ES2329026T3 - Vasija de reaccion para el tratamiento de agua con ozono. - Google Patents
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Abstract
Vasija de reacción para el tratamiento de agua, en particular de agua potable o de agua de piscina, mediante ozono, con una entrada (10) para agua ozonizada, una salida (30) para agua depurada y una descarga para aire secundario eventualmente cargado con un resto de ozono, donde en la vasija de reacción (1) están previstos unos tubos de reacción (12, 13, 14) que definen unas vías de flujo para el agua ozonizada, y en los cuales tiene lugar principalmente la reacción entre el ozono y las impurezas contenidas en el agua que se pretende tratar, estando reunidos los tubos de reacción (12, 13, 14) para formar por lo menos una bujía de reacción (7), donde a continuación de un orificio de entrada (15) de la bujía de reacción (7) está previsto un primer canal de reacción (20a), que después de un primer cambio de sentido (24a) pasa a un segundo canal de reacción (20b), orientado en sentido opuesto al primer canal de reacción (20a), caracterizado porque el primer canal de reacción (20a) está dispuesto de tal modo que es atravesado por el flujo de abajo hacia arriba, porque el segundo canal de reacción (20b) está dispuesto de tal modo que es atravesado por el flujo de arriba hacia abajo, porque a continuación del segundo canal de reacción (20b) y después de un segundo cambio de sentido (24b) está previsto por lo menos un tercer canal de reacción (20c) adicional, dirigido en sentido opuesto al segundo canal de reacción (20b).
Description
Vasija de reacción para el tratamiento de agua
con ozono.
La presente invención se refiere a una vasija de
reacción y a un procedimiento para el tratamiento de agua, en
particular de agua potable o agua de piscina, mediante ozono, con
una entrada para agua ozonizada, una salida para agua depurada y
una salida para aire secundario eventualmente con residuos de ozono.
Esta clase de vasijas de reacción se pueden emplear en
instalaciones de tratamiento de agua potable o de agua de piscina,
a las que se añade ozono para la descomposición de sustancias
orgánicas, bacterias y otras impurezas.
En la desinfección mediante ozono de agua de
piscinas se añade el ozono al flujo principal que recircula o a un
flujo parcial del agua de la piscina, generalmente con una
concentración de 1 a 1,2 g/m^{3}, y se conduce a una vasija de
reacción. Por medio de una instalación de purga de aire se evacuan
el ozono residual gaseoso y el aire secundario. Para ello se
convierte en dióxido de carbono el ozono en un filtro de carbón
activado, de modo que el aire que sale está exento de ozono. El
restante ozono disuelto en el agua que no ha hecho reacción con
sustancias orgánicas o se ha degradado de algún otro modo se elimina
en el exterior de la vasija de reacción mediante una instalación de
filtrado por carbón activado, para que el agua que se conduce a la
piscina esté básicamente exenta de ozono.
En un procedimiento descrito en el documento DE
100 22 093 A1 se renuncia a una instalación de filtrado por carbón
activado y únicamente se somete al ozono un flujo parcial de agua.
El flujo parcial de agua se vuelve a incorporar al flujo principal
de agua después del tramo de reacción, quedando diluido en aquel.
Mediante una regulación se dosifica la aportación de ozono en el
flujo parcial de agua de tal modo que el contenido de ozono
residual en el agua de la piscina esté por debajo del valor límite
admisible de 0,05 mg/l.
Las vasijas de reacción conocidas hasta la fecha
para el tratamiento de agua potable y/o agua de piscinas tienen por
lo general forma y presentan en la parte inferior una entrada
situada lateralmente para el agua cargada de ozono que se trata de
depurar, una salida también dispuesta lateralmente en la zona
superior para el agua depurada así como una salida para la
evacuación de ozono residual gaseoso y aire secundario. El agua
cargada de ozono que se trata de depurar se conduce al fondo de la
caldera en una tubería cerrada situada en la caldera, y desemboca
en el extremo inferior de esta tubería en el interior de la caldera.
