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ES1311794U - DISINFECTION AND DECONTAMINATION SYSTEM FOR WASTEWATER AND CONTAMINATED AQUIFERS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

DISINFECTION AND DECONTAMINATION SYSTEM FOR WASTEWATER AND CONTAMINATED AQUIFERS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

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ES1311794U
ES1311794U ES202431274U ES202431274U ES1311794U ES 1311794 U ES1311794 U ES 1311794U ES 202431274 U ES202431274 U ES 202431274U ES 202431274 U ES202431274 U ES 202431274U ES 1311794 U ES1311794 U ES 1311794U
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ES
Spain
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water
disinfection
contaminated
reuse
wastewater
Prior art date
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ES202431274U
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San Miguel Carlos Sanz
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Universidad de Valladolid
Original Assignee
Universidad de Valladolid
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Abstract

Disinfection and decontamination system for waste water and contaminated aquifers comprising a pump (1), configured to send contaminated water (11) to a filtering station (6), in hydraulic communication with a treatment tank (9) incorporating an LED lamp (7) with ultraviolet light and a configurable wavelength according to the treatment needs and a mesh (8), made of rigid material coated with a photocatalytic material, in contact with the contaminated water (11), the system being characterized in that it comprises a renewable electrical energy generation system (3), such that it is portable, autonomous, modular and scalable depending on the aquifer to be decontaminated. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

SISTEMA DE DESINFECCIÓN Y DESCONTAMINACIÓN DE AGUAS RESIDUALES YWASTEWATER DISINFECTION AND DECONTAMINATION SYSTEM AND

ACUÍFEROS CONTAMINADOSCONTAMINATED AQUIFERS

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un sistema portátil, autónomo, modulable y escalable para la recuperación de acuíferos contaminados y de aguas residuales, basado en tecnología LED ultravioleta, membranas recubiertas con dióxido de titanio, al tratarse de material con propiedades fotocatalíticas, y energías renovables para el autoabastecimiento energético del sistema. The present invention relates to a portable, autonomous, modular and scalable system for the recovery of contaminated aquifers and wastewater, based on ultraviolet LED technology, membranes coated with titanium dioxide, as it is a material with photocatalytic properties, and renewable energies for the energy self-sufficiency of the system.

Encuentra especial aplicación en el ámbito de la industria relacionada con el tratamiento de aguas residuales It finds special application in the field of industry related to wastewater treatment.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Y PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVERBACKGROUND OF THE INVENTION AND TECHNICAL PROBLEM TO BE SOLVED

La desinfección en los procesos de tratamiento de agua y, más en particular, de aguas residuales o contaminadas, puede atribuirse a uno de los siguientes mecanismos: Disinfection in water treatment processes, and more particularly in waste or contaminated water, can be attributed to one of the following mechanisms:

- Daños en la pared celular. - Damage to the cell wall.

- Cambios en la permeabilidad celular. - Changes in cell permeability.

- Alteración de la naturaleza coloidal del protoplasma. - Alteration of the colloidal nature of protoplasm.

- Alteración del ADN o ARN del organismo. - Alteration of the organism's DNA or RNA.

- Inhibición de la actividad enzimática. - Inhibition of enzymatic activity.

Las tecnologías de desinfección se clasifican según su mecanismo de actuación en físicas y químicas. Disinfection technologies are classified according to their mechanism of action into physical and chemical.

Las tecnologías de desinfección química pueden compararse mediante la Ley de Chick Watson, que relaciona la dosis y el tiempo de contacto con respecto al índice de letalidad de un determinado microorganismo. Por lo tanto, dos desinfectantes pueden compararse midiendo su eficacia relativa contra diferentes microorganismos en unas determinadas condiciones específicas. A continuación se enumeran las más destacadas. Chemical disinfection technologies can be compared using Chick Watson's Law, which relates dose and contact time to the fatality rate of a given microorganism. Two disinfectants can therefore be compared by measuring their relative effectiveness against different microorganisms under specific conditions. The most prominent ones are listed below.

1. Cloración y desinfección con dióxido de cloro. 1. Chlorination and disinfection with chlorine dioxide.

La cloración es la tecnología de desinfección más extendida, evolucionada, fiable y de acción rápida. Los agentes de cloro más utilizados en la desinfección de aguas residuales son: Chlorination is the most widespread, advanced, reliable and fast-acting disinfection technology. The most commonly used chlorine agents in wastewater disinfection are:

- Cloro libre gaseoso. - Free gaseous chlorine.

- Cloruro de sodio. - Sodium chloride.

- Cloruro combinado. - Combined chloride.

- Dióxido de cloro. - Chlorine dioxide.

Para formar cloro libre residual es necesario superar el punto de ruptura de la cloración, que es el umbral donde los niveles de cloro exceden la demanda de oxidante y el agua comienza a acumular un residuo de cloro libre disponible. La dosis de cloro necesaria depende de la calidad del agua, ya que se produce la formación de compuestos cloroorgánicos y de cloramina. Las altas concentraciones de amoníaco conducen a una mayor formación de cloraminas y, en consecuencia, a una mayor demanda de cloro. To form residual free chlorine, it is necessary to overcome the chlorination breakpoint, which is the threshold where chlorine levels exceed the oxidant demand and the water begins to accumulate a residual of available free chlorine. The chlorine dosage required depends on the water quality, as the formation of chloramine and organic chlorine compounds occurs. High ammonia concentrations lead to increased formation of chloramines and, consequently, to increased chlorine demand.

Por lo tanto, la principal desventaja del cloro es, además de los riesgos para la seguridad asociados a su manipulación, la posible formación de subproductos de la desinfección (DBP), como por ejemplo, trihalometanos (THM), N-nitrosodimetilamina (NDMA) y ácidos haloacéticos (HAA). Therefore, the main disadvantage of chlorine is, in addition to the safety risks associated with its handling, the possible formation of disinfection by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THM), N-nitrosodimethylamine (NDMA) and haloacetic acids (HAA).

El dióxido de cloro (ClO2) tiene la ventaja sobre otros agentes clorados de que no reacciona con el amoníaco ni forma compuestos orgánicos halogenados, debido a que el mecanismo de desinfección se basa en la oxidación. Sin embargo, el método de producción del mismo (reacción cloro-clorito, clorito-ácido clorhídrico o clorito-peroxodisulfato) puede ocasionar la presencia de trazas de clorito y clorato. La formación de estos DBP puede limitarse mediante una gestión eficaz del proceso de producción (control de precursores y concentración del producto, diseño u operación de la decloración), los cuales han avanzado en los últimos años en aspectos económicos y de seguridad. Chlorine dioxide (ClO2) has the advantage over other chlorinated agents that it does not react with ammonia or form halogenated organic compounds, since the disinfection mechanism is based on oxidation. However, the method of its production (chlorine-chlorite, chlorite-hydrochloric acid or chlorite-peroxodisulfate reaction) can cause the presence of traces of chlorite and chlorate. The formation of these DBPs can be limited by effective management of the production process (control of precursors and product concentration, design or operation of dechlorination), which have advanced in recent years in economic and safety aspects.

2. Ácido perfórmico (PFA). 2. Performic acid (PFA).

El PFA ha surgido en los últimos años como una alternativa a la radiación ultravioleta y la cloración, debido a los costes de inversión relativamente bajos del reactor y su facilidad de implantación en una EDAR. Sin embargo, pese a mostrar su eficacia en numerosas aplicaciones (tratamiento avanzado de efluentes primarios, aguas pluviales y aguas secundarias), su uso aún no está extendido. PFA has emerged in recent years as an alternative to UV radiation and chlorination, due to the relatively low investment costs of the reactor and its ease of implementation in a WWTP. However, despite proving its effectiveness in numerous applications (advanced treatment of primary effluents, rainwater and secondary water), its use is not yet widespread.

Debido a su naturaleza inestable, se produce in situ mediante la reacción de ácido fórmico y peróxido de hidrógeno. Al combinarse el ácido fórmico con las aguas residuales, se forma metano y dióxido de carbono, los cuales se consideran no tóxicos. Por lo tanto, en comparación con la cloración y el ozono, da lugar a subproductos menos nocivos. Due to its unstable nature, it is produced in situ by the reaction of formic acid and hydrogen peroxide. When formic acid combines with wastewater, methane and carbon dioxide are formed, which are considered non-toxic. Therefore, compared to chlorination and ozone, it produces less harmful by-products.

