 140 110 0 704 260 81 3
4 8.15 1313 240 140 100 0 720 260 76.5 2
5 8.3 1305 180 90 90 0 680 240 72 2
6 8.34 1202 160 80 80 8 592 248 67.5 2
7 8.45 1284 170 80 90 8 680 300 54 2
8 8.3 1279 168 84 84 8 640 390 49.5 1 9 8.31 1274 160 90 70 8 600 300 45 1
10 8.23 1189 156 80 76 0 560 240 45 1
11 8.36 1252 160 86 74 8 616 240 40.5 1
12 8.54 1166 156 72 84 16 736 280 36 1
13 8.41 1242 160 72 88 8 592 240 27 1
14 8.65 1275 144 88 56 16 582 260 9 1
15 8.6 1270 144 70 74 24 586 240 4.5 1
16 8.62 1140 136 60 76 24 580 240 0 1
17 8.7 1135 120 66 54 24 540 240 0 1
18 8.75 1130 100 50 50 24 516 240 0 1
19 8.76 1132 88 40 48 24 500 240 0 1
20 9.05 1136 84 40 44 24 464 240 0 1
Tabla 2. Resultados experimentales del proceso de ECF para I = 2 A
t pH κ(μS) Dureza total Ca2+ Mg2+ OH" Ale. M. Cl" Sílice Fosfatos
(min) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
0 8.72 1272 240 100 140 8 592 240 103.5 4
1 7.47 1261 200 72 128 0 400 360 90.5 4
2 7.47 1225 176 64 112 0 376 360 67.5 3
7.52 1244 166 56 110 0 376 360 22.5 1
4 7.8 1210 152 56 96 0 384 320 18 1
5 7.58 1131 120 48 72 0 346 280 4.5 1
6 8.11 1105 120 48 72 0 320 272 0 1
7 8.27 1081 120 40 80 0 344 272 0 1
8 8.1 1094 104 40 64 0 280 280 0 1 Tabla 3. Resultados experimentales del proceso de ECF para I = 3 A
T PH κ(μS) Dureza total Ca2+ Mg2+ OH" Ale. M. cr Sílice Fosfatos (min) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
0 8.72 1272 240 140 100 8 592 240 103.5 4
1 8.1 1277 240 88 152 0 624 240 103.5 6
2 7.8 1253 200 80 120 0 584 240 90 2
3 7.81 1238 192 88 104 0 550 240 67.5 2
4 7.91 1210 140 80 60 0 560 240 22.5 1
5 8.23 1183 112 88 24 8 480 240 0 1
Tabla 4. Concentración de Sílice en función del tiempo y de I.
Lo anterior, nos permite observar que la concentración cero de Sílice en la segunda
Tiempo I = I A I = 2 A I = 3 A Tiempo I = I A I = 2 A I =3 A
Min ppm Ppm ppm Min Ppm Ppm ppm
0 103 5 103 5 103 5 8 49 5
0.5 100 100 103 5 8.5 46
1 99 100 103 5 9 45
1.5 99 65 100 9.5 45
2 99 67 5 90 10 45
2.5 80 45 83 10.5 42
3 81 22 5 67 5 11 40 5
3.5 78 20 55 11.5 38
4 76 5 22 5 22 5 12 36
4.5 74 12 5 20 12.5 31
5 72 4 5 0 13 27
5.5 70 18 13.5 15
6 67 5 18 14 9
6.5 60 0 14.5 7
7 54 15 4 5
7.5 51 15.5 3
16 0 experiencia llega en realidad sobre los 5 minutos. En la figura 8 se muestra el cambio en la concentración de Sílice en función del tiempo. Ver Figura 8. Se realizaron tres experiencias de ECF a partir de una concentración inicial de 85.5 ppm de Sílice y un valor de I = 2 A. La primera se realizó sin agitación; en la segunda se agitó el electrolito; y en la tercera experiencia se mantuvo la agitación y además se burbujeó gas ozono. De los resultados obtenidos, y que se muestran en la tabla 5 y en la figura 9, podemos observar que se alcanza primero y en el siguiente orden la concentración cero de Sílice: 3a experiencia > 2a experiencia > Ia experiencia. Lo anterior sugiere que un mejor mezclado promueve la EFC y la más rápida desaparición de Sílice en la solución.
