BRPI1001363A2 - sistema para dessalinização de água do mar e instalações para esse fim - Google Patents
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Abstract
<UM>SISTEMA PARA DESSALINIZAçAO DE áGUA DO MAR E INSTALAçõES PARA ESSE FIM<MV>A presente invenção refere-se a um sistema para dessalinização de água do mar de grandes profundidades que compreende instalações submersas constituídas por um tanque central (1) de armazenagem e bombeamento de água dessalinizada, e diversos módulos de osmose reversa (10) que podem ser acoplados e desacoplados do tanque central, independentemente, os quais utilizam a força da gravidade e a pressão da coluna de água como força motriz para a osmose reversa da água do mar.
Description
SISTEMA PARA DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUA DO MAR E INSTALAÇÕES PARA ESSE FIM
A presente invenção refere-se a um sistema para dessalinização de água do mar de grandes profundidades que compreende instalações submersas que utilizam a pressão da coluna de água como força motriz para a osmose reversa da água do mar.
A presente invenção compreende ainda um tanque central de armazenagem e bombeamento de água dessalinizada, e diversos módulos de osmose reversa que podem ser acoplados e desacoplados do tanque central independentemente, de maneira a permitir a manutenção e limpeza na superfície, sem a necessidade de interromper o processo de dessalinização nos outros módulos.
Ainda de acordo com a invenção, as instalações submersas estão permanentemente conectadas a uma plataforma flutuante que efetua o controle das operações, fornecimento de energia elétrica e ar comprimido para as ditas instalações submersas, bem como a manutenção e limpeza dos módulos na superfície, sendo responsável também pelo tratamento da água dessalinizada e sua armazenagem, e ainda o bombeamento da água dessalinizada para navios ou para o litoral.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A importância da água para a vida é inegável, sendo imprescindível para a existência e sobrevivência de qualquer ser vivo. Mas, assim como a sua presença cria condições para a vida, a qualidade da água pode representar um sério risco à saúde.
Sendo assim, a prática de tratamento de água de forma a torná-la potável é utilizada pela humanidade a mais de um século. Mesmo assim, o mundo tem uma carência de água potável para beber e água para uso agrícola e industrial.
Apesar de mais de 70% da superfície do planeta ser coberta com água, 97,5% do total de água existente é constituída de água do mar, salgada, não potável e inservível para a lavoura. Dos 2,5% restantes, apenas 0,4% está disponível para o consumo, sendo o saldo constituído de água sob a forma sólida nas calotas polares e geleiras.
Ademais, existe uma demanda crescente por água potável em muitas regiões do planeta. Em contra partida, a falta de água potável em algumas regiões, devido a escassez ou secas prolongadas, retarda o crescimento econômico, podendo acarretar fome, doenças e êxodo da população, culminando com o abandono de núcleos populacionais. Em outras regiões, cursos d'água estão contaminados com poluentes industriais ou más práticas agrícolas.
Atualmente, existem mais de 300 milhões de pessoas vivendo em áreas com severa escassez de água. Cerca de 9.500 crianças morrem a cada dia devido à má gualidade da água, de acordo com os relatórios da ONU, e a demanda por água aumentou 300% nos últimos 50 anos.
Por outro lado, observa-se que a disponibilidade de água potável vem se reduzindo, não somente pelo aumento da procura, como também pelo decréscimo dos volumes dos mananciais, causado preponderantemente por desflorestamentos, e pela poluição devido a superpopulação, industrialização e inadequadas práticas agrícolas.
Assim, a busca por água potável no mais abundante e inexaurível reservatório de água do planeta, os oceanos, torna-se uma lógica alternativa. E das tecnologias possíveis, a osmose reversa de soluções salinas, ou seja, a dessalinização da água do mar por meio de permeação através de membranas se apresenta como a de maior potencial.
A osmose reversa é um processo de separação em que um solvente é separado de um soluto de baixa massa molecular por uma membrana permeável ao solvente e impermeável ao soluto. Isso ocorre quando se aplica uma grande pressão contrária à sua pressão osmótica sobre o meio aquoso. Por esse motivo, é chamada de osmose reversa e é aplicada com sucesso em processos de dessalinização da água do mar, onde ao se utilizar uma pressão hidráulica relativamente elevada sobre a solução, os íons de sais e contaminantes são excluídos enquanto a água é forçada através da membrana.