3.Ozono.3.Ozone.

El ozono se utiliza ampliamente para la desinfección de agua potable y es cada vez un proceso más extendido en el tratamiento de aguas residuales. La principal ventaja del ozono es su alta eficiencia en la inactivación de virus, esporas y protozoos cyst y oocyst. Ozone is widely used for the disinfection of drinking water and is becoming an increasingly widespread process in wastewater treatment. The main advantage of ozone is its high efficiency in the inactivation of viruses, spores and cyst and oocyst protozoa.

Otras ventajas prácticas son la necesidad de contenedores de reacción más pequeños (debido a que los tiempos de contacto requeridos son menores) y un efecto sinérgico, al combinar el poder de desinfección del ozono con su capacidad de eliminación de trazas orgánicas. Other practical advantages are the need for smaller reaction containers (because the contact times required are shorter) and a synergistic effect, combining the disinfection power of ozone with its ability to remove organic traces.

Las desventajas más importantes son los mayores requerimientos en medición, control y seguridad (manipulación, tratamiento de gases de escape y sondas de control ambiental). The most important disadvantages are the increased requirements for measurement, control and safety (handling, exhaust gas treatment and environmental control probes).

Al igual que el PFA, el ozono es inestable, por lo que no puede transportarse ni almacenarse. Además, su producción in situ consume mucha energía. Todo esto aumenta en gran medida los costes de explotación. Like PFA, ozone is unstable, so it cannot be transported or stored. Furthermore, its on-site production is very energy intensive. All of this significantly increases operating costs.

En cuanto a las tecnologías de desinfección física, a continuación se citan las más efectivas. As for physical disinfection technologies, the most effective ones are listed below.

1.Filtración por membrana.1.Membrane filtration.

La filtración por membrana consiste en una barrera física capaz de retener todos los organismos y partículas que superen un determinado tamaño de poro. Se utiliza con distintos fines, como los biorreactores de membrana (MBR) o el pretratamiento para la desalinización. Entre las razones que hacen atractiva esta tecnología se encuentran la alta calidad del efluente en términos de sólidos suspendidos y turbidez, y la no formación de DBPs, requerido en algunas aplicaciones. Membrane filtration consists of a physical barrier capable of retaining all organisms and particles that exceed a certain pore size. It is used for different purposes, such as membrane bioreactors (MBR) or pretreatment for desalination. Among the reasons that make this technology attractive are the high quality of the effluent in terms of suspended solids and turbidity, and the lack of formation of DBPs, required in some applications.

La principal desventaja son los costes operativos. Además de la alta inversión necesaria para poner en funcionamiento las plantas. Los costes operativos son más elevados que en otras tecnologías de desinfección, debido a las presiones alas que hay que someter a los distintos caudales y al mantenimiento de las membranas. Existe un riesgo elevado de formación de biofilms que ensucian las mismas y hacen necesaria su limpieza, puesto que pueden provocar la recontaminación del efluente aguas abajo. The main disadvantage is the operating costs. In addition to the high investment required to put the plants into operation, the operating costs are higher than with other disinfection technologies, due to the pressures to which the different flow rates must be subjected and the maintenance of the membranes. There is a high risk of biofilm formation that contaminates the membranes and makes it necessary to clean them, since they can cause recontamination of the effluent downstream.

2.Desinfección por radiación UV.2.Disinfection by UV radiation.

La longitud de onda considerada como ultravioleta se encuentra en el espectro situado entre 100 y 400 nm, y está dividido en tres secciones, siendo el rango UV-C (220-320 nm) el que muestra mayor eficacia germicida. La radiación ultravioleta daña las secuencias de ADN de los organismos expuestos y alcanza su punto máximo a 260 nm. El cálculo de la dosis necesaria se realiza en la actualidad por dinámica de fluidos computacional (CFD). The wavelength considered to be ultraviolet is in the spectrum between 100 and 400 nm, and is divided into three sections, with the UV-C range (220-320 nm) being the one that shows the greatest germicidal efficacy. Ultraviolet radiation damages the DNA sequences of exposed organisms and reaches its maximum point at 260 nm. The calculation of the necessary dose is currently carried out by computational fluid dynamics (CFD).

El número de instalaciones es creciente, debido a los avances en la producción. A pesar de tener un alto consumo de energía, son instalaciones económicamente competitivas. La tecnología LED monocromática supone una alternativa atractiva a las diferentes tecnologías de lámparas implantadas: The number of installations is increasing, due to advances in production. Despite having a high energy consumption, they are economically competitive installations. Monochromatic LED technology is an attractive alternative to the different lamp technologies installed:

A continuación se va a resumir la situación de la reutilización del agua en España. The situation regarding water reuse in Spain will be summarised below.

Según el Informe Complementario de Fomento de la reutilización de aguas residuales, enmarcado dentro del Plan Nacional de Depuración, Saneamiento, Eficiencia, Ahorro y Reutilización (Plan DSEAR), el cual identificaba en su documento de Directrices un total de 209 medidas con una componente de tratamientos de regeneración y/o destinadas a la utilización posterior de las aguas regeneradas (infraestructuras de regulación y conducción a las zonas de uso), en Europa la reutilización de agua es una práctica adoptada principalmente por los países que sufren mayores grados de escasez. Sólo nueve Estados reutilizan volúmenes de agua de cierta significación (Alemania, Chipre, España, Francia, Grecia, Italia, Malta, Portugal y Reino Unido), con niveles muy diferentes (0,08% Reino Unido frente al 97% de Chipre). El estado de la práctica de la reutilización del agua está evolucionando continuamente, siendo de difícil obtención la información cuantitativa sobre el tratamiento y la reutilización (volúmenes anuales de agua reutilizados y su distribución entre los diferentes usos permitidos). According to the Supplementary Report on the Promotion of Wastewater Reuse, part of the National Plan for Purification, Sanitation, Efficiency, Savings and Reuse (Plan DSEAR), which identified in its Guidelines document a total of 209 measures with a regeneration treatment component and/or intended for the subsequent use of regenerated water (regulation infrastructures and conduction to the areas of use), in Europe water reuse is a practice adopted mainly by countries that suffer greater degrees of scarcity. Only nine States reuse significant volumes of water (Germany, Cyprus, Spain, France, Greece, Italy, Malta, Portugal and the United Kingdom), with very different levels (0.08% in the United Kingdom compared to 97% in Cyprus). The state of the practice of water reuse is continually evolving, making it difficult to obtain quantitative information on treatment and reuse (annual volumes of water reused and its distribution among the different permitted uses).

En España, la falta de un adecuado registro de la actividad dificulta en gran medida poder hacer una valoración precisa, existiendo ciertas discrepancias de acuerdo con los datos disponibles. Un punto de partida adecuado para poder abordar el análisis es la cantidad de agua que puede estar disponible. Según datos del INE, el volumen de aguas residuales tratadas procedente de EDAR se ha incrementado en los últimos años, así como el volumen de agua total reutilizada, según indica esta fuente, para ese mismo periodo. La mejora en el número y en las características de las instalaciones y de la dotación de procesos avanzados de depuración, han permitido que actualmente existan 322 ERA y más de 1.000 EDAR en España con un tratamiento más avanzado que el secundario, que potencialmente estarían preparadas para cumplir con los requisitos necesarios de calidad que exige el RD 1620/2007. In Spain, the lack of an adequate record of the activity makes it very difficult to make an accurate assessment, and there are certain discrepancies in the available data. An appropriate starting point for the analysis is the quantity of water that may be available. According to data from the INE, the volume of treated wastewater from WWTPs has increased in recent years, as well as the total volume of water reused, according to this source, for the same period. The improvement in the number and characteristics of the facilities and the provision of advanced purification processes have allowed there to currently be 322 WWTPs and more than 1,000 WWTPs in Spain with more advanced treatment than secondary treatment, which would potentially be prepared to meet the necessary quality requirements demanded by RD 1620/2007.

