MX2015003479A - Procedimiento de tratamiento de agua que comprende flotacion combinada con filtracion por gravedad, y equipo correspondiente. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de tratamiento de agua que comprende flotación combinada con filtración por gravedad, e instalación correspondiente La invención se refiere a un procedimiento de tratamiento agua con el fin de hacerla potable o desalarla, procedimiento que comprende al menos un ciclo de tratamiento de dicha agua que comprende: una etapa de coagulación y/o floculación; una etapa de flotación, dentro de un reactor de flotación (29), del agua proveniente de dicha etapa de coagulación, seguida o no de una etapa de floculación; una etapa de filtración por gravedad, dentro de un filtro por gravedad (33), del agua proveniente de dicha etapa de flotación, donde dicho reactor de flotación (29) está al menos parcialmente superpuesto sobre dicho filtro por gravedad (33) y al menos un ciclo de lavado de dicho filtro por gravedad, que comprende una etapa de retrolavado de dicho filtro por gravedad, caracterizado por que dicha etapa de filtración por gravedad se lleva a cabo a una velocidad de 10 m/h a 30 m/h, donde dicho filtro por gravedad tiene un lecho de material de filtración (330) distribuido en una altura de 1,5 m a 3,0 m.

Description

PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO DE AGUA QUE COMPRENDE FLOTACIÓN COMBINADA CON FILTRACIÓN POR GRAVEDAD. Y EQUIPO CORRESPONDIENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo de la invención es el del tratamiento de agua para hacerla potable o para desalarla.

Más específicamente, la invención se refiere a una teenica de tratamiento de agua que combina flotación y filtración por gravedad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se pueden implementar diversos procedimientos para producir agua potable o que se puede beber. Estos procedimientos, también llamados procedimientos de potabilización, incluyen los procedimientos DAFF (filtración con flotación por aire disuelto), que combinan flotación y filtración granular.

En referencia a la figura 1 , un procedimiento de este tipo comprende ciclos de tratamiento sucesivos en los que, en general, se introduce el agua a tratar en un depósito de coagulación 10, posiblemente seguido de uno o más depósitos de floculación 10’, 10”, con el uso de una tubería de entrada 11. La coagulación y la floculación se pueden producir en el mismo depósito 10. En él se inyectan uno o más reactivos coagulantes 12, con o sin un floculante 13, y se mezclan en el agua a tratar. Por lo tanto, el uso de un reactivo coagulante es obligatorio, mientras que el de un floculante es opcional. Así, las partículas coloidales y las partículas en suspensión en el agua a tratar, en especial las algas del fitoplancton, se aglomeran y formas flóculos. También se puede adsorber una parte de la materia orgánica disuelta en el agua. i Después, se transporta el agua coagulada de forma preliminar (y, en su caso, también floculada) a través de un rebosadero 18 hasta la base de la zona de inyección 140 de un reactor de flotación 14 donde también se introduce agua sobresaturada en oxígeno 15. Por el efecto de la expansión del oxígeno en el interior del reactor de flotación, se forman burbujas de gas y se elevan hasta la superficie del reactor de flotación 14, llevando consigo los flóculos presente en el agua. Despues, se descarga la mezcla de burbujas de aire y flóculos en un rebosadero de las zonas de separación 141 del reactor de flotación 14 a través de una tolva 19 a la que es empujada por medio de un dispositivo rascador suministrado para este fin.

El agua que se ha sometido a flotación fluye por gravedad desde la base del reactor de flotación 14 y, más en particular, la base de su zona de separación 141, hacia un filtro por gravedad 16 que se extiende en la prolongación de la zona de separación 141 del reactor de flotación 14 por debajo de esta zona de separación. Este filtro por gravedad 16 aloja un material de filtración granulado distribuido hasta una altura máxima del material de aproximadamente 1 ,20 m. Este material puede ser un material monocapa y estar constituido, por ejemplo, por una capa de arena, o un material multicapa, en particular un material bicapa, constituido, por ejemplo, por una capa de arena y al menos una capa de otro material tal como antracita, pumita, carbón activado granulado, etc. El agua proveniente del reactor de flotación 14 se filtra en este filtro por gravedad 16 y, de este modo, queda libre de los flóculos y las partículas residuales que están suspendidos en ella. El agua tratada 17 se recoge a la salida del filtro por gravedad 16.

A medida que se filtra el agua en el filtro por gravedad 16, este filtro se obstruye. Para que un filtro por gravedad 16 pueda mantener un nivel de rendimiento apropiado, entre dos ciclos de procesamiento, se llevan a cabo con regularidad ciclos de lavado. En general, estos ciclos de lavado consisten en la inyección de agua en contracorriente a través del filtro por gravedad 16 por un medio de inyección 15’ para liberar la materia que se acumula en los intersticios que se forman entre los granos del material de filtración. Esta materia se eleva con el agua de lavado hasta el elemento de rebosadero 19 del reactor de flotación, desde donde se descarga.

Los procedimientos de este tipo también se pueden implementar como procedimientos de pretratamiento en un procedimiento de desalinización, donde el agua proveniente del filtro por gravedad 16 se usa después como agua de alimentación para una unidad de desalinización, por ejemplo, una unidad de desalinización por osmosis inversa.

Los procedimientos de este tipo son particularmente eficaces porque se pueden usar para producir agua potable o agua de alimentación de gran calidad para membranas de osmosis inversa. Sin embargo, se pueden mejorar aún más.

INCONVENIENTES DE LA TÉCNICA ANTERIOR En particular, los materiales granulados de los sistemas de la teenica anterior que combinan flotación y filtración por gravedad tienen alturas del orden de 1,20 m. Tales alturas no permiten velocidades de filtración de más de 10 m/h. Sin embargo, es deseable poder usar velocidades mayores.