Esse processo usando instalações na superfície ou no litoral gera grandes quantidades de efluentes contendo os sólidos removidos da água do mar em concentrações elevadas.
Esses efluentes possuem uma concentração elevada de sais e outros sólidos dissolvidos e removidos da água do mar, que ao serem descartados nas águas adjacentes às ditas instalações, causariam sérios danos à vida marinha e ao ecossistema. Adicionalmente, além dos problemas acima mencionados, 55% a 80% da água bombeada para a instalação de dessalinização localizada na superfície, dependendo do tipo de membrana utilizada, é descartada como efluentes.
Tendo em vista o elevado volume de efluentes descartados, o aumento na concentração salina local acarretaria, além de danos a vida marinha e ao ecossistema, uma rápida obstrução das membranas. Dessa forma, as membranas devem ser removidas e tratadas para eliminar a sujeira, ou até mesmo serem substituídas, paralisando e onerando o processo de dessalinização.
O uso de águas costeiras de pouca e média profundidade, por apresentarem elevados índices de poluentes, sólidos em suspensão e microorganismos, requer extensivas instalações de tratamento, envolvendo operações de filtração, floculação, decantação e desinfecção/esterilização. Outra conseqüência danosa ao meio ambiente utilizando água do mar nessa faixa de profundidade, é a potencial destruição da vida marinha da água captada.
Além dos fatores acima descritos, para efetuar a osmose reversa é necessário comprimir a água do mar para forçá-la permear através da membrana semipermeável. Para atingir as elevadas pressões requeridas, na faixa de 45 a 70 kg/cm2, a demanda de energia é estimada na faixa de 5 a 6 kW/m3 de água dessalinizada, constituindo-se no principal fator de custo do processo. No intuito de sobrepor estas dificuldades, foram desenvolvidos sistemas e dispositivos para dessalinização da água do mar, os quais são conhecidos do estado da técnica, porém apresentam características distintas da presente invenção.
0 documento BR PI0012593-8 refere-se a um processo para a dessalinização contínua de água e dispositivo de osmose reversa para a dessalinização contínua de água que consiste na introdução da água do mar em um primeiro nível de pressão em um dispositivo de compensação de pressão, antes de causar a penetração em um segundo nível de pressão, mais alta que o primeiro, para dentro de um módulo de membrana, então na evacuação a partir do último a água dessalinizada e a água salgada concentrada. A invenção objetiva o aumento da eficiência e, conseqüentemente, o balanço de energia de um tal processo. Para alcançar isso, a água salgada concentrada evacuado do módulo de membrana é introduzida continuamente em um segundo nível de pressão, no dispositivo de compensação de pressão, onde é usada para passar a água salgada, a qual foi introduzida no dispositivo de compensação de pressão, para o segundo nível de pressão, e para evacuar a água salgada e transportá-la para o módulo de membrana.
O processo descrito acima se restringe a descrever o dispositivo de osmose reversa, sem citar as outras instalações do processo, bem como profundidade de captação da água do mar e como a água salgada concentrada é descartada.
O documento US 6,800,201 descreve uma instalação compreendendo um enorme cilindro de aço aberto no topo e no fundo, assentado no fundo do mar, com diversos módulos fixados lateralmente em profundidades não especificadas, que possibilitem a osmose reversa sem o emprego de bombas.
No documento acima é citado que os ditos módulos podem ser removidos individualmente, entretanto não é descrito como esta operação se realiza, nem as profundidades de captação de água do mar, bem como das instalações dos módulos.
O documento BR PI0417121-7 refere-se a um sistema para a dessalinização da água do mar para obter água dessalinizada e um concentrado, método de dessalinização da água do mar a bordo de uma embarcação que singra os mares posicionada na superfície de um corpo de água do mar e método de mistura da água do mar com um concentrado produzido por um sistema de dessalinização baseado em uma embarcação posicionada na superfície de um corpo de água do mar que inclui um sistema de admissão de água, um sistema de osmose reversa, um sistema de descarga de concentrado, um sistema de transferência de permeado, uma fonte de alimentação e um sistema de controle. O sistema de descarga de concentrado inclui uma pluralidade de portas de descarga de concentrado.