Pero mediante esta forma de conducción del agua no se consigue una
distribución homogénea de las burbujas de gas en el agua que se
trata de depurar ni una mezcla intensiva de la fase gaseosa y de la
fase líquida, de modo que la fase acuosa que se trata de depurar
sólo presenta un contenido de ozono muy por debajo de la
concentración de saturación, debido a un proceso insuficiente de
disolución del gas, y las impurezas contenidas sólo se pueden
degradar de forma insuficiente. Por otra parte, y debido a la
velocidad de flujo y la gran diferencia de densidad entre las
burbujas de gas y la fase acuosa se producen en el volumen de la
envolvente de la caldera del reactor unas turbulencias
incontroladas que dan lugar a corrientes de cortocircuito con unos
contenidos de ozono netamente diferentes. Por este motivo, vista la
fase acuosa en toda la sección de la vasija de reacción, esta
presenta una carga desigual de ozono, de modo que no se puede tomar
una muestra de medición representativa que después de la
determinación del contenido de ozono permita controlar de forma
segura la producción de ozono y la aportación de ozono antes de la
vasija de reacción, y que por lo tanto permita una regulación segura
del contenido de ozono residual en la fase acuosa después de la
salida de la vasija de reacción.
Por el documento JP 05 305287 se conoce una
instalación de reacción en la que se mezcla el agua sin tratar con
aire ozonizado, antes de su entrada a un tubo interior. Esta mezcla
se conduce primeramente por el interior del tubo interior hacia
abajo antes de que se vuelva a desplazar hacia arriba en un tubo
exterior volcado sobre aquél. En el extremo superior del tubo
exterior la mezcla pasa a la vasija de reacción en la que se agita
la mezcla mediante un mezclador estático.
Por el documento JP 08 299974 se conoce una
vasija de reacción en la que se alimenta agua con un gas ozonizado
por el extremo superior de un tubo interior En este tubo, la mezcla
se desplaza hacia abajo, y después de un cambio de sentido en el
extremo inferior de este tubo se vuelve a conducir hacia arriba por
el interior de un tubo exterior. En el tubo exterior están
dispuestas varias placas separadoras que se extienden en el sentido
del eje de tubo y que subdividen el volumen en el tubo exterior.
Una vasija de reacción similar se describe en el
documento US 4.572.821 A, donde un fluido que se ha de tratar se
introduce junto con gas ozonizado a través de varios tubos que se
extienden en sentido vertical, desde arriba al interior de una
vasija de reacción, y que por abajo sale de los tubos. El fluido
fluye a continuación hacia arriba entre los tubos y la envolvente
de la vasija de reacción, estando previstas numerosas aletas
conductoras para obtener una mejor mezcla, y que dan lugar a un
flujo turbulento. En el extremo superior de la vasija de reacción
se extrae a través de una salida el fluido mezclado con ozono.
El documento JP 09 239381 muestra un dispositivo
para el tratamiento de agua mediante productos químicos, en el que
el agua se conduce alternativamente hacia arriba y hacia abajo a
través de unos tubos situados unos junto a los otros. En el extremo
superior o en el extremo inferior respectivamente de estos tubos
están dispuestas sendas cajas en las que tiene lugar el cambio de
sentido del agua.
El objetivo de la invención es por lo tanto
asegurar un tiempo de permanencia suficientemente largo y uniforme
del agua cargada de ozono que se trata de depurar así como una
disolución óptima del ozono en la fase acuosa para conseguir una
reacción lo más completa posible del ozono con las impurezas. Además
se trata de posibilitar una regulación segura del contenido
residual de ozono en la fase acuosa después de salir de la vasija de
reacción.
De acuerdo con la invención se resuelve este
objetivo por medio de una vasija de reacción que presenta las
características de la reivindicación 1 y con un procedimiento que
presenta las características de la reivindicación 18.
Unas realizaciones ventajosas de la invención se
deducen de las reivindicaciones subordinadas.
