ES2211217T3 - Procedimiento, dispositivo e instalacion para el tratamiento continuo del agua. - Google Patents
Procedimiento, dispositivo e instalacion para el tratamiento continuo del agua.Info
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento continuo del agua, con el fin de obtener agua industrial o agua potable, en el que: - el agua bruta que circula canalizada en el proceso es enriquecida de manera continuamente dosificada con una sustancia soluble o líquida, de reacción química y es mezclada en una corriente, - la mezcla que entra entonces en solución, al proseguirse la reacción química con el agua y/o con las materias nocivas en ella contenidas, es conducida seguidamente en un movimiento del agua tranquilo a un recipiente de reacción con las materias separables y/o no nocivas, - los constituyentes difícilmente solubles se separan del agua y finalmente el agua así tratada es reconducida continuamente a un depósito, o a un tratamiento ulterior en el que la sustancia química es dosificada continua y proporcionalmente a la cantidad de agua bruta en una corriente anular y en forma de embudo dirigida axialmente y hacia dentro, recubriendo la abertura de salida del tubo de mezcla, en el que elagua bruta y la sustancia química se mezclan de manera intensiva directamente por debajo de la corriente en forma de embudo, en el área superior de la turbulencia formada en el tubo de mezcla dispuesto verticalmente, con formación de una premezcla, porque la premezcla es transportada por el tubo de mezcla, protegida de las sustancias circulantes restantes, en una zona de mezcla limitada, espacialmente definida de un recipiente de reacción formado como reactor de mezcla, y porque una parte de la premezcla es aspirada en un área de fondo de sección reducida del reactor de mezcla, mezclada ulteriormente de manera intensiva en un espacio delimitado del recipiente de reacción y reconducida por un tubo de presión directamente a la zona de mezcla turbulenta del reactor de mezcla.
Description
Procedimiento, dispositivo e instalación para el
tratamiento continuo del agua.
La invención se refiere a un procedimiento para
el tratamiento continuo del agua, en el que el agua bruta que
circula canalizada en el proceso es enriquecida de manera
continuamente dosificada con una sustancia de reacción química y es
mezclada en una corriente, la disolución entonces obtenida de la
mezcla al proseguirse la reacción química con el agua y/o con las
materias nocivas en ella contenidas, es conducida seguidamente en un
movimiento del agua tranquilo a un recipiente de reacción con las
materias separables y/o nocivas, los constituyentes difícilmente
solubles se separan del agua y finalmente el agua así tratada es
reconducida continuamente a un depósito o a un tratamiento
ulterior.
La invención se refiere también a las
instalaciones prácticas para la realización del procedimiento y a
sus dispositivos para el tratamiento de agua de diferentes campos de
aplicación.
Por el término agua bruta se entiende agua que ha
de ser tratada para un determinado fin de aplicación. Es en general
el agua de superficie de los ríos, arroyos, mares o embalses así
como el agua subterránea y agua de manantial para el tratamiento
como agua potable. Llamamos aquí también agua bruta al agua que
procede, por ejemplo, de plantas depuradoras biológicas y otras y
que ha de ser tratada para la introducción en aguas naturales.
Existe también un agua de características parecidas allí donde las
aguas de superficie, aguas subterráneas o aguas de manantial
cargadas por influencias ambientales especiales o después de un
tratamiento biológico u otro están todavía tan cargadas que no se
puede garantizar ya el equilibrio natural de una forma duradera.
Finalmente, bajo el término de agua bruta se
entiende también el agua sucia que antes de introducirla en el agua
natural exige un tratamiento intensivo. Entendemos también bajo este
término las aguas residuales industriales que son empleadas en
circuitos cerrados y que después del reciclado se ponen nuevamente a
disposición de éste proceso.
Por la patente DE 36 40 542 es conocido un
procedimiento para el tratamiento físico-químico
continuo del agua potable. En este procedimiento se introduce en un
primer recipiente -que se puede llamar reactor de mezcla- agua bruta
así como determinados reactivos líquidos a través de tuberías
paralelas entre sí y continuamente desde la parte superior en el
recipiente de reactor de mezcla. Un aparato agitador que actúa
eficazmente en el centro del recipiente, mezcla el agua bruta con
las sustancias aplicadas y se encarga de producir una corriente de
tipo turbulento en todo el reactor de mezcla.
En el área de fondo una parte determinada de la
mezcla abandona el reactor de mezcla y llega después de un breve
recorrido a la llamada cámara de reacción de gran volumen. En ella
la mezcla es movida lentamente durante largo tiempo. El agua que se
encuentra accidentalmente en la parte superior alcanza desde allí, a
través de un rebosadero, otro reactor de mezcla. El primer proceso
de reacción puede acabar aquí. Por regla general, después de esta
etapa del procedimiento, el valor de pH del agua permite también
reacciones de precipitación. A continuación se agrega el agente de
floculación en otro reactor de mezcla. Se efectúa la mezcla por
medio del aparato agitador. La mezcla obtenida entonces es conducida
de nuevo al área inferior del reactor de mezcla a través de una
abertura dentro de un reactor -aquí, de "floculación". En el
mismo se mueve lentamente la mezcla durante un tiempo más prolongado
y abandona en cualquier momento con los copos precipitados el
recipiente de reacción a través de un rebosadero controlado.
En un recipiente siguiente, que está realizado en
forma de punta dirigida hacia abajo, se recoge y se vacía el lodo en
el área de fondo. En el área de superficie el agua alcanza a través
de un grupo de separadores de placas paralelas un recipiente de agua
pura. El agua permanece allí para su empleo como agua potable o bien
para ser sometida a otras etapas de tratamiento.
Tal procedimiento tiene inconvenientes desde
varios puntos de vista. El proceso de mezcla se realiza en un
recipiente relativamente grande a través de una corriente
turbulenta, forzada mediante un agitador, de forma no controlable en
todo el recipiente y predominantemente circulante. Las partículas
pesadas se acumulan en el borde o en el fondo del recipiente de
mezcla. No se puede impedir que partes de la mezcla todavía no
homogénea alcancen el recipiente de reacción adyacente. Allí no
tiene lugar prácticamente división ni mezclado alguno. Las
sustancias son consumidas en una cantidad importante antes de su
distribución homogénea.
En el recipiente de reacción siguiente tiene
lugar una situación parecida. Las corrientes son también aquí
totalmente incontroladas. La mezcla no homogénea o agua, en la que
no ha tenido lugar todavía una reacción química, puede alcanzar el
recipiente de mezcla siguiente. En la etapa de reacción sucesiva, en
la que tiene lugar el proceso de floculación, hay que interrumpir
casi el proceso continuo, con el fin de que una cantidad
predominante del agua disponga de un tiempo de reacción suficiente.
El recipiente de reacción es cerrable a tal fin con una
compuerta.
Tal instalación no es apropiada para el
tratamiento continuo del agua. Por un lado no garantiza la necesaria
calidad del agua ni por otro el aprovechamiento completo de las
sustancias añadidas. Como se ha dicho más arriba, en el proceso
esbozado se añade las sustancias en forma líquida. Las sustancias
que sirven para la desacidificación del agua no se pueden
proporcionar regularmente en solución acuosa. Las mismas
reaccionarían ya antes de alcanzar el agua bruta. Por esta razón se
ha tratado siempre de añadir las sustancias como polvo o en forma
gruesa cristalina o en bolas. La instalación descrita no es en modo
alguno apropiada para tal alimentación de las sustancias.
En la práctica se esparcía estas sustancias
principalmente en el líquido estacionario de grandes recipientes. Se
esperaba la distribución por los movimientos moleculares en el agua.