O processo descrito pelo documento brasileiro acima, diverge do preconizado pelo presente pedido de patente, uma vez que a instalação para dessalinização da água do mar encontra-se a bordo de um navio, portanto na superfície, requerendo elevadas pressões para osmose reversa, conseqüentemente, consumindo muita energia. Assim sendo, para a produção de água potável abundante e com custos aceitáveis, é necessário um processo de dessalinização de água do mar que não apresente os problemas ambientais e os custos de operação das instalações descritas nos documentos acima.
É, portanto, uma necessidade do estado da técnica proporcionar um sistema de dessalinização de água do mar de grandes profundidades que compreende instalações submersas que utilizam osmose reversa, produzindo água potável de maneira consistente e confiável, sem causar danos a vida marinha e ao ecossistema.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
O objetivo da invenção é propiciar um sistema de dessalinização de água do mar, de modo a obter água potável, através de instalações submersas posicionadas em águas profundas, utilizando módulos de permeação através de osmose reversa, sem causar danos à vida marinha e ao ecossistema.
Outro objetivo é utilizar o diferencial de pressão hidráulica existente entre a profundidade local e a pressão mantida nos módulos de permeação, para forçar a permeação da solução salina através da membrana de osmose reversa, reduzindo assim a demanda de energia, conseqüentemente os custos.
Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar módulos de permeação (módulos de osmose reversa) que podem ser acoplados e desacoplados do tanque central, independentemente, permitindo a manutenção e limpeza das membranas de cada módulo na superfície, sem interromper o processo de dessalinização nos outros módulos.
Outro objetivo é utilizar água do mar de uma faixa de profundidade em que as condições ambientes não permitem o desenvolvimento de bactérias e até mesmo vírus, suprimindo a necessidade de tratamentos preliminares da água do mar antes de iniciar o processo de dessalinização.
Ainda outro objetivo da presente invenção, ao utilizar o uso de água do mar nas profundidades aludidas acima, é prolongar a vida útil das membranas de osmose reversa, e aumentar os intervalos para manutenção das mesmas.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A Figura 1 é uma vista esquemática geral das instalações para dessalinizar água do mar;
A Figura 2 é uma vista esquemática de um dos tanques de lastro;
A Figura 3 é uma vista esquemática da instalação submersa e seus componentes;
A Figura 4 é uma vista esquemática de um módulo de permeação (módulo de osmose reversa) e seus componentes.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Inicialmente, destacam-se abaixo alguns conceitos importantes sobre os oceanos, adquiridos através de estudos realizados por oceanógrafos.
As correntes marinhas profundas iniciam a sua longa viagem originando-se nos pólos e movendo-se no fundo dos oceanos em direção aos trópicos, repondo a água evaporada.
Na superfície do mar, nas chamadas zonas eufótica e disfótica, que se estendem até 300m de profundidade, devido à incidência de raios solares e as correntes de recirculação, ocorrem a maior parte da atividade biológica. A fotossíntese e outros processos biológicos consomem quase a totalidade dos nutrientes existentes no oceano.
Na zona afótica, a partir de 300m de profundidade, sob temperaturas próximas de 0°C e elevadas pressões, praticamente cessam todas as atividades biológicas. Em profundidades próximas de l.OOOm, as condições ambientes não permitem o desenvolvimento de bactérias e, até mesmo, vírus.
Não tendo qualquer interação com a superfície (estima-se que sejam necessários 1.000 anos para ,a recirculação das frias e densas camadas profundas com as camadas superficiais), a turbidez da água do mar é inferior a 0,05 UTN (unidades de turbidez nefelométrica), enquanto nas águas superficiais situam-se entre 0,3 e 3,0 UTN. Dessa maneira, a exigência de tratamentos preliminares da água do mar, necessários para permitir uma vida útil aceitável das membranas, não é tão crítica e os períodos de uso das membranas entre retrolavagens, bem como a sua vida útil são prolongados.
A água do mar tem uma elevada concentração de sais, da ordem de 35.000 mg de sólidos totais dissolvidos por litro. A pressão osmótica de água potável contendo cerca de 1.000 mg de sólidos totais dissolvidos é de 0,703 kg/cm2. Consequentemente a pressão mínima necessária para a osmose reversa seria de 49,8 kg/cm2 o que corresponderia a profundidades de 500 m.