Sorprendentemente la vasija de reacción conforme
a la invención no solo permite conseguir una depuración casi total
del agua sino también una regulación segura de la producción de
ozono y por lo tanto del contenido residual de ozono en el agua
depurada, después de su salida de la vasija de reacción. Debido a
los canales de reacción definidos por las bujías de reacción se
asegura en la vasija de reacción un tiempo de permanencia uniforme
del agua que se trata de depurar, pudiendo adaptarse el tiempo de
permanencia de modo flexible a los requisitos respectivos mediante
la variación de la longitud y/o del diámetro de los canales de
reacción. Además, en el primer canal de reacción que transcurre
esencialmente en sentido vertical de abajo hacia arriba y en el
cambio de sentido del primero al segundo canal de reacción se
forman burbujas de gas de ozono residual no disuelto y de aire
secundario, a lo largo de las cuales el agua que se trata de depurar
solamente puede pasar formando una película delgada a lo largo de
las superficies de pared, con las correspondientes mayores
velocidades del flujo. Debido a la gran interfaz gas/líquido
resultante de la formación de las burbujas de gas así como debido a
las turbulencias generadas por las velocidades de flujo localmente
superiores en la película de fluido se consigue una disolución
óptima del ozono en la fase acuosa, de modo que en la cámara de
reacción y debido a la reacción del ozono disuelto con las
impurezas del agua que se trata de depurar, el ozono consumido se
redisuelve inmediatamente y por lo tanto el contenido de ozono del
agua que se trata de depurar se corresponde casi constantemente con
la concentración de saturación a lo largo de la vía de flujo. Otra
ventaja de la vasija de reacción conforme a la invención consiste
en que debido a las vías de flujo uniformes definidas en los
canales de reacción se pueden ajustar en el volumen de la envolvente
de la vasija de reacción unas condiciones de flujo laminares, por
lo que debido al consumo de ozono persistente también fuera de las
bujías de reacción por la reacción con las impurezas contenidas en
la fase acuosa, resulta en el volumen envolvente de la vasija de
reacción un gradiente de ozono disuelto en el agua que disminuye
uniformemente, mirando de abajo hacia arriba. Esto permite extraer
una muestra de medición representativa, lo cual es condición
necesaria para poder regular con seguridad el contenido de ozono
residual en la fase acuosa después de la salida de la vasija de
reacción.
De acuerdo con la invención está previsto a
continuación del segundo canal de reacción y después de un segundo
cambio de sentido, por lo menos otro tercer canal de reacción
orientado en sentido opuesto al segundo canal de reacción. De este
modo se incrementa la longitud de la vía de flujo definida por los
canales de reacción dentro de la vasija de reacción, y por lo tanto
también el tiempo de permanencia.
En un perfeccionamiento de la invención se
propone realizar los canales de reacción de tal modo que en las
transiciones del primer canal de reacción al segundo canal de
reacción, así como del segundo canal de reacción al tercer canal de
reacción, se cambie de sentido cada vez aproximadamente en 180º.
Esto permite una forma de construcción compacta de las bujías de
reacción y gracias a la posibilidad de formación de burbujas de
gas, especialmente en la transición del primer al segundo canal de
reacción pero también en el primero y en el segundo canal de
reacción, fomenta el proceso de disolución del gas.
Las bujías de reacción están formadas
preferentemente por tres tubos cilíndricos dispuestos concéntricos
entre sí, con diámetros que van aumentando de uno a otro,
definiendo el volumen interior del primer tubo que transcurre
preferentemente de abajo hacia arriba (tubo ascendente), el primer
canal de reacción, el volumen envolvente del correspondiente
segundo tubo concéntrico con aquél (tubo invertido), con un diámetro
mayor con respecto al primer tubo ascendente, el segundo canal de
reacción, y el volumen envolvente del tubo exterior (tubo de
contra-vuelta) el tercer canal de reacción. El
dimensionado escalonado de los tubos de reacción se elige conforme
a la invención de tal modo que se obtengan lo mejor posible unas
velocidades de flujo iguales, como en la entrada y salida de la
vasija de reacción.
En un perfeccionamiento de la invención, el tubo
invertido que limita por el exterior el segundo canal de reacción
está volcado sobre el tubo ascendente contiguo al orificio de
entrada, y por el lado opuesto al orificio de entrada está cerrado
por una placa de tapa. De este modo se impide que el agua que se
trata de depurar pueda salir de la transición del primer al segundo
canal de reacción y se obtenga un cambio de sentido definido.
En la transición del segundo al tercer canal de
reacción esto se consigue porque el tubo de
contra-vuelta que limita por el exterior del tercer
canal de reacción está limitado por su lado orientado hacia el
orificio de salida por un tramo de fondo que es atravesado por el
primer canal de reacción. El tubo invertido que limita por el
exterior el segundo canal de reacción se apoya preferentemente en el
tramo del fondo sobre una placa ranurada del fondo. La placa
ranurada del fondo puede presentar unos orificios orientados
radialmente hacia el exterior, a través de los cuales puede fluir
el agua. Alternativamente existe la posibilidad de prever unos
puentes radiales sobre los que se apoya el tubo invertido y entre
los cuales el agua puede cambiar de sentido. Mediante la placa
ranurada del fondo o los puentes no solamente se logra en el extremo
inferior del tubo invertido el cambio de sentido del flujo para
pasar al tercer canal de reacción sino también en el extremo
superior del tubo invertido una distancia suficiente entre la placa
de tapa y el orificio de salida del tubo ascendente.