Bastante antes de la distribución de las sustancias, después de
concluir el proceso de disolución, se agotaba su capacidad de
reacción química. La distribución en el agua es insuficiente. La
calidad que se puede alcanzar del agua es insatisfactoria.
Por la patente DE 37 14 531 A1 se ha divulgado
una instalación compacta de tratamiento del agua. En un solo
recipiente están previstas cámaras de distinta configuración y
colocadas en su mayoría una tras otra para la realización de
diferentes funciones.
En una primera cámara se introduce por medios
auxiliares no representados la sustancia química en el agua bruta y
se mezcla la misma intensivamente por medio del mecanismo agitador.
Esta mezcla alcanza a través de una abertura lateral el llamado
recipiente de floculación, donde se mantiene por medio de varios
mecanismos agitadores un movimiento más lento. La mezcla con los
productos de reacción floculantes es conducida a cámaras laterales
en las que se ha previsto laminíllas inclinadas lateralmente en
sentido transversal respecto de la corriente, que fomentan la
separación de estos copos en dirección hacia abajo. Los copos que se
hunden hacia el fondo son conducidos por una cinta transportadora a
una abertura del fondo en forma de embudo y son retirados de ella
mediante bombas para lodos.
En este proceso tienen lugar en principio los
mismos efectos perjudiciales que ya existían en la patente DE 36 40
542 A1 anteriormente descrita y valorada. Con los mecanismos
agitadores se centrifuga inmediatamente hacia fuera las partículas
en principio todavía no disueltas de una sustancia pulverulenta o
granular debido a su mayor densidad. Entonces se hunden la mayoría
en el borde del recipiente y se recogen en el área del fondo. Se
impide así en gran medida el proceso de disolución y la disolución
no está uniformemente repartida ni es eficaz por igual en todo el
líquido. La calidad del agua así preparada es insatisfactoria.
Una gran parte de la sustancia química debe ser
retirada del recipiente a intervalos regulares y no está ya
disponible para trabajos ulteriores.
En la patente DE 29 00 823 A1 se describe un modo
de funcionamiento con un denominado tubo mezclador rápido. Aquí se
dosifica a lo largo del tubo mezclador, que está realizado como un
tubo de presión, en intervalos determinados diferentes sustancias
químicas con ayuda de aparatos dosificadores a través de tuberías en
la corriente del tubo de presión. La velocidad de circulación debe
ser ajustada de manera que se pueda excluir las reacciones entre las
unidades de dosificación. Para la última dosificación se ha previsto
una vez más un recipiente de reacción en sí conocido. En el mismo,
una sustancia química puede actuar durante una lapso de tiempo más
prolongado y separando los productos de precipitación.
Tal instalación no es realizable en la práctica.
En los tiempos de reacción usuales (entre 1 y 15 minutos) de las
sustancias descritas, el tubo de reacción debería ser extremadamente
largo y con un diámetro relativamente pequeño, con el fin de poder
mantener la corriente turbulenta. En estos tubos mezcladores
horizontales, de varios kilómetros de largo, el proceso de mezclado
solamente puede garantizarse muy insatisfactoriamente. Unicamente
tiene lugar un mezclado a lo largo de la columna de líquido en el
tubo en un grado muy pequeño.
Los productos de precipitación se depositan
sucesivamente en el tubo, moviéndose cada vez con más dificultad con
la corriente. La velocidad necesariamente alta del agua en el tubo
de presión exige en la zona de entrada presiones extremas que deben
ser vencidas por los dispositivos dosificadores. La instalación no
es utilizable para el fin de aplicación previsto.
Por el documento DE 92 04 973.7 U1 ha sido
divulgada una instalación de preparación para mezclar productos
auxiliares de floculación con el agua con el fin de elaborar una
disolución de partida lista para usar. Esta disolución de partida se
utiliza en un tiempo ulterior de la dosificación del agua bruta o
residual a purificar.
Este proceso de mezcla, que trabaja en un
funcionamiento puramente intermitente, presenta un dispositivo
dosificador para una sustancia que introduce la sustancia por encima
de la superficie del agua en la interfaz de dos chorros de agua
planos que se cruzan. La mezcla de la sustancia prevista con tal
dosificación no tiene lugar prácticamente en las gotas así formadas.
Las gotas no tienen entre ellas conexión alguna. Dentro de las gotas
no se consigue la turbulencia necesaria para un proceso de mezclado.
Al surgir las gotas en la superficie del líquido únicamente está
presente una turbulencia de manera muy breve y parcial, lo que
únicamente sustenta de manera insatisfactoria el proceso de
mezclado. El proceso de mezclado durante el proceso de disolución
del granulado únicamente se puede alcanzar durante el funcionamiento
estacionario por la agitación en el recipiente de mezcla. De este
modo no es posible un tratamiento continuo del agua bruta.
Este modo de proceder con una disolución de
partida acuosa tiene además otras desventajas decisivas. Un gran
número de las sustancias necesarias reacciona ya con el agua o las
materias en ella contenidas, tan pronto como se ponen en contacto
entre sí. Las mismas se consumen principalmente en la utilización de
disoluciones de partida, antes de que se pongan en contacto con el
agua bruta a tratar. En algunos casos servía de ayuda para
incrementar la cantidad de la sustancia a dosificar. Pero esto
contribuye a una carga adicional del agua que debe ser combatida de
nuevo con etapas de trabajo adicionales o que debe ser tenida en
cuenta.
Una forma parecida de tratamiento del agua con
una preparación permanente de una disolución de partida es descrita
en la patente DE 38 26 794 A1. La sustancia y el agua tratada o agua
corriente son introducidas proporcionalmente entre sí en un
recipiente y mezcladas mediante un aparato agitador. Cerca de la
sección de fondo se retira una determinada cantidad de la mezcla y
se conduce por una tubería al tubo que lleva el agua bruta. El
proceso de mezclado discurre aquí de manera totalmente incontrolada.
Los tiempos de reacción comienzan ya durante la formación de la
disolución original y de manera incontroladamente larga antes del
primer contacto con el agua bruta.
También es habitual la dispersión de materias
pulverulentas en una corriente muy turbulenta de un reactor de
mezcla con ayuda de un mecanismo agitador (véase DE 28 02066 A1).
Este proceso, realizado en gran parte manualmente con álabes, se
ejecutaba regularmente de forma discontinua, porque no se disponía
de dispositivos dosificadores que tuviesen las propiedades
necesarias. En la corriente turbulenta producida con un aparato
agitador, se formaban después de la alimentación primeramente
grumos, que impedían un reparto rápido y homogéneo de la sustancia.
Antes de haberse disuelto estos grumos, se ha consumido la mayor
parte de la capacidad de reacción de la sustancia.
Si partimos del hecho de que la formación de
enturbiamiento por tal mecanismo agitador perturba una alimentación
automática del polvo en su mayoría muy higroscópico (los grumos se
forman ya en el dispositivo dosificador), no se puede impedir
tampoco que el polvo llegue también en forma no disuelta al reactor
con la corriente calma. Tales granos de polvo o grumos únicamente
pueden reaccionar allí parcialmente. No se produce agua tratada
homogéneamente. La calidad del agua es insatisfactoria.
Si se emplease en vez de polvo cristales más
grandes, surgen otros problemas. Estos cristales son regularmente
más pesados que el agua. En el recipiente de mezcla con dispositivo
agitador se hunden muy rápidamente al fondo y son excluidos allí en
gran medida del proceso de mezclado. La recogida de los gránulos no
disueltos trae problemas adicionales. La necesaria concentración de
la disolución de estas sustancias en el agua no se puede igualar
aquí tampoco con la adición de mayores cantidades. Las consecuencias
que se derivan de esto han sido ya expuestas anteriormente.
