TIPO PISTÓN

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención cae en el campo del tratamiento de aguas residuales; en lo general se relaciona con los medios y dispositivos usados en plantas de tratamiento de aguas residuales y más específicamente está referida a un clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los procesos biológicos tanto aerobios como anaerobios son ampliamente utilizados en el tratamiento de aguas residuales para su saneamiento; ios procesos aerobios se realizan por lo general en la parte superior de tanques de tratamiento de aguas, en donde se requiere de aireadores que permitan airear el agua; para ello se emplean rotores biológicos de contacto (RBC) que en las primeras etapas realiza la degradación de la materia orgánica remanente del agua proveniente de un tratamiento anaerobio y en las últimas etapas permite el crecimiento de diferentes bacterias nitrificantes ( nitrosomas y nitrobacter) que convierten el nitrógeno amoniacal en nitritos y posteriormente en nitratos que se transformarán en gas nitrógeno en la zona anóxica. La degradación de ¡a materia orgánica en los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales para su saneamiento genera espumas, grasas, y natas que flotan en la superficie del agua en los tanques, estanques u otros depósitos destinados para ello. Existen diversos equipos en el mercado que realizan la misma función, pero de manera diferente y sus estructuras, construcción, configuración y formas de operar son muy diferentes al de la presente invención, Se conocen por ejemplo por sus nombres comerciales desnatadores como lo es el Delta Skimmer, Scum Pipe, Scum Skimmer, entre oíros, los cuales son ineficientes por el hecho de que extraen natas junto con mucha cantidad de agua, lo que provoca que se tenga que adquirir un equipo adicional para hacer una separación más minuciosa entre los sólidos suspendidos y el agua para su disposición final.

Por otro lado la luz ultravioleta (UV) se viene utilizando desde principios del siglo pasado como sistema de desinfección fiable y seguro con reducidos costes ambientales en el tratamiento de aguas. La escasez de agua dulce ha impulsado tecnologías sostenibies para satisfacer la creciente demanda de agua limpia y sanitariamente segura.

Una de las principales ventajas del tratamiento del agua con luz ultravioleta es la ausencia de residuos químicos y subproductos de la desinfección.

Un sistema de desinfección ultravioleta es conceptualmente simple, consta de una cámara de radiación UV, una o más lámparas ultravioleta instaladas en el interior de tubos protectores de cuarzo en contacto con el agua, sensores y un armario eléctrico para alimentación y control del sistema UV.

Los equipos de desinfección UV existentes son de tipo cerrado, lo cual implica otro tipo de estructura y de dimensiones para su instalación así como los conductos o tubería que llevaran el agua al mismo y de descarga o salida; también se encuentran en el mercado los de tipo abierto, pero para la funcionalidad de éstos, se tiene que realizar una construcción de concreto para ia instalación de las lámparas de UV y canales para el ingreso del agua, lo cual implica una mayor área para la funcionalidad del mismo y su infraestructura es más grande por lo que su costo es mayor.

Por otra parte existen clarificadores de forma circular y rectangular en el mercado. Siendo los clarificadores circu lares los más comunes.

Los ciarificadores secundarios son unidades de proceso posteriores al proceso biológico que se usa en el tratamiento de aguas residuales y pueden clasificarse en circulares y rectangulares. Se diseñan para separar del agua tratada ia b l o mas a que escapa conjuntamente con ella en el proceso biológico.

En ios clarificadores circulares el agua ingresa ascendiendo por el centro y es recogida en un canal perimetral . Los clarificadores circulares son de mayor uso, debido a que facilitan las labores de mantenimiento y purga de fangos. Tienen un diámetro que oscila entre ios 10 y ios 60 m. El ingreso del agua se hace mediante una campana o ef lectora ubicada en el centro de la unidad que obiiga a que el agua ingrese por ia parte baja y, además, funciona como atenuadora de la energía de flujo, eliminando turbulencias que pueden afectar la decantación de las partículas.