El tramo del fondo presenta conforme a una
realización preferente de la invención, un tramo roscado con rosca
exterior mediante la cual se pueden enroscar las bujías de reacción
en orificios roscados de una placa del fondo que de acuerdo con la
invención separa un domo inferior de la cámara de reacción. El hecho
de enroscar las bujías de reacción en la placa del fondo permite
sustituir las bujías de reacción de forma rápida y sencilla, por
ejemplo si surge una avería. Por otra parte esta disposición permite
efectuar un cambio de preparación sencillo de la vasija de
reacción, por ejemplo para prolongar o acortar el tiempo de
permanencia al sustituir las bujías de reacción por otras
correspondientemente más largas o más anchas o más cortas y más
delgadas.
La descarga del agua de piscina depurada de la
vasija de reacción tiene lugar conforme a la invención a través de
por lo menos un tubo de descarga que conduce a la salida y que de
acuerdo con un perfeccionamiento de esta idea de la invención se
abre en la cámara de reacción algo por encima de la placa del fondo.
Si tal como está previsto en una de las realizaciones de la
invención se han previsto varias conducciones de descarga entonces
éstas pueden estar unidas en el extremo superior de la cámara de
reacción por medio de un conducto de unión que tenga por ejemplo
forma anular, con una conducción de descarga central que conduzca a
la salida.
De acuerdo con la invención, la cámara de
reacción está separada hacia arriba, respecto al domo superior en
el que está previsto un orificio de purga de aire, por una placa de
tapa que presenta una pluralidad de orificios, por ejemplo una
chapa perforada o similar. A través de éste se puede evacuar de la
vasija de reacción el aire secundario que eventualmente contiene
todavía ozono residual.
En un perfeccionamiento de la invención, la
mezcla de gas/agua se conduce al domo inferior a través de un codo
de 45º dispuesto horizontalmente. De este modo se le imparte al
volumen de líquido un movimiento de turbulencia que provoca una
distribución lo más uniforme posible de las burbujas de gas
ozono/aire complementario en el agua, y forma una interfaz lo más
grande posible entre el gas y el fluido.
La invención se describe a continuación con
mayor detalle sirviéndose de un ejemplo de realización y del dibujo.
Todas las características descritas y/o representadas gráficamente
constituyen por sí solas o en una combinación cualquiera el objeto
de la invención, con independencia de que estén reunidas en las
reivindicaciones o de su referencia cruzada.
Las figuras muestran:
Fig. 1 una sección longitudinal esquemática de
la vasija de reacción conforme a la invención para la depuración de
agua de piscina mediante ozono,
Fig. 2 una sección parcial esquemática a través
de una bujía de reacción empleada en la vasija de reacción, en una
representación en despiece ordenado, encima de una placa de tobera,
y
Fig. 3 una vista en planta de una placa ranurada
del fondo.
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Tal como se puede ver por la Fig. 1, la vasija
de reacción 1 con forma de caldera está subdividida en un domo
inferior 2 para la entrada y homogeneización del agua de piscina
cargada de ozono, una cámara de reacción 3 intermedia,
esencialmente cilíndrica en la que tiene lugar principalmente la
reacción del ozono con las impurezas que se encuentran en el agua
de la piscina que se trata de depurar, así como un domo superior 4
para separar del agua de piscina depurada la mezcla de gases a base
de aire secundario y ozono residual.
El domo inferior 2 está separado de la cámara de
reacción 3 por medio de una placa de fondo 5 en la que se han
realizado una pluralidad de orificios roscados 6 para enroscar las
bujías de reacción 7. La cámara de reacción 3 está abierta hacia
arriba, hacia el domo superior 4.
En el domo inferior 2 y debajo de la placa del
fondo 5 está prevista una entrada lateral 10 que está comunicada
con una pieza acodada 11 de unos 45º dispuesta esencialmente en
posición horizontal, para introducir en el domo inferior 2 el agua
de piscina cargada de ozono. Mediante la introducción esencialmente
tangencial del agua de piscina en el domo inferior 2, conseguida de
este modo, se le impone al agua una rotación que consigue una
distribución uniforme de la fase gaseosa en la fase acuosa, y con
ello una interfaz gas/líquido lo mayor posible.
En la forma de realización representada, las
bujías de reacción 7 constan cada una de tres tubos de reacción
verticales, dispuestos concéntricamente los unos sobre los otros,
concretamente un tubo ascendente 12, un tubo invertido 13 y un tubo
de contra-vuelta 14. Sin embargo según necesidad
existe la posibilidad de renunciar al tubo de
contra-vuelta 14, o añadir de forma correspondiente
tubos de reacción adicionales, unos sobre otros alternando un
cambio de sentido superior/inferior.