A la vista de estas desventajas no se ha podido
emplear hasta ahora el tratamiento continuo del agua bruta para
preparar agua en instalaciones relativamente pequeñas con un consumo
limitado.
Para la producción de mezclas de hormigón,
partiendo de cemento y agua, se conoce dispositivos mezcladores en
los que se alimenta el agua y el cemento prácticamente en cantidades
iguales, paralelamente y de forma continua entre sí, mezclándose de
forma muy intensiva. El mezclado se produce paralelamente entre sí
con mecanismos agitadores usuales. A partir del recipiente, encima
del cual se encuentran los dispositivos dosificadores, se aspira el
cemento que ha caído al área del fondo y mediante bombas es
conducido nuevamente a la zona de dosificación y sometido de nuevo
al proceso de mezclado en el recipiente. Tal modo de proceder es
totalmente inadecuado para el tratamiento del agua. Las partículas
de líquido (niebla) repartidas con el aparato agitador encima de la
superficie de la mezcla reaccionarían inmediatamente con las
partículas higroscópicas de la sustancia alimentada casi
individualmente y darían lugar a grumos. No sería posible una
alimentación continua y proporcional al agua. Por otro lado, en tal
dispositivo mezclador no están previstas zonas en las que los
componentes mezclados entre sí pudiesen reaccionar de nuevo
químicamente en una corriente estacionaria durante un tiempo de
reacción. Esta mezcla se endurecería inmediatamente e interrumpiría
el proceso para siempre.
Este modo de proceder e instalación no facilitaba
tampoco dato alguno para el tratamiento del agua, que permitiese
preparar agua de una cierta calidad (por ejemplo, con valor de pH
siempre igual).
Tampoco los dispositivos mezcladores que sirven
para la producción de cremas, ungüentos, pastas y mayonesas (por
ejemplo, EP 760 254 B1) son en modo alguno apropiados para el
tratamiento del agua. No se han previsto dispositivos dosificadores
especiales para evitar el contacto de las partículas de sustancia
con el aire húmedo, ni zonas especiales para la reacción química del
agua con cualquier sustancia finamente divisible, que funcionen con
éxito en zonas estacionarias.
A la vista de esta situación no se ha podido
llevar a cabo hasta ahora el tratamiento continuo del agua bruta con
el fin de preparar agua en instalaciones relativamente pequeñas con
un consumo limitado.
Es por consiguiente habitual el tratamiento del
agua en grandes instalaciones. En tales instalaciones grandes se
hace fluir primeramente al agua bruta previamente depurada, en su
mayor parte todavía muy acidificada, repartida en gran extensión en
capas finas en cantidades muy grandes de trozos de piedra caliza. De
esta manera, en la superficie de estos trozos se disolvían las
sustancias necesarias. Estas reaccionan inmediatamente con el agua.
La concentración uniforme de las sustancias disueltas en la cantidad
de agua es garantizada por la gran superficie de contacto de una
capa de agua muy fina y regularmente revuelta. Las propiedades del
agua así tratada son en su mayoría muy buenas.
Pero sin embargo son aquí una desventaja, en
primer lugar, los gastos muy importantes de tales instalaciones.
Unicamente pueden emplearse racionalmente con dimensiones muy
grandes y por tanto para una producción de agua muy grande. Pero
únicamente se alcanza una producción tan grande en los casos en que
se dispone, de una parte, de grandes cantidades de agua bruta y, de
por otra parte, cuando hay que consumir grandes cantidades de
agua.
Estas dos condiciones son a menudo
contradictorias. Para ello es principalmente necesario instalar un
sistema de tuberías extremadamente voluminoso y plano para captar el
agua bruta y un segundo sistema de reparto del agua, todavía más
costoso, para el vasto reparto en los correspondientes sectores de
población. La construcción y el mantenimiento de estas redes de
tubería extremadamente voluminosas es muy costosa en trabajo y
gastos. Otra desventaja reside en la falta de posibilidad de
corrección de este proceso. Solamente existen posibilidades de
compensación con la adición a voluntad de etapas de proceso
adicionales.
Hay que decir por último que tales instalaciones
de tratamiento preven una cierta calidad del agua. La ausencia de
determinadas materias en el agua conduce a deposiciones (por
ejemplo, incrustaciones) sobre la superficie de los trozos de piedra
caliza. En tales casos se hace necesario una sustitución en breve
plazo de toda la estación de filtración. Hay que decir también que
en los trozos de piedra caliza empleados están contenidas también
otras materias solubles que no siempre son deseables en el agua
potable.
El problema de la presente invención consiste en
proponer un procedimiento y una instalación para el tratamiento
continuo del agua,
- -
- que garantice en todas las ofertas de agua bruta usuales una alta y homogénea calidad del agua que sea diferenciable de algún modo por debajo,
- -
- que sea instalable y eventualmente transportable con poco gasto en un espacio limitado, y
- -
- que pueda funcionar racionalmente tanto en cantidades de tratamiento pequeñas hasta medias así como grandes.
El problema técnico que hay que resolver aquí
consiste en la alimentación de sustancias higroscópicamente
pulverulentas o líquidas, que reaccionan químicamente en el agua
bruta de manera fiable en las cantidades necesarias para el
tratamiento del agua, y mezclarlas con ella para que la sustancia
líquida o presente como material a granel (pulverulenta o granular)
se reparta en toda la fase de la disolución y de la reacción química
en el agua de manera casi homogénea y que la fase de la reacción
química pueda desarrollarse en una corriente calma muy protegida de
la turbulencia extrema de una zona de mezcla, para que partes de la
sustancia no puedan abandonar el reactor posiblemente antes de la
conclusión de la fase de disolución y de reacción.
El procedimiento deberá realizarse posiblemente
en espacios estrechos.
De acuerdo con la invención se resuelve este
problema por el modo de proceder definido en la reivindicación 1 de
manera sorprendentemente fácil. El procedimiento de acuerdo con la
invención posibilita también la alimentación de muy pequeñas
cantidades de una sustancia y agua bruta de manera proporcional y
paralela continuamente entre sí e inmediatamente después de
encontrarse ambas entre sí, mezclarse parcialmente y así
progresivamente de manera continua y homogénea.
Si se emplea sustancias pulverulentas o
granulares, que sean en su mayoría muy higroscópicas se pueden
dosificar mediante canales oscilantes estrechos sin apelmazarse en
proporción al agua alimentada. El espacio de encima de la corriente
turbulenta está completamente libre de salpicaduras de líquido o
niebla. Incluso la humedad del aire es allí extraordinariamente
baja.
Este proceso de mezclado y de disolución
permanente que se repite regularmente, incluyendo las partículas
todavía no disueltas después de un proceso de hundimiento, garantiza
de nuevo un reparto uniforme de las sustancias entonces disueltas y
permite en todas las partes del agua una reacción óptima y uniforme
con el agua o con las materias en ella contenidas y uniformemente
repartidas.
El agua en la que ya no se encuentran partículas
hundibles, participa cada vez menos en el proceso de mezclado y es
conducida en una corriente lenta, casi laminar hasta la abertura de
descarga del reactor de mezcla. A partir de aquí se produce la
reacción química muy protegida de la zona de mezcla turbulenta.
En el rebosadero o en una bomba posteriormente
instalada se añade después de fases de reposo individuales otros
procesos de mezcla, de manera que las partículas eventualmente
también disueltas posteriormente se repartan siempre al menos
parcialmente. En cambio, las partículas no disueltas y todavía
hundibles debido a su masa o las partes líquidas no mezcladas
todavía suficientemente, se acumulan siempre en las áreas del fondo
de las que nuevamente es aspirada la mezcla en un circuito de mezcla
separado. Ha resultado especialmente ventajoso el cambio casi
regular, durante breve tiempo, entre una fase del mezclado y una
fase de la disolución de la sustancia y su reacción química en una
corriente relativamente en reposo. Si la reacción química da lugar a
productos de precipitación, se puede retirar éstos en cualquier
momento asociable de un modo fácil dentro del circuito de mezcla en
el proceso.