El agua es recogida por un canal perimetral dentado, para asegurar una salida homogénea del efluente clarificado en cada metro lineal de la periferia del tanque. Adicionalmente, se proyecta, también, antes de la salida del agua, una lámina o pared deflectora que evita que salga la porción más superficial del agua, la cual lleva consigo sólidos, espumas y otros objetos flotantes.

El sistema de barrido de iodos se realiza a través de un puente móvil que se desplaza lentamente por todo el decantador y que posee en su fondo unos raspadores que empujan los lodos hacia el pozo de lodos, el cual se encuentra ubicado en el centro del tanque circular. Adicionalmente, este mismo puente tiene en su superficie una lámina, conocida como desnatador, que arrastra el material flotante hasta la tolva de grasas o colector de espumas.

En cuanto a ios clarificadores rectangulares, el agua ingresa por un extremo y es extraída por eí extremo opuesto. Son mucho menos usados que ios circulares. El ingreso del agua residual se hace a través de un vertedero con un deflector frontal que permite el ingreso por la parte baja de la unidad y disminuye la energía del flujo. Para la salida del efluente, en el extremo opuesto, se emplea un vertedero dentado. Los lodos y las natas son empujados por unas rastras adosadas a un puente móvil que se desplaza a lo largo de ¡a unidad. Otra opción es el uso de rastras movidas por una cadena sinfín,

El proceso constructivo de tanques de forma circular tiende a ser complejo y costoso, y requiere de un gran tiempo de supervisión, a diferencia de ios tanques rectangulares que requieren de una obra civil más sencilla. Sin embargo, el volumen de un tanque circular requeriría de otro tipo de criterio para que el flujo lineal cumpliera con los propósitos de sedimentación y decantación. Falta de espacio o área destinada para estas unidades de proceso. Un complejo equipamiento mecánico para el control y manejo de lodos, flotantes y natas.

Ambos tipos de clarificadores descritos implican complejidad para su operación y mantenimiento de gran cantidad de equipos electromecánicos, además representan mayor costo de operación y mantenimiento.

Se realizó una búsqueda para determinar el estado de la técnica más cercano, encontrándose los siguientes documentos:

Se encontró el documento de patente chino CN106277311A (denominado como documento D1) de Zhao Xiaodong, del 21 de octubre de 2016, que divulga un reactor de desviación anaeróbico de lodos de flujo ascendente, que se refiere a un reactor anaeróbico de lecho de iodo el cual incluye tanques, tapa, separador de escoria, separadores de giro de fases de líquido, componentes de distribución de agua. Los medios de distribución de agua comprenden un distribuidor de agua de entrada, y un deílecíor de ¡avado .

En ¡a fig.1 el reactor muestra un fondo cónico, tubos de distribución de agua de admisión 2, 3, un defíector de ¡avado 4, boquina 5, 8, zona de reacción de lodo 7, defíector de aguas residuales 8, cilindro separador 9, cámara de bus 10, salida de gas 11, 12, el tubo 13 de escoria, el soporte de tubo de escoria 14, el tubo de descarga de escoria 15, el orificio de escoria 16, un cilindro de gas 17, la placa de cubierta 18, ¡as vigas 19, el orificio de escape 20, el tubo de escape 21, la salida 24, la zona de sedimentación de aguas residuales 25, el anillo interior 26 de ventilación, una placa reflectora 27, una placa de reflexión 28, la entrada de gas del exterior 29, unos tubos de barro 31, una cámara 32 de interceptación, vía de flujo de agua residual 34, dirección de retorno de lodo 35, vía de circulación de fangos y residuos 38, dirección de circulación de lodos y aguas residuales 37, la brida de depósito 38, hendidura de desvío de residuos 39, la hendidura 40 retorno de iodo, interceptando dos cámaras 41, 42 a Interceptar la cámara de gas tres aguas residuales sentido de giro 43.

El documento D1 no revela, nl sugiere un clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular que integre los diferentes componentes, en similar disposición, forma de operación y eficiencia como el de nuestra invención.