La bujía de reacción 7 presenta un tramo del
fondo 15 que por medio de un tramo roscado 16 con rosca exterior
está enroscado en un orificio roscado 6 de la placa del fondo 5. El
sellado de la cámara de reacción 3 respecto al domo inferior 2 se
consigue en este caso por medio de una junta periférica 17 dispuesta
en la cara inferior del tramo del fondo 15 en una ranura anular 18,
y que asienta contra la placa del fondo 5. Alternativamente se
puede renunciar a la garganta anular 18 en el tramo del fondo 15 y
prever en su lugar una junta entre la rosca exterior 16 y la rosca
interior 6 por medio de un sellante compatible con el proceso, por
ejemplo una cinta de sellado de PTFE. El tramo del fondo 15
presenta un orificio de entrada 19 central que se continúa en el
orifico roscado 6 de la placa del fondo 5.
A continuación del orificio de entrada 19 del
tramo del fondo 15 sigue el tubo ascendente 12 dispuesto centrado
en la bujía de reacción 7, que determina un primer canal de reacción
20a que conduce esencialmente en sentido vertical hacia arriba,
visto desde el fondo de la vasija.
Sobre el tubo ascendente 12 va colocado desde
arriba el tubo invertido 13 cerrado eventualmente por una placa de
tapa perfilada 21, que presenta un diámetro mayor que el tubo
ascendente 12, de modo que entre la superficie exterior del tubo
ascendente 12 y la superficie interior del tubo invertido 13 se
forma un segundo canal de reacción 20b. El tubo invertido 13 se
apoya por ejemplo sobre el tramo del fondo 15 de la bujía de
reacción 7 por medo de una placa ranurada del fondo perfilada
22.
La placa ranura del fondo 22 representada en la
Fig. 3 presenta unas ranuras u orificios 23 que transcurren en
sentido radial, y que están separados por medio de unos puentes de
apoyo radiales 33 para el tubo invertido 13. En los puentes de
apoyo 33 están formadas unas ranuras 34 para alojamiento del tubo
invertido 13. En lugar de la placa ranurada del fondo 22 se pueden
prever también según otra forma de realización, simplemente unos
puentes radiales en el tramo del fondo 15, sobre los cuales se apoya
el tubo invertido 13. La placa ranurada del fondo 22 o los puentes
radiales pueden presentar en lugar de las ranuras 34 representadas
en la Fig. 3, unos tacones sobre los cuales también se puede
posicionar con exactitud el tubo invertido 13.
Junto con un dimensionamiento adecuado del tubo
invertido 13 se consigue de este modo que la placa de tapa 21 quede
situada distanciada del extremo superior del tubo ascendente 12, de
modo que el flujo cambia de sentido 180º en un primer reenvío 24a
desde el tubo ascendente 12 que conduce hacia arriba, al tubo
invertido 13 que conduce hacia abajo. Del mismo modo, en el extremo
inferior del tubo invertido 13, que gracias a la placa ranurada del
fondo 22 presenta una separación con el tramo del fondo 15 de la
bujía de reacción 7, se consigue un segundo reenvío del flujo desde
el segundo canal de reacción 20b.
Encima del tubo invertido 13 está situado un
tubo de contravuelta 14, que a su vez presenta nuevamente un
diámetro mayor, de modo que entre la superficie exterior del tubo
invertido 13 y la superficie interior del tubo de contravuelta 14
se forma un tercer canal de reacción 20c que conduce hacia arriba.
De este modo se consigue en el segundo reenvío 24b nuevamente un
cambio de sentido de 180º del flujo. En el extremo superior del
tubo de contravuelta 14, el flujo sale a la cámara de reacción
3.
El tubo de contravuelta 14 va sujeto y
posicionado con exactitud por medio de una tubuladura 25 o similar
prevista en el tramo del fondo 15. De este modo se garantizan unos
dimensionamientos exactos de los canales de reacción 20b, 20c y con
ello unas condiciones de flujo definidas.
En la cámara de reacción 3 están previstas
además varias conducciones de descarga 26, en particular cuatro,
realizadas como tubos buzos, que por su extremo inferior presentan
orificios de entrada 27 situados algo por encima de la placa del
fondo 5, por ejemplo cortados a bisel. Las conducciones de descarga
26 se reúnen por su extremo superior mediante un conducto de unión
28 que tiene por ejemplo forma anular o rectangular, y que conduce
a una salida 30 para el agua depurada. Finalmente está previsto en
el domo superior de la caldera 4 una tapa de contenedor 31 para
alojamiento de una unidad de gaseado y desgasificación 32 para el
aire secundario y eventual ozono residual desgasificado.