Resulta muy aconsejable modificar el proceso de
mezcla según la reivindicación 2, cuando en el proceso continuo se
introduce cantidades de agua relativamente grandes por unidad de
tiempo. Dentro de un tiempo muy breve se puede garantizar un reparto
continuo y homogéneo de la sustancia en el agua.
El modo de proceder según la reivindicación 3
permite realizar en el circuito de mezcla un proceso de mezclado
óptimo con grupos constructivos del comercio, sin que se impida el
proceso de reacción en el reactor. Los productos precipitados
durante el proceso de mezcla se pueden retirar en un momento precoz
sin impedir el proceso de disolución y de mezcla.
Se necesita utilizar varios reactores de mezcla
en un proceso según la reivindicación 4 para asegurar tiempos de
reacción más largos y también para asegurar los diferentes procesos
químicos. Se puede emplear reactores de mezcla tanto en serie uno
tras otro como dispuestos paralelamente.
Según las características del agua a tratar y las
exigencias del agua a preparar se puede asociar con cada reactor de
mezcla una unidad de dosificación (reivindicación 5).
Especialmente para el tratamiento del agua sucia,
en el que se utilizan sustancias con tiempos de reacción muy largos,
es aconsejable ejecutar el circuito de mezcla según la
reivindicación 6. De este modo se garantiza que en todos los
reactores de mezcla (también en el último reactor de mezcla de una
instalación) estén todavía disponibles sustancias capaces de
reaccionar en cantidad suficiente.
La instalación para la realización del proceso
según la invención está definida en su construcción básica en la
reivindicación 7. El dispositivo de mezcla ejecutado con una unidad
de dosificación y una alimentación de agua bruta a la entrada de un
tubo de mezcla no realizado como tubo de presión, permite un
mezclado inmediato, proporcional e intensivo del agua bruta y la
sustancia.
La realización de la instalación a la entrada del
tubo de mezcla, posibilita también el empleo de sustancias
extremadamente higroscópicas para el tratamiento del agua. El
espacio situado encima de la zona de mezcla turbulenta está libre de
agua salpicada y niebla. Al mismo tiempo se procura en la zona de
mezcla un reparto homogéneo de la sustancia en el agua. La
prosecución del proceso de mezcla con inclusión regular de todas las
sustancias todavía sin disolver y con liberación sucesiva del agua
con sustancia completamente disuelta, garantiza la combinación de la
bomba de mezcla y reactor de mezcla en conexión con la abertura de
retirada del reactor de mezcla.
Este equipo puede instalarse en un espacio muy
pequeño y garantiza una calidad del agua extraordinariamente alta
comprobada en la práctica. Dependiendo de la cantidad de agua a
tratar por unidad de tiempo así como del estado del agua bruta, un
equipo instalado sobre un vehículo comercial de tipo medio puede
proporcionar, por ejemplo, agua potable a una localidad de más de
1.000 habitantes, con un funcionamiento automático.
La ventaja de una ejecución del circuito de
mezcla según la reivindicación 8 reside en el hecho de que se puede
realizar opcionalmente el circuito de mezcla de un reactor de mezcla
con o sin separador. También se puede someter este proceso a un
control o regulación correspondiente.
La disposición de la zona de mezcla en el área de
fondo del reactor de mezcla según la reivindicación 9 se utiliza
preferentemente en la preparación de agua relativamente clara.
En cambio, los reactores de mezcla según la
reivindicación 10 son especialmente apropiados para el tratamiento
de agua sucia, pero sin limitarse a ella.
La ejecución del dispositivo dosificador de la
instalación según la reivindicación 11 garantiza la dosificación
continua y sin averías de muy pequeñas cantidades de sustancias
pulverulentas por unidad de tiempo. Con ello se contribuye de una
parte a asegurar una elevada calidad del agua y de otra parte al
empleo muy económico de materias primas. Este dispositivo de
dosificación resulta muy apropiado para pequeñas instalaciones
(instalaciones con un caudal de agua de 3 a 20 m^{3}/h) aunque sin
limitarse a ellas.
La instalación de la modificación según la
reivindicación 12 puede ser adoptada de un modo muy especial para
preparar agua potable a partir de agua superficial y/o subterránea
limpia. Con este equipamiento está en condiciones de procurar el
suministro de agua potable en pequeñas comunidades, en grandes
bloques de viviendas o en instalaciones públicas de tamaño limitado
aprovechando la oferta de agua regular que esté disponible
naturalmente. La calidad del agua potable que se puede alcanzar es
ajustable de manera fiable a los valores predeterminados con una
selección correspondiente de las sustancias a dosificar.
Instalaciones de este tipo pueden utilizarse no solamente en
poblaciones apartadas sobre tierra firme. Se pueden utilizar también
en relación con otros reactores conocidos para la obtención de agua
potable a partir del agua del mar. Las pequeñas dimensiones de las
instalaciones permiten también su empleo en barcos.
La instalación según la reivindicación 13 resulta
muy adecuada para el post-tratamiento del agua de
plantas depuradoras biológicas antes de su introducción en el agua
de superficie natural o de agua de superficie de sectores agrícolas
o industriales muy contaminados. Añadiendo sustancias químicas
apropiadas es posible reducir, por ejemplo, el contenido de fosfatos
del agua a un nivel muy bajo. Se puede combatir así con éxito la
eutroficación de las aguas.
La instalación para el tratamiento del agua sucia
según la reivindicación 14 tiene la ventaja decisiva de que puede
instalarse también con sus dimensiones sobre vehículos de tamaño
usual. De esta manera puede llevarse la instalación hasta el agua
sucia.
Con la organización según la invención del
proceso de mezcla se garantiza que en todas las partes del agua
bruta estén disponibles sustancias capaces de reaccionar en un punto
muy precoz y que se mezclen siempre hasta la conclusión total del
proceso de disolución. El proceso de mezcla controlado regularmente
puede realizarse también en un espacio muy estrecho. La reacción de
la mezcla se produce predominantemente y de manera repetida en una
corriente dirigida, casi laminar, en un tiempo predeterminable
exacto en la suma.
Utilizando las unidades constructivas propuestas
es posible asociar, en dependencia de la oferta de agua y de las
exigencias del agua a tratar en el proceso, cualquier número de
reactores adicionales, dispositivos de dosificación y de mezcla y
también dispositivos de separación en circuitos de mezcla o entre/y
después de los reactores de mezcla. Esto quiere decir que se puede
componer a partir de una caja de construcción una instalación
especial para cada fin de aplicación.
Seguidamente se va a describir con más detalle la
invención en ejemplos de realización. En los dibujos
correspondientes se muestra:
figura 1, una representación esquemática de un
reactor de mezcla con dispositivo dosificador y de mezcla en la
entrada de agua bruta del tubo de mezcla y con circuito de mezcla y
cámara de reacción en dos partes,
figura 1a, un dispositivo de mezcla modificado
para mayores caudales de agua bruta,
figura 2, una segunda variante de un reactor de
mezcla con un dispositivo mezclador modificado,
figura 3, una sección agrandada de los elementos
esenciales del dispositivo dosificador, del dispositivo de mezcla y
de la zona de mezcla que se encuentra en el área de fondo del
reactor de mezcla,
figura 4, una representación esquemática de una
instalación de tratamiento para agua potable a partir de agua
superficial limpia,
figura 5, una representación esquemática de una
instalación de tratamiento, por ejemplo, para el agua que sale de
una planta depuradora biológica, y
figura 6, una representación esquemática de una
instalación de tratamiento para agua sucia.
