ES2437765T3

ES2437765T3 - Instalación y procedimiento de pretratamiento de agua bruta

Info

Publication number: ES2437765T3
Application number: ES09356017T
Authority: ES
Inventors: Jean-Marie Fresnel
Original assignee: F TEC SYSTEMS SA; F-TEC SYSTEMS SA
Current assignee: F TEC SYSTEMS SA; F-TEC SYSTEMS SA
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2014-01-14
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP5411302B2; WO2010102418A3; ZA201106063B; EP2230211A1; JP2012519588A; US9181119B2; AU2010223782A1; PL2230211T3; EP2230211B1; CA2754083A1; RU2531828C2; WO2010102418A2; US20120055871A1; EP2406187A2; RU2011135008A; EP2406187B1; CA2754083C; AU2010223782B2

Abstract

Procedimiento de pretratamiento de agua bruta, en el que: se utilize una instalacien que comprende:1) un dispositivo de filtracien (1) que incluye, desde rio arriba a rio abajo: - un estabilizador de flujo (4), - un coalescedor (7), - un decantador laminado (12), - un filtro biolOgico con una entrada (15) y una salida (28), comprendiendo dicho filtro biologic°una capa de filtracion aerObica (16) conectada a una capa de filtracion anaerobica (21), - un separador (27), - un dispositivo auxiliar (2) que comprende una cuba que contiene: un anodo que incluye un recipiente metalico (46) con particulas de hierro, un catodo (47), al menos una porcion de la parte sumergida del catodo (47) se encuentra por encimade al menos algunas de dichas particulas de hierro, la salida (8) de este dispositivo auxiliar (2) este conectada al coalescedor (7) deldispositivo de filtraciOn (1); se introduce una solucien acuosa que contiene el hipoclorito de sodio en dicho recipiente metalico (46) deldispositivo auxiliar (2), de modo que al menos algunas de las particulas de hierro queden sumergidas en lasolucion acuosa que contiene el hipoclorito de sodio y que el catodo (47) tenga al menos una partesumergida en la solucion acuosa que contiene el hipoclorito de sodio;se produce un coagulante por medio del dispositivo auxiliar (2) y se introduce en el coalescedor (7) deldispositivo de filtraciOn (1); y se permite la realizacion de la filtracien en el dispositivo de filtracion (1).

Description

Instalación y procedimiento de pretratamiento de agua bruta.

Sector de la técnica

[0001] La invención se refiere a una instalación y un procedimiento de pretratamiento de agua bruta destinados a producir un agua que podrá ser tratada más adelante para obtener agua potable o un agua denominada "técnica", es decir, no apta para el consumo pero que sí puede destinarse a usos domésticos, agrícolas e industriales, como la limpieza, el lavado, la colada, las cisternas, el riego de jardines o la irrigación.

[0002] La invención está asimismo relacionada con los dispositivos y procedimientos auxiliares susceptibles de ser utilizados en una instalación o un procedimiento de pretratamiento o de purificación de agua bruta.

Estado de la técnica

[0003] Hace ya más de diez años que el inventor de la presente solicitud de patente desarrolló el procedimiento de pretratamiento de aguas brutas objeto de la solicitud internacional número WO 97/14659.

[0004] Dicho procedimiento incluye una etapa de desinfección impulsada mediante electrólisis en corriente alterna de partículas de hierro que pueden estar contenidas en cestas de titanio o de zirconio, recubiertas por un catalizador y agitadas de forma mecánica o por ultrasonidos.

[0005] El inventor ha continuado con sus investigaciones con el objeto de mejorar su procedimiento y de integrar las nuevas normas aplicables en materia de agua potable, especialmente la norma europea nO DE 98/83/CE, así como las últimas recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en este ámbito.

[0006] Por lo tanto, se han logrado desarrollar nuevos procedimientos, dispositivos e instalaciones capaces de pretratar aguas de una calidad incluso más degradada que anteriormente, por estar más cargadas de lodos, sales, nitritos, compuestos orgánicos y/o otros metales pesados.

Descripción breve de la invención

[0007] Conforme a un primer aspecto, la invención se refiere a un dispositivo auxiliar según el punto 1 siguiente:

1. Dispositivo auxiliar que comprende una cuba que contiene:

una solución acuosa que contiene hipoclorito de sodio y un ánodo que comprende un recipiente metálico con partículas de hierro, al menos algunas de las cuales están sumergidas en la solución acuosa que contiene el hipoclorito de sodio y un cátodo con al menos una parte sumergida en la solución acuosa que contiene el hipoclorito de sodio,

este dispositivo se caracteriza por que al menos una porción de la parte sumergida del cátodo se encuentra por encima de al menos algunas de las partículas de hierro sumergidas.

[0008] Dicho dispositivo posee la ventaja de permitir un mejor reparto de las líneas de corriente, lo cual mejora su funcionamiento respecto a la etapa de desinfección impulsada e instaurada en el procedimiento de la solicitud internacional anteriormente mencionada número WO 97/14659. Además, dado que no existe la necesidad de utilizar más de un recipiente metálico, es muy sencillo de realizar.

[0009] Características ventajosas del dispositivo auxiliar del punto 1 anteriormente mencionado vienen indicadas en los puntos 2 a 8 siguientes:

2.: Dispositivo auxiliar según el punto 1, en el que el cátodo tiene una forma sensiblemente plana.

3.: Dispositivo auxiliar según el punto 2, en el que el cátodo se presenta bajo la forma de una rejilla.

4.: Dispositivo auxiliar según uno de los puntos 1 a 3, en el que el recipiente metálico es al menos parcialmente de titanio, zirconio, aleación de titanio o aleación de zirconio.