La evolución en el porcentaje de agua reutilizada por Comunidades Autónomas es muy variada. Las CC AA que más reutilizan son Murcia - Segura, Comunidad Valenciana - Júcar, Islas Baleares, Islas Canarias y Andalucía, Comunidades que se corresponden con las demarcaciones hidrográficas en las que la reutilización juega un papel estratégico. The evolution in the percentage of water reused by Autonomous Communities is very varied. The Autonomous Communities that reuse the most are Murcia - Segura, Comunidad Valenciana - Júcar, the Balearic Islands, the Canary Islands and Andalusia, Communities that correspond to the hydrographic demarcations in which reuse plays a strategic role.

Los datos del censo de vertidos de 2017 indican que el volumen total de vertidos urbanos al Dominio Público Hidráulico (DPH) es de 3.081 hm3 y al Dominio Público Marítimo-Terrestre (DPMT) de 1.711 hm3, lo cual implica que se reutiliza menos de un 10% del volumen total de vertidos urbanos autorizados. El documento del Plan Nacional de Reutilización (PNRA) redactado en 2010, establecía unas cifras anuales de reutilización de 430 hm3 en 2009, con una previsión de 998 hm3 para 2015 y 1.403 hm3 para 2021 o posterior. Por tanto, los volúmenes de reutilización actuales son muy bajos y se encuentran muy lejos de los valores previstos por los estudios realizados para el PNRA. The 2017 census data indicate that the total volume of urban discharges into the Hydraulic Public Domain (DPH) is 3,081 hm3 and into the Maritime-Terrestrial Public Domain (DPMT) is 1,711 hm3, which implies that less than 10% of the total volume of authorised urban discharges is reused. The National Reuse Plan (PNRA) document drafted in 2010 established annual reuse figures of 430 hm3 in 2009, with a forecast of 998 hm3 for 2015 and 1,403 hm3 for 2021 or later. Therefore, the current reuse volumes are very low and are far from the values predicted by the studies carried out for the PNRA.

En relación con la planificación hidrológica, los planes hidrológicos de cuenca contemplan la reutilización de manera específica en cada ámbito, con cuestiones comunes: In relation to hydrological planning, the hydrological basin plans contemplate reuse in a specific manner in each area, with common issues:

- Los requisitos están establecidos por el Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. España es uno de los pocos países que dispone de una base jurídica para la regulación de esta actividad. - The requirements are set out in Royal Decree 1620/2007, of 7 December, which establishes the legal regime for the reuse of treated water. Spain is one of the few countries that has a legal basis for regulating this activity.

- Tienen usos preferentes los aprovechamientos que se orienten a una política de ahorro, de mejora del estado de las masas de agua y de alcance de los objetivos ambientales. - Preferential uses are those that are oriented towards a policy of saving, improving the state of water bodies and achieving environmental objectives.

- En los sistemas deficitarios la reutilización del agua se autorizará o concederá, exclusivamente, para sustituir recursos procedentes de fuentes convencionales. - In deficit systems, water reuse will be authorized or granted exclusively to replace resources from conventional sources.

Sin embargo, desde el punto de vista territorial se observan diferencias muy acusadas entre los planes hidrológicos de cuenca, desde un grado de reutilización irrelevante en las cuencas cantábricas, hasta un uso muy notable en las cuencas más áridas del este y el sureste y en las islas, zonas en las que la escasez de agua es un problema acuciante. Esto dificulta la realización de un análisis que permita tener una panorámica de los volúmenes potenciales y reales objeto de reutilización, los usos de destino y potenciales, y su incidencia sobre el balance hídrico de las cuencas. However, from a territorial point of view, there are very marked differences between the river basin management plans, from an insignificant degree of reuse in the Cantabrian basins, to a very notable use in the most arid basins in the east and southeast and on the islands, areas where water scarcity is a pressing problem. This makes it difficult to carry out an analysis that would allow for an overview of the potential and actual volumes subject to reuse, the intended and potential uses, and their impact on the water balance of the basins.

En un análisis por usos del agua reutilizada (según datos del Plan Nacional de Calidad de las Aguas 2007-2015), la agricultura es el sector que mayor demanda de agua reutilizada utiliza (60-70%), seguido por los usos recreativos (10-12%, principalmente destinado a riego de campos de golf) y los municipales (6-8%, incluyendo riego de zonas verdes, limpieza de calles, etc.). También despierta interés su uso para la mejora ambiental de otras fuentes de agua, como recarga de acuíferos, humedales o caudales ecológicos de los ríos (4%). Sin embargo, la utilización de agua reutilizada para usos industriales (3-5%) es escasa, teniendo en cuenta que la industria reclama en torno al 8% de consumo global, según el Libro blanco del Agua. El consumo de agua tiene escasa repercusión como materia prima en sus costes finales, lo que favorece la actitud derrochadora. In an analysis of the uses of reused water (according to data from the National Water Quality Plan 2007-2015), agriculture is the sector that uses the greatest amount of reused water (60-70%), followed by recreational uses (10-12%, mainly for irrigating golf courses) and municipal uses (6-8%, including irrigation of green areas, street cleaning, etc.). There is also interest in its use for the environmental improvement of other water sources, such as recharging aquifers, wetlands or ecological flows of rivers (4%). However, the use of reused water for industrial uses (3-5%) is scarce, taking into account that industry claims around 8% of global consumption, according to the White Paper on Water. Water consumption has little impact as a raw material on its final costs, which encourages a wasteful attitude.

Los últimos estudios y experiencias muestran cómo el desarrollo tecnológico actual, dentro del cual se enmarca el presente proyecto, permite adecuar el agua reutilizada a todos los usos, pudiendo ser utilizada de forma directa para los usos con criterios de calidad más exigentes (incluido el suministro de agua potable). En muchos países, las limitaciones ambientales, agravadas por los efectos del cambio climático, han llevado a las poblaciones a considerar el agua reutilizada como una fuente de agua adicional. Los proyectos de reutilización de agua en la UE tienen un gran potencial de desarrollo, y varios países están desarrollando el correspondiente marco político y aumentando sus capacidades técnicas. Recent studies and experiences show how current technological developments, within which this project is framed, make it possible to adapt reused water to all uses, allowing it to be used directly for uses with the most demanding quality criteria (including the supply of drinking water). In many countries, environmental constraints, aggravated by the effects of climate change, have led populations to consider reused water as an additional source of water. Water reuse projects in the EU have great potential for development, and several countries are developing the corresponding political framework and increasing their technical capacities.

Sin embargo, existe una serie de dificultades para potenciar la reutilización. Las principales barreras detectadas en España frente al crecimiento de la reutilización son de tipo normativo, financiero, competencial y técnico (ubicación, temporalidad y calidad) y, unidas a la actual desconfianza que este recurso suscita entre usuarios y consumidores, permiten explicar las reducidas tasas de aplicación de aguas reutilizadas. Los grandes productores de aguas residuales son los núcleos urbanos, mientras que los principales demandantes del agua reutilizada son los regadíos. However, there are a number of difficulties in promoting reuse. The main barriers detected in Spain to the growth of reuse are regulatory, financial, competence-related and technical (location, timing and quality) and, together with the current lack of trust that this resource arouses among users and consumers, help explain the low rates of application of reused water. The major producers of wastewater are urban centres, while the main demanders of reused water are irrigation systems.

La principal causa del estancamiento de la reutilización en España estriba en la falta de demanda de este tipo de recursos hídricos por parte del sector del regadío debido a su precio, lo que se traduce en la práctica en una oferta reducida. Las comunidades de regantes con mayor demanda cubren sus necesidades hídricas, normalmente, desde aprovechamientos con aguas superficiales reguladas, y con tomas generalmente ubicadas aguas arriba de la zona regable, por lo que el riego se realiza normalmente por gravedad, sin necesidad de bombeo, y, por tanto, con un consumo energético mínimo. En cambio, las grandes áreas urbanas que producen aguas residuales en cantidades significativas se ubican en las partes bajas de las zonas regables, por lo que la reutilización de sus aguas suele requerir de bombeos adicionales que incrementan significativamente los costes del agua en comparación con los de los derechos de agua convencionales de que disponen. The main reason for the stagnation of reuse in Spain is the lack of demand for this type of water resource by the irrigation sector due to its price, which translates in practice into a reduced supply. Irrigation communities with the greatest demand cover their water needs, normally, from regulated surface water, and with intakes generally located upstream of the irrigable area, so irrigation is normally carried out by gravity, without the need for pumping, and therefore with minimal energy consumption. On the other hand, large urban areas that produce wastewater in significant quantities are located in the lower parts of the irrigable areas, so the reuse of their water usually requires additional pumping that significantly increases water costs compared to those of the conventional water rights available to them.