Se ubicó también el documento de patente americana US No. 4,931,175 (denominado documento D2) de Krofía Mitos, del 07 de septiembre de 1988, que divulga un aparato clarificador de agua que tiene un tanque cilindrico en el que se separan partículas contaminantes suspendidas en agua cruda mediante técnicas de flotación, Con un conjunto de placas cónicas concéntricas espaciadas mutuamente colocadas en el tanque de flotación. Las placas giran alrededor del tanque, preferiblemente al unísono con una cabecera (i) que distribuye cantidades iguales de agua cruda a cada zona anular en el tanque definido por las placas cónicas y (P) una pala para eliminar los contaminantes que forman una capa de un lodo flotado. Un transportador de tornillo está situado en un tubo de descarga de la cuchara de lodo flotante. Un conjunto de detección de infrarrojo de lodo en una ventana en la pared lateral del tanque detecta la interfaz lodo-agua. Los tubos de disolución de aire que funcionan en paralelo tienen alimentaciones y descargas comunes acopladas a través de válvulas de tres vías accionadas para presurizar un volumen cerrado de agua con aire de alía presión en un tubo mientras se recarga y descarga del otro tubo .

El documento D2 tampoco revela, nl sugiere, nl en toda su descripción, nl en sus figuras un clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular que integre los dl fe rentes componentes, en similar disposición, forma de operación y eficiencia como el de nuestra invención,

Otro documento localizado es el documento de patente americana US No. 5,124,034 A (denominado documento D3) de Maness, Ronald C, deí 28 de febrero de 1991, el cual divulga sistemas para la purificación de líquidos que contienen sólidos en suspensión y / o materiales sólidos disuelíos del tipo que incluyen básicamente una unidad de floculación cónica y una unidad de clarificación cónica conjunta. El floculador tiene una parte inferior cilindrica, una porción intermedia troncocónica y una porción superior cilindrica de gran diámetro, mientras que el clarificador es esencialmente una porción superior cilindrica de gran diámetro sobre una porción troncocónica inferior. El agua u otro líquido a purificar entra en la parte inferior del floculador a través de boquillas opuestas de tamaño desigual para asumir un flujo belicoidal hacia arriba más allá de una serle de placas deflectoras situadas en la parte superior de la parte inferior del floculador mientras se forma una manta de lodo. Una instalación de ranura doble hilera situada en la unión del floculador con el clarificador separa los sólidos del líquido a medida que el flujo de fluido desde el floculador pasa al clarificador donde se somete a una separación adicional del lodo del líquido clarificado con parte del lodo que se recícia al floculador.

Nótese que la invención es una asociación de una unidad de floculación cónica y una unidad de clarificación cónica conjunta; pero el clarificador no tiene la misma configuración estructural, no comprende ios mismos elementos, nl en la misma disposición, ni con ias mismas funciones que el clarificador de nuestra invención.

Otro de ios documentos que se localizaron y que se citan como referencia es el documento de solicitud de patente americana US No, 20150183658 A (denominado como documento D4) de Terry Wright et al, del 27 de diciembre de 2013, que revela un sistema de decantador con tamiz ajustado verticaimente para reemplazar los vertederos de efluentes estacionarios o pivotantes en clarificadores de agua y cubetas de sedimentación. El decantador tamizado no tiene un vertedor físico y se basa en cambio en mantener un caudal deseado variando de forma controlada la profundidad de inmersión de una caja filtrada. El decantador se eleva periódicamente en una capucha que proporciona limpieza por pulverización y desinfección de la caja filtrada, El sistema es capaz de eliminar hasta el 85 por ciento de la DBO en una corriente de aguas residuales,

Como puede verse en la figura anexada y en el resumen de dicho documento D4, éste no revela, nl sugiere un clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular como el de la presente invención, no tiene la misma configuración estructural, no comprende los mismos elementos, nl en la misma disposición, nl con las mismas funciones que el clarificador de nuestra invención.