Además, con el fin de obtener una separación líquido-sólido apropiada entre los flóculos y el agua, la altura del agua en el reactor de flotación 14 debe ser suficientemente grande. En general es de 3,5 a 5,5 metros.

Dada esta gran altura de agua, se ha observado que, en los procedimientos existentes, el tiempo de elevación del agua inyectada en contracorriente en el filtro por gravedad es grande. Por ejemplo, cuando la altura de agua en el reactor de flotación es de 4 a 5,5 metros, y cuando la velocidad del agua de lavado en el filtro por gravedad es de 20 a 50 m3/m2/h, el tiempo de elevación del agua de lavado hasta el elemento de rebosadero del reactor de flotación es, respectivamente, de 12 a 16,6 minutos y de 4,8 a 6,6 minutos. Por comparación, el tiempo de elevación del agua en un filtro de arena convencional, de 1 a 1,2 metros de altura, sería del orden de 3 minutos durante el lavado del filtro a 20 m3/m2/h.

Un tiempo prolongado de elevación del agua de lavado en el reactor de flotación deja tiempo suficiente para que las partículas de los flóculos que se han desprendido del filtro por gravedad se encuentren unas con otras en el reactor de flotación y se agreguen agregarse entre sí para formar partículas o flóculos de mayor tamaño. Así, este fenómeno, llamado refloculación, provoca la formación de partículas y flóculos más pesados, que son difíciles de descargar del reactor de flotación cuando se eleva el agua de lavado hasta el elemento de rebosadero. Después, estas partículas y estos flóculos tienden a decantarse en la superficie del filtro por gravedad, es decir, en la interfaz entre el filtro por gravedad y el reactor de flotación. Por tanto, se forma una capa fina de partículas y flóculos sobre la superficie del filtro por gravedad. La presencia de esta capa fina tiende a aumentar la pérdida inicial de carga a través del filtro por gravedad al final de un ciclo de lavado. Por lo tanto, este fenómeno de refloculación hace disminuir el rendimiento del filtro por gravedad.

De acuerdo con otro aspecto, cuando el agua, que se ha sometido a una etapa de flotación y tiene sobresaturación de oxígeno, pasa a través de la capa de filtración del filtro por gravedad, provoca la desgasificación de esta agua, lo que después da lugar a la formación de burbujas de aire en el interior del material de filtración. Con frecuencia, estas burbujas de aire quedan atrapadas en los intersticios entre los granos del material de filtración. La presencia de estas burbujas de gas en el interior del material de filtración, consecuencia de este fenómeno llamado cavitación gaseosa o formación de burbujas en el filtro, tiende a aumentar gradualmente la pérdida de carga a través del filtro. Es entonces necesario llevar a cabo ciclos frecuentes de lavado del filtro, de modo que pueda mantener un nivel de rendimiento apropiado. Por lo tanto, la cavitación gaseosa del filtro da lugar a una disminución de la duración de los ciclos de procesamiento, a un aumento de la pérdida de agua debida al lavado del filtro y a una disminución de la producción de agua tratada.

Además, las téenicas de la técnica anterior presuponen el uso de instalaciones de tamaño relativamente grande para la coagulación y, en su caso, la floculación, porque los tiempos de tratamiento para obtener una coagulación eficaz y, en su caso, una floculación eficaz, son relativamente largos, en función de la calidad del agua a tratar y de la temperatura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En especial, la invención tiene el objetivo de superar estos inconvenientes de la técnica anterior.

Más específicamente, es un objetivo de la invención proporcionar una técnica de tratamiento de agua que combina una flotación y una filtración por gravedad, cuyo rendimiento se puede potenciar, en al menos un modo de realización, en comparación con las técnicas de tratamiento de este tipo de la técnica anterior.

En particular, es un objetivo de la invención, en al menos un modo de realización, implementar una teenica de este tipo que permite implementar velocidades de filtración superiores a 10 m/h.

Es otro objetivo de la invención, en al menos un modo de realización, limitar o incluso suprimir el fenómeno de refloculación en el reactor de flotación durante las operaciones de lavado del filtro por gravedad.

Es otro objetivo más de la invención implementar una técnica de este tipo que, en al menos un modo de realización, contribuye a limitar o incluso suprimir el fenómeno de la cavitación gaseosas en el filtro por gravedad.

La invención también busca proporcionar una técnica de este tipo cuya implementación, en al menos un modo de realización, optimiza la etapa de coagulación y, en su caso, de floculación, en especial al reducir el tiempo de contacto del agua con el coagulante o los coagulantes y, posiblemente, los floculantes, y al reducir el tamaño de las instalaciones de coagulación y, posiblemente, de las de floculación.

Es otro objetivo de la invención proporcionar una técnica de este tipo que, en al menos un modo de realización, es sencilla y/o fiable y/o económica.

Estos objetivos, así como otros que aparecerán más adelante, se alcanzan por medio del procedimiento de tratamiento de agua con el fin de hacerla potable o desalarla, procedimiento que comprende al menos un ciclo de tratamiento de dicha agua, que comprende: una etapa de coagulación seguida de una etapa de floculación; una etapa de flotación, dentro de un reactor de flotación, del agua proveniente de dicha etapa de coagulación, seguida o no de una etapa de floculación; una etapa de filtración por gravedad, dentro de un filtro por gravedad, del agua proveniente de dicha etapa de flotación, donde dicho reactor de flotación está al menos parcialmente superpuesto sobre dicho filtro por gravedad y al menos un ciclo de lavado de dicho filtro por gravedad, que comprende una etapa de retrolavado de dicho filtro por gravedad.

De acuerdo con la invención, dicha etapa de filtración por gravedad se lleva a cabo a una velocidad de 10 m/h a 30 m/h, donde dicho filtro por gravedad tiene un lecho de material de filtración distribuido en una altura de 1,5 m a 3,0 m.