El suministro de agua dulce de fuentes de agua superficial, subterránea, o procedentes de fuentes no convencionales (desalinización y reutilización), su transporte y distribución, y la recolección y tratamiento de aguas residuales requieren de una cantidad de energía que depende de varios factores (distancia, topografía, pérdida e ineficiencias, y nivel de tratamiento requerido), los cuales resultan clave para la elección de la fuente de suministro. La reutilización de agua es una alternativa costosa en términos energéticos, debido al coste de la red de distribución, que resulta un factor limitante del proceso. La presente invención contribuye a que se pueda producir un cambio estratégico sustancial en el desarrollo de esta alternativa, trasladando la política de inversiones en redes de distribución hacia procesos de regeneración avanzada. En la misma línea, las presiones hídricas derivadas del cambio climático elevan el interés en este tipo de soluciones. The supply of fresh water from surface water sources, groundwater sources, or from non-conventional sources (desalination and reuse), its transport and distribution, and the collection and treatment of wastewater require an amount of energy that depends on several factors (distance, topography, loss and inefficiencies, and level of treatment required), which are key to the choice of the supply source. The reuse of water is an expensive alternative in energy terms, due to the cost of the distribution network, which is a limiting factor in the process. The present invention contributes to a substantial strategic change in the development of this alternative, shifting the investment policy in distribution networks towards advanced regeneration processes. Along the same lines, water pressures derived from climate change increase the interest in this type of solutions.

Además, el régimen de producción de aguas depuradas derivadas del uso urbano (oferta) no coincide temporalmente con el de demanda de los regadíos potencialmente asociados. Los caudales de agua residual producidos son prácticamente uniformes durante todo el año, salvo en zonas con una elevada población turística; por contra, las necesidades hídricas demandadas por el regadío son bajas en los meses de invierno, pero muy elevadas en los meses de estío, lo que implica la necesidad de infraestructuras de regulación, aumentando el coste de inversión y mantenimiento. El sector regante, especialmente en los casos que tiene sus necesidades hídricas cubiertas, se muestra lógicamente reticente a asumir los costes como potenciales usuarios. Entre las posibles soluciones para superar estas barreras y conseguir un aumento de la demanda se encuentra la aplicación del principio asociado a la economía circular de "quien contamina, paga”. Furthermore, the production regime of treated water derived from urban use (supply) does not coincide in time with the demand of potentially associated irrigation. The flows of wastewater produced are practically uniform throughout the year, except in areas with a high tourist population; on the other hand, the water needs demanded by irrigation are low in the winter months, but very high in the summer months, which implies the need for regulation infrastructures, increasing the cost of investment and maintenance. The irrigation sector, especially in cases where its water needs are covered, is logically reluctant to assume the costs as potential users. Among the possible solutions to overcome these barriers and achieve an increase in demand is the application of the principle associated with the circular economy of "the polluter pays".

En el ámbito legislativo, tanto la normativa española como el Reglamento Europeo 2020/741, de 25 de mayo de 2020, relativo a los requisitos mínimos para la reutilización del agua, ambos en vigor, exigen una calidad del agua para su reutilización superior a la entregada por las actuales EDAR, que cumplen con los requisitos mínimos habituales de la Directiva 91/271/CEE del Consejo de 21 de mayo de 1991 sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas. Esto implica un tratamiento adicional del agua depurada para su reutilización, aumentando una vez más los costes de inversión, explotación y mantenimiento. Por otra parte, el RD 1620/2007 tiene un carácter eminentemente técnico, lo que ha podido suponer carencias jurídicas tales como indefinición de las obligaciones de inspección y control de las administraciones involucradas (hidráulica y sanitaria), la inexistencia de un régimen tarifario, o de instrumentos específicos de cooperación entre administraciones. En consecuencia, la barrera asociada al marco normativo es otra de las grandes dificultades a las que se enfrenta el desarrollo de la reutilización. En este contexto, las distintas figuras jurídicas que determina la normativa pueden resultar determinantes. La Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas, creó una única calificación jurídica al agua, declarándola bien de dominio público, estableciendo como principal herramienta de gestión la planificación hidrológica, y desarrollando un sistema de asignación de usos privativos a través del sistema de autorizaciones y concesiones, unidos a un conjunto de facultades relacionadas con el régimen de explotación y aprovechamiento sin necesidad de expropiación. Pero en la práctica quedan concesiones por ser revisadas, cuando en realidad debería ser un proceso prioritario en situaciones de escasez. Facilitar está práctica es vital para crear un mercado adecuado para el fomento del uso del agua reutilizada. Precisamente es en situaciones de escasez, cuando se han realizado las principales reformas en el marco normativo español en relación con la asignación de recursos hídricos. In the legislative field, both the Spanish regulations and the European Regulation 2020/741, of May 25, 2020, regarding the minimum requirements for the reuse of water, both in force, require a quality of water for reuse higher than that provided by the current WWTPs, which comply with the usual minimum requirements of Council Directive 91/271/EEC of May 21, 1991 on the treatment of urban wastewater. This implies additional treatment of the treated water for reuse, once again increasing investment, operation and maintenance costs. On the other hand, RD 1620/2007 has an eminently technical nature, which may have led to legal deficiencies such as the lack of definition of the inspection and control obligations of the administrations involved (hydraulic and sanitary), the lack of a tariff regime, or specific instruments of cooperation between administrations. Consequently, the barrier associated with the regulatory framework is another of the major difficulties faced by the development of reuse. In this context, the different legal figures determined by the regulations can be decisive. Law 29/1985, of August 2, on Water, created a single legal classification for water, declaring it to be a public domain asset, establishing hydrological planning as the main management tool, and developing a system of assigning private uses through the system of authorizations and concessions, together with a set of powers related to the regime of exploitation and use without the need for expropriation. But in practice, concessions remain to be reviewed, when in reality it should be a priority process in situations of scarcity. Facilitating this practice is vital to create an adequate market for promoting the use of reused water. It is precisely in situations of scarcity that the main reforms have been made to the Spanish regulatory framework in relation to the allocation of water resources.

Las primeras iniciativas para impulsar la búsqueda de recursos no convencionales, a través de la desalación y la reutilización se dieron con la actualmente derogada Ley 46/1999, de 13 de diciembre, de modificación de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas, que se aprobó tras la sequía acaecida entre 1991 y 1995. Se buscó la forma de flexibilizar el régimen concesional a través de la cesión de derechos al uso del agua y de instrumentos de mercado limitados y altamente regulados, reservando para el sector público la responsabilidad en la asignación (y reasignación) de derechos de uso del agua, introduciendo dos nuevas figuras jurídicas: el centro de intercambio, donde se capacita al organismo de cuenca a realizar ofertas públicas de adquisición de derechos de uso privativo de las aguas a cambio de una compensación económica y ofertas de venta o reasignación de los derechos adquiridos; y el contrato de cesión, mediante el cual se le permite al titular de la concesión, a través de una autorización administrativa, ceder a otro particular el derecho a la explotación del recurso de forma temporal, pudiendo mediar una compensación económica. The first initiatives to promote the search for non-conventional resources through desalination and reuse were undertaken with the now repealed Law 46/1999, of December 13, amending Law 29/1985, of August 2, on Water, which was approved after the drought that occurred between 1991 and 1995. The aim was to find a way to make the concession regime more flexible by transferring water use rights and limited and highly regulated market instruments, reserving responsibility for the allocation (and reassignment) of water use rights to the public sector, introducing two new legal figures: the exchange centre, where the river basin authority is empowered to make public offers to acquire private water use rights in exchange for financial compensation, and offers to sell or reassign acquired rights; and the transfer contract, through which the concession holder is allowed, through an administrative authorization, to transfer to another individual the right to exploit the resource on a temporary basis, with the possibility of financial compensation.