5.: Dispositivo auxiliar según uno de los puntos 1 a 4 en el que el cátodo incluye, en su cara o caras orientadas hacia las partículas de hierro, un elemento de separación, preferentemente un material poroso aislante, en particular un textil poroso, por ejemplo de polietileno o de polipropileno.

6.: Dispositivo auxiliar según uno de los puntos 1 a 5, comprendiendo además medios de agitación del recipiente metálico.

7.: Dispositivo auxiliar según uno de los puntos 1 a 6, comprendiendo además un electroimán que rodea el recipiente metálico que contiene las partículas de hierro.

8.: Dispositivo auxiliar según uno de los puntos 1 a 7, donde el interior del recipiente está al menos parcialmente revestido de una capa de catalizador, preferentemente de paladio.

[0010] El dispositivo auxiliar, según los puntos 1 a 8, puede utilizarse en diversos procedimientos, en particular en procedimientos de tratamiento o de pretratamiento de agua bruta.

[0011] Por ejemplo, puede servir de dispositivo auxiliar para la producción de un coagulante que intervenga en un proceso global de tratamiento de agua bruta. Asimismo podrá utilizarse para instaurar un procedimiento auxiliar, continuo o discontinuo, de producción de un coagulante para agua bruta, en el que:

se introduce una solución acuosa de hipoclorito de sodio en la cuba del dispositivo; se alimenta con corriente continua el ánodo y el cátodo del dispositivo; se permite la realización de la electrólisis de hierro; y se extrae el coagulante de la cuba.

[0012] Dicho coagulante puede entonces servir para tratar un agua bruta.

[0013] El dispositivo anteriormente mencionado puede servir asimismo como dispositivo auxiliar para el tratamiento de un agua que contenga hipoclorito de sodio, procedente principalmente de un tratamiento previo. Asimismo podrá utilizarse para implantar un procedimiento auxiliar, continuo o discontinuo, de tratamiento de un agua que contenga hipoclorito de sodio, en el que:

se introduce el agua a tratar que contiene hipoclorito de sodio en la cuba del dispositivo auxiliar; se alimenta con corriente continua el ánodo y el cátodo del dispositivo auxiliar; se permite la realización de la electrólisis de hierro; y se extrae el agua tratada de la cuba.

[0014] El agua tratada obtenida podrá pasar a continuación por otros tratamientos suplementarios, principalmente para incrementar su pureza.

[0015] Según una variante ventajosa de este procedimiento de tratamiento de un agua que contenga hipoclorito de sodio, la corriente continua es intermitente, preferentemente intercalada regularmente o siguiendo una serie de impulsos, preferentemente con una frecuencia de entre 0,1 y 1 Hz.

[0016] Según otra variante ventajosa, el electroimán del dispositivo mencionado en el punto 7 anterior está conectado a una fuente de corriente altema.

[0017] Según un segundo aspecto, la invención tiene por objeto un dispositivo de filtración de agua bruta según el punto 16 siguiente:

16. Dispositivo de filtración de agua bruta que incluye un filtro biológico con una entrada y una salida, caracterizado por que dicho filtro biológiCO comprende una capa de filtración aeróbica y una capa de filtración anaeróbica conectadas la una a la otra.

[0018] Éste dispositivo de filtración puede utilizarse en numerosos procedimientos de filtración de agua bruta.

[0019] Las características ventajosas del dispositivo de filtración del punto 16 anterior vienen indicadas en los puntos 17 a 24 siguientes:

17.: Dispositivo según el punto 16, en el que las capas de filtración aeróbica y anaeróbica incluyen fibras hidrófugas y oleófilas.

18.: Dispositivo según el punto 17, en el que las fibras hidrófugas y oleófilas incluyen fibras de polipropileno.

19.: Dispositivo de filtración de agua bruta según uno de los dispositivos 16 a 18, en el que una de las capas de filtración aeróbica y anaeróbica está conectada a:

un separador (en la parte anterior) y el otro a

un decantador laminado (en la parte posterior), estando este último conectado a su vez a

un coalescedor (en la parte posterior), estando este último conectado a su vez a

un estabilizador de flujo (en la parte posterior).

20.: Dispositivo de filtración de agua bruta según uno de los puntos 16 a 19 que incluye, además, en la parte posterior de la capa de filtración aeróbica, un conducto de alimentación de aire, de oxígeno o de una mezcla de gas adecuada que contenga oxígeno.

21.: Dispositivo de filtración según el punto 20, en el que el separador incluye cortinas porosas.

22.: Dispositivo de filtración según el punto 21, en el que las cortinas porosas son de polipropileno.

23.: Dispositivo de filtración según uno de los puntos 17 a 22, que incluye además los medios de agitación de las capas de filtración aeróbica yanaeróbica.

24.: Dispositivo de filtración según uno de los puntos 17 a 23, en el que el filtro biológico incluye además, para 3

cada una de las capas de filtración aeróbica y anaeróbica, un conducto para la inoculación bacteriana. Como variante, se puede prever asimismo una abertura o un dispositivo que permita inocular las bacterias bajo la forma de cápsulas o de polvo de levadura, preferiblemente de forma dosificada.

[0020] Preferentemente, la capa de filtración anaeróbica se encontrará en la parte posterior al separador, y la capa de filtración aeróbica estará en la parte anterior al decantador laminado.

[0021] El dispositivo de filtración según los puntos 16 a 24 anteriores podrá utilizarse en diversos procedimientos continuos o discontinuos, en particular, en procedimientos de filtración, de tratamiento o de pretratamiento de agua bruta.

[0022] Así pues, el dispositivo de filtración según los puntos 16 a 24 puede implantar un procedimiento en el que:

se utilice un dispositivo según el punto 19 o según uno de los puntos 20 a 24 unido al punto 19; se introduce el agua bruta en el estabilizador de flujo; se introduce un coagulante en el coalescedor; y se extrae el agua bruta filtrada del separador.