Por tanto, de acuerdo con la invención, mediante el uso de mayores alturas de material de filtración, se puede aumentar considerablemente la velocidad de filtración y, como corolario, el caudal de agua tratada.

Específicamente, el reactor de flotación está al menos parcialmente superpuesto sobre el filtro por gravedad. Preferentemente, no estará totalmente superpuesto sobre el filtro por gravedad.

De acuerdo con una variante preferente de la invención, dicho ciclo de lavado comprende una etapa de barrido de la interfaz I entre dicho reactor de flotación y dicho filtro por gravedad con un fluido dispensado por medio de un sistema de barras de inyección que se extiende sobre la superficie de dicha interfaz I.

Por tanto, en esta variante preferente, la invención se basa en un planteamiento completamente original. Este planteamiento completamente original, en un procedimiento que combina una flotación en un reactor de flotación y una filtración a alta velocidad en un filtro por gravedad situado en la prolongación del reactor de flotación, consiste en el barrido, durante el lavado del filtro, de la interfaz entre el reactor de flotación y el filtro por gravedad con un fluido dispensado por medio de un sistema de barras de inyección que se extienden hasta la superficie de esta interfaz.

El hecho de barrer la interfaz entre el reactor de flotación y el filtro por gravedad, en otras palabras, la superficie superior del filtro por gravedad o al menos una región próxima a ese lugar, durante el lavado del filtro, reduce el tiempo que tardan las partículas y/o los flóculos liberados del filtro por gravedad en elevarse hasta el elemento de rebosadero del reactor de flotación y, por lo tanto, acelera su retirada. Dado que se reduce el tiempo de elevación de las partículas y/o los flóculos, se evita el fenómeno de refloculación o, como mínimo, se reduce.

De acuerdo con una característica ventajosa, dicho fluido se dispensa durante dicha etapa de barrido notablemente en paralelo a dicha interfaz.

Por tanto, el fluido de barrido no sólo permite aumentar la velocidad a la que se elevan los flóculos en el reactor de flotación, evitando así la refloculación, sino también liberar de la superficie del filtro por gravedad los flóculos que se han depositado de igual modo. Por tanto, la eficacia de la teenica de la invención se mejora aún más.

En un modo de realización ventajoso, dicha etapa de barrido y dicha etapa de retrolavado se llevan a cabo simultáneamente, lo que aumenta aún más la velocidad a la que se elevan los flóculos y restringe aún más el fenómeno de refloculación.

De acuerdo con un aspecto preferente de la invención, se hace un uso más eficaz del volumen de agua de lavado usado clásicamente para el retrolavado al distribuirlo de forma apropiada entre la parte inferior del filtro para el retrolavado y la superficie del filtro para el barrido de la superficie. En otras palabras, preferentemente, el uso de una etapa de barrido de acuerdo con la invención se realiza sin el volumen de agua necesario para el retrolavado y el barrido, que es notablemente mayor que el volumen de agua que se usaría clásicamente para el retrolavado solo, donde no hay barrido.

De acuerdo con una variante, dicha etapa de retrolavado comprende una inyección de agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad a una velocidad de 8 a 60 m3/m2/h.

Por tanto, se obtiene una gran eficacia en la liberación de los flóculos atrapados en el filtro por gravedad.

De acuerdo con una variante preferente, dicho ciclo de retrolavado comprende las etapas sucesivas de inyección de aire en contracorriente en dicho filtro por gravedad, inyección de aire y agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad, inyección de agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad; dicha etapa de barrido y dicha etapa de inyección de agua se implementan simultáneamente.

Por tanto, se favorece la eliminación de los flóculos atrapados en el filtro por gravedad. Así, mejora la eficacia del lavado.

De acuerdo con un modo de realización preferente, dicho ciclo de tratamiento comprende al menos una etapa de minilavado de dicho filtro por gravedad.

La realización de operaciones de minilavado durante un ciclo de tratamiento reduce la cavitación del filtro por gravedad. Por tanto, se puede aumentar la frecuencia de los ciclos de lavado, lo que por un lado contribuye a aumentar la producción de agua tratada al aumentar la duración de los ciclos de tratamiento y, por otro lado, a reducir las perdidas de agua debidas al lavado del filtro.

En este caso, dicha etapa de minilavado comprende, preferentemente, una infiltración de agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad.

Preferentemente, la duración de dicha etapa de infiltración es de 10 a 30 segundos, de modo que el agua se infiltra en dicho filtro por gravedad a una velocidad que, de forma ventajosa, varía entre 10 y 30 m/h.

Por tanto, se obtiene una reducción eficaz de la cavitación del filtro por gravedad.

Esta etapa de minilavado se puede mejorar con la adición de un barrido simultáneo en la interfaz I durante este minilavado. Esta operación de barrido, además de expulsar las burbujas de aire, rompe los flóculos para evitar un efecto de acolchamiento en la superficie del filtro en cuanto se reanuda la filtración después del minilavado. Preferentemente, el agua de barrido se inyecta en el filtro por gravedad a una velocidad que va de 8 a 20 m/h y, de forma ventajosa, durante de 10 a 30 segundos.

Un procedimiento de acuerdo con la invención comprende preferentemente una etapa para medir una pieza de información que representa la pérdida de carga a través de dicho filtro por gravedad, donde la etapa de minilavado se activa cuando el valor medido de dicha pieza de información que representa la pérdida de carga a través de dicho filtro por gravedad es mayor o igual que un primer umbral predeterminado.

Entonces, las operaciones de minilavado se activan únicamente cuando es necesario implementarlas. Así, se optimiza el tratamiento de agua.