En la vasija de reacción 1 están situadas varias
bujías de reacción 7, por ejemplo dispuestas en círculo o
uniformemente distribuidas. El número y tamaño de las bujías de
reacción depende del área de la sección del conducto de flujo
parcial para la depuración del agua, que conduce a la entrada 10 de
la vasija de reacción 1 y de su relación con el área de sección del
tubo ascendente 12.
La vasija de reacción 1 conforme a la invención
tiene una disposición esencialmente igual a la antes descrita. A
continuación se explica su forma de trabajo y funcionamiento.
Durante el funcionamiento de la vasija de
reacción 1 fluye constantemente al interior del domo inferior de la
caldera 2 agua de piscina cargada de ozono y que se trata de
depurar, a través de la entrada 10 y a una presión situada
generalmente entre 0,5 y 2,5 bar, es decir una mezcla de agua de
piscina que se trata de depurar con ozono disuelto así como una
fase gaseosa de ozono no disuelto y aire, que entra a través del
racor acodado 11. Debido a las turbulencias que se forman de este
modo se consigue la mejor mezcla posible de la mezcla
gas-líquido, de modo que las burbujas de gas a base
de ozono gaseoso y aire secundario quedan esencialmente
uniformemente distribuidas en la fase acuosa, formándose una
interfaz de tamaño máximo posible entre las dos fases.
La mezcla homogénea de dos fases pasa a
continuación a través de los orificios roscados 6 y los orificios
de entrada 19 contiguos a aquellos, a las diversas bujías de
reacción 7 y atraviesa primeramente el primer canal de reacción 20
realizado en el tubo ascendente 12, desde abajo hacia arriba.
Durante el paso, una parte del ozono disuelto, que depende del
tiempo de permanencia en el primer canal de reacción 20a, reaccionan
con las impurezas del agua de la piscina con lo cual una parte de
ozono disuelto se consume en el agua de la piscina. En el cambio de
sentido 24 entre el primer y el segundo canal de reacción 20a, 20b y
después distribuidos a lo largo del canal de distribución 20a se
forman rápidamente después de la puesta en marcha de la vasija de
reacción 1 unas burbujas de gas a base de ozono residual y aire, de
modo que la fase acuosa sólo puede pasar a lo largo de las
burbujas de gas, especialmente en el cambio de sentido 24a, en forma
de película fluida delgada a lo largo de las superficies de la
pared. Debido a la mayor velocidad de flujo resultante en esta zona
de la película de flujo fluida surgen turbulencias locales que
favorecen el proceso de disolución del gas. En la interfaz se
disuelve por lo tanto más ozono de las burbujas de gas en la fase
acuosa con lo cual el contenido de ozono en el agua de la piscina
vuelve a alcanzar de nuevo idealmente la concentración de
saturación. En el canal de reacción 20a y debido a las turbulencias
locales son arrastradas pequeñas burbujas de gas por la fase
acuosa, con lo cual se favorece aún más el proceso de disolución del
gas.
A continuación el agua de la piscina atraviesa
el segundo canal de reacción 20b desde arriba hacia abajo, se
reenvía de nuevo 180º en el segundo cambio de sentido 24b y
atraviesa por último el tercer canal de reacción 20c desde abajo
hacia arriba. Las dimensiones de los canales de reacción 20a, 20b y
20c están para ello dimensionados de tal modo que el tiempo de
permanencia del agua de la piscina para el caudal de volumen
previsto en la vasija de reacción 1 es de entre tres y siete
minutos, preferentemente de unos cinco minutos. De este modo se
asegura una reacción casi completa del ozono con las impurezas que
hay en el agua de la piscina. En conjunto, las bujías de reacción 7
provocan por lo tanto una conducción controlada del flujo así como
el contacto íntimo entre el agua de la piscina y la mezcla de
aire-ozono, formando burbujas de gas compuestas por
aire secundario y ozono. Éste no es el menor motivo por el que se
garantiza un proceso óptimo de disolución del gas, de modo que en
la fase acuosa constantemente se disuelve una cantidad de ozono
correspondiente a la proporción consumida por la reacción con las
impurezas.