[0023] Según una variante ventajosa de este procedimiento, mediante un goteo se introduce asimismo el agua bruta

o un preparado acuoso bacteriano en las capas de filtración aeróbica y anaeróbica, por medio de conductos para la inoculación bacteriana.

[0024] Los dispositivos auxiliares o de filtración según la invención mencionados anteriormente pueden formar parte, solos o en combinación, de una instalación de pretratamiento de agua bruta.

[0025] Asimismo, según un tercer aspecto, la invención está relacionada con una instalación de pretratamiento de agua bruta que incluye:

el dispositivo de filtración anteriormente mencionado, un primer dispositivo auxiliar tal y como se define en los puntos 1 a 6 anteriores, cuya salida está conectada con el coalescedor del dispositivo de filtración; y un segundo dispositivo auxiliar, tal y como se define en los puntos 7 o 8 unido al 7 anterior, cuya entrada está conectada a la salida del dispositivo de filtración.

[0026] Dicha instalación puede permitir la implantación de un procedimiento de pretratamiento de agua bruta en el que:

se introduce el agua bruta en el estabilizador de flujo del dispositivo de filtración; se produce coagulante por medio del primer dispositivo auxiliar y se introduce en el coalescedor del dispositivo de filtración; se permite la realización de la filtración en el dispositivo de filtración; se introduce una solución acuosa que contenga hipoclorito de sodio en el agua filtrada, para continuar con la desinfección del agua; y a continuación se permite la realización del tratamiento del agua filtrada en el segundo dispositivo auxiliar; se recupera el agua pretratada en la salida del segundo dispositivo auxiliar;

[0027] Este procedimiento y esta instalación de pretratamiento de agua bruta tienen la ventaja principal de permitir tratar aguas procedentes de fuentes muy variadas.

[0028] Según otra variante ventajosa, la instalación anteriormente mencionada de tratamiento de agua bruta incluye además un dispositivo complementario de producción de una solución acuosa de hipoclorito de sodio.

[0029] Según otra variante ventajosa, el procedimiento de producción de un coagulante para agua bruta, el tratamiento de un agua que contenga hipoclorito de sodio o de pretratamiento de un agua bruta, incluye además una etapa de producción de una solución acuosa de hipoclorito de sodio.

[0030] Otras características y ventajas de la invención se describirán con detalle en la exposición que sigue y que se ofrece como referencia a la figura anexa, la cual representa de forma esquemática un modo de realización preferente de una instalación de pretratamiento de agua bruta según el tercer aspecto de la invención. La invención es definida por sus reivindicaciones.

Descripción detallada de la invención

[0031] Como se puede observar en la figura, la instalación de pretratamiento de agua bruta está compuesta esencialmente por tres elementos principales, que son: un dispositivo de filtración 1 al que llega el agua bruta 4

un primer dispositivo auxiliar 2 que sirve para producir un coagulante para el dispositivo de filtración 1, Y un segundo dispositivo auxiliar 3 que sirve para tratar el agua procedente del dispositivo de filtración, una vez que se ha añadido a la misma una solución acuosa de hipoclorito de sodio;

a) Dispositivo de filtración

[0032] El dispositivo de filtración descrito en la figura incluye un compartimento 4 que hace las veces de estabilizador de flujo para el agua bruta. Así pues, el flujo del agua bruta que llega a la parte superior del compartimento 4 por el conducto 5 es frenado, sus remolinos son atenuados y las partículas de mayor tamaño pueden caer al fondo del compartimento 4.

[0033] Una abertura 6 prevista en la parte inferior de una pared del compartimento 4 permite que el agua entre en un compartimento adyacente 7, que hace las veces de coalescedor. Un coagulante llevado por el conducto de salida 8 del primer dispositivo auxiliar 2 (descrito en detalle más adelante) es vertido en la parte superior del compartimento 7, en el interior del cual las partículas más finas confluyen o coagulan y floculan, y más tarde son extraídas por el fondo del compartimento 7 a través de un conducto de evacuación 33. Un plano inclinado que atraviesa los compartimentos 4 y 7 permite asimismo que las partículas coaguladas y caídas al fondo del compartimento 4 sean evacuadas por el conducto 33.

[0034] Una abertura 9 prevista cerca de la parte superior del compartimento 7, por encima del lugar en el que desemboca el conducto 8, permite que el agua penetre en un compartimento intermedio adyacente 10, en la parte inferior de la pared en la que se ha previsto una abertura 11 que constituye la entrada de un decantador laminado

12.

[0035] Las partículas, esencialmente compuestas del tipo fosfatos, se precipitan al fondo del compartimento 10, los lodos coagulados en el fondo del decantador laminado 12, y, gracias a un plano inclinado que atraviesa la parte inferior del compartimento 10 Y del decantador laminado, estas partículas y lodos coagulados son evacuados a través de un conducto 22.

[0036] La salida del decantador 12 está formada por una abertura 13 situada en la parte superior de las láminas de dicho decantador 12, en la parte superior de una de sus paredes. El líquido claro que queda se introduce a través de la abertura 13 en un compartimento intermedio adyacente 14 que recibe aire a través de un conducto 17, para que el agua se sature de aire y los elementos oxidables en solución o en suspensión se oxiden. De este modo, por ejemplo, los iones ferrosos residuales presentes en forma de trazas se oxidan en iones férricos.

[0037] El compartimento intermedio 14 incluye una pared cuya parte inferior cuenta con una abertura 15 que constituye la entrada de un filtro biológico.