En primer lugar se va a describir el principio de
la invención con ayuda del reactor de mezcla combinado 4 que está
representado en la figura 1. Este reactor de mezcla 4 sirve
preferentemente para el tratamiento del agua potable partiendo de
agua de superficie relativamente limpia en una pequeña
instalación.
En un recipiente 40 un tabique de separación 42,
colocado oblicuamente, separa dos partes del reactor de mezcla
combinado 4, a saber el reactor de mezcla 41 de la cámara del
reactor adicional 45. Se selecciona esta forma con el fin de poder
instalar el dispositivo de dosificación a manejar 1 y el dispositivo
de mezcla 2 a la altura de mando normal.
En el reactor de mezcla 41 se ha reducido el área
de fondo 411 en sección transversal. Encima de este reactor de
mezcla 41 se encuentra el dispositivo de mezcla 2 con el dispositivo
dosificador 1. Este dispositivo dosificador 1 corresponde en su
construcción básica a los dispositivos dosificadores actualmente
disponibles. Tiene un depósito 11 con cono predosificador, un tubo
de alimentación 12 y un canal oscilante 13.
Con el fin de poder dosificar con este
dispositivo dosificador cantidades muy pequeñas y continuamente
fiables por unidad de tiempo, el canal oscilante 13 posee debajo del
tubo de alimentación 12 en una rampa, una superficie colectora casi
horizontal 131 y una superficie deslizante 132 que conduce a la base
o fondo del canal. La superficie colectora 131 y la superficie
deslizante 132 se transforman angularmente entre sí en una zona
estrecha. La superficie colectora 131, que es regulable respecto del
tubo de alimentación 12 en una distancia muy pequeña A, limita la
cantidad de polvo saliente.
En el estado de funcionamiento llegan cantidades
muy pequeñas de polvo por unidad de tiempo al canal oscilante 13.
Utilizando tal dispositivo dosificador 1 se puede tratar también
continuamente cantidades relativamente pequeñas de agua por unidad
de tiempo.
El dispositivo mezclador 2 se compone en el
ejemplo según las figuras 1 y 3 de una tolva relativamente plana 21
(ángulo cónico \alpha = 120º-150º). En el diámetro grande de esta
tolva 21 se encuentra un espacio anular 212 conectado con una
tubuladura de admisión 211. Este espacio anular 212 está limitado
por la pared cilíndrica 213, el cono 214 y el tubo dosificador 216.
Entre el tubo dosificador 216 y el cono 214 se forma un intersticio
anular 217. El cono 214 desemboca en su centro con transición
angular en una tubuladura de salida vertical 215.
El agua bruta RW alimentada a través de la
tubuladura de entrada 211 se reparte por el espacio anular 212
alrededor de la tolva 21 y forma en el intersticio anular 217 una
corriente anular cónica, dirigida axialmente hacia abajo y hacia el
interior. En el centro de esta corriente anular la sustancia
dosificada S se encuentra en WRT con la corriente. Esta es
inmediatamente rodeada en todas partes y debido a la extrema
turbulencia se reparte uniformemente con una fuerte corriente de
núcleo WRK por toda la sección del tubo -priméramente del tubo de
salida 215 y después del tubo de caída o de mezcla 22-. La
continuidad en la dosificación y esta clase de mezclado se encargan
de una primera distribución uniforme de la sustancia S en la
corriente del tubo de caída 22. Las reacciones químicas empleadas
con el proceso de disolución comienzan simultáneamente en todas las
partes de la mezcla de agua.
El tubo de caída 22 desemboca en el reactor de
mezcla 41 directamente encima del fondo. Cerca de este tubo de caída
22 se encuentra el tubo de aspiración 432 de una bomba de mezcla
431. El tubo de aspiración 432 aspira de aquí agua con partículas de
la sustancia S así como con sustancia ya disuelta y capaz de
reaccionar.
La bomba de mezcla 431 prosigue el proceso de
mezclado y reconduce el agua por los tubos de presión 433, 433'
aparte del tubo de aspiración 432 en la sección de fondo 411 del
reactor de mezcla 41. Designamos este área del reactor de mezcla 41
como la zona de mezcla MZ, porque en este área de la premezcla
procedente del tubo de bajada 22, la mezcla en el reactor de mezcla
y la mezcla del circuito de mezcla 43 se reúnen en una corriente
moderadamente turbulenta. En el proceso de mezcla realizado de
manera controlada y continua en un circuito de mezcla delimitado 43
participan también las partes de una sustancia granular S que debido
a su mayor densidad se mantienen en el área del fondo 411.
Unicamente cuando el proceso de disolución está
casi concluido, es cuando se añade la disolución de reacción química
en el proceso ulterior. Por encima de la sección de fondo 411, la
disolución sin partículas pesadas asciende lentamente en una
corriente permanentemente calma. En el rebosadero 44 este agua que
no reacciona todavía químicamente, se une con la sustancia disuelta
S, mezclándose una vez más en un recipiente de reactor adicional 45.
Se prosigue aquí la reacción en una corriente lentamente
descendente. El agua con los productos de precipitación
eventualmente presentes es aspirada nuevamente mezclándose en el
tubo de aspiración 46 y conducida a un tratamiento ulterior. Este
tratamiento consta en el caso más sencillo de un filtro 71 y
opcionalmente un reactor UV 72 (véase también figura 4).
En el circuito de mezcla 43 se puede instalar
también opcionalmente un filtro 434. Con éste se puede separar en
grado limitado los productos de precipitación prematuramente
existentes sin impedir allí el proceso de disolución y mezcla.
En la figura 1 se representa una variante de
realización de un mezclador 2. Utilizamos esta forma en grandes
caudales de agua por unidad de tiempo. El espacio anular 212 está
agrandado aquí radialmente hacia el exterior. El tubo de bajada 22
está ejecutado desde el punto de vista de su diámetro con el fin de
que se pueda evacuar también la mayor cantidad de agua por unidad de
tiempo sin remanso.
La figura 2 muestra un reactor de mezcla 5
ejecutado de otro modo. Está previsto preferentemente para
instalaciones de tratamiento (figura 6) en las que se trata agua muy
sucia. Con esta realización se puede llevar mejor a cabo largos
tiempos de reacción en presencia de productos de precipitación. El
dispositivo de mezcla 2 está aquí modificado. Una parte del agua
bruta WR transportada por la bomba 20 es conducida a través de una
boquilla de sección en forma de U a una formación a modo de tolva.
Antes de que concluya allí la corriente en su lado superior, se
introduce la sustancia S.
La turbulencia en el punto de incidencia es
regularmente suficiente para repartir la sustancia de manera
continua y uniforme en la sección transversal de la corriente. El
tubo de mezcla 22 desemboca después de un breve recorrido en el tubo
de aspiración 201. Junto con el agua bruta residual WR la premezcla
se mezcla ulteriormente de forma intensiva. La mayor parte del agua
bruta RW alcanza junto con la premezcla turbulenta, reconducida a
través del tubo de presión 202, la zona de mezcla MZ del reactor de
mezcla 5. Una parte más pequeña de la premezcla diluida alcanza
nuevamente el dispositivo de mezcla 2.
En el dispositivo de mezcla 2 se puede utilizar
también, entre otros, un aparato agitador 23. Pero debería evitarse
a la mayor brevedad una agitación en una dirección, pues de esta
manera se produce una corriente circulante que perturba el proceso
de mezcla. Movimientos oscilatorios de carrera corta en dirección
axial o periférica refuerzan mejor el proceso. El reactor de mezcla
5 se compone de un recipiente superior, preferentemente cilíndrico
50. El área del fondo 51 es de sección reducida por medio de una
placa inclinada 54. El tubo de aspiración 532 del circuito de mezcla
53 comienza en el área del fondo 51. La bomba de mezcla 531 mezcla y
transporta la mezcla a través de la tubería de presión 533 en la
zona de mezcla MZ en el área de cabeza del reactor de mezcla 5. Al
circuito de mezcla 53 -igual que en el primer ejemplo- se le puede
añadir también un separador en forma de filtro 534.