Después de salir de las bujías de reacción 7, la
mezcla de dos fases pasa a la parte superior de la cámara de
reacción 3 y al domo superior 4, en el que las dos fases se separan
entre sí debido a las sus diferencias densidades. Debido al
diámetro relativamente grande de la vasija de reacción 1 y a la
subdivisión de las vías de flujo entre varias bujías de reacción 7
se establece en el volumen de la envolvente de la vasija de reacción
1 un flujo esencialmente laminar, a diferencia de las vasijas de
reacción conocidas por el estado de la técnica. Debido a estas
condiciones de flujo laminares y del persistente consumo de ozono
que tiene lugar también fuera de las bujías de reacción 7, debido a
la reacción con las impurezas contenidas en la fase acuosa, se
establece en el volumen de la envolvente de la vasija de reacción 1
y fuera de las bujías de reacción 7, en el sentido del flujo, es
decir hacia arriba visto desde la placa del fondo 5, un gradiente
del ozono disuelto en el agua que esencialmente va disminuyendo
uniformemente. De este modo se garantiza de que la fase acuosa tiene
una carga uniforme de ozono en toda la sección transversal de la
vasija de reacción 1, por lo cual mediante la toma de una muestra
de agua y subsiguiente determinación del contenido de ozono en la
muestra de agua se puede regular la aportación de ozono en el agua
que se trata de depurar antes de la vasija de reacción de tal modo
que se pueda evitar con seguridad que se rebasen los valores límites
admisibles de ozono residual en el agua de piscina depurada. En
cambio en las vasijas de reacción conocidas por el estado de la
técnica en las que debido a las condiciones de flujo turbulento la
fase acuosa, vista en toda la sección transversal de la vasija de
reacción, no tiene una carga uniforme de ozono, no resulta posible
regular de modo seguro el contenido de ozono residual en la fase
acuosa.
El agua de piscina depurada se conduce a la
salida 30 a través de las conducciones de descarga 26, del canal de
unión 28 y la conducción de descarga central 29, y a continuación se
vuelve a incorporar al flujo principal del agua de la piscina. La
fase gaseosa compuesta de aire secundario y del ozono residual que
no ha reaccionado se conduce fuera de la vasija de reacción 1 a
través del aireador y purgador de aire 32, preferentemente
automático.
- 1
- Vasija de reacción
- 2
- Domo inferior de la caldera
- 3
- Cámara de reacción
- 4
- Domo superior de la caldera
- 5
- Placa del fondo
- 6
- Orificio roscado
- 7
- Bujía de reacción
- 10
- Entrada
- 11
- Racor acodado
- 12
- Tubo ascendente
- 13
- Tubo invertido
- 14
- Tubo de contra-vuelta
- 15
- Tramo del fondo
- 16
- Tramo roscado
- 17
- Junta
- 18
- Ranura anular
- 19
- Orificio de entrada
- 20a-c
- Canal de reacción
- 21
- Placa de tapa
- 22
- Placa ranurada del fondo
- 23
- Ranura
- 24a-b
- Cambio de sentido
- 25
- Tubuladura
- 26
- Conducto de descarga
- 27
- Orifico de entrada
- 28
- Canal de unión
- 29
- Conducto central de descarga
- 30
- Salida
- 31
- Tapa de la vasija
- 32
- Unidad de gaseado y desgasificación
- 33
- Puente de apoyo
- 34
- Ranura
Claims (18)
1. Vasija de reacción para el tratamiento de
agua, en particular de agua potable o de agua de piscina, mediante
ozono, con una entrada (10) para agua ozonizada, una salida (30)
para agua depurada y una descarga para aire secundario
eventualmente cargado con un resto de ozono, donde en la vasija de
reacción (1) están previstos unos tubos de reacción (12, 13, 14)
que definen unas vías de flujo para el agua ozonizada, y en los
cuales tiene lugar principalmente la reacción entre el ozono y las
impurezas contenidas en el agua que se pretende tratar, estando
reunidos los tubos de reacción (12, 13, 14) para formar por lo menos
una bujía de reacción (7), donde a continuación de un orificio de
entrada (15) de la bujía de reacción (7) está previsto un primer
canal de reacción (20a), que después de un primer cambio de sentido
(24a) pasa a un segundo canal de reacción (20b), orientado en
sentido opuesto al primer canal de reacción (20a),
caracterizado porque el primer canal de reacción (20a) está
dispuesto de tal modo que es atravesado por el flujo de abajo hacia
arriba, porque el segundo canal de reacción (20b) está dispuesto de
tal modo que es atravesado por el flujo de arriba hacia abajo,
porque a continuación del segundo canal de reacción (20b) y después
de un segundo cambio de sentido (24b) está previsto por lo menos un
tercer canal de reacción (20c) adicional, dirigido en sentido
opuesto al segundo canal de reacción (20b).