[0038] Este filtro biológico está formado por un primer compartimento 16 de filtración aeróbica que incluye una capa de fibras hidrófugas y oleófilas de polipropileno. Esta capa de fibras está bien ventilada por aire libre o en una solución dirigida por el agua que llega del compartimento 14, enriquecida por el aire comprimido inyectado a través del conducto de alimentación de aire 17.

[0039] De este modo se produce una nitrificación. Las partículas que caen al fondo del compartimento intermedio 14

o del primer compartimento 16 son eliminadas a través de un conducto 23, gracias al plano inclinado que atraviesa el compartimento intermedio 14 y el compartimento 16.

[0040] El agua que sube al interior del primer compartimento 16 del filtro biológico llega a través de una abertura 18 que se encuentra en la parte superior de una pared del compartimento 16, para su posterior paso a un compartimento intermedio adyacente 19 que cuenta con una pared cuya parte inferior dispone de una abertura 20 que a su vez constituye la entrada del segundo compartimento del filtro biológico 21. El agua remota dentro de este segundo compartimento 21, en el que hay una segunda capa de fibras hidrófobas y oleófilas, también de polipropileno. Sin embargo, a diferencia de la primera capa de fibras, esta segunda capa no recibe ventilación. No cuenta con conducto de entrada de aire, como el conducto 17, y en él se produce por lo tanto una filtración anaeróbica que, por desnitrificación, degrada las materias nitrogenadas y orgánicas contenidas en el agua.

[0041] Las partículas que caen al fondo del compartimento intermedio adyacente 19 o del segundo compartimento 21 de filtración anaeróbica son eliminadas, gracias a un plano inclinado que atraviesa estos compartimentos, a través del conducto 24.

[0042] Los medios de agitación (no representados) sirven preferentemente para las capas de filtración y liberar la biomasa formada.

[0043] Ventajosamente, cada uno de los compartimentos filtración biológica 16, 21 está provisto de un tubo de alimentación 31, 32. Estos tubos 31, 32 están conectados al conducto de llegada de agua bruta 5, permitiendo por lo tanto una introducción gota a gota del agua bruta inicial. Esta reducida cantidad de agua bruta introducida lleva

bacterias que se fijan en las fibras de as capas de filtración.

S: [0044] En función de las condiciones que prevalezcan en el entomo, las bacterias que colonizan cada uno de los dos compartimentos del filtro biológico se especializan. Dependiendo de los casos, permitirán la nitrificación o la desnitrificación, y descompondrán los aceites y las grasas encerrados por las fibras, limpiándolas de este modo. Asimismo, el amoníaco es oxidado en nitrógeno dada la ausencia de oxígeno.

10: [0045] Una salida 28 prevista en la parte superior de una pared del compartimento 21 permite que el agua cargada de biomasa llegue a un compartimento intermedio adyacente 25, cuya parte inferior cuenta con una abertura 26 que constituyen la entrada del separador 27. Este separador 27 está formado por cortinas porosas de polipropileno. El agua atraviesa este separador 27 de abajo a arriba, para después, una vez arriba, ser evacuada a través de un conducto 30 hacia el segundo dispositivo auxiliar 3.

1 S: [0046] Las partículas que caen al fondo del compartimento intermedio 25 o del separador 27, gracias a un plano inclinado que atraviesa estos últimos, son eliminadas por el conducto 29.

b) Dispositivo auxiliar 2

20: {0047] Tal y como se ha indicado anteriormente, este dispositivo tiene la finalidad de producir el coagulante que posteriormente será introducido, a través del conducto de salida 8, en el coalescedor 7 que se comunica, por un lado, con la salida del estabilizador de flujo 4 y, por otro lado, con el decantador laminado 12.

[0048] Normalmente, este dispositivo 2 incluye una cuba que contiene:

25 30: una solución acuosa de hipoclorito de sodio, un ánodo que incluye un recipiente metálico, tal como una cesta 46, que contiene bolas de hierro sumergidas en la solución acuosa de hipoclorito de sodio; y un cátodo con al menos una parte sumergida, generalmente en forma de rejilla 47, en la solución acuosa de hipoclorito de sodio, encontrándose esta parte sumergida por encima de las bolas de hierro. [0049] El hipoclorito de sodio proviene generalmente de un depósito de solución acuosa de hipoclorito de sodio 34, a través de un conducto de entrada 35 del dispositivo auxiliar 2.

35 40: [0050] Una variante ventajosa consiste en alimentar directamente el depósito 34 a través del hipoclorito de sodio producido in situ a través de un dispositivo complementario constituido de un electrolizador 49 sumergido en una cuba de electrólisis 50 llena de una solución de cloruro de sodio a 25 g/l. Esta solución salina se obtiene mezclando una salmuera saturada con sal 57, recogida en una cuba 51, con agua potable descalcificada que llega por un conducto 53, a través de un hidroinyector 52. Por medio de dicho hidroinyector 52, la salmuera concentrada es aspirada y mezclada con el agua potable descalcificada para obtener una solución salina a 25 g/l de sal que es volcada en la cuba de electrólisis 50 a través del conducto 54. El electrolizador 49 es alimentado con corriente continúa hasta obtener una solución de hipoclorito de sodio de 6,5 g/l de equivalente cloro. Cuando el nivel de solución de hipoclorito en el depósito 34 es lo suficientemente bajo, tras su consumo, la válvula 55 se abre para vaciar la cuba de electrólisis 50 y llenar el depósito 34.

45: [0051] Para evitar ser atacado químicamente por el contenido de la cuba de electrólisis 50, el recipiente metálico o la cesta que contiene las bolas de hierro es por lo general de titanio o de aleación de titanio/plata, con un total de entre 2 y 5% de plata, de aleación titanio/paladio o de aleación de titanio/óxidos de metales preciosos. Asimismo podrá ser de zirconio o de aleación de zirconio.