Tabla 5. Concentración de Sílice en función del tiempo para 1 = 2 A y diferentes condiciones de operación
Sin agitación Con agitación Con agitación más inyección de O3
t / min Sílice / ppm Sílice / ppm Sílice / ppm
0 85.5 85.5 85.5
1 80 63 40.5
2 75 50 37
3 72 45 31.5
4 63 39 29
5 54 22.5 28 6 45 10 22
7 27 8 0
8 18 0
9 0
Ver Figura 9.
Segunda parte
Se realizaron varias experiencias del agua de purga por cronopotenciometría a I = 1, 1.5 y 1.9 A y para el caso particular de I = 1.9 A con 2 g de NaBr y con 0, 0.5, 1 y 2 g de NaCl. Los resultados obtenidos se utilizaron para determinar ...
Ver las Figura 10./ Figura 11. / Figura 12. / Figura 13. / Figura 14. / Figura 15. /
Figura 16.
Tabla 6. Sílice separada por EFC y Al3+ producido para I = I A.
Sílice separada Al producido
t /min Sílice /ppm Sílice / g L"1 Sílice / mol Al3+ / g L"1 Al3+ / ppm Al3+ / mol L"1 L-1
0 103.5 0.1035 1. 725 0.000 0 0
1 99 0.099 1.650 0.003 2.99 0.11 1
2 99 0.099 1.650 0.006 5.99 0.222
3 81 0.081 1.350 0.009 8.98 0.333
4 76.5 0.0765 1.275 0.012 1 1.98 0.444
5 72 0.072 1.200 0.015 14.97 0.555
6 67.5 0.0675 1.125 0.018 17.97 0.666
7 54 0.054 0.900 0.021 20.96 0.777
8 49.5 0.0495 0.825 0.024 23.96 0.888 9 45 0.045 0.750 0.027 26.95 0.999
10 45 0.045 0.750 0.030 29.95 1.1 10
11 40.5 0.0405 0.675 0.033 32.94 1.221
12 36 0.036 0.600 0.036 35.94 1.332
13 27 0.027 0.450 0.039 38.93 1.443
14 9 0.009 0.150 0.042 41.93 1.554
15 4.5 0.0045 0.075 0.045 44.92 1.665
16 0 0 0 0.048 47.92 1.776
Desarrollo:
Se utilizó una celda de 10 placas de aluminio de dimensiones 0.07, 0.11 y 0.00635 m de altura, ancho y espesor respectivamente. El área total anódica (9 caras) es de 0.0693 m2. Las placas se encontraban a 0.005 m de separación entre ellas. Material y equipo:
1 rectificador que opera en el intervalo de 0 a 5 A y de 0 a 20 V. 1 kit de laboratorio para determinar Sílice marca hach. - 1 celda de 10 placas de aluminio
50 L de agua de la purga de torres de enfriamiento. - Sales de NaBr y NaCI. 1 electrodo de calomel 3 vasos de precipitados de 1000 mL - 4 vasos de precipitados de 200 mL
Un potenciostato/galvanostato marca Princeton Applied Research modelo 263 A. Este equipo maneja un voltaje de ±20 V y una intensidad de corriente de ± 2 A controlados con una computadora COMPAQ con una tarjeta y el Software "Power Suite".