2. Vasija de reacción según la reivindicación 1,
caracterizada porque los canales de reacción (20a, 20b, 20c)
están dispuestos en dirección vertical.
3. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los canales
de reacción (20a, 20b, 20c) se invierten cada vez unos 180º en los
cambios de sentido (24a, 24b).
4. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las bujías
de reacción (7) están formadas en particular por tres tubos
dispuestos concéntricamente (12, 13, 14).
5. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tubo de
reacción (13) que limita por el exterior el segundo canal de
reacción (20b), que está volcado sobre el tubo de reacción (12) que
define el primer canal de reacción (20a), y que está contiguo al
orificio de entrada (15), está cerrado por una placa de tapa (21)
por el lado alejado del orificio de entrada (15).
6. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tubo de
reacción (14) que limita por el exterior el tercer canal de
reacción (20c), está limitado por su lado próximo al orificio de
entrada (19) por un tramo del fondo (15) que es atravesado por el
primer canal de reacción (20a).
7. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el segundo
tubo de reacción (13) se apoya sobre el tramo del fondo (15) a
través de una placa ranurada del fondo (22) o similar.
8. Vasija de reacción según la reivindicación 6
ó 7, caracterizada porque el tramo del fondo (15) presenta un
tramo roscado (16) con rosca exterior.
9. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque entre un
domo (2) para la toma de vapor, preferentemente inferior y una
cámara de reacción (3) está prevista una placa de fondo (5) en la
cual está realizado por lo menos un orificio (6) mediante el cual el
orificio de entrada (19) está en comunicación con la bujía de
reacción (7).
10. Vasija de reacción según la reivindicación
5, caracterizada porque el orificio (6) presenta una rosca
interior en la que se puede enroscar el tramo roscado (16) de la
bujía de reacción (7).
11. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por existir por lo
menos un conducto de descarga (26) que conduce a la salida (30)
para descargar el agua de piscina depurada al exterior de la vasija
de reacción (1).
12. Vasija de reacción según la reivindicación
11, caracterizada porque el conducto de evacuación (26) se
abre en la cámara de reacción (3), algo por encima de la placa de
toberas (5).
13. Vasija de reacción según la reivindicación
11 ó 12, caracterizada por estar previstos varios conducto de
descarga (26) que por el extremo superior de la cámara de reacción
(3) están unidos entre sí por medio de un canal de unión (28) con
un conducto de descarga central (29) que conduce a la salida
(30).
14. Vasija de reacción según la reivindicación
13, caracterizada porque el canal de unión (28) tiene forma
anular.
15. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el domo
superior (4) para la toma de vapor está prevista una unidad de
gaseado y desgasificación (32).
16. Vasija de reacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a
continuación de la entrada (10) sigue un racor acodado (11)
dispuesto preferentemente en horizontal, a través del cual se
introduce el agua ozonizada en el domo inferior (2).
17. Vasija de reacción según la reivindicación
16, caracterizada porque el racor acodado (11) presenta un
acodamiento de unos 45º.
18. Procedimiento para el tratamiento de agua,
en particular de agua potable o agua de piscina, en una vasija de
reacción (1) con una entrada (10) para agua ozonizada, una salida
(30) para agua depurada y una salida para aire secundario que
eventualmente contenga ozono residual, donde se conduce el agua
ozonizada a través de unos tubos de reacción (12, 13, 14) que
definen unas vías de flujo para el agua ozonizada y en los cuales
tiene lugar preferentemente la reacción entre el ozono y las
impurezas contenidas en el agua que se pretende tratar, estando
reunidos los tubos de reacción (12, 13, 14) formando por lo menos
una bujía de reacción (7), donde a continuación de un orificio de
entrada (15) de la bujía de reacción (7) está previsto un primer
canal de reacción (20a), que después de un primer cambio de sentido
(24a) pasa a un segundo canal de reacción (20b) orientado en
sentido opuesto al primer canal de reacción (20a), siendo atravesado
el primer canal de reacción (20a) por un flujo de abajo hacia
arriba, y el segundo canal de reacción (20b) por un flujo de arriba
hacia a bajo, y donde a continuación del segundo canal de reacción
(20b) y después de un segundo cambo de sentido (24b) está previsto
un tercer canal de reacción (20c) dirigido en sentido opuesto al
segundo canal de reacción (20b).
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