La invención se refiere también a una instalación de tratamiento de agua especialmente adaptada para la implementación de un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las variantes mencionadas a continuación en el presente documento.

Una instalación de este tipo comprende: un medio de entrada de agua a tratar; una zona de coagulación seguida o no de una zona de floculación en la que desemboca dicho medio de entrada de agua a tratar; un reactor de flotación que comprende una entrada conectada a la salida de dicha zona de coagulación y/o floculación; un filtro por gravedad, estando dicho reactor de flotación al menos parcialmente superpuesto sobre dicho filtro por gravedad y en comunicación con el, para que el agua proveniente de dicho reactor de flotación pueda fluir por gravedad hacia dicho filtro por gravedad; caracterizado por que dicho filtro por gravedad tiene un lecho de material de filtración distribuido en una altura de 1,5 m a 3,0 m.

Como se indica anteriormente en el documento, esta altura de material de filtración permite ¡mplementar velocidades altas de filtración por gravedad que van desde los 10 m/h hasta los 30 m/h.

El material de filtración podría ser monocapa o multicapa.

De acuerdo con una variante, dicho material de filtración consiste en una capa de arena con un tamaño de grano de 0,5 mm a 0,8 mm distribuida en una altura de 1,5 m a 3,0 m.

De acuerdo con otra variante, dicho material de filtración consiste en dos capas, a saber: - una capa inferior de arena con un tamaño de grano de 0,5 mm a 0,8 mm distribuida en una altura de 0,75 m a 1 ,5 m y - una capa superior de un material con un tamaño de grano de 1,2 mm a 2,5 mm seleccionado del grupo que consiste en antracita, pumita, Filtrante® y carbón activado granulado, distribuida en una altura de 0,75 m a 1,5 m.

De acuerdo con otra variante más, dicho material de filtración consiste en tres capas, a saber: una capa inferior de un material seleccionado del grupo que consiste en dióxido de manganeso y granate con un tamaño de grano de 0,2 mm a 2,5 mm, distribuida en una altura de 0,3 m a 2 m, una capa intermedia de arena con un tamaño de grano de 0,5 mm a 0,8 mm distribuida en una altura de 0,6 m a 3 m y una capa superior de un material con un tamaño de grano de 1,2 mm a 2,5 mm seleccionado del grupo que consiste en antracita, pumita, Filtrante® y carbón activado granulado, distribuida en una altura de 0,6 m a 3 m.

De acuerdo con una variante preferente de la invención, la instalación comprende además un medio de inyección de un fluido de barrido en la interfaz entre dicho reactor de flotación y dicho filtro por gravedad, medio de inyección que comprende un sistema de barras de inyección de un fluido de barrido que se extienden sobre la superficie de dicha interfaz.

De acuerdo con un modo de realización en particular, dichas barras comprenden tubos perforados con orificios.

Esta solución teenica permite llevar a cabo la etapa de barrido de una manera sencilla, pero eficaz.

En este caso, el diámetro de dichos orificios va desde 30 hasta 40 milímetros.

La distancia entre dos orificios sucesivos practicados en un mismo tubo perforado va desde 100 hasta 150 milímetros.

La distancia entre dos tubos perforados sucesivos va desde 1 hasta 2 metros.

Preferentemente, cuando el área de superficie de la interfaz es de más de 36 m2, los tubos se espacian entre sí aproximadamente 2 metros. Para instalaciones de menor tamaño, preferentemente, se espacian entre sí de aproximadamente 1 a 1 ,5 metros.

Los ejes de dichos orificios se extienden esencialmente en paralelo a dicha interfaz.

Por tanto, el fluido de barrido se puede dispensar esencialmente en paralelo entre el reactor de flotación y el filtro por gravedad.

Preferentemente, dichas barras de inyección se extienden en el sentido de la anchura de dicha superficie. De hecho, habitualmente, la anchura de las unidades de flotación es menor que su longitud. Por tanto, esta disposición de las barras de inyección de agua de barrido originará una pérdida de carga menor y después inducirá una distribución homogénea del agua dispensada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras características y ventajas de la invención resultarán más claras a partir de la siguiente descripción de un modo de realización preferente, dada modo de un simple ejemplo ilustrativo y no exhaustivo, y de las figuras adjuntas, de las que: la figura 1 ilustra una instalación de tratamiento de agua de acuerdo con la teenica anterior que combina flotación y filtración por gravedad; la figura 2 ilustra una instalación de tratamiento de agua de acuerdo con la invención; la figura 3 ilustra una vista en perspectiva de las barras de inyección de fluido de barrido de la instalación de la figura 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El principio general de la invención se basa en la implementación de altas velocidades de filtración por gravedad, superiores a 10 m/h, en una técnica de procesamiento de agua que combina flotación y filtración por gravedad a través de un lecho de material de filtración distribuido en una altura de 1,5 m a 3,0 m. Preferentemente, esta filtración se realiza con un barrido, durante el lavado del filtro por gravedad, de la interfaz entre el reactor de flotación y el filtro por gravedad con un fluido dispensado por medio de un sistema de barras de inyección que se extienden sobre la superficie de dicha interfaz.

Ejemplo De Una Instalación De Acuerdo Con La Invención En referencia a la figura 2, se presenta un modo de realización de una instalación de tratamiento de agua de acuerdo con la invención.

Por tanto, como se representa en la figura 2, una instalación de este tipo comprende una tubería 20 de entrada del agua a tratar. Esta tubería de entrada 20 desemboca en una zona de coagulación y después en una zona de floculación 20’ que comprende uno, o preferentemente dos, depósitos. La zona de coagulación 21 y la zona de floculación 21’ alojan medios de agitación que, en este modo de realización, comprenden agitadores de palas 22. En las variantes se podrían ¡mplementar otros medios de agitación. La zona de floculación 20’ del presente documento tambien aloja un elemento de guiado del flujo, también llamado guía de flujo 23. En este modo de realización, esta guía de flujo 23 comprende un elemento tubular con una sección circular dentro del cual está alojado dicho agitador de palas 22.