Se ubicó ia paleóte FR2676045 A1 (denominado como documento D 5 ) de Gilíes Craisson del 03 de mayo de 1991, el cual revela divulga un proceso para el reciclado automático de lodos en estaciones de purificación empleando oxigenación superficial. La invención permite que la turbina de oxigenación, que es accionada por un motor eléctrico, sea también capaz de realizar trabajo de succión, con el fin de reciclar el lodo de un clarificador adyacente. El principio consiste en conectar el tanque de oxigenación y el clarificador por un tubo de conexión liso inclinado entre 15 y 60 ⁰ con respecto a la vertical. Este tubo comienza en el conducto de succión que está debajo de la turbina y lo más cerca posible de la superficie para aprovechar la succión creada por la turbina. Su boquilla es lo más profunda posible en el clarificador para poder volver a atrapar los lodos separados en el fondo de éste. Este dispositivo encuentra su aplicación en el tratamiento de efluentes acuosos de iodo tipo, para trabajos de cualquier tamaño,

El documento D5 tampoco revela, nl sugiere, en toda su descripción, nl en sus figuras un ciarlficador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular que integre los diferentes componentes, en similar disposición, forma de operación y eficiencia como el de nuestra invención.

De acuerdo con los documentos citados, no existe evidencia suficiente en la información divulgada tanto en los documentos D1 a D5, para que se vea afectada la novedad de ia invención que se pretende proteger, tampoco existe evidencia suficiente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda inferir o deducir en forma evidente, en base a la información divulgada en los documentos D1 a D5 por sí solos o su combinación, el clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón que se pretende proteger y por lo tanto la invención tiene actividad inventiva sobre dichos documentos.

Ante la necesidad de contar con un clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón que resuelva ios inconvenientes descritos, fue que se desarrolló la presente invención la cual permite ia sedimentación de particuiar y la eliminación de flotantes de una manera practica y efectiva, OBJETIVOS DE LA INVENCION

El objetivo principal de la presente invención es hacer disponible un clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en donde el agua ingresa por un extremo y sea extraída por el extremo opuesto siguiendo un flujo tipo pistón el cual implica la circulación del agua a través de un duelo de perfil rectangular cumpliendo con una velocidad constante y uniforme en cualquier sección transversal normal al movimiento global del fluido, y que permite la sedimentación de particular y la eliminación de flotantes de una manera práctica y efectiva para ofrecer agua altamente clarificada.

Otro objetivo de la invención es proveer dicho clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón, que además la eliminación de lodos sedimentados y de espumas, grasas, y natas que flotan en la superficie del agua.

Otro objetivo de la invención es proveer dicho clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón, que además sea estructuralmente simple, de fácil operación y mantenimiento.

Y todas aquellas cualidades y objetivos que se harán aparentes al realizar una descripción general y detallada de la presente invención apoyados en las modalidades ilustradas. BREVE DESCRIPTION DEL INVENTO l clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular de conformidad con la presente invención consta de un panel de fondo que define una pluralidad de sedimentadores cónicos contiguos delimitados por una pluralidad de deflectores veríicaies dispuestos paralelos entre sí con diferente altura y a lo ancho del tanque rectangular; que definen un flujo lineal tipo pistón para forzar el flujo en una sola dirección ascendente-descendente; en donde en el fondo de cada sedimentador cónico se precipitan y depositan los iodos y donde se dispone una campana de succión de lodos precipitados conectados con una bomba axial sumergible que succiona los lodos y ios conduce a través de una tubería hacia una red de ductos de descarga de lodos.

Dicho clarificador integra una entrada de agua a tratar y una salida de agua tratada; en donde la entrada de agua a tratar se dispone en un lado del tanque rectangular en la primera sección donde se define el primer sedimentador cónico y la salida de agua tratada se dispone en el último sedimentador cónico. El clarificador estático además integra en la parte superior un desnaíador bidireccional auto ajustable para eliminación de sólidos, espumas y otros objetos flotantes, y un módulo de desinfección con lámparas UV; en donde el agua ingresa al módulo de desinfección UV por la parte frontal, realiza su recorrido dentro del equipo, y sale nuevamente por la parte frontal hacia el exterior del tanque.