Inmediatamente por debajo de la zona de mezcla MZ
comienza aquí la zona de reacción RZ. Con el fin de impedir en la
zona de reacción RZ un hundimiento demasiado rápido de las materias
sólidas, se han previsto aquí grupos de placas perforadas 55
paralelas entre sí. Estas placas 55 están inclinadas hacia abajo y
hacia la sección de fondo 51 de sección reducida. La inferior de
estas placas 55 no presenta en su área superior agujero alguno o los
mismos son protegidos por una placa cerrada 56. De esta forma se
consigue que restos de sustancias todavía no disueltas S, o incluso
de productos de precipitación, no abandonen prematuramente el
reactor de mezcla 5 por la abertura de salida 52.
En la figura 4 se presenta una instalación de
tratamiento para agua potable. Se utiliza como agua bruta WR agua
superficial, de manantial o subterránea clara. El reactor de mezcla
combinado 4 ya ha sido descrito en su funcionamiento con referencia
a las figuras 1 y 3.
En la presente instalación según la figura 4 se
alimenta en el dispositivo dosificador 1 una sustancia pulverulenta.
La mezcla de la sustancia contiene materias de breve tiempo de
reacción para incrementar el valor de pH. La mezcla de la sustancia
contiene también otras materias con un tiempo de reacción más largo
que conducen a la precipitación de ciertas materias nocivas. Se ha
seleccionado la forma del reactor de mezcla combinado 4 porque -como
ya se ha dicho-, en esta realización el dispositivo dosificador
puede colocarse a la altura de manejo. Este reactor de mezcla
combinado 4 se completa con un segundo reactor de mezcla 6 también
llamado reactor de aporte.
La zona de mezcla MZ se encuentra aquí también en
el área del fondo 61. El tubo de presión 32 de la bomba 3 desemboca
igual que el tubo de presión 633 del circuito de mezcla 63 en el
área del fondo 61 de este reactor de mezcla 6. La bomba de mezcla
631 aspira aquí también en el área del fondo 61 la sustancia no
disuelta, los productos de precipitación y el agua y los conduce
después del proceso de mezcla bien sea por el tubo de presión 635
directamente o a través del filtro 634, libres de productos de
precipitación, nuevamente al área del fondo 61. Este cambio entre
separación y no separación puede realizarse ya sea manualmente o con
un mando por medio del sistema de
\hbox{válvula 636.}
Este reactor de aporte 6 es notablemente más alto
que el reactor combinado 4. Toda la instalación tiene con una
anchura de aproximadamente 1,0 m una altura de menos de 2,5 m. La
longitud es variable en dependencia del número necesario de
reactores de mezcla 4 y 6 en tamaños justificables. Se puede
instalar en prácticamente cualquier espacio transformado. Protegida
contra las heladas, puede garantizar el suministro de agua potable
de una pequeña población. Con tal instalación se consigue caudales
de hasta 25 m^{3}/h.
Tal instalación puede montarse sin problemas en
pequeños vehículos comerciales y puede ser transportada en casos de
emergencia como catástrofes, incluso por vía aérea. Es apropiada
para el suministro de agua en zonas muy apartadas donde exista agua
bruta utilizable. En relación con las instalaciones de
desalinización osmótica, tal instalación puede garantizar también el
suministro de agua en barcos.
La instalación mostrada en la figura 5 sirve, por
ejemplo, para el post-tratamiento del agua que ha
sido tratada en estaciones depuradoras biológicas. En este agua
bruta están contenidos todavía en muchos casos fosfatos que pueden
contribuir a la eutroficación de las aguas superficiales. Las
instalaciones conocidas no pueden garantizar de forma fiable los
valores mínimos necesarios en el agua. La instalación de la figura 5
trabaja con dos reactores de mezcla 6. Los caudales de agua aquí
principalmente mayores (25 a 100 m^{3}/h) exigen un dispositivo de
mezcla modificado 2. Se asemeja a la que fue descrita en relación
con la figura 2. La única diferencia estriba en el hecho de que el
agua bruta WR alimentada en el dispositivo de mezcla no ha
participado todavía en el proceso de mezcla. Es alimentada
separadamente por una bomba 219. Los dos reactores de mezcla 6
trabajan según el principio de los reactores de aporte 6, como se ha
descrito en relación con la figura 4.
Los ensayos realizados han demostrado que es
posible reducir el contenido de fosfatos del agua a valores
extremadamente bajos. Esta es la condición previa para evitar la
eutroficación ulterior de nuestras aguas y opcionalmente devolver a
los mares así ensuciados su estado original. Es pues evidente que
tales instalaciones son utilizables también para tratar otras
calidades de agua, por ejemplo, agua potable. Esta clase es
apropiada según la experiencia actual para instalaciones de
tratamiento con caudales de agua comprendidos entre 25 y más de 100
m^{3}/h.
Los reactores de mezcla 6 pueden ser sustituidos
por los reactores de mezcla 5 con zona de mezcla en el área de
cabeza. Se puede añadir los mismos en serie o paralelamente entre sí
en un proceso. Igualmente, los reactores de mezcla 6 pueden
asociarse individualmente o en grupos de dispositivos de mezcla
adicionales con dispositivos dosificadores separados 1. El tipo de
las combinaciones no tiene prácticamente más límites que los
impuestos por la razón.
Una última clase de una instalación típica está
representado en la figura 6. Esta instalación sirve preferentemente
para el tratamiento de agua sucia. Se utiliza aquí regularmente
sustancias S con tiempos de reacción relativamente largos. En el
agua bruta se encuentra una cantidad muy grande de materias que
exigen una separación. Debe existir en todo el proceso, es decir
hasta el último reactor de mezcla 5, una cantidad suficiente de
sustancias capaces de reaccionar.
Estas condiciones pueden ser satisfechas
perfectamente con la instalación de concepción básica según la
figura 6. Para el alto caudal de agua que es necesario precisamos
también aquí la forma especial de dispositivo mezclador 2, como ya
se ha descrito con relación a las figuras 2 y 5. Utilizamos como
reactores de mezcla aquellos en los que su zona de mezcla MZ se
posiciona en el área de cabeza del reactor de mezcla 5. Su modo de
funcionamiento ya ha sido descrito con relación a la figura 2. Para
asegurar la presencia de sustancias capaces de reaccionar, incluso
hasta el último reactor de mezcla 5, se utiliza una forma especial
de circuito de mezcla.
Para todos o para una parte de los reactores de
mezcla 5 se emplea solamente una bomba de mezcla 531. Su lado de
aspiración se conecta a través de las tuberías de aspiración 532,
532', que vienen de las secciones del fondo 51, 51' de los reactores
de mezcla individuales 5, 5', a través de una tubería colectora
5320. El lado de presión de esta bomba de mezcla 531 transporta la
mezcla primeramente a través de la tubería de presión individual
5330 y después por las tuberías de presión individuales 533, 533' a
las zonas de mezcla MZ de los reactores de mezcla 5, 5'. Mediante
esta disposición llega todavía sustancia capaz de reaccionar S al
reactor de mezcla 5'. Por la tubería 52, que une la abertura de
salida del reactor de mezcla 5 con la abertura de entrada del
reactor de mezcla 5', esto no sería posible.