El medio de inyección de coagulante 24 desemboca, aguas arriba de la zona de coagulación 21, en la tubería de entrada 20. En una variante, podría desembocar directamente en la zona de coagulación 21. El medio de inyección de floculante 25 desemboca en la zona de floculación 21. Por lo tanto, en este modo de realización, la zona 21 constituye una zona de coagulación y la zona 21’ constituye una zona de floculación. En las variantes, la zona de coagulación y la zona de floculación podrían estar en el mismo depósito. La zona de floculación 21’ puede estar subdividida en varias zonas. Dado que la floculación es opcional, en algunas variantes, la instalación podría no comprende una zona de floculación 21’.

La zona de floculación 21’ comprende una salida 26 de agua coagulada y floculada situada en la parte superior de la zona. Como variante, podría estar situada en la parte inferior de esta zona 21’. Esta salida 26 conecta a través de una abertura 28 con la entrada de un reactor de flotación 29 y, más en particular, con la entrada de su zona de mezclado 290.

También desemboca en la entrada del reactor de flotación 29 una tubería 30 para transportar agua sobresaturada en oxígeno.

El reactor de flotación 29 y, más en particular, su zona de separación 291, comprende clásicamente un elemento de rebosadero 31 que se abre hacia fuera en una tolva 32 para descargar lodos constituidos esencialmente por una mezcla de burbujas de aire y lodo. También comprende un elemento de subdesbordamiento que se comunica con la entrada de un filtro por gravedad 33.

El filtro por gravedad 33 se extiende en la prolongación del reactor de flotación 29, por debajo de él, y, más en particular, por debajo de la zona de separación, de la que se retira el lodo. El filtro por gravedad 33 comprende una masa de filtración 330.

Esta masa de filtración 330 puede estar constituida por una o más capas de material de filtración. De forma ventajosa, la altura de esta masa de filtración 330 es de 1,5 a 3,0 metros y, preferentemente, es igual a aproximadamente 3 metros.

Tambien podría comprender: una única capa de material de filtración, por ejemplo, constituida por arena o carbón activado, posiblemente con un tamaño de grano de 0,5 a 0,8 milímetros: este será un filtro de monocapa; una capa superior, por ejemplo, de antracita, pumita, Filtrante o carbón activado granulado, cuyo tamaño de grano podría ir desde 1,2 hasta 2,5 milímetros, y una capa inferior, por ejemplo, de arena, cuyo tamaño de grano podría ir desde 0,5 hasta 0,8 milímetros: este sería un filtro de dos capas; una capa superior, por ejemplo, de antracita, pumita, Filtrante o carbón activado granulado, cuyo tamaño de grano podría ir desde 1,2 hasta 2,5 milímetros, una capa intermedia, por ejemplo, de arena, cuyo tamaño de grano podría ir desde 0,5 hasta 0, 8 milímetros, y capa inferior, por ejemplo, de dióxido de manganeso o granate, con un tamaño de grano de 0,2 a 2,5 milímetros: este sería un filtro de tres capas.

En el filtro de dos capas, la altura de la capa superior podría ser igual a la de la capa inferior.

El filtro por gravedad 33 comprende una salida que desemboca en una tubería 34 para extraer el agua tratada.

La instalación comprende un medio para la entrada del fluido de barrido 35. Comprende una tubería para la entrada de un fluido de barrido 35 que desemboca en un sistema de barras de inyección que se extienden sobre la superficie de la interfaz I entre el filtro por gravedad 33 y el reactor de flotación 29, en especial en su zona de separación 291. La interfaz I es la superficie superior del filtro por gravedad 33 y, más específicamente, de su masa de filtración 330.

Tal como se muestra en la figura 3, que ilustra una vista esquemática ampliada de la interfaz I entre el filtro por gravedad 33 y el reactor de flotación 29, las barras de inyección comprenden una pluralidad de tubos 36 que están conectados con la tubería de entrada 35 de un fluido de barrido. La tubería 35 es una tubería principal con la que están estrechamente relacionados los tubos 36, que son tuberías asociadas.

Los tubos 36 se extienden hacia la superficie de la interfaz I, esencialmente en paralelo con esta interfaz. Preferentemente, la distancia D entre dos tubos sucesivos 36 es de 1 a 2 metros. Los tubos 36 se extienden en la dirección de la anchura I de la interfaz I; la anchura I de esta interfaz es más pequeña que su longitud L.

Los tubos 36 están perforados con agujeros 37 practicados a lo largo de ejes esencialmente paralelos a la superficie de la interfaz I con el fin de evitar infiltraciones de arena, partículas o flóculos. Preferentemente, están dispuestos por encima de la masa de filtración 330 a una altura situada entre 10 y 30 cm de ellos. Preferentemente, el diámetro de los orificios 37 es de 30 a 40 milímetros. Preferentemente, la distancia entre dos orificios sucesivos 37 practicados en un mismo tubo perforado 36 es de 100 a 150 milímetros. Los orificios 37 están calibrados para evitar perdidas de carga. Preferentemente, se practican en una tasa de ocho orificios por metro lineal del tubo 36. Debido a estar características, se puede observar una distribución muy homogénea en el caudal de agua que sale de los agujeros.

En este modo de realización, la tubería 35 para la entrada de fluido de barrido está conectada con la tubería 20 para la entrada de agua a tratar por medio de un conducto en el que se dispone una bomba (no mostrada). En las variantes, se podría conectar con la tubería 34 de extracción del agua tratada por medio de un conducto en el que se dispone una bomba no mostrada o, en su caso, con la tubería de extracción de concentrado proveniente de una unidad de desalineación, por ejemplo, por osmosis inversa, dispuesta aguas abajo de la tubería de extracción de agua tratada 34.