Dichos sedimentadores cónicos están fabricados de PRFV (Poiiéster reforzado con fibra de vidrio); las bombas axial sumergibles son preferentemente de HP que permiten el paso de sólidos de hasta 48 mm, con una capacidad de 0.8 m ³ /mín a una carga de 2 m, Dichos defiectores verticaies están fabricados preferentemente de PEAD (Polietileno de alta densidad) que funcionan como defiectores para forzar el flujo en una sola dirección ascendente-descendente.

Dicho clarificador estático de cama profunda además comprende un móduio de monitoreo de turbiedad que consiste en un tubo de acrilico o vidrio en cuyos extremos se fija una brida de conexión donde el tubo de acrilico es sujetado por un par de abrazaderas a una base y comprendiendo al menos un sensor de tibra óptica tipo hexagonal con salidas digitales que envía la señal a un amplificador para sensor de fibra óptica fijo en una base donde además se fija una caja de registro,

Dicho móduio de monitoreo de turbiedad permite moniiorear a través de dicho tubo de acrfiico el grado de íurbídez que tiene el agua al pasar por este tubo de acrílico para determinar la cantidad de lodos que se encuentran fluyendo. Una vez que el agua comienza a pasar con menos grado de turbidez (más clara) significa que la cantidad de lodos ya ha sido extraída, por So que el amplificador envía una señal hacía la caja de registro para apagar la bomba axial sumergible correspondiente. El arranque de cada bomba axial sumergible es independiente y una a ia vez, es decir, no es posible el arranque de dos o más equipos al mismo tiempo. El lapso de arranque entre cada ciclo de bomba axial sumergible es determinado por el valor de tiempo programado en la caja de registro, mientras que el paro depende de 1a señal proveniente de un módulo de monitoreo (no mostrado).

Para comprender mejor las características de la invención se acompaña a la presente descripción, como parte integrante de la misma, los dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, que se describen a continuación.

Es un equipo autoajustabie, compacto, que con un mínimo uso de energía y sin rastras nl partes móviles ofrece resultados superiores en la separación de sólidos y calidad del agua.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra una vísta en perspectiva frontal del clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular que exhibe un corte en sus muros. La figura 2 muestra una vista en perspectiva frontal-superior del clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular que exhibe un corte en sus muros. La figura 3 ilustra una perspectiva convencional de un deflecior vertical que delimita las áreas de los sedimentadores.

La figura 4 muestra una vista en perspectiva superior del clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular que exhibe un corte en sus muros.

La figura 5 ilustra una vista en perspectiva convencional de un equipo de bombeo de flujo axial para la extracción de lodos sedimentados en los sedimentadores cónicos,

La figura 6 ilustra una vista en perspectiva convencional de un módulo de moniíoreo de turbiedad para mon l torear el grado de turbidez que tiene el agua y en base a eilo determinar la cantidad de lodos que se encuentran fluyendo y para el control de las bombas axiales del equipo de bombeo de flujo axial.

Para una mejor comprensión del invento, se pasará a hacer la descripción detallada de alguna de las modalidades del mismo, mostrada en ios dibujos que con fines ilustrativos mas no limitativos se anexan a la presente descripción,

DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO

Los detalles característicos del clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular, se muestran claramente en la siguiente descripción y en los dibujos ilustrativos que se anexan, sirviendo ios mismos signos de referencia para señalar las mismas partes.