Posteriormente, a través de diferentes Reales Decretos Ley se introdujeron de forma temporal y motivadas por otros periodos de sequía (2004-2005), muchas modificaciones a las restricciones impuestas por la mencionada Ley 46/1999 de 13 de diciembre, con el fin de facilitar los intercambios de derechos que dieron lugar a un mercado menos regularizado. Dichas modificaciones han alcanzado, en parte, el carácter de "cambios permanentes” a través de la Ley 21/2013 de 9 de diciembre de 2013, de evaluación ambiental, normativa por la que se alcanzó un nuevo régimen jurídico que regula el procedimiento de reasignación de derechos de uso de agua en España. Sin embargo, es necesario abordar modificaciones en los instrumentos de asignación de recursos hídricos a través de una serie de propuestas que permitan orientar la asignación de recursos y facilitar nuevos mercados a los recursos generados a través de la reutilización. Subsequently, through different Royal Decree Laws, many temporary modifications to the restrictions imposed by the aforementioned Law 46/1999 of December 13 were introduced, motivated by other periods of drought (2004-2005), in order to facilitate the exchange of rights that gave rise to a less regularized market. These modifications have, in part, reached the character of "permanent changes" through Law 21/2013 of December 9, 2013, on environmental assessment, a regulation that achieved a new legal regime that regulates the procedure for reallocation of water use rights in Spain. However, it is necessary to address modifications in the instruments for the allocation of water resources through a series of proposals that allow to guide the allocation of resources and facilitate new markets for the resources generated through reuse.

El Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), en colaboración para la Dirección General del Agua (DGA) de España, ha realizado un análisis relacional del RD 1620/2007 con el Reglamento 2020/741, facilitando la detección de compatibilidades y potenciales desencuentros que se sitúan, fundamentalmente, en el tipo de uso de la reutilización, el punto de inicio del proceso de depuración, las clases y criterios de calidad e indicadores, el conjunto de actores involucrados y sus relaciones (procedimientos administrativos, distinción entre operadores y usuarios, responsabilidad y asunción de costes), y la gestión del riesgo y los planes de gestión asociados. Uno de los cinco ejes de actuación sobre los que se focalizan y articulan las políticas e instrumentos de la estrategia española de economía circular y reutilización es la reutilización del agua como herramienta para reducir la presión sobre los recursos hídricos naturales, desarrollando un plan de acción para el horizonte 2018-2020 en seis actuaciones, con el objetivo de eliminar las barreras normativas existentes, la difusión de los beneficios del reaprovechamiento del agua y su fomento a través de líneas de investigación y financiación. The Centre for Public Works Studies and Experimentation (CEDEX), in collaboration with the Directorate General of Water (DGA) of Spain, has carried out a relational analysis of RD 1620/2007 with Regulation 2020/741, facilitating the detection of compatibilities and potential disagreements that are fundamentally located in the type of use of reuse, the starting point of the purification process, the types and criteria of quality and indicators, the set of actors involved and their relationships (administrative procedures, distinction between operators and users, responsibility and assumption of costs), and risk management and associated management plans. One of the five axes of action on which the policies and instruments of the Spanish strategy for circular economy and reuse are focused and articulated is the reuse of water as a tool to reduce the pressure on natural water resources, developing an action plan for the 2018-2020 horizon in six actions, with the aim of eliminating existing regulatory barriers, disseminating the benefits of water reuse and promoting it through lines of research and financing.

A continuación se describen las ventajas de la tecnología propuesta en la presente invención. The advantages of the technology proposed in the present invention are described below.

Atendiendo a todo lo expuesto en el estudio del estado de la técnica, el sistema propuesto permite ocupar una posición que se estima tiene nicho de mercado, pues presenta, entre otras muchas, las siguientes ventajas: Considering all that has been set out in the study of the state of the art, the proposed system allows to occupy a position that is estimated to have a niche market, since it presents, among many others, the following advantages:

- Es un sistema DUAL de desinfección y descontaminación, por lo que presenta las ventajas propias del ozono, evitando el sobrecoste energético de la producción de reactivos in situ. Permite una desinfección microbiológica con un alto índice de calidad del agua, permitiendo a su vez la degradación de multitud de compuestos orgánicos y contaminantes emergentes y prioritarios. - It is a DUAL disinfection and decontamination system, which offers the advantages of ozone, avoiding the additional energy costs of producing reagents on site. It allows microbiological disinfection with a high water quality index, while allowing the degradation of a multitude of organic compounds and emerging and priority contaminants.

- La iluminación LED permite el diseño de lámparas eficientes, regulables y resistentes, con una elevada calidad de luz, suponiendo un importante ahorro energético con respecto a las lámparas UV tradicionales. - LED lighting allows the design of efficient, dimmable and resistant lamps, with a high quality of light, representing significant energy savings compared to traditional UV lamps.

- Es una tecnología modulable y escalable, lo que permite su aplicación en múltiples aplicaciones tras una etapa previa de análisis y diseño. Puede instalarse como tratamiento terciario en EDAR o cualquier industria susceptible de producir contaminación, dentro de los sistemas de depuración. De la misma manera, puede ser utilizado por los usuarios de aguas residuales reutilizadas, como sistema de aseguramiento de la calidad del agua, como pueden ser las comunidades de regantes o las administraciones encargadas de la gestión del agua. - It is a modular and scalable technology, which allows its application in multiple applications after a prior stage of analysis and design. It can be installed as tertiary treatment in WWTPs or any industry likely to produce contamination, within the purification systems. In the same way, it can be used by users of reused wastewater, as a water quality assurance system, such as irrigation communities or administrations in charge of water management.

- Es un sistema portátil y autónomo, lo que permite su transporte por todo el territorio a las zonas que se necesiten en cada momento. La alimentación por medio de energías renovables permite su instalación en zonas de difícil acceso y reduce los costes totales de operación. Puede trasladarse por ejemplo entre las distintas EDAR de pequeños núcleos en una provincia o Comunidad. - It is a portable and autonomous system, which allows it to be transported throughout the territory to the areas that are needed at any given time. The supply of renewable energy allows it to be installed in areas that are difficult to access and reduces the total operating costs. For example, it can be moved between the different WWTPs in small towns in a province or Community.

- En la misma línea, su portabilidad y sus múltiples ventajas en términos de aplicación, permiten la creación de sinergias entre usuarios finales y responsables de focos de contaminación, reduciendo los costes de distribución. Por poner el ejemplo, el sistema puede instalarse como sistema de depuración en una granja y a su vez servir a una comunidad de regantes colindantes. - Along the same lines, its portability and its multiple advantages in terms of application allow the creation of synergies between end users and those responsible for sources of pollution, reducing distribution costs. For example, the system can be installed as a purification system on a farm and at the same time serve a neighbouring irrigation community.

- Puede utilizarse no sólo en la época de mayor demanda de agua reutilizada, que es la estival. Una adecuada planificación anual puede permitir, por ejemplo, su uso en para la recarga de acuíferos en el invierno. - It can be used not only during the summer season when there is the highest demand for reused water. Appropriate annual planning can allow, for example, its use to recharge aquifers in the winter.

- La fabricación de reactores por medio de tecnología 3D permite la utilización de materiales reciclados, así como una fabricación de dispositivos a la carta en función de las necesidades específicas de cada cliente. - Manufacturing reactors using 3D technology allows the use of recycled materials, as well as the manufacture of customized devices based on the specific needs of each client.

- Los materiales utilizados para el diseño de la malla fotocatalítica son inocuos, tienen una alta resistencia y durabilidad, y evitan el uso de reactivos químicos y los consecuentes subproductos de reacción. - The materials used for the design of the photocatalytic mesh are harmless, have high resistance and durability, and avoid the use of chemical reagents and the consequent reaction byproducts.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención desarrolla un sistema portátil, autónomo, modulable y escalable, para la recuperación de acuíferos contaminados y de aguas residuales, basado en tecnología LED ultravioleta, membranas recubiertas de un material con propiedades fotocatalíticas, como el dióxido de titanio, y alimentado con energías renovables. The present invention develops a portable, autonomous, modular and scalable system for the recovery of contaminated aquifers and wastewater, based on ultraviolet LED technology, membranes coated with a material with photocatalytic properties, such as titanium dioxide, and powered by renewable energy.