SO ss: [0052] La cesta estará suspendida por lo general mediante asas que se engancharán a dos paredes de la cuba del dispositivo auxiliar. En general, presenta una sección transversal circular o rectangular. Puede estar formada a partir de una rejilla metálica o de una hoja metálica que incluye perforaciones lo suficientemente pequeñas como para que las bolas no puedan atravesarla. Estas perforaciones permiten la circulación de la solución acuosa que contiene iones y partículas finas de oxihidróxido de hierro. [0053] En lugar de las bolas de hierro, podemos utilizar asimismo granalla o virutas de hierro.

60: [0054] Para evitar los cortocircuitos, la cara de la rejilla orientada hacia las bolas está provista de un elemento de separación, por lo general un textil poroso alimentario, que puede ser por ejemplo, un geotextil de tela de vidrio de grosor reducido o un textil de polietileno o de polipropileno, tejido o no tejido. Este textil es por lo general resistente a la rotura.

65: [0055] Además, es preferible mantener el ánodo y el cátodo separados por unos distanciadores aislantes con un espesor por ejemplo de 2 mm. [0056] Preferentemente, el fondo 36 de la cuba estará inclinado hacia el conducto de salida 8. 6

[0057] El dispositivo 2 está provisto preferentemente de medios de agitación del recipiente metálico (no representados) que pueden ser un cilindro o un vibrador neumático o eléctrico, o un vibrador magnético o de ultrasonidos.

Funcionamiento del dispositivo auxiliar 2

{0058] Aunque el dispositivo auxiliar 2 puede funcionar de manera discontinua, por lotes ("batch" en inglés), preferentemente se utilizará de manera continua.

[0059] Se introduce en la cuba una solución acuosa de hipoclorito de sodio (NaCIO) a través del conducto 35.

[0060] El ánodo y el cátodo reciben se alimentan con corriente continua. La intensidad de dicha corriente podrá ser variable. Asimismo podrá darse mediante la forma de impulsos. Su tensión será baja, por lo general inferior a 10 V, oscilando por ejemplo entre 0,5 Vy 1 V.

[0061] En el interior de la cesta 56 se produce, gracias a la presencia del hipoclorito de sodio, a temperatura ambiente y con un pH cercano al neutro, una disolución electroquímica del hierro, además de diversas reacciones de

electrólisis, durante las cuales, el ión ferroso (Fe2 +) se oxida en ión férrico (Fe3 +). Se formaentonces esencialmente

cloruro férrico (FeCb, 6H20) indisoluble, mientras que, aparentemente, en una cantidad más reducida, otro compuesto microcristalino indisoluble formado por microcristales de oxihidróxido de hierro. De este modo, se obtiene en la cuba una suspensión de cloruro férrico y de oxihidróxido de hierro.

[0062] Los medios de agitación se han previsto para agitar el ánodo. No es necesario que agiten el cátodo. Al agitar el ánodo evitan la formación de un revestimiento sobre las bolas que detendría o ralentizaría la electrólisis.

[0063] La mezcla de reacción es evacuada por el conducto de salida 8 para servir de coagulante en el coalescedor

7. Este coagulante está destinado a provocar la densificación de las materias en suspensión en el agua que se va a tratar, como los lodos, así como la precipitación de los fosfatos.

[0064] La cantidad de coagulante inyectada en el coalescedor 7 está determinada en función del agua bruta que se vaya a tratar. A título de ejemplo, para un agua bruta que contenga entre 5 y 50 mg/l de materia en suspensión (MES), el caudal de coagulante inyectado es tal que el caudal de FeCb, 6H20 es de entre 5 y 30 mgll, para un agua de entre 50 y 150 mgll de MES, el caudal es de entre 30 y 50 mgll de FeCb, 6H20, y para un agua de entre 150 y

1.500 mgll de MES, el caudal es de entre 50 y 100 mgll de FeCb, 6H20.

cl Dispositivo auxiliar 3

{0065] el dispositivo auxiliar 3 incluye ciertos elementos que son comunes al dispositivo auxiliar 2.

[0066] En este dispositivo, la concentración de la solución acuosa de hipoclorito de sodio es menos importante que en el dispositivo 2. Entonces la conductibilidad del líquido es más reducida. Por lo tanto, la distancia entre el cátodo y la capa de bolas debe ser más reducida. Por lo general, se corresponde con el grosor del elemento de separación poroso, es decir, aproximadamente 0,7 mm.

[0067] Este dispositivo cuenta además con un electroimán formado por una bobina de solenoide 44 que rodea la cesta 46bis con asas 56bis que contienen las bolas. La bobina recibe una corriente altema y desarrolla un campo magnético cuya inducción es superior a 0,01 Telsa.

[0068] Preferentemente, el interior de la cesta está revestido (preferentemente al menos parcialmente) por una capa de catalizador, generalmente de paladio.

[0069] Asimismo, el cátodo 47bis está revestido (preferentemente al menos parcialmente) con una capa de catalizador, por lo general paladio, especialmente en el lado que está frente a las bolas.

[0070] Las dimensiones del dispositivo auxiliar 3 son por lo general diferentes a las del dispositivo auxiliar 2, ya que su función es totalmente diferente.

[0071] En efecto, el dispositivo auxiliar 3 cumple principalmente las siguientes funciones:

reduce el hipoclorito en exceso que queda en el agua, extrae los metales pesados y los elementos tóxicos como el arsénico,

modifica la naturaleza cristalográfica del carbonato de calcio contenido en el agua y destruye los componentes organohalógenos, en particular cloraminas, contenidos en el agua.

[0072] Así pues, otorga o devuelve al agua las calidades de un agua de manantial.