Haciendo referencia a las figuras 1 a 5, el clarificador estático de cama profunda, automático, tipo pistón en tanque rectangular (1) consta de un panel de fondo (2) que define una pluralidad de sedimentadores cónicos (3) delimitados por deflectores verticales (4) dispuestos paralelos entre sl con diferente altura y a lo ancho del tanque rectangular (1), mismos que definen un flujo lineal tipo pistón para forzar el flujo en una sola dirección ascendeníe- descendeníe (ilustrado con flechas en la figura 1); en donde en el fondo (5) de cada sedimentador cónico (3) se precipitan y depositan los lodos (6, ver fig. 1) y donde se dispone una campana se succión {7} de lodos (6) precipitados, conectados con una bomba axial sumergible (8) que succiona los lodos (6) y los conduce a través de una tubería (9) hacia una red de ductos de descarga de lodos (10). Dicho clarificador integra una entrada de agua a tratar (11) dispuesta en un lado deí tanque rectangular (1) en la primera sección donde se define el primer sedimentador cónico (3).

El clarificador estático además integra en ia parte superior un desnaiador bidireccional auto ajustabie (12) para eliminación de natas (12a) (sólidos, espumas y oíros objetos flotantes) que comprende un canal colector (13) con un orificio de descarga de las natas colectadas conecta un ducto de descarga (14) de las natas captadas que ias conduce hacia un colector que aloja una bomba sumergible (15) para bombear las natas hacia red de ductos de descarga de lodos (10). Dicho clarificador estático además integra un módulo de desinfección con lámparas UV (16) en donde el agua ingresa al módulo de desinfección UV por una entrada (17), realiza su recorrido dentro del equipo, y sale por un conducto (18) de la parte frontal hacia el exterior del tanque.

Dichos sedimentadores cónicos (3) están fabricados de PRFV (Poiiéster reforzado con fibra de vidrio); ias bombas axiaies sumergibles (8) son preferentemente de ½ HP que permiten el paso de solidos de hasta 48 mm, con una capacidad de 0.8 m ³ /min a una carga de 2 m. Dichos deflectores verticales (4) están fabricados preferentemente de PEAD (Poiietiieno de alta densidad) que funcionan como deflectores para forzar el flujo en una sola dirección ascendente-descendente.

Haciendo referencia a las figuras 1, 2, 4 y 6, dicho clarificador estático de cama profunda además comprende un módulo de monitoreo de turbiedad (19) dispuesto en una zona de la red de doctos de descarga de lodos (10) que consiste en un tubo de aerifico o vidrio (20) en cuyos extremos se fija una brida de conexión (21) donde el tubo de acrílico o vidrio (20) es sujetado por un par de abrazaderas (22) a una base (23) y comprendiendo al menos un sensor de fibra óptica (24) tipo hexagonal con salidas digitales que envía la señal a un amplificador (25) para sensor de fibra óptica {24} fijo en la base (23) donde además se fija una caja de registro (26) .

Dicho módulo de monítoreo de turbiedad (19) permite monitorear a través de dicho tubo de acríüco o vidrio (20) el grado de turbidez que tiene el agua al pasar por éste, para determinar la cantidad de lodos que se encuentran fluyendo. Una vez que el agua comienza a pasar con menos grado de turbidez (más clara) significa que la cantidad de lodos ya ha sido extraída, por lo que el amplificador envía una señal hacia la caja de registro (26) para apagar la bomba axial sumergible (8) correspondiente. El arranque de cada bomba axial sumergible (8) es independiente y una a la vez, es decir, no es posible el arranque de dos o más equipos al mismo tiempo. El lapso de arranque entre cada ciclo de bomba axial sumergible (8) es determinado por el valor de tiempo programado en la caja de registro (26), mientras que el paro depende de la señal proveniente de un módulo de monitoreo de turbiedad (19). Con referencia a la figura 3, ¡os detectores verticales (4) están fabricados preferentemente de un bastidor (4a) definido por rieles en arreglo cuadriculado, en donde en cada cuadro se recibe paneles (4b) de PEAD (Polietileno de alta densidad) sujetos con esquineros (4c) y que funcionan como defiecíores para forzar el flujo en una sola dirección ascendente-descendente.

Eí invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete e l presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, sin embargo, sl para ¡a aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.