El uso de fuentes de irradiación de bajo consumo energético como el LED ofrece una alternativa atractiva para la generación de aguas libres de patógenos y contaminantes, altamente perjudiciales. The use of low-energy radiation sources such as LEDs offers an attractive alternative for generating water free of highly harmful pathogens and contaminants.

El proceso de fotocatálisis es similar a la fotosíntesis de las plantas, en la cual la clorofila captura la luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono en oxígeno y glucosa. En este caso, cuando los fotones de luz inciden sobre el material semiconductor, la energía es absorbida, y si ésta iguala o supera la energía de salto de banda del semiconductor, se promueve un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción. Simultáneamente, se genera un hueco en la banda de valencia. El oxígeno se utiliza en el proceso fotocatalítico de degradación como inhibidor, debido a su electronegatividad o capacidad para atraer electrones, lo cual evita la recombinación electrón-hueco positivo y asegura la captura de otros iones. Mientras la molécula de oxígeno reacciona con electrones libres y se convierte en superóxido (O2*), la superficie tratada fotocatalíticamente, llena de vacantes positivas, descompone, por oxidación, los compuestos orgánicos y otras sustancias nocivas en forma de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Por tanto, de entre las propiedades más destacables de un fotocatalizador se encuentra la capacidad de autolimpieza y control de niveles de hongos y bacterias. The photocatalytic process is similar to plant photosynthesis, in which chlorophyll captures sunlight to convert water and carbon dioxide into oxygen and glucose. In this case, when photons of light strike the semiconductor material, energy is absorbed, and if this energy equals or exceeds the band gap energy of the semiconductor, an electron is promoted from the valence band to the conduction band. Simultaneously, a hole is generated in the valence band. Oxygen is used in the photocatalytic degradation process as an inhibitor, due to its electronegativity or ability to attract electrons, which prevents positive electron-hole recombination and ensures the capture of other ions. While the oxygen molecule reacts with free electrons and becomes superoxide (O2*), the photocatalytically treated surface, filled with positive vacancies, decomposes, by oxidation, organic compounds and other harmful substances in the form of carbon dioxide (CO2) and water (H2O). Therefore, among the most notable properties of a photocatalyst is the ability to self-clean and control levels of fungi and bacteria.

El dióxido de titanio (TÍO2) es una sustancia insoluble y no tóxica, estable a la acción química y a la fotocorrosión, y de bajo coste, que se emplea para la fabricación de superficies catalíticas, depositándolo por diversos métodos, como el sol-gel, en diferentes materiales base. La energía de salto de banda de este material se sitúa en 3,2 electrónvoltio (eV), lo que se corresponde a una longitud de onda de 387 nm, que en el espectro se sitúa en la banda de radiación ultravioleta. Esto significa que, cuando el TiO2captura la luz ultravioleta, reacciona con el agua o el vapor de agua de la atmósfera, y forma radicales hidroxilo (OH*). Las reacciones involucradas son las siguientes: Titanium dioxide (TIO2) is an insoluble, non-toxic, stable substance against chemical action and photocorrosion, and low cost, which is used for the manufacture of catalytic surfaces, depositing it by various methods, such as sol-gel, on different base materials. The band gap energy of this material is 3.2 electron volts (eV), which corresponds to a wavelength of 387 nm, which in the spectrum is located in the ultraviolet radiation band. This means that, when TiO2 captures ultraviolet light, it reacts with water or water vapor in the atmosphere, and forms hydroxyl radicals (OH*). The reactions involved are the following:

Debido a su naturaleza catalítica, las propiedades del fotocatalizador no se consumen durante esta reacción, dado que regenera su efecto al reaccionar con el oxígeno del aire o disuelto en el agua. En el proceso, los radicales liberados tienen el potencial suficiente para efectuar la oxidación de una gran cantidad de compuestos orgánicos, como pesticidas, colorantes, aceites, cianuros, surfactantes, fenoles y clorofenoles, halocarburos, etc., convirtiéndolos en compuestos sencillos e inocuos. Due to its catalytic nature, the properties of the photocatalyst are not consumed during this reaction, since it regenerates its effect by reacting with oxygen from the air or dissolved in water. In the process, the radicals released have sufficient potential to effect the oxidation of a large number of organic compounds, such as pesticides, dyes, oils, cyanides, surfactants, phenols and chlorophenols, halocarbons, etc., converting them into simple and harmless compounds.

Cuando los microorganismos tienen interacciones superficiales con el fotocatalizador, se produce una fotoinactivación, pues las especies reactivas de oxígeno generadas dañan la pared de los microorganismos, rompiendo en primer lugar la capa de liposacáridos de la pared celular; lo que hace que se dañe la capa de peptidoglicano, se produzca la peroxidación de la membrana lipídica y la oxidación de la membrana proteica. Con estas capas bacterianas dañadas, la célula pierde sus funciones y en última instancia muere. When microorganisms have surface interactions with the photocatalyst, photoinactivation occurs, as the reactive oxygen species generated damage the wall of the microorganisms, first breaking down the liposaccharide layer of the cell wall; which causes damage to the peptidoglycan layer, lipid membrane peroxidation and protein membrane oxidation. With these damaged bacterial layers, the cell loses its functions and ultimately dies.

La forma anatasa del dióxido de titanio tiene la propiedad de ser la más activa como fotocatalizador para procesos de oxidación, capacidad también útil en los procesos de desinfección, puesto que los radicales atacan a las estructuras celulares creando daños irreversibles en bacterias. Los radicales OH* son la causa principal de la eliminación de bacterias, como por ejemplo la E.coli. The anatase form of titanium dioxide has the property of being the most active as a photocatalyst for oxidation processes, a capacity also useful in disinfection processes, since the radicals attack cellular structures creating irreversible damage to bacteria. OH* radicals are the main cause of the elimination of bacteria, such as E. coli.

En nuestro país, el RD 1620/2007, de 7 de diciembre, establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas, estipulando, entre otros, unos niveles de calidad para la reutilización de las aguas según sus usos como, por ejemplo, riego de cultivos y campos de golf, o recarga de acuíferos, atendiendo a los valores máximos admisibles de una determinada serie de parámetros microbiológicos y contaminantes. In our country, Royal Decree 1620/2007, of December 7, establishes the legal regime for the reuse of treated water, stipulating, among others, quality levels for the reuse of water according to its uses such as, for example, irrigation of crops and golf courses, or recharging aquifers, taking into account the maximum admissible values of a certain series of microbiological and contaminant parameters.

Los posibles sectores de aplicación del prototipo son: The possible application sectors of the prototype are:

• Sector del Tratamiento de Agua, como principal receptor de este proceso innovador de aplicación directa sobre sus procesos industriales. • Water Treatment Sector, as the main recipient of this innovative process for direct application to its industrial processes.

• Sector Agrícola y Ganadero, como principales focos de emisión de contaminación en nuestra Comunidad. • Agricultural and Livestock Sector, as the main sources of pollution emissions in our Community.

• Administraciones locales y comunitarias, con competencias en materia de vigilancia y control de los recursos naturales a efectos de garantizar la Salud Pública. • Local and community administrations, with powers in matters of surveillance and control of natural resources in order to guarantee Public Health.

Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados anteriormente, la presente invención describe un sistema de desinfección y descontaminación de aguas residuales y acuíferos contaminados que comprende una bomba, configurada para enviar el agua contaminada a una estación de filtrado, que elimina los componentes en suspensión que puedan obstruir la instalación o disminuir la eficacia del proceso, y de ahí a un tanque contenedor, que actúa de instalación de tratamiento. In order to achieve the objectives and avoid the drawbacks mentioned above, the present invention describes a system for disinfection and decontamination of waste water and contaminated aquifers comprising a pump, configured to send the contaminated water to a filtering station, which eliminates the suspended components that may obstruct the installation or reduce the efficiency of the process, and from there to a container tank, which acts as a treatment facility.

Este tanque de tratamiento incorpora, por un lado, una lámpara LED de luz ultravioleta y longitud de onda configurable y, por otro lado, una malla rígida, recubierta por un material fotocatalítico, que siempre está en contacto con el agua contaminada. De esta forma, la incidencia de los rayos ultravioleta de la lámpara LED sobre el material fotocatalítico de la maya activa la función de degradación de contaminantes. This treatment tank incorporates, on the one hand, an LED lamp with ultraviolet light and a configurable wavelength and, on the other hand, a rigid mesh, coated with a photocatalytic material, which is always in contact with the contaminated water. In this way, the incidence of the ultraviolet rays of the LED lamp on the photocatalytic material of the mesh activates the function of degrading contaminants.