La instalación comprende un medio de inyección de aire, que comprende una tubería de inyección de aire 39 que desemboca en la base del filtro por gravedad 33 y conecta con un medio de producción de aire tal como un compresor.

La instalación comprende un medio para medir una pieza de información que representa la pérdida de carga a través del filtro por gravedad 33. Por tanto, se mide la pérdida de carga con instrumentos adaptados dispuestos aguas arriba y aguas abajo del filtro por gravedad.

La instalación comprende un medio de retrolavado del filtro por gravedad 33. Este medio de retrolavado del presente documento comprende una bomba 27 que se usa para enviar agua tratada, almacenada en una bañera 38 a traves de la tubería de extracción 34, en contracorriente hacia el filtro 33. En las variantes, podría incluir una tubería conectada con la tubería 20 para la entrada de agua a tratar, que desemboca en la base del filtro por gravedad 33 y en la que hay una bomba para inyectar el agua a tratar en contracorriente en el filtro. También podría incluir, por ejemplo, una tubería conectada a una tubería para extraer concentrado de una unidad de filtración por osmosis inversa dispuesta aguas abajo, que desemboca en la base del filtro por gravedad 33 y en la que está montada una bomba con el fin de inyectar el concentrado de desalineación en contracorriente en el filtro.

La instalación comprende también un medio de accionamiento automático para controlar la activación de los ciclos de tratamiento y los ciclos de lavado.

Ejemplo de un procedimiento de tratamiento agua de acuerdo con la invención Un procedimiento de tratamiento de agua de acuerdo con la invención puede consistir, por ejemplo, en hacer que el agua a tratar se desplace a través de una instalación tal como la que se acaba de describir.

Durante tal procedimiento, se implementan de forma alterna ciclos de tratamiento de agua y ciclos de lavado del filtro por gravedad.

Durante un ciclo de tratamiento, el agua a tratar se transporta hacia la zona de coagulación 21 a través de la tubería de entrada 20, por ejemplo, por medio de una bomba de entrada.

Se inyectan uno o más reactivos coagulantes en la zona de coagulación 21 y/o aguas arriba de la misma a través de un medio de inyección 24. En este modo de realización, se inyectan uno o más reactivos floculantes en la zona de floculación 2T. Se hacen funcionar los agitadores 22 de tal manera que se mezclan los agentes los agentes coagulantes y floculantes con el agua a tratar. En este modo de realización, el agua a tratar se somete después a una etapa de coagulación y floculación. Sin embargo, la floculación es opcional y no se implementará a menos que vaya precedida por una etapa de coagulación. No obstante, se podría realizar una etapa de coagulación sin que vaya sucedida por una etapa de floculación.

La guía de flujo 23 se usa para generar flujos de agua ascendentes y descendentes dentro de la zona de floculación, como ilustran las flechas. Por lo tanto, su aplicación optimiza la agitación a traves de la conversión del flujo radial en un flujo axial. También elimina los puntos muertos y las derivaciones. De este modo, se mejora la mezcla de agentes coagulantes y floculantes con el agua. Por lo tanto, se puede reducir el tiempo de contacto entre los agentes coagulantes y floculantes, lo que contribuye a una disminución de aproximadamente el 25 % del volumen y la huella de la zona de coagulación 21 y, en su caso, de la zona de floculación 2T. Esta guía de flujo también reduce la velocidad de agitación y elimina el empuje radial, lo que contribuye a la reducción de las tensiones mecánicas sobre los medios de agitación. El solicitante distribuye comercialmente esta téenica con la marca comercial Turbomix®.

El agua coagulada y floculada de este modo fluye desde la salida 26 hasta la base del reactor de flotación 29 desde su entrada 28. Se inyecta agua sobresaturada en oxígeno en la entrada de este reactor de flotación 29 a través de la tubería 30. El oxígeno contenido en esta agua se expande y forma burbujas de aire en el interior del reactor de flotación 29. En este modo de realización, el agua previamente coagulada y/o floculada y el agua sobresaturada en oxígeno se inyectan contra favor de la corriente en la zona de mezclado 290. Después, se somete el agua previamente coagulada y/o floculada a una etapa de flotación dentro del reactor de flotación 29. Durante esta etapa de flotación, los flóculos formados durante la etapa preliminar de coagulación y/o floculación quedan atrapados por las burbujas de aire, que se elevan hasta la superficie del reactor de flotación 29. Después, se extrae una mezcla de flóculos y burbujas de aire en un rebosadero 31 del reactor de flotación 29 y se descarga a través de la tolva 32 por medio de un dispositivo rascador (no mostrado) suministrado para este fin.

En paralelo con la etapa de flotación, el agua, que se ha desprendido de la mayoría de los flóculos que contenía inicialmente en suspensión, fluye por gravedad a una velocidad de más de 10 m/h y, preferentemente, del orden de 15 m/h en el filtro por gravedad 33 a través del que se somete a una etapa de filtración por gravedad. Esta filtración de alta velocidad es posible porque la altura de la masa de filtración 330 es grande. Durante esta etapa de filtración por gravedad, el agua a tratar se desprende del resto de los flóculos y otras partículas que contenía en suspensión. En función de la naturaleza de la masa de filtración 330, también se pueden eliminar por adsorción parte de los contaminantes orgánicos disueltos en el agua a tratar.