Una tarjeta y un Software "Power Suite" marca Sistemas Automatizados Industriales, que permite realizar las técnicas de corrosión, de voltametría cíclica, de cronoamperometría, de potencial a circuito abierto, de cronopotenciometría y técnicas de impedancia electroquímica. 1 equipo de Espectroscopia de Absorción atómica marca Perkin-Elmer modelo 2100 que tiene la posibilidad de trabajar bajo las modalidades de Llama (aire/acetileno y nitroso/acetileno), Horno de Grafito mod. HGA-700 con un inyector automático de muestras modelo AS-70, Generador de Hidruros modelo
MHS-10. 1 conductímetro 1 multí metro. - Papel pH. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS, DIBUJOS Y GRÁFICAS Figura 1. Describe el diagrama del sistema integral de tratamiento de aguas Figura 2. Describe el proceso del sistema integral de tratamiento de aguas Figura 3. Describe una celda electroquímica , en donde: 1) placa de aluminio, 2) separadores entre las placas de material aislante, que funcionan como mamparas para producir turbulencia en el agua para favorecer la reacción del hidróxido de aluminio con los contaminantes presentes en el agua a tratar 3) ceja en las placas intercaladas que permite la conexión de los electrodos, 4) distancia entre las placas, 5) electrodo positivo, 6) electrodo negativo. Figura 4. Describe la celda del reactor electroquímico vista superior, en donde:7) reactor electrolítico ozonizado.
Figura 5. Celda del reactor electroquímico corte, en donde: 8) entrada de agua, 9) salida de agua, 10) contacto positivo, 11) contacto negativo. Figura 6. Interacciones que ocurren en una celda de ECF.
Figura 7. Diagrama de solubilidad del hidróxido de aluminio, considerando sólo a la especie aluminio.
Figura 8. Concentración de Sílice (eje y) en función del tiempo (eje x) para diferentes valores de la intensidad de corriente (I), IA, 2 A, 3 A. Figura 9. Concentración de Sílice para diferentes condiciones de operación.
Figura 10. Gráfica del potencial en función del tiempo para I = I A
Figura 11. Gráfica del potencial en función del tiempo para I = 1.5 A
Figura 12. Gráfica del potencial en función del tiempo para I = 1.9 A
Figura 13. Gráfica del potencial en función del tiempo para I = 1.9 A. Las curvas de EFC de la solución representan: Solución sin sal (curva superior), solución con 2 g de
NaBr (curva intermedia), solución con 2 g de NaCl (curva inferior).
Figura 14. Voltamperometría cíclica de la solución con 2 g/L de NaBr.
Figura 15. Voltamperometría cíclica de la solución con 2 g/L de NaCl.
Figura ló.Curvas cronopotenciométricas de la solución a I= 1.9 A y diferente concentración inicial de sal: 0.5 g de NaCl (primera curva superior), 0.75 g de NaCl
(segunda curva superior), 1 g de NaCl (primera curva inferior) y 2 g de NaCl (segunda curva inferior).

Claims

REVINDICACIONES
Habiendo descrito suficientemente mi invención, la considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1.- Un sistema integral de tratamiento del agua para las torres de enfriamiento y otros procesos como el rechazo de osmosis inversa, regeneraciones de sistemas desmineralizadores en la unidad aniónica, aguas azules de los aviones y aguas residuales, en el que se reducen y/ό eliminan contaminantes como la sílice, dureza total de calcio y magnesio, sólidos suspendidos, materia orgánica, microorganismos, metales pesados, colorantes, detergentes y arsénico, obteniendo una calidad del agua que permite reutilizarla nuevamente en diferentes procesos industriales, semindustriales ó domésticos, generando ahorros de agua y productos químicos.