[0073] Este dispositivo tiene la ventaja de que permite tratar aguas que contienen metales pesados y/o elementos tóxicos como el arsénico y/o compuestos orgánicos, aguas con una dureza cálcica superior a 15°F (es decir, cuya concentración de carbonato de calcio sea superior a 150 mgll yaguas estancadas procedentes por ejemplo de estanques mal aireados o de depósitos en los que las aguas han permanecido durante mucho tiempo.

10 Funcionamiento del dispositivo auxiliar 3

{0074] En referencia de nuevo a la figura anexa, se observa que el agua saliente por el conducto de salida 30 del separador 27 del dispositivo de filtración 1 recibe la adición de una solución de hipoclorito de sodio procedente del 15 depósito 34, a través del conducto 48, antes de ser introducida en el segundo dispositivo auxiliar 3 a través del conducto de entrada 37 de este último.

[0075] Una variante ventajosa consiste, en este caso también, en utilizar el dispositivo complementario ya mencionado como fuente de hipoclorito de sodio para el depósito 34. La primera función del hipoclorito de sodio

20 consiste en desinfectar el agua que entra a través del conducto de salida 30. El pH de la solución de hipoclorito de sodio producida por el dispositivo complementario es cercano a 7. Esta solución tiene la ventaja de que contiene ácido hipocloroso, que desinfecta de forma más activa frente a los gérmenes que el hipoclorito de sodio.

[0076] En el interior de la cuba del dispositivo auxiliar 3 se hace circular una corriente continua a través del ánodo 25 46bis y del cátodo 47bis. De este modo, el hierro de las bolas se oxida en catión férrico, y posteriormente en catión férrico en el ánodo.

[0077] El conjunto se corresponde con la siguiente reacción global:

[0078] La presencia simultánea de hierro y de iones ferrosos permite al par reductor Fe/Fe2 + actuar en determinados

iones de metales pesados. Además, el cloruro férrico oxida otros iones y el hidróxido férrico presente absorbe los elementos poco solubles formados tanto en reducción como en oxidación. A continuación, estos se precipitan y

35 pueden ser eliminados a través el conducto 40 previsto en el fondo del dispositivo. De este modo, los metales pesados como el arsénico, el cadmio, el plomo, el cromo o el mercurio, reducen sus concentraciones de forma considerable.

[0079] Están previstos medios de agitación de las bolas (no representados). Producen un frotamiento de las bolas

40 entre sí que retira de sus superficies la capa de óxido y los depósitos que se han formado en ellas. Este óxido yesos depósitos son a su vez eliminados a través del conducto 40.

[0080] Como medio de agitación, se utiliza preferentemente un electroimán alimentado con corriente alterna de forma que se genere un campo magnético variable. El electroimán tiene la ventaja de que no incluye piezas en

45 movimiento que pudieran usarse, evitando así el uso de juntas de estanqueidad, de contactos eléctricos móviles. Además, el efecto de agitación penetra en el interior de la masa de las bolas ya que no está limitado a una capa superficial.

[0081] La diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo es preferentemente de entre 0,5 y 0,8 v.

[0082] Preferiblemente, la corriente continua es intermitente, es decir, está cortada con una frecuencia que va desde 0,5 a 5 Hz. Esto tiene dos efectod: durante los períodos de ausencia de corriente, por un lado, los electrodos se despolarizan y, en consecuencia, los iones se difunden con más libertad y, por otro lado, el hipoclorito que atraviesa el cátodo no se ve reducido por el cátodo 47bis y, por tanto, puede reducirse oxidando los iones ferrosos en iones

55 férricos.

[0083] La intensidad de la corriente varía en función del caudal de agua que atraviesa el dispositivo auxiliar 3. Por ejemplo, para un caudal de 4,550 m3/h, la intensidad de la corriente es de aproximadamente 14 A.

[0084] El agua presente en el fondo del dispositivo se introduce, a través de una abertura 38 prevista la parte inferior de una pared del dispositivo, en la parte inferior de un decantador laminado adyacente 41. Las partículas que caen al fondo de este decantador son eliminadas través de un conducto de evacuación 40 y el agua restante es llevada por una salida 42 a otros dispositivos, para ah! ser sometida a diversos tratamientos posteriores conocidos, principalmente para incrementar su pureza.

[0085] El revestimiento de paladio de la cesta tiene como efecto descomponer los compuestos orgánicos, como los organohalógenos, en particular tanto los organoclorados como los cloraminados, y una parte de los nitratos residuales. Además, el paladio amplía el fenómeno de reducción de los iones hipocloritos (HeIO') por los iones ferrosos.

[0086] El electroimán crea además un campo magnético que modifica la estructura del carbonato de calcio, los iones de calcio se orientan de forma diferente, lo cual favorece posteriormente la formación de cristales de aragonito poco adherente, antes que de calcita incrustante, y limitará el bloqueo de los poros de las membranas de filtración cuando el agua pase posteriormente por una filtración a través de la membrana.

[0087] Además, el campo magnético reorganiza los átomos en la molécula de agua, y le devuelve así sus propiedades originales.

[0088] El electroimán es alimentado con una corriente alterna, por ejemplo de 50 Hz.

Funcionamiento global de la instalación según la invención

[0089] Los siguientes datos son facilitados a título de ejemplo para el tratamiento de aproximadamente 5.000 IIh de agua bruta con un contenido en MES que varíe entre 50 y 1.500 mg/1.

[0090] La concentración de la solución acuosa de hipoclorito de sodio introducida en el primer dispositivo auxiliar 2 es por lo general del orden de 6,5 gil, Y su caudal oscila por general entre 3 y 15 l/h.

[0091] El caudal de coagulante está comprendido en general entre 1 y 151/h.