La abertura de salida del reactor de mezcla 5'
está unida con un separador de lodos 73. Allí se separa entonces el
agua industrial WB y el lodo SL uno de otro. El agua industrial
puede ser tratada ulteriormente o bien reconducida al proceso
principal del que procede. Tales instalaciones tienen con diferentes
modificaciones múltiples campos de aplicación.
En zanjas u otro tipo de obras se produce con
frecuencia grandes, pero en conjunto limitadas, cantidades de agua
sucia que no se puede verter sin tratamiento en el circuito de agua
natural. Hasta ahora se estaba obligado a extraer con la bomba este
agua y llevarla principalmente con camiones a una instalación
central de tratamiento de agua sucia. Este gasto puede reducirse
notablemente con las instalaciones según la invención, ya que una
instalación según la figura 6 puede ser conducida en un vehículo
hasta el agua sucia. El agua tratada puede ser eliminada del lugar.
Unicamente hay que acarrear en caso necesario el lodo.
La instalación según la figura 6 se puede
realizar debido a la configuración óptima de las zonas de mezcla y
de reacción, de una forma pequeña y ahorrando espacio. Tiene también
suficiente espacio en una realización y combinación más complejas en
un vehículo comercial todo terreno de tamaño limitado. El fácil
manejo de estas instalaciones realizadas según la invención, la alta
calidad del agua que se puede conseguir y los productos de
precipitación notablemente reducibles, conducen a una fuerte
disminución de la contaminación ambiental por la economía hidráulica
total. La movilidad de las instalaciones de tratamiento y sus
limitados gastos de fabricación pueden mejorar notablemente la
calidad de vida de las personas en muchas regiones de la tierra. Las
catástrofes y casos de averías pueden ser tratadas de una manera más
rápida y eficaz.
1 | Dispositivo dosificador fino | |
11 | Depósito | |
111 | Cono predosificador | |
12 | Tubo de alimentación | A Separación |
13 | Canal oscilante | |
131 | Superficie colectora | |
132 | Superficie deslizante | |
133 | Punto de descarga | |
2 | Dispositivo mezclador | |
20 | Bomba | |
201 | Tubería de aspiración | |
202 | Tubería de presión | |
21 | Tolva | |
211 | Tubuladura de admisión | |
212 | Espacio anular | |
213 | Pared cilíndrica | |
214 | Cono | \alpha Angulo cónico |
215 | Tubuladura de salida | d Diámetro |
216 | Tubo dosificador | |
217 | Intersticio anular | |
218 | Tapa | |
22 | Tubo de bajada | |
23 | Aparato mezclador | |
3 | Bomba | |
31 | Tubo de aspiración | |
32 | Tubo de presión | |
4 | Reactor de mezcla combinado | |
40 | Recipiente | |
41 | Reactor de mezcla (zona de mezcla en el área | |
del fondo) | ||
411 | Area del fondo | |
42 | Tabique de separación | |
43 | Circuito de mezcla | |
431 | Bomba mezcladora | |
432 | Tubo de aspiración | |
433 | Tubo de presión | |
434 | Filtro | |
44 | Derivación/Rebosadero | |
45 | Recipiente de reacción (adicional) |
46 | Tubo de aspiración | |
5 | Reactor de mezcla (zona de mezcla en el área de cabeza) | |
50, 50' | Recipiente | |
51, 51' | Area del fondo | |
52, 52' | Derivación/Tubo de derivación | |
53, 53' | Circuito de mezcla | |
531 | Bomba mezcladora | |
532, 532' | Tubo de aspiración | |
5320 | Tubería colectora | |
533, 533' | Tubo de presión | |
5330 | Tubo de presión, común | |
534 | Filtro | |
54 | Pared, inclinada | |
55 | Placas perforadas | |
56 | Placa | |
6, 6' | Reactor de mezcla (zona de mezcla en la sección del fondo), también: reactor de aporte | |
61, 61' | Sección del fondo | |
62, 62' | Abertura, tubo de salida | |
63, 63' | Circuito de mezcla | |
631, 631' | Bomba mezcladora (también bomba de limpieza) | |
632, 632' | Tubería de aspiración | |
633, 633' | Tubería de presión | |
634, 634' | Filtro/Separador | |
635, 635' | Tubo de presión | |
636, 636' | Sistema de válvula | |
71 | Separador/filtro | |
72 | Reactor UV | |
73 | Separador de lodos | |
S | Sustancia | |
WR | Agua bruta | |
WRT | Corriente de embudo | |
WRK | Corriente principal | |
WT | Agua potable (eventualmente, incluso etapa previa) | |
WB | Agua industrial | |
SL | Lodo | |
MZ | Zona de mezcla | |
RZ | Zona de reacción. |
Claims (14)
1. Procedimiento para el tratamiento continuo del
agua, con el fin de obtener agua industrial o agua potable, en el
que
- -
- el agua bruta que circula canalizada en el proceso es enriquecida de manera continuamente dosificada con una sustancia soluble o líquida, de reacción química y es mezclada en una corriente,
- -
- la mezcla que entra entonces en solución, al proseguirse la reacción química con el agua y/o con las materias nocivas en ella contenidas, es conducida seguidamente en un movimiento del agua tranquilo a un recipiente de reacción con las materias separables y/o no nocivas,
- -
- los constituyentes difícilmente solubles se separan del agua y finalmente el agua así tratada es reconducida continuamente a un depósito, o a un tratamiento ulterior en el que la sustancia química es dosificada continua y proporcionalmente a la cantidad de agua bruta en una corriente anular y en forma de embudo dirigida axialmente y hacia dentro, recubriendo la abertura de salida del tubo de mezcla,
en el que el agua bruta y la sustancia química se
mezclan de manera intensiva directamente por debajo de la corriente
en forma de embudo, en el área superior de la turbulencia formada en
el tubo de mezcla dispuesto verticalmente, con formación de una
premezcla,
porque la premezcla es transportada por el tubo
de mezcla, protegida de las sustancias circulantes restantes, en una
zona de mezcla limitada, espacialmente definida de un recipiente de
reacción formado como reactor de mezcla, y
porque una parte de la premezcla es aspirada en
un área de fondo de sección reducida del reactor de mezcla, mezclada
ulteriormente de manera intensiva en un espacio delimitado del
recipiente de reacción y reconducida por un tubo de presión
directamente a la zona de mezcla turbulenta del reactor de
mezcla.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado,
porque solamente una parte del agua bruta
alimentada al reactor de mezcla es conducida dentro de la corriente
turbulenta en forma de embudo, axialmente dirigida y mezclada con la
sustancia en el tubo de mezcla en una premezcla parcial,
porque la parte restante del agua bruta es
transportada mediante la bomba por una tubería al reactor de mezcla,
y
porque la premezcla parcial es añadida al agua
bruta transportada por la bomba, preferentemente en el área de
aspiración.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado,
porque la aspiración de la premezcla del área del
fondo del reactor de mezcla, el mezclado ulterior en un espacio
delimitado y la reconducción en la zona de mezcla del reactor de
mezcla se realiza con ayuda de la bomba de mezcla, que junto con un
tubo de aspiración y un tubo de presión cuida de un circuito de
mezcla, y
porque el circuito de mezcla es guiado permanente
o temporalmente a través de un separador de sólidos.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
porque se ha dispuesto varios reactores de mezcla
uno tras otro, en el que la abertura de salida del reactor de mezcla
precedente se conecta por un sistema de tubería con la zona de
mezcla del respectivo reactor de mezcla siguiente.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado,
porque con cada reactor de mezcla está asociada
una unidad de dosificación, y
porque el agua alimentada en el tubo de mezcla es
tomada del sistema de tuberías entre los reactores de mezcla.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado,
porque con los reactores de mezcla montados en
serie está asociada una sola bomba de mezcla cuyo lado de
aspiración está unido con todas las áreas del fondo y su lado de
presión con todas las zonas de mezcla de los reactores de mezcla
asociados.