La innovación tecnológica en nuestro sistema es que elimina al 100% la sílice y reduce la concentración de las sales de dureza de calcio y magnesio sales que ocasionan la formación de incrustaciones, También elimina los sólidos suspendidos en el agua tratada formando un lodo que se desecha por medio de un sistema separador de sólidos ó de filtración, con lo que se logra obtener una calidad del agua que permita reutilizarla como repuesto para las torres de enfriamiento con una concentración de 0 a 40 partes por millón de sílice y disminuyendo la concentración de las sales de dureza total, sólidos suspendidos y microorganismos, permitiendo aumentar los ciclos de concentración, eliminando las perdidas de agua por purgas con el objetivo de reutilizar el agua en las torres de enfriamiento, controlando a la vez la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, evitando y manteniendo controlada la proliferación microbiológica reduciendo la adición de productos químicos. Este sistema comprende: a) Un sistema de eyector ventury, b) Un sistema concentrador de oxigeno c) Un equipo generador de ozono, d) Un sistema controlador de Ph, e) Un sistema controlador de conductividad, Caracterizado por f) Una celda electroquímica con placas de aluminio(fierro, zinc, o cualquier otro metal que reaccione con la sílice para separarla del agua), g) Un sistema separador de sólidos ó un sistema de filtración, h) Un sistema concentrador de oxigeno i) Un equipo generador de ozono.
2.- El sistema en conformidad con la reivindicación 1 , logra eliminar hasta el 100 % de la sílice presente en el agua de las torres de enfriamiento y otros procesos, integrando diferentes sistemas se logra aumentar la eficiencia de remoción de la sílice, ya que la filtración solo elimina un 20% que es la sílice insoluble, la ozonización oxida la sílice soluble y con una filtración permite eliminar un 30%, un proceso electroquímico sin filtración elimina un 30%, y al integrar un proceso electroquímico con la aplicación de ozono y un sistema de filtración los se logra eliminar el 100% de la sílice soluble e insoluble presente en el agua, y mediante el acondicionamiento del agua con la adición de cloruro de sodio se logra elevar la conductividad y disminuir el voltaje reduciendo el consumo de energía eléctrica en el proceso.
3.- El sistema en conformidad con la reivindicación 1, logra eliminar hasta el 100 % de la sílice presente en el agua de las torres de enfriamiento, rechazos del proceso de osmosis inversa, enjuagues de las regeneraciones de las plantas y sistemas de intercambio iónico en los sistemas amónicos y otros procesos en los que se requiere eliminar la sílice del agua.
4.- Este sistema integral de tratamiento de aguas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por pasar el agua a través de una celda electrolítica ozonizada, con lo que se logra obtener una calidad del agua que permita reutilizarla como repuesto para las torres de enfriamiento con una concentración de 0 a 40 partes por millón de sílice y disminuyendo la concentración de las sales de dureza total, sólidos suspendidos y microorganismos, que permita aumentar los ciclos de concentración, eliminando las perdidas de agua por purgas con el objetivo de reutilizar el agua en las torres de enfriamiento
5.- En este sistema de conformidad con la reivindicación 1, puede ser filtrada para reducir el contenido de sólidos suspendidos y la sílice insoluble, pero también puede pasar directamente a la celda electrolítica sin filtración previa.
6.- El agua de conformidad con la reivindicación 1, puede pasar directamente sin ozonizar al reactor electroquímico, caracterizado ya que puede ser ozonizada antes de pasar por la celda electrolítica para oxidar contaminantes y mejorar la separación de sólidos y sílice.
7.- En este sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada por la aplicación de ozono al agua de la torre de enfriamiento después de la celda electroquímica, aumenta la eficiencia del programa de tratamiento químico del agua reduciendo y controlando la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, manteniendo controlada la proliferación microbiológica y reduciendo la adición de productos químicos de los programas de tratamiento del agua de las torres de enfriamiento.