Además, el sistema comprende un sistema de generación de energía eléctrica renovable que lo convierte en sostenible, de forma que el sistema es portátil, autónomo, modulable y escalable en función del acuífero a descontaminar. In addition, the system includes a renewable electric power generation system that makes it sustainable, so that the system is portable, autonomous, modular and scalable depending on the aquifer to be decontaminated.

De forma preferente, el material fotocatalítico es dióxido de titanio. Preferably, the photocatalytic material is titanium dioxide.

Independientemente de que el sistema de la invención puede estar alimentado por un sistema de generación de energía eléctrica renovable que puede comprender placas fotovoltaicas, aerogeneradores o ambos., también está capacitado para que pueda conectarse a la instalación eléctrica de una instalación ya existente. Regardless of the fact that the system of the invention can be powered by a renewable electric energy generation system that can comprise photovoltaic panels, wind turbines or both, it is also capable of being connected to the electrical installation of an existing facility.

La selección del tipo de energía renovable a utilizar dependerá de la ubicación del acuífero a tratar y de las condiciones climáticas dominantes (velocidad de viento u horas de luz diarias). The selection of the type of renewable energy to be used will depend on the location of the aquifer to be treated and the prevailing climatic conditions (wind speed or daily daylight hours).

Por otro lado, en los casos en que las aguas a tratar son aguas subterráneas, el sistema también puede incorporar un conducto para el acceso a las aguas subterráneas. En este caso, la bomba se encarga de dirigir el agua contaminada al tanque de tratamiento a través de la estación de filtrado. Posteriormente, el agua ya tratada es devuelta al acuífero del que procedía, a una corriente fluvial cercana o ser reutilizada en alguna aplicación determinada. On the other hand, in cases where the water to be treated is groundwater, the system can also incorporate a conduit for access to the groundwater. In this case, the pump is responsible for directing the contaminated water to the treatment tank through the filtering station. Subsequently, the treated water is returned to the aquifer from which it came, to a nearby river or to be reused in a specific application.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras: To complete the description of the invention and in order to assist in a better understanding of its characteristics, in accordance with a preferred embodiment thereof, a set of drawings is attached in which, for illustrative and non-limiting purposes, the following figures have been represented:

- La figura 1 representa una vista general del sistema de la invención para la regeneración de las aguas subterráneas de un acuífero. - Figure 1 represents a general view of the system of the invention for the regeneration of groundwater from an aquifer.

- La figura 2 representa el sistema de la invención de forma esquemática en un acuífero con aguas subterráneas, mostrando el sistema de bombeo de agua contaminada, el sistema de generación de energía eléctrica renovable, el contenedor con la lámpara LED ultravioleta y la malla fotocatalítica. - Figure 2 schematically represents the system of the invention in an aquifer with groundwater, showing the contaminated water pumping system, the renewable electric energy generation system, the container with the ultraviolet LED lamp and the photocatalytic mesh.

A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras: Below is a list of the references used in the figures:

1. Bomba. 1. Bomb.

2. Conducto. 2. Duct.

3. Sistema de generación eléctrica renovable. 3. Renewable electricity generation system.

4. Placa fotovoltaica. 4. Photovoltaic plate.

5. Aerogenerador. 5. Wind turbine.

6. Estación de filtrado. 6. Filtration station.

7. Lámpara LED. 7. LED lamp.

8. Malla fotocatalítica. 8. Photocatalytic mesh.

9. Tanque de tratamiento. 9. Treatment tank.

10. Tierra firme. 10. Firm ground.

11. Agua contaminada. 11. Contaminated water.

12. Agua descontaminada. 12. Decontaminated water.

13. Corriente fluvial. 13. River current.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

La presente invención desarrolla un sistema portátil, autónomo, modulable y escalable, para la recuperación de acuíferos contaminados y la recuperación de aguas residuales. Está basada en tecnología LED ultravioleta, membranas recubiertas de material con propiedades fotocatalíticas, como dióxido de titanio, y energías renovables para la activación del sistema. The present invention develops a portable, autonomous, modular and scalable system for the recovery of contaminated aquifers and wastewater. It is based on ultraviolet LED technology, membranes coated with material with photocatalytic properties, such as titanium dioxide, and renewable energies for the activation of the system.

La figura 1 representa una vista del sistema regenerador de la invención, que incluye un sistema de bombeo, con una bomba (1) hidráulicamente conectada a un conducto (2). El conducto (2) normalmente se instala en una excavación realizada, a modo de pozo, para tener acceso a las aguas contaminadas (11) subterráneas de un acuífero. El agua contaminada (11) del acuífero es elevada por la bomba (1) a lo largo del conducto (2) y trasladada a una estación de filtrado (6), para eliminar los sólidos en suspensión del agua contaminada (11), mediante tuberías. La estación de filtrado (6), ya instalada en tierra firme (10), está hidráulicamente conectada a un tanque de tratamiento (9), a donde será suministrada el agua contaminada (11). Una vez el agua contaminada (11) ha sido adecuadamente tratada para que haya alcanzado los niveles de calidad mínima requeridos, el agua descontaminada (12) se descarga por gravedad al mismo acuífero, a una corriente fluvial (13) cercana o bien ser reutilizada en alguna aplicación determinada, según interese. En los casos en los que las aguas contaminadas (11) no sean subterráneas, en lugar de un conducto (2) puede necesitarse únicamente una tubería como la que conecta el conducto (2) a la estación de filtrado (6) o ésta con el tanque de tratamiento (9). Figure 1 shows a view of the regenerative system of the invention, which includes a pumping system, with a pump (1) hydraulically connected to a conduit (2). The conduit (2) is normally installed in an excavation made, as a well, to have access to the contaminated underground waters (11) of an aquifer. The contaminated water (11) of the aquifer is raised by the pump (1) along the conduit (2) and transferred to a filtering station (6), to eliminate the suspended solids from the contaminated water (11), by means of pipes. The filtering station (6), already installed on solid ground (10), is hydraulically connected to a treatment tank (9), where the contaminated water (11) will be supplied. Once the contaminated water (11) has been adequately treated so that it has reached the minimum quality levels required, the decontaminated water (12) is discharged by gravity to the same aquifer, to a nearby river (13) or to be reused in some specific application, as appropriate. In cases where the contaminated water (11) is not underground, instead of a conduit (2) only a pipe may be needed, such as the one that connects the conduit (2) to the filtering station (6) or this one to the treatment tank (9).

El tanque de tratamiento (9) está cerrado y construido con materiales reciclados plásticos (TPU, TPE, PET-G, PLA) mediante impresión 3D. El diseño del tanque de tratamiento (9) es específico para cada aplicación, dependiendo de las necesidades fluidodinámicas del proceso, determinadas principalmente por el tipo de tratamiento a efectuar y el tiempo de exposición lumínica necesario. Una base de datos con distintas configuraciones de reactor permite una fabricación a la carta. The treatment tank (9) is closed and built with recycled plastic materials (TPU, TPE, PET-G, PLA) by 3D printing. The design of the treatment tank (9) is specific to each application, depending on the fluid dynamic needs of the process, determined mainly by the type of treatment to be carried out and the light exposure time required. A database with different reactor configurations allows for custom manufacturing.

Por un lado, el tanque de tratamiento (9), en cualquiera de sus distintas configuraciones, incorpora una lámpara LED (7) de luz ultravioleta y longitud de onda específica (200-400 nm), alimentada por una fuente de corriente continua, configurable según el modo de trabajo del sistema de regeneración sea de desinfección, de descontaminación o mixto. On the one hand, the treatment tank (9), in any of its different configurations, incorporates an LED lamp (7) with ultraviolet light and a specific wavelength (200-400 nm), powered by a direct current source, configurable according to the working mode of the regeneration system, whether disinfection, decontamination or mixed.