7. Instalación para el tratamiento continuo del
agua con el fin de obtener agua industrial o potable, compuesta de
una alimentación de agua bruta, de por lo menos un dispositivo de
dosificación para sustancias solubles o líquidas, químicamente
reactivas, de un tubo de mezcla vertical, de un recipiente de
reacción y de un separador de productos de precipitación para la
realización del procedimiento según la reivindicación 1, en la
que
para la preparación de una premezcla está
equipada de un dispositivo de mezcla (2) con una alimentación de
agua bruta (20, 202, 211, 217, 21), cuya conducción presenta un
espacio anular (212) con un intersticio anular (217) en el área de
diámetro grande de una tolva (21), cuya tubuladura de salida central
(215) desemboca en el tubo de mezcla (22),
en la que el dispositivo de dosificación (1)
tiene un punto de descarga (133) que se encuentra separado
verticalmente por encima de la tubuladura de salida (215) de la
tolva (21),
en la que el tubo de mezcla (22), conduciendo de
forma protegida la premezcla contra otros líquidos circulantes,
desemboca en la zona de mezcla (MZ) del recipiente de reacción
realizado como reactor de mezcla (41, 5, 6, 6') -con zona de mezcla
(MZ) en la zona de reacción (RZ)-,
en la que con el reactor de mezcla (41, 5, 6, 6')
para el mezclado ulterior de la premezcla está asociada una bomba de
mezcla (431, 531, 631, 631'), cuyo tubo de aspiración (432, 532,
632, 632') se encuentra en el área de fondo de sección reducida del
reactor de mezcla (41, 5, 6, 6') y cuyo tubo de presión (433, 433',
533, 633, 633') conduce a la zona de mezcla (MZ) del reactor de
mezcla (41, 5, 6, 6'), y
en la que se ha previsto en el reactor de mezcla
(41, 5, 6, 6'), encima de la sección del fondo, una zona de reacción
(RZ) con una abertura de retirada adyacente (44, 52, 62).
8. Instalación según la reivindicación 7,
caracterizada,
porque en el circuito de mezcla de la bomba de
mezcla (631) se inserta un tubo de presión continuo (635) y
paralelamente al mismo un tubo de presión (633) con filtro integrado
(634) que son conectables por un sistema de válvula (636) a voluntad
con el lado de presión de la bomba de mezcla (631).
9. Instalación según una de las reivindicaciones
7 u 8, caracterizada,
porque la zona de mezcla (MZ) está dispuesta en
el área de fondo (411, 61) del reactor de mezcla (4, 6) y la
conducción (22, 202, 62) para la premezcla y el tubo de presión
(433, 633) del circuito de mezcla (43, 63) están colocadas por
encima del fondo y dirigidas contra éste.
10. Instalación según una de las reivindicaciones
7 u 8, caracterizada,
porque la zona de mezcla (MZ) está dispuesta en
el área de cabeza del recipiente de reacción (5),
porque la zona de mezcla (MZ) está delimitada
desde abajo por un grupo de placas perforadas (55) colocadas a
distancia una sobre otra, inclinadas hacia abajo en dirección del
tubo de aspiración (532) en la sección de fondo,
porque el grupo de placas perforadas (55) está
protegido en su parte inferior por un tabique de separación cerrado,
igualmente inclinado (56), de menor longitud contra la abertura de
salida (52) para el agua tratada.
11. Instalación según la reivindicación 7 u 8,
caracterizada,
porque el dispositivo de dosificación está
realizado como un dispositivo de dosificación fina para la
dosificación continua de una sustancia preferiblemente pulverulenta
o granular, con un depósito para la sustancia pulverulenta, con un
tubo de alimentación vertical en el lado inferior del depósito para
el polvo hacia la zona de dosificación, así como con un canal
oscilante inclinado,
porque en el canal oscilante (13) se ha
dispuesto, debajo del tubo de alimentación (12), una rampa con
superficie colectora casi horizontal (131), en la que se conecta una
superficie deslizante angular, adyacente (132), que desemboca por su
parte en un canal oscilante realizado en forma de V o en forma de
arco (13), y
porque la abertura inferior del tubo de
alimentación (12) está dispuesta a un distancia regulable (A),
adecuada a la granulometría del polvo (sustrato S), por encima de la
superficie colectora (131) de la rampa.
12. Instalación según una de las reivindicaciones
7 u 8, preferentemente para el tratamiento del agua partiendo de
agua superficial y/o subterránea clara, para su utilización como
agua potable, caracterizada porque se compone
de un primer reactor de mezcla (4, 41; 6)
- -
- con zona de mezcla (MZ) dispuesta en el área del fondo (411; 51),
- -
- con dispositivo de dosificación (1) y de mezcla (2) asociado al tubo de alimentación (22; 202; 62),
- -
- con un circuito de mezcla (43) compuesto de bomba de mezcla, tubo de aspiración, tubo de presión y filtro en el tubo de presión,
de un segundo reactor de mezcla (6)
- -
- con un zona de mezcla (MZ) dispuesta igualmente en el área del fondo (61),
- -
- con un circuito de mezcla (63) compuesto de bomba de mezcla, tubo de aspiración, tubo de presión y filtro en el tubo de presión, y
de por lo menos un filtro y/o reactor
postconectados con el reactor de mezcla (41, 45; 6).
13. Instalación según la reivindicación 7,
preferentemente para el postratamiento del agua procedente de
estaciones depuradoras biológicas y/o agua subterránea para el
retorno a las aguas superficiales naturales,
caracterizada,
porque consiste
en una primera bomba (20) para el transporte del
agua a postratar desde un depósito intermedio a un primer reactor de
mezcla (6),
en un dispositivo de mezcla (2) con dispositivo
de dosificación (1) al que se conduce una parte del agua a tratar
para la formación de la corriente axial en forma de embudo hacia el
tubo de bajada (tubo de mezcla 22) y su tubo de bajada (22)
desemboca en el tubo de aspiración (201) de la primera bomba
(20),
en el mencionado primer reactor de mezcla (6) con
zona de mezcla (MZ) dispuesta en el área del fondo (61) y con un
circuito de mezcla (63) compuesto de una bomba de mezcla, tubo de
aspiración, tubo de presión y filtro en el tubo de presión, así como
de por lo menos un segundo reactor de mezcla (6') del mismo
equipamiento.
14. Instalación según una de las reivindicaciones
7 u 8 y 13, para el tratamiento del agua sucia, preferentemente
para su reintroducción en procesos técnicos y similares,
caracterizada,
porque se compone
de una primera bomba (20) para el transporte del
agua sucia a tratar desde un depósito intermedio a un primer reactor
de mezcla (5),
de un dispositivo de mezcla (2) con dispositivo
de dosificación (1), al que es conducida una parte del agua sucia a
tratar para la formación de la corriente axial en forma de embudo
hacia el tubo de bajada (tubo de mezcla 22) y desde allí al tubo de
aspiración (201) de la primera bomba (20), y
de por lo menos dos reactores de mezcla (5)
dispuestos en serie con sendas zonas de mezcla (MZ) dispuestas en el
área de cabeza,
de una bomba de mezcla (531) para por lo menos
dos de estos reactores de mezcla (5, 5') cuyo lado de aspiración se
conecta por tuberías (532, 532', 5320) con las áreas de fondo (51,
51') de los reactores de mezcla (5, 5') y su lado de aspiración, por
tuberías (533, 533', 5330) con las zonas de mezcla (MZ) de los
reactores de mezcla (5, 5'), y
de por lo menos una disposición de separación
(73) para separar el agua industrial (WB) y el lodo (SL).
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