8- Este sistema integral de tratamiento de aguas de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado que al integrar el proceso de ozonización con un proceso electroquímico, mejora la eficiencia de remoción de la sílice y otros contaminantes permitiendo obtener una calidad del agua residual que cumpla con las normas para poder reutilizarla en diferentes procesos industriales, ya que al pasar el oxigeno concentrado a través de un reactor de alto voltaje y se genera el ozono que se requiere para lograr oxidar los contaminantes presentes en el agua a tratar, la aplicación del gas ozono tiene varios objetivos, el primero es la oxidación de los contaminantes formando una alteración en la estructura morfológica de los cristales de las sales de sílice, favoreciendo la formación de lodos y por ende optimizando la eliminación de la sílice del agua de la torre de enfriamiento, así como una reacción debida a la oxidación de los contaminantes que favorece la formación de sólidos que permiten la separación del agua logrando una optimización del proceso, el segundo objetivo de la aplicación de ozono al agua de la torre de enfriamiento después de la celda electroquímica, aumenta la eficiencia del programa de tratamiento químico del agua reduciendo y controlando la velocidad de corrosión, la formación de incrustaciones de sales de dureza y sílice, manteniendo controlada la proliferación microbiológica y reduciendo la adición de productos químicos de los programas de tratamiento del agua de las torres de enfriamiento.
9.- Un método integral para el tratamiento de aguas de las torres de enfriamiento y otros procesos (rechazo de osmosis inversa, regeneraciones de sistemas desmineralizadores en la unidad aniónica y aguas residuales), en el que se reducen y/ό eliminan contaminantes como la sílice, dureza total de calcio y magnesio, sólidos suspendidos, materia orgánica, microorganismos, metales pesados, colorantes y detergentes, mejorando la calidad del agua para reutilizarla nuevamente en diferentes procesos industriales, semindustriales ó domésticos, generando ahorros de agua y productos químicos, que comprende: a) Un sistema de eyector ventury el cual es básicamente un eyector que favorece la mezcla agua - gas ( ozono ), el cual permite una óptima mezcla del agua a tratar con el gas ozono. b) Un sistema concentrador de oxigeno el cual separa el nitrógeno del oxigeno que esta presente el aire atmosférico, por medio de un proceso físico de filtración a una presión determinada, en el cual se logra concentrar el oxigeno que se requiere como materia prima para generar ozono. c) Un equipo generador de ozono que al pasar el oxigeno concentrado en el equipo anterior pasa a través de un reactor de alto voltaje y se genera el ozono que se requiere para lograr oxidar los contaminantes presentes en el agua a tratar, la aplicación del gas ozono tiene varios objetivos, el primero es la oxidación de los contaminantes formando una alteración en la estructura morfológica de los cristales de las sales de sílice, favoreciendo la formación de lodos y por ende optimizando la eliminación de la sílice del agua de la torre de enfriamiento, así como una reacción debida a la oxidación de los contaminantes que favorece la formación de sólidos que permiten la separación del agua logrando una optimización del proceso. d) Un sistema controlador de Ph, el cual contiene un sensor que mide el Ph y manda una señal a un pie que manda una señal a un sistema que acondiciona el Ph para mantenerlo dentro de un valor de 6.5 a 9.0, por medio de la adición de ácido sulfúrico, clorhídrico, nítrico ó cualquier ácido orgánico para bajar el Ph, ó por medio de la adición de un alcalino como hidróxido de sodio, carbonato de sodio ó cualquier producto químico que eleve el Ph del agua, para mantenerlo dentro de un valor de 6.5 a 9.0. e) Un sistema controlador de conductividad, el cual contiene un sensor que mide la conductividad del agua y manda una señal a un pie que manda una señal a un sistema que acondiciona el valor de la conductividad del agua para mantenerla dentro de un valor de 100 a 20,000 micromhos, por medio de la adición de cloruro de sodio ó cualquier producto químico que eleve la conductividad del agua. Caracterizado por f) Una celda electroquímica con celdas de aluminio(fierro ó zinc), en la cual se forma hidróxido de aluminio (ó bloques de aluminio compactado y prensado), que también pueden ser de fierro ó zinc, que reacciona con los contaminantes presentes en el agua formando un lodo (electro floculación) que es fácilmente separado del agua al aplicar la corriente eléctrica a un amperaje entre 0.001 a 3 amperes por centímetro cuadrado, que permita una densidad de corriente óptima para ceder el aluminio que se requiere para reaccionar con los contaminantes presentes en el agua a tratar, formando un lodo que posteriormente se separa del agua permitiendo reutilizar el agua tratada por este sistema, integrando los procesos de filtración y ozonización se logra obtener una mejor calidad del agua. g) Un sistema separador de sólidos ó un sistema de filtración que puede ser por diferentes procesos, ya sea por un sistema de filtración de grava, arena, antracita, carbón activado, filtración por vacío, separación de sólidos en líquidos por centrifugación, filtros rotatorios al vació, ó cualquier otro proceso de separación sólido - líquido, que permita una separación de los sólidos formados en el reactor electroquímico del agua, dependiendo de la calidad del agua a tratar.