Por otro lado, el tanque de tratamiento (9) también incorpora una malla (8) recubierta con un material fotocatalítico. La malla (8) es atravesada por el caudal de agua contaminada (11) y, al ser iluminada por la luz ultravioleta de la lámpara LED (7), realiza la función de degradación de contaminantes. Por lo tanto, la malla fotocatalítica (8) preferentemente solo estará instalada en aquellos tanques de tratamiento (9) que vayan a ser utilizados en aplicaciones que requieran el empleo de modos de trabajo que incluyan la función de descontaminación, y no los de desinfección, que pueden ser tratados únicamente con la luz ultravioleta de la lámpara LED (7). On the other hand, the treatment tank (9) also incorporates a mesh (8) coated with a photocatalytic material. The mesh (8) is crossed by the flow of contaminated water (11) and, when illuminated by the ultraviolet light of the LED lamp (7), it performs the function of degrading contaminants. Therefore, the photocatalytic mesh (8) will preferably only be installed in those treatment tanks (9) that are going to be used in applications that require the use of work modes that include the decontamination function, and not those of disinfection, which can only be treated with the ultraviolet light of the LED lamp (7).

Uno de los objetivos de la invención es que el sistema de regeneración se pueda autoabastecer, por lo que tanto la bomba (1) como la lámpara LED (7) se alimentan con energía eléctrica de fuentes de energía renovable, bien con placas fotovoltaicas (4) o con aerogeneradores (5), que son instalados en la ubicación del acuífero a tratar, con la potencia requerida, que normalmente suele ser pequeña potencia. One of the objectives of the invention is that the regeneration system can be self-sufficient, so both the pump (1) and the LED lamp (7) are powered with electrical energy from renewable energy sources, either with photovoltaic panels (4) or with wind turbines (5), which are installed in the location of the aquifer to be treated, with the required power, which is usually small power.

En caso de aplicaciones en una EDAR o industria donde haya toma de luz ya instalada, el diseño modular permite ahorrar costes de inversión inicial, mediante alimentación por toma de corriente. Las necesidades en términos energéticos vienen determinadas, principalmente, por las características del acuífero, claves en el diseño del sistema de bombeo, y los requerimientos del tratamiento, que determinan las necesidades energéticas de la lámpara LED (7). In the case of applications in a WWTP or industry where there is already an installed power outlet, the modular design allows saving initial investment costs by means of power supply by an electrical outlet. The energy needs are determined mainly by the characteristics of the aquifer, which are key in the design of the pumping system, and the treatment requirements, which determine the energy needs of the LED lamp (7).

Como resultado global, el sistema de la invención reduce el coste de los procesos de desinfección y su impacto ambiental, así como sobre la salud pública. También reduce la demanda hídrica, permitiendo reutilizar aguas que previamente no podían ser usadas, y reducir el agotamiento de recursos naturales. De la misma manera, el sistema de la invención puede considerarse para su utilización complementaria en instalaciones donde existe una sobre-explotación de los recursos disponibles y es necesario un apoyo en el tratamiento de regeneración de la instalación. As an overall result, the system of the invention reduces the cost of disinfection processes and their environmental impact, as well as their impact on public health. It also reduces water demand, allowing the reuse of water that previously could not be used, and reducing the depletion of natural resources. Likewise, the system of the invention can be considered for complementary use in facilities where there is an over-exploitation of available resources and support is needed in the regeneration treatment of the facility.

La figura 2 representa el sistema de la invención con más detalle con todos los componentes necesarios. De esta forma, se puede apreciar el sistema de bombeo de aguas contaminadas, representado mediante una bomba (1), el sistema de generación eléctrica renovable (3), que puede incorporar placas fotovoltaicas (4), un aerogenerador (5) o ambos, y un tanque de tratamiento (9) que incorpora una lámpara LED (7) de luz ultravioleta y una malla fotocatalítica (8) de TiO2. Figure 2 shows the system of the invention in more detail with all the necessary components. In this way, the contaminated water pumping system can be seen, represented by a pump (1), the renewable electricity generation system (3), which can incorporate photovoltaic panels (4), a wind turbine (5) or both, and a treatment tank (9) that incorporates an ultraviolet LED lamp (7) and a TiO2 photocatalytic mesh (8).

En función del tamaño del acuífero o del volumen de agua contaminada (11) que se quiera regenerar, el sistema puede incluir más de un conducto (2), pudiendo estar todos ellos conectados a la misma bomba (1) y estación de filtrado (6), estar cada conducto (2) conectado a su respectiva bomba (1) y una estación de filtrado (6) común, o estar cada bomba (1) conectada a una estación de filtrado (6). El sistema también puede incluir una pluralidad de aerogeneradores (5) y/o placas fotovoltaicas (4). De la misma forma, también se puede incluir un único tanque de tratamiento (9) con varias lámparas LED (7) y varias mallas fotocatalíticas (8) o varios tanques de tratamiento (9), cada uno con su correspondiente lámpara LED (7) y malla fotocatalítica (8). Depending on the size of the aquifer or the volume of contaminated water (11) to be regenerated, the system may include more than one conduit (2), all of which may be connected to the same pump (1) and filtering station (6), each conduit (2) may be connected to its respective pump (1) and a common filtering station (6), or each pump (1) may be connected to a filtering station (6). The system may also include a plurality of wind turbines (5) and/or photovoltaic panels (4). Likewise, a single treatment tank (9) with several LED lamps (7) and several photocatalytic meshes (8) or several treatment tanks (9), each with its corresponding LED lamp (7) and photocatalytic mesh (8), may also be included.

Por último, hay que tener en cuenta que la presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones. Finally, it should be noted that the present invention should not be limited to the embodiment described herein. Other configurations may be made by those skilled in the art in light of the present description. Accordingly, the scope of the invention is defined by the following claims.

Claims (4)

REIVINDICACIONES 1. - Sistema de desinfección y descontaminación de aguas residuales y acuíferos contaminados que comprende una bomba (1), configurada para enviar agua contaminada (11) a una estación de filtrado (6), en comunicación hidráulica con un tanque de tratamiento (9) que incorpora una lámpara LED (7) de luz ultravioleta y longitud de onda configurable según las necesidades de tratamiento y una malla (8), de material rígido recubierto un material fotocatalítico, en contacto con el agua contaminada (11), estando el sistemacaracterizadopor que comprende un sistema de generación de energía eléctrica renovable (3), de forma que es portátil, autónomo, modulable y escalable en función del acuífero a descontaminar.1. - Disinfection and decontamination system for waste water and contaminated aquifers comprising a pump (1), configured to send contaminated water (11) to a filtering station (6), in hydraulic communication with a treatment tank (9) incorporating an LED lamp (7) of ultraviolet light and wavelength configurable according to the treatment needs and a mesh (8), made of rigid material coated with a photocatalytic material, in contact with the contaminated water (11), the system being characterized in that it comprises a renewable electrical energy generation system (3), such that it is portable, autonomous, modular and scalable depending on the aquifer to be decontaminated. 2. - Sistema de desinfección y descontaminación de aguas residuales y acuíferos contaminados, según la reivindicación 2,caracterizadopor que el material fotocatalítico es dióxido de titanio.2. - Disinfection and decontamination system for wastewater and contaminated aquifers, according to claim 2, characterized in that the photocatalytic material is titanium dioxide. 3. - Sistema de desinfección y descontaminación de aguas residuales y acuíferos contaminados, según la reivindicación 4,caracterizadopor que el sistema de generación de energía eléctrica renovable (3) comprende al menos un elemento a seleccionar entre una placa fotovoltaica (4), un aerogenerador (5) y una combinación de ambos.3. - Disinfection and decontamination system for waste water and contaminated aquifers, according to claim 4, characterized in that the renewable electric energy generation system (3) comprises at least one element to be selected from a photovoltaic panel (4), a wind turbine (5) and a combination of both. 4. - Sistema de desinfección y descontaminación de aguas residuales y acuíferos contaminados, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizadopor que comprende un conducto (2) para el acceso a aguas subterráneas por el que la bomba (1) dirige el agua contaminada (11) a la estación de filtrado (6).4. - Disinfection and decontamination system for waste water and contaminated aquifers, according to any of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a conduit (2) for access to groundwater through which the pump (1) directs the contaminated water (11) to the filtering station (6).
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