[0092] La superficie de la cesta del primer dispositivo auxiliar, que puede tener una sección transversal circular o rectangular, es generalmente de entre 5 y 50 dm2• Su altura es generalmente de entre 30 y 100 mm.

[0093] La intensidad de la corriente continua de electrólisis del primer dispositivo auxiliar 2 es por lo general de entre 40 y 120 amperios.

[0094] El agua pretratada obtenida que sale a través del conducto 42 del segundo dispositivo auxiliar 3 cuenta ya con una pureza denominada "técnica", es decir, que debe ser objeto de tratamientos adicionales para que sea potable.

[0095] En algunos casos, dependiendo de la composición del agua bruta de salida, el agua pretratada saliente por la salida 42 del segundo dispositivo auxiliar 3 puede ser potable y no necesitar más que un tratamiento suplementario limitado para llegar a ser potable.

[0096] Estos tratamientos posteriores pueden consistir, por ejemplo, en una filtración sobre filtro de arena y/o sobre un cartucho de microfiltración.

[0097] Asimismo puede realizarse una filtración con carbón activo para suprimir los olores del agua, el mal sabor y los colores del agua, así como los restos de hipoclorito residual. Los pesticidas y los compuestos orgánicos (fenoles, hidrocarburos aromáticos ... ) eventualmente aún presentes en el agua son eliminados en gran parte con este método.

[0098] Si el agua purificada tiene un pH demasiado reducido (inferior a 6,5), dado que ni el dispositivo de filtración 1, ni los dispositivos auxiliares 2 y 3 tienen un efecto importante sobre el pH, entonces podemos prever, rfo arriba del coalescedor 7, por ejemplo en el compartimento 4, un añadido de lechada de calcio (solución acuosa de hidróxido de calcio).

[0099] Si, por el contrario, el pH del agua purificada es demasiado elevado (superior a 8,5), entonces será posible insertar río arriba del coalescedor 7 una unidad de neutralización mediante ácido sulfúrico.

[0100] Se puede igualmente prever una ultrafiltración para detener todas las partículas cuyo tamaño sea superior a 0,01 ~m (incluidas bacterias y virus resistentes al hipoclorito de sodio), lo que permitiría obtener un agua bacteriológicamente pura, extraer las grandes moléculas orgánicas, reducir drásticamente la cantidad de MES residual y obtener un agua clara, es decir con una turbiedad reducida.

[0101] Asimismo pueden contemplarse una nanofiltración o una ósmosis inversa, especialmente cuando las especies en solución no pueden ser detenidas por la ultrafillración.

[0102] Por supuesto, la instalación según la invención cuenta con medios suplementarios bien conocidos por el experto en la materia, como detectores de cloro, sondas de pH conectadas medidores del pH, termómetros o termopares, caudalímetros, aparatos de medición de la conductividad, bombas, contadores de agua o de aire, medios de ajuste o de control de dichas bombas, medios electrónicos y/o informáticos para controlar y dirigir el funcionamiento de los aparatos, calcular diversos parámetros o registrar los resultados, etc.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de pretratamiento de agua bruta, en el que:

se utiliza una instalación que comprende:

1) un dispositivo de filtración (1) que incluye, desde río arriba a río abajo:

un estabilizador de flujo (4), un coalescedor (7), un decantador laminado (12), un filtro biológico con una entrada (15) y una salida (28), comprendiendo dicho filtro biológico una capa de filtración aeróbica (16) conectada a una capa de filtración anaeróbica (21), un separador (27), un dispositivo auxiliar (2) que comprende una cuba que contiene:

un ánodo que incluye un recipiente metálico (46) con partículas de hierro, un cátodo (47), al menos una porción de la parte sumergida del cátodo (47) se encuentra por encima de al menos algunas de dichas partículas de hierro, la salida (8) de este dispositivo auxiliar (2) está conectada al coalescedor (7) del dispositivo de filtración (1 );

se introduce una solución acuosa que contiene el hipoclorito de sodio en dicho recipiente metálico (46) del dispositivo auxiliar (2), de modo que al menos algunas de las partículas de hierro queden sumergidas en la solución acuosa que contiene el hipoclorito de sodio y que el cátodo (47) tenga al menos una parte sumergida en la solución acuosa que contiene el hipoclorito de sodio; se produce un coagulante por medio del dispositivo auxiliar (2) y se introduce en el coalescedor (7) del dispositivo de filtración (1); y se permite la realización de la filtración en el dispositivo de filtración (1).
2. Procedimiento de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 1, en el que:

se utiliza además un segundo dispositivo auxiliar (3) que comprende una cuba que contiene:

un ánodo que comprende un recipiente metálico (46bis) con partículas de hierro y, un cátodo (47bis), al menos una porción de la parte sumergida del cátodo (47bis) se encuentra por encima de a menos algunas partículas de hierro, un electroimán o un bucle magnético (44) que rodea el recipiente metálico que contiene las partículas de hierro, la entrada (37) de dicho segundo dispositivo auxiliar (3) está conectada a la salida (30) del dispositivo de filtración de agua bruta (1); dicho segundo dispositivo auxiliar (3) está conectado de modo que algunas de las partículas de hierro quedan sumergidas en la solución acuosa con hipoclorito de sodio y que el cátodo (47) cuenta al menos con una parte sumergida en la solución acuosa con hipoclorito de sodio;

se alimenta el ánodo (46bis) y el cátodo (47bs) del segundo dispositivo auxiliar (3) con corriente continua; se permite la realización de la electrólisis de hierro; se permite la realización del tratamiento del agua filtrada en el segundo dispositivo auxiliar (3); y se recupera el agua bruta pretratada en la salida (42) del segundo dispositivo auxiliar (3).
3.