10.- Este método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado por pasar el agua a tratar a través de una celda electroquímica con placas de aluminio y posteriormente separar los lodos formados permite reutilizar el agua tratada, el filtrar, ozonizar y acondicionar con la adición de cloruro de sodio obtener una mejor calidad del agua a un bajo costo.
11.- La aplicación del ozono caracterizada por la oxidación de los contaminantes presentes en el agua, antes de pasar por la celda electroquímica con celdas de aluminio, favorece la separación de los sólidos y de la sílice y después de la filtración mejora la calidad del agua favoreciendo su reutilización en la industria en general.
12,- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado por una celda electroquímica con placas ó bloques de aluminio(fiero, zinc ó magnesio comprimidos, compactados ó prensados), que al inducir un amperaje óptimo según sea la calidad del agua a tratar, se produce hidróxido de aluminio (o del metal) el cual funciona como un coagulante que atrapa las partículas oxidadas y no oxidadas presentes en el agua formando compuestos ó floculos que separan a los contaminantes del agua en forma de lodos
13.- La sílice atrapada en los lodos formados de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado por el proceso electrolítico de electrocoagulación electro floculación, por la producción del hidróxido de aluminio ó del metal, formando compuestos insolubles que se separan del agua, favoreciendo la flotación a través del reactor electrolítico por la formación de las burbujas de hidrogeno que se producen en los cátodos, con las micro burbujas del gas ozono y manteniendo un flujo ascendente del agua, evitando la sedimentación de estos lodos, que son separados del agua posteriormente por un sistema de filtración.
14.- La presente invención desarrollo un nuevo proceso que se logra con la integración de tecnologías básicas, que al con juntarlas se obtiene una innovación tecnológica que elimina al 100% la sílice, y reduce la concentración de las sales de dureza de calcio y magnesio sales que ocasionan la formación de incrustaciones, eliminando los sólidos suspendidos y otros contaminantes presentes en el agua que al tratarla con este nuevo proceso, se forma un lodo que posteriormente se separa en un sistema separador de sólidos ó de filtración,
15.- Esta invención en conformidad con la reivindicación 14, permite aumentar los ciclos de concentración en las torres de enfriamiento generando ahorros de agua y productos químicos además de mantener controlada la proliferación microbiológica, lo que permitirá a la industria en general a sustituir los programas de tratamiento de aguas industriales convencionales por esta nueva alternativa tecnológica
16.- Este nuevo proceso de tratamiento de agua en conformidad con la reivindicación 14, permite obtener una excelente calidad del agua residual a un costo por metro cúbico muy atractivo para la industria en general., interrelacionando los procesos de filtración, ozonización, electroquímica, filtración y ozonización, que permiten llevar a cabo este proceso de tratamiento de aguas industriales y /ό residuales, logrando obtener una calidad del agua que cumple con las normas necesarias permitiendo reutilizarla nuevamente en diferentes procesos industriales y /ó riego de áreas verdes.