Por outro lado é sabido que as membranas operam mais eficientemente e com vida de operação mais dilatada quando a taxa de permeação é mantida entre 0,1 e 0,3.
Assim, para uma eficiente velocidade de permeação e utilização de águas com menores valores de turbidez, as profundidades ótimas são superiores a 600 m.
Sendo assim, efetuando a osmose reversa de águas oceânicas utilizando-se módulos de permeação estacionados em profundidades entre 600 e 1200 m, o diferencial de pressão hidráulica existente entre essas profundidades e a pressão atmosférica é suficiente para forçar a permeação da solução salina através da membrana de osmose reversa, reduzindo assim a demanda de energia.
Como a quantidade de água desionizada permeada corresponde à cerca de 20% do total de água do mar que entra no processo, o consumo de energia elétrica no processo de osmose reversa é reduzido proporcionalmente, e corresponde apenas ao requerido para bombear a água desionizada para a superfície.
Dessa forma, a presente invenção descreve um processo para a obtenção contínua de água potável através de osmose reversa de águas oceânicas da região afótica, em profundidades compreendidas entre 600 e 1200 m.
Nessas profundidades cessam praticamente todas as atividades biológicas tornando desnecessário o tratamento prévio da água do mar, inexistindo poluentes, acarretando em um aumento da vida útil das membranas.
Para assegurar a continuidade do processo, na concepção preferida para esta invenção, propõe-se uma instalação constituída de diversos módulos conectados a um tanque central que coleta a água desionizada produzida.
A construção modular permite que cada módulo seja individualmente desacoplado do tanque central e içado à superfície para limpeza e manutenção periódicas, sem afetar a produtividade da instalação.
Essa instalação não deve se apoiar no leito do oceano para evitar que a operação venha a ser prejudicada por sedimentos. A profundidade é mantida constante por meio de sistemas automatizados, que operam válvulas de controle, realizando operações de alagamento de tanques de lastro, acoplados aos módulos, ou sua drenagem por meio de insuflação de ar.
A instalação submersa é também equipada com tanques de lastro que, igualmente por meio de operações de alagamento ou drenagem, realizadas por meio de válvulas de controle acionadas automáticamente por meio de sensores de pressão, mantêm a citada instalação em profundidade constante.
É previsto uma plataforma flutuante de apoio, mantida em posição geoestacionária por meio de GPS e atuação de motores, conectada às instalações de permeação submarinas, que controla a operação e fornece energia elétrica e ar comprimido, bem como instalações para o armazenamento de água, seu tratamento e bombeamento para o litoral ou para navios.
A instalação submersa é constituída de um tanque central (1) de armazenamento de água e diversos berços (2) de atracamento de módulos de dessalinização (10). Cada berço (2) é provido de engates rápido (3) e válvula de bloqueio (4) e conecta-se por tubulação ao tanque central (1).
A instalação submersa conta com tanques de lastro (5), para permitir a submersão, emersão e posicionamento na profundidade operacional, além de instrumentação de medição e controle, bem como válvulas de controle acionadas remotamente pela sala de controle na plataforma flutuante.
Para a submersão da instalação submarina, os ditos tanques de lastro (5) são inundados por meio da abertura das válvulas (6). Para a estabilização em profundidade pré-definida ou o içamento à superfície, a água é expulsa parcialmente ou totalmente por meio de ar comprimido suprido através da tubulação (8) e operado por meio da válvula (7).
A estabilização da instalação submarina na profundidade operacional é realizada por meio dos sensores de pressão (9), que automaticamente pela atuação das válvulas (6) e (7), efetuam o alagamento dos tanques de lastro ou a sua drenagem, por meio de pressão de ar suprida pela tubulação (8).
O tanque central (1) de coleta de água desionizada proveniente dos módulos de osmose reversa (10) é provido de bombas (11), para o bombeamento da água produzida, em função do nível de água no tanque conforme medição através do sensor de nível (12), para a plataforma flutuante de apoio na superfície através da tubulação (13).
0 dito tanque central é mantido sob pressão atmosférica através da tubulação (14).
Em conformidade com a Figura 4, os módulos de osmose reversa (10) são concebidos como estruturas cilíndricas verticais, constituídos de pré-filtro (15) para remoção de partículas, uma unidade de ultrafiltração (16) , além das membranas de osmose reversa (17). Os ditos módulos de osmose reversa (10) são ainda providos de tanques de lastro (5) , interligados à sua superfície lateral externa, para permitir a submersão, emersão e posicionamento na profundidade operacional, além de instrumentação de medição e controle, bem como válvulas de controle acionadas remotamente pela sala de controle na plataforma flutuante.