Procedimiento de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 1 o 2, que incluye además una etapa de producción de una solución acuosa de hipoclorito de sodio que se suministra al dispositivo auxiliar (2).
4.

Procedimiento de pretratamiento de agua según la reivindicación 2 o 3, que incluye además una etapa de producción, en un dispositivo complementario, de una solución acuosa de hipoclorito de sodio que se suministra a dicho segundo dispositivo auxiliar (3).
5.

Procedimiento de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 1 a 4, realizado de forma continua.
6.

Procedimiento de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 1 a 5, donde el segundo dispositivo auxiliar (3) se alimenta con corriente intermitente, preferentemente cortada regularmente y aún más preferentemente con una frecuencia comprendida entre 0,1 Y 1 Hz.
7.

Procedimiento de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 2 o según una de las reivindicaciones 3 a 6 vinculada a la reivindicación 2, en el cual se conecta el electroimán (44) a una fuente de corriente alterna.
8.

Procedimiento de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual, el filtro biológico incluye además, para cada una de las capas de filtración aeróbica (16) y anaeróbica (21), un conducto para la inoculación bacteriana (31, 32) Y en el que se introduce, gota a gota, bien agua bruta o un preparado acuoso bacteriano en las capas de filtración aeróbica (16) y anaeróbica (21) a través de conductos para la inoculación bacteriana (31,32).
9. Instalación de pretratamiento de agua bruta, que comprende:

1) un dispositivo de filtración (1) que comprende, de río arriba a río abajo:

un estabilizador de flujo (4), un coalescedor (7), un decanta dar laminado (12), un filtro biológico con una entrada (15) y una salida (28), comprendiendo dicho filtro biológico una capa de filtración aeróbica (16) conectada a una capa filtración anaeróbica (21 ), un separador (27);

2) un dispositivo auxiliar (2) que comprende una cuba que contiene:

una solución acuosa con hipoclorito de sodio y un ánodo que incluye un recipiente metálico (46) con partículas de hierro, algunas de las cuales al menos algunas están sumergidas en la solución acuosa con hipoclorito de sodio y un cátodo (47) Con al menos una parte sumergida en la solución acuosa con hipoclorito de sodio, al menos una porción de la parte sumergida del cátodo (47) se encuentra por encima de al menos algunas de las partículas de hierro sumergidas, la salida (8) de este dispositivo auxiliar (2) está conectada al coalescedor (7) del dispositivo de filtración (1).
10. Instalación de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 9, que comprende además:

un segundo dispositivo auxiliar (3) que comprende una cuba que contiene:

un ánodo que incluye un recipiente metálico (46bis) con partículas de hierro, algunas de las cuales están sumergidas en la solución acuosa con hipoclorito de sodio y un cátodo (47bis) con al menos una parte sumergida en la solución acuosa con hipoclorito de sodio, al menos una porción de la parte sumergida del cátodo (47bis) se encuentra por encima de al menos algunas de las partículas de hierro sumergidas, un electroimán o un bucle magnético (44) que rodea el recipiente metálico con las partículas de hierro, la entrada (37) de dicho dispositivo auxiliar (3) está conectada a la salida (30) del dispositivo de filtración de agua bruta (1).
11.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 9 o 10, que incluye además un dispositivo complementario de producción de una solución acuosa de hipoclorito de sodio que alimenta un depósito (34), a su vez conectado a un conducto de entrada (35) del dispositivo auxiliar (2).
12.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 10 u 11, que incluye además un dispositivo complementario de producción de una solución acuosa de hipoclorito de sodio que alimenta un depósito (34), a su vez conectado a un conducto (48) replegado en el conducto de entrada (37) del dispositivo auxiliar (3).
13.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 12, en la que el cátodo (47, 47bis) tiene una forma sensiblemente plana.
14.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 12, en la que el cátodo (47, 47bis) se presenta bajo la forma de rejilla.
15.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 14, en la que el recipiente o recipientes metálicos (46, 46bis) son al menos parcialmente de titanio, zirconio, aleación de titanio o aleaciones de zirconio.
16.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 15, en la que el cátodo o cátodos (47, 47bis) incluyen, al menos la cara que tienen orientada hacia las partículas de hierro, un

elemento de separación, preferentemente de un material poroso aislante, en particular un textil poroso, por ejemplo, de polietileno o de polipropileno.
17.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 16, que comprende además medios de agitación de los recipientes metálicos (46, 46bis).
18.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 17, que comprende además un electroimán o un bucle magnético (44) que rodea el recipiente metálico (46bis) del segundo dispositivo auxiliar (3) que contiene las partículas de hierro.
19.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 18, en la que el interior del recipiente metálico (46bis) del segundo dispositivo auxiliar (3) está al menos parcialmente revestido con una capa de catalizador, preferentemente de paladio.
20.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 19, en la que las capas de filtración aeróbica (16) y anaeróbica (21) incluyen fibras hidrófobas y oleófilas.
21.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según la reivindicación 20, en la que las fibras hidrófobas y oleófilas incluyen fibras de polipropileno.
22.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 21, que comprende además, en la parte posterior de la capa de filtración aeróbica (16), un conducto de alimentación (17) de aire, de oxígeno o de una mezcla de gas adecuado que contenga oxígeno.
23.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 22, en la que el separador (27) cuenta con cortinas porosas.
24.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 23, en la que las cortinas porosas son de polipropileno.
25.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 24, en la que se incluyen además medios de agitación de las capas de filtración aeróbica (16) y anaer6bica (21).
26.

Instalación de pretratamiento de agua bruta según una de las reivindicaciones 9 a 24, en la que el filtro biológico incluye además, para cada una de las capas de filtración aeróbica (16) y anaeróbica (21), un conducto para la inoculación bacteriana (31,32).

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