17.- Este proceso desarrollado de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado con la integración de tecnologías básicas, concentrando el oxigeno contenido en el aire del medio ambiente debida a la separación del nitrógeno que se logra mediante el proceso de separación de gases, este oxigeno concentrado se pasa por un proceso de alto voltaje obteniendo una producción óptima de ozono a una alta concentración que permite llevar a cabo la oxidación de los contaminantes presentes en el agua a tratar para posteriormente con la integración una celda electroquímica con placas de aluminio producir hidróxido de aluminio que al reaccionar con los contaminantes presentes en el agua forme un lodo insoluble, para posteriormente separarlos del agua por medio de un sistema de filtración , vacío o centrifugación, obteniendo agua con una calidad que permita reutilizarla para diferentes procesos industriales y/ó riego de áreas verdes.
18.- Acondicionar el agua en conformidad con la reivindicación 14, caracterizado mediante la adición de cloruro de sodio para elevar la conductividad y disminuir el voltaje reduciendo el consumo de energía eléctrica en el proceso.
19.- El tratar el agua residual y /ό industrial en conformidad con la reivindicación 14, se logra obtener agua con una calidad para usarla nuevamente, cumpliendo las normas ecológicas establecidas para cada caso en particular, la diferencia en la calidad del agua a obtener se lograra con la integración óptima de estas tecnologías, desarrollando el sistema para cada aplicación en particular y será necesario establecer condiciones particulares en cada caso.
20. -El el uso de un sistema electroquímico de electrocoagulación / electro floculación / electro flotación con celdas de aluminio / fiero / zinc / magnesio y otros metales que eliminen la sílice del agua
21.- El uso de una celda electrolítica con ozono, ya sea antes o después ( pre- ozonización de post -ozonización) (ozono / electroquímica / filtración / ozono) para el tratamiento de agua.
22.-La eliminación de contaminantes en el agua por medio de ozono y electroquímica, para reducir las sales de sílice, dureza total como calcio y magnesio, cloruros, metales, grasas y aceites, colorantes, materia orgánica, demanda química de oxigeno, demanda biológica de oxigeno, microorganismos en general, cianuro, arsénico, fluoruros en cualquier tipo y calidad de agua.
23. La adición de una sal de bromo como bromuro de sodio, para favorecer el control microbiológico mediante la oxidación de la sal con el ozono en el tratamiento de agua para las torres de enfriamiento
24. -El método electroquímico para eliminación de la sílice en cualquier tipo, tratamiento y/ó acondicionamiento de aguas, ya sea de proceso, industrial, residual ó cualquier similitud a la eliminación, reducción de la sílice en el agua.
25.- El uso de cualquier sistema electroquímico para la eliminación y/ó reducción de la sílice, dureza total y de cualquier sistema, proceso y/ó tratamiento de aguas para las torres de enfriamiento, rechazo de osmosis inversa, regeneración de sistemas y/ó plantas desmineralizadoras de resinas de intercambio iónico aniónico, aguas residuales ό cualquier otro proceso que se refiera a la eliminación de la sílice o dureza total del agua.
26.- El reactor electroquímico ozonizado para formar hidróxido de aluminio y atrapar a los contaminantes presentes en el agua, se optimiza controlando un adecuado flujo del agua y con la implementación de mamparas como mezcladores estáticos, o cualquier otro sistema de agitación logra favorecer la integración del hidróxido de aluminio formado en este sistema con los contaminantes presentes en el agua a tratar, para posteriormente separar las trazas de los lodos que no se lograron separar del agua por medio de un sistema de filtración.
27.- Adicionar una sal de bromo al agua tratada con el ozono favorece la oxidación de los contaminantes mejorando el control de la proliferación microbiológica del sistema del agua de las torres de enfriamiento, la aplicación de bromo nos permite lograr una regeneración por medio del ozono, ya que el bromo libre reacciona con los contaminantes o con los microorganismos, este se descompone y con la acción del ozono se lleva a cabo la reacción química formando bromuros y bromatos que permiten reactivar la acción del bromo en el agua.
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