El agua filtrada se extrae del filtro por gravedad 33 a través de la tubería de extracción 34. Después, se puede transportar a una zona de almacenamiento de agua potable, por ejemplo, una bañera de almacenamiento 38. Si el agua a tratar es agua salada, el agua extraída del filtro 33 puede servir como agua de alimentación para unidades de desalinización, por ejemplo, unidades de osmosis inversa, dispuestas aguas abajo.

A medida que el agua se filtra a través del filtro por gravedad 33, las burbujas de aire bloquean gradualmente los intersticios entre los granos de la masa de filtración 330, lo que aumenta la pérdida de carga a través del filtro por gravedad 33.

Preferentemente, durante el ciclo de tratamiento se implementa de forma continua una etapa para medir una pieza de información que representa la pérdida de carga a través del filtro por gravedad 33, tal como, por ejemplo, la medida de la presión aguas arriba y aguas abajo del filtro, donde la diferencia en estas presiones refleja esta pérdida de carga.

Cuando el valor medido de esta pieza de información que representa la pérdida de carga a través del filtro por gravedad 33 es mayor o igual que un primer umbral predeterminado, se implementa una etapa de minilavado.

Esta etapa de minilavado consiste en infiltrar agua filtrada proveniente de la salida del filtro por gravedad 33 por medio de la bomba 27 y la tubería 34, agua a tratar u, en su caso, concentrado de osmosis inversa, en contracorriente en el filtro por gravedad 33 de acuerdo con una velocidad, preferentemente de entre 10 y 30 m/h. Preferentemente, la duración de la etapa de minilavado es de 10 a 30 segundos. Por tanto, se podrían implementar minilavados, por ejemplo, cada seis horas.

Durante estos minilavados, se descargan del filtro por gravedad 33 las burbujas de aire atrapadas en su interior. Por tanto, se restringe la cavitación gaseosa del filtro por gravedad. Así, se puede prolongar la frecuencia de los ciclos de lavado de los filtros y se pueden reducir las pérdidas de agua. En consecuencia, aumenta la duración de los ciclos de tratamiento, así como la cantidad de agua tratada producida.

A medida que el agua se filtra a través del filtro por gravedad 33, los intersticios entre los granos que forman su masa de filtración 330 se obstruyen gradualmente con el material que inicialmente se encontraba en suspensión en ella.

Cuando el valor medido de la pieza de información que representa la pérdida de carga a través del filtro por gravedad 33 se hace mayor o igual que un segundo umbral predeterminado, se detiene ese ciclo de tratamiento y se inicia el ciclo de lavado del filtro por gravedad 33.

En este modo de realización, el ciclo de tratamiento comprende una primera subetapa para descargar todos los lodos, es decir, la mezcla de burbujas de aire y flóculos, presentes en un elemento de rebosadero 31 del reactor de flotación 29 a través de la tolva 32.

La siguiente subetapa consiste en detener la llegada de agua sin tratar a tratar en la instalación de tratamiento.

Durante la siguiente subetapa, se filtra el agua contenida en el reactor de flotación 29 a través del filtro por gravedad 33 hasta que el nivel de agua en el reactor de flotación 29 es igual a cero, es decir, hasta que está en la interfaz I, en otras palabras, la cara superior de la masa de filtración 330.

En la siguiente subetapa, se airea el filtro por gravedad en contracorriente durante un periodo de uno a tres minutos con un caudal de 35 Nm3/m2/h a 60 Nm3/m2/h. Esto se hace mediante la introducción de aire en su interior a través de la tubería 39. Así, se desestabiliza la masa de filtración, lo que tiene el efecto de liberar los flóculos que se aferran a ella.

En la siguiente subetapa, continúa la aireación del filtro por gravedad 33 y se inyecta agua de lavado en su interior en contracorriente a través de la tubería 34 a una velocidad que va, preferentemente, de 8 m/h a 12 m/h durante de cinco a 10 minutos. Despues, se pone la masa de filtración 330 en suspensión y los flóculos quedan libres para su descarga.

En la siguiente subetapa, se detiene la aireación del filtro por gravedad 33.

Durante la siguiente subetapa, se inyecta agua de lavado (también llamada agua de aclarado en esta etapa) en contracorriente a alta velocidad, preferentemente de 15 a 60 m/h, en el filtro por gravedad 33 a través de la tubería 34 durante de 5 a 15 minutos. De este modo, los flóculos contenidos en el filtro por gravedad 33 se pueden descargar de la instalación al fluir a través de un canal suministrado para este fin como elemento de rebosadero 31 del reactor de flotación 29.

Simultáneamente, se dispensa el agua de barrido sobre la superficie de la interfaz I a través del tubo perforado 36 sustancialmente en paralelo a ella durante un periodo que, preferentemente, va de 5 a 15 minutos; el agua de lavado se inyecta en el filtro por gravedad a una velocidad que, preferentemente, va de 8 m/h a 20 m/h.

Por tanto, se crea una corriente de barrido horizontal sobre la superficie de los intersticios I. Así, aumenta la velocidad a la que se elevan los lodos en el reactor de flotación 29, lo que permite evitar o limitar en cualquier caso el proceso de refloculación. Cabe destacar que este barrido se hace sin aumentar de forma apreciable la cantidad de agua en relación con la cantidad de agua de retrolavado que sería necesaria en su ausencia.

El final del ciclo de lavado se determina con una señal de reloj o por la cantidad de agua que desborda de la unidad de flotación al final del lavado, comprobada con una medida de la turbidez. O, de nuevo, se determina sobre la base de un volumen total de agua contabilizado durante el lavado. Al final del ciclo de lavado, se realiza un nuevo ciclo de tratamiento. Por tanto, se llevan a cabo una pluralidad de ciclos de tratamiento y ciclos de lavado de forma alterna.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de tratamiento de agua con el fin de hacerla potable o desalarla, procedimiento que comprende al menos un ciclo de tratamiento de dicha agua que incluye: una etapa de coagulación seguida, o no, de una etapa de floculación; una etapa de flotación, dentro de un reactor de flotación (29), del agua proveniente de dicha etapa de coagulación, seguida, o no, de una etapa de floculación; una etapa de filtración por gravedad, dentro de un filtro por gravedad (33), del agua proveniente de dicha etapa de flotación, donde dicho reactor de flotación (29) está al menos parcialmente superpuesto sobre dicho filtro por gravedad (33) y al menos un ciclo de lavado de dicho filtro por gravedad, que comprende una etapa de retrolavado de dicho filtro por gravedad, caracterizado por que dicha etapa de filtración por gravedad se lleva a cabo a una velocidad de 10 m/h a 30 m/h, donde dicho filtro por gravedad tiene un lecho de material de filtración (330) distribuido en una altura de 1,5 m a 3,0 m.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho ciclo de lavado comprende una etapa de barrido de la interfaz I entre dicho reactor de flotación (29) y dicho filtro por gravedad (33) con un fluido dispensado por medio de un sistema de barras de inyección (36) que se extiende sobre la superficie de dicha interfaz I.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque, durante dicha etapa de barrido, dicho fluido se dispensa sustancialmente en paralelo a dicha interfaz I.

4. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque dicha etapa de barrido y dicha etapa de retrolavado se llevan a cabo simultáneamente.

5. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha etapa de retrolavado comprende una inyección de agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad (33) a una velocidad de 8 a 60 m3/m2/h.

6. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque dicho ciclo de retrolavado comprende las etapas sucesivas de inyección de aire en contracorriente en dicho filtro por gravedad (33), inyección de aire y agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad (33), inyección de agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad (33); dicha etapa de barrido y dicha etapa de inyección de agua se implementan simultáneamente.

7. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho ciclo de tratamiento comprende al menos una etapa de minilavado de dicho filtro por gravedad (33).

8. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dicha etapa de minilavado comprende una infiltración de agua en contracorriente en dicho filtro por gravedad (33).

9. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la duración de dicha etapa de infiltración es de 10 a 30 segundos y el agua es infiltrada en dicho filtro por gravedad (33) a una velocidad de 10 a 30 m/h.

10. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque dicha etapa de minilavado comprende una etapa de barrido de dicha interfaz I.

11. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque comprende una etapa para medir una pieza de información que representa la perdida de carga a través de dicho filtro por gravedad (33), donde la etapa de minilavado es activada cuando el valor medido de dicha pieza de información que representa la pérdida de carga a través de dicho filtro por gravedad (33) es mayor o igual que un primer umbral predeterminado.

12. Una instalación de tratamiento de agua adaptada especialmente para la implementación de un procedimiento como el que se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que comprende: un medio de entrada de agua a tratar (20); una zona de coagulación y, posiblemente, de floculación (21) en la que desemboca dicho medio de entrada de agua a tratar (20); un reactor de flotación (29) que comprende una entrada conectada a la salida (26) de dicha zona de coagulación y/o floculación (21); un filtro por gravedad (33); estando dicho reactor de flotación (29) al menos parcialmente superpuesto sobre dicho filtro por gravedad (33) y en comunicación con él, para que el agua proveniente de dicho reactor de flotación (29) pueda fluir por gravedad hacia dicho filtro por gravedad (33); caracterizado por que dicho filtro por gravedad tiene un lecho de material de filtración distribuido en una altura de 1 ,5 m a 3,0 m.

13. La instalación de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque dicho material de filtración consiste en una capa de arena con un tamaño de grano de 0,5 mm a 0,8 mm distribuida en una altura de 1,5 m a 3,0 m.

14. La instalación de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque dicho material de filtración consiste en dos capas, a saber: - una capa inferior de arena con un tamaño de grano de 0,5 mm a 0,8 mm distribuida en una altura de 0,75 m a 1,5 m y - una capa superior de un material con un tamaño de grano de 1,2 mm a 2,5 mm seleccionado del grupo que consiste en antracita, pumita, Filtrante® y carbón activado granulado, distribuida en una altura de 0,75 m a 1,5 m.

15. La instalación de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque dicho material de filtración consiste en tres capas, a saber: una capa inferior de un material seleccionado del grupo que consiste en dióxido de manganeso y granate con un tamaño de grano de 0,2 mm a 2,5 mm, distribuida en una altura de 0,3 m a 2 m, una capa intermedia de arena con un tamaño de grano de 0,5 mm a 0,8 mm distribuida en una altura de 0,6 m a 3 m y una capa superior de un material con un tamaño de grano de 1,2 mm a 2,5 mm seleccionado del grupo que consiste en antracita, pumita, Filtrante® y carbón activado granulado, distribuida en una altura de 0,6 m a 3 m.

16. La instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque comprende un medio de inyección (35, 36) de un fluido de barrido en la interfaz I entre dicho reactor de flotación (29) y dicho filtro por gravedad (33), medio de inyección que comprende un sistema de barras de inyección (36) de un fluido de barrido que se extienden sobre la superficie de dicha interfaz I.

17. La instalación de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque dichas barras comprenden tubos (36) perforados con orificios (37).

18. La instalación de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el diámetro de dichos orificios (37) es de 30 a 40 milímetros.

19. La instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 o 18, caracterizada porque la distancia entre dos orificios (37) sucesivos practicados en un mismo tubo (36) perforado es de 100 a 150 milímetros.

20. La instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada porque la distancia entre dos tubos (36) perforados sucesivos es de 1 a 2 metros.

21. La instalación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizada porque los ejes de dichos orificios (37) se extienden esencialmente en paralelo a dicha interfaz I.

22. La instalación de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizada porque dichas barras (36) se extienden en el sentido de la anchura de dicha interfaz I.