Para a submersão dos ditos módulos (10), os ditos tanques de lastro (5) são inundados por meio da abertura das válvulas (6). Para a estabilização em profundidade pré- definida ou o içamento dos ditos módulos (10) à superfície, a água é expulsa parcialmente ou totalmente por meio de ar comprimido insuflado pela válvula (7) e suprido através da tubulação (8).
Os módulos de osmose reversa(10) são submergidos de modo controlado pelos tanques de lastro(5) e guiados por cabos-guia(18) para berços(2), dispostos ao redor do tanque central(1), onde se atracam por meio de engates- rápidos(3) . Após conexão, a pressão no interior do módulo (10), medida por meio de um sensor de pressão (19), é ajustada pela válvula (20), por meio de ar comprimido suprido através da tubulação (21).
A seguir, quando a pressão no interior do módulo de osmose reversa (10) atingir o valor desejado para a operação, a válvula de admissão (22) de água do mar, a válvula de saida (24) de permeado, e a válvula de saida (23) de concentrado (salmoura), das membranas de osmose reversa (17), dispostas no módulo (10), são abertas, iniciando-se a operação de dessalinização. Ressalta-se que os valores desejados para a operação, conforme acima referidos, dependem das profundidades em que a estação submarina for estabilizada. Assim, por exemplo, a uma profundidade de 1000 m a pressão interna seria de 4-6 bar, ajustando-se operacionalmente em função da vazão de permeado através das membranas como medido pelo sensor de vazão (26).
Quando o nivel de água dessalinizada no vaso de retenção (28) do módulo (10) atinge o valor operacional, conforme medição através do sensor de nivel (25), a válvula esfera de bloqueio (4) no tanque (1) é aberta. A seguir, a válvula (29) disposta no fundo do vaso de retenção (28) , inicia a transferência da água potável produzida para o tanque (1), de acordo com a medição realizada pelo sensor de nivel (25).
A saida de água potável do módulo (10) é avaliada em função da vazão de saida das membranas (17), de acordo com o medidor de vazão (26), e do nivel (25) de água desionizada acumulada no vaso de retenção (28) no interior do módulo (10).
A eficiência da permeação é avaliada pela vazão de água desionizada produzida por cada módulo e pela qualidade dessa água conforme medição por meio de sensor de condutividade {21).
A energia compressiva necessária à osmose reversa é produzida pelo diferencial de pressão entre o exterior e o interior do módulo (10). A pressão dentro do módulo (10) é mantida constante por meio do alivio de pressão para a atmosfera através da tubulação (21) e da válvula (20), de modo a assegurar um gradiente de pressão constante, dentro dos níveis desejados para a operação, no sentido de proporcionar uma ótima taxa de permeação e prolongar a vida útil das membranas.
A água dessalinizada produzida por todos os módulos (10) é coletada no tanque central (1), de onde é bombeada para a superfície por meio da bomba (11) e da tubulação (13). A vazão é controlada de modo a manter o nível de água no fundo do tanque constante e, consequentemente, manter estável a profundidade.
A qualidade da água dessalinizada é monitorada em cada módulo de dessalinização (10) continuamente através de sensor de condutividade (27). Na ocorrência de aumento repentino da condutividade da água dessalinizada, a operação do módulo (10) é suspensa através do fechamento das válvulas (4), (22), (23), (24) e (29), iniciando-se, a seguir, às operações de emersão do módulo para manutenção. Como subproduto do processo de osmose reversa, é produzida uma salmoura concentrada. Devido à sua maior densidade, a salmoura é convenientemente descartada por meio da força da gravidade, através de mangueiras (30), para profundidades na faixa de 20 a 40 m abaixo dos módulos (10). O nível de descarte deve se localizar significativamente acima do fundo do mar para que não seja aumentada a concentração local de sedimentos por turbulência.
A instrumentação de controle permite manter as taxas de permeação constantes na faixa ótima de 10-35%, visando reduzir a deposição de sedimentos sobre as membranas e, assim, contribuindo para aumentar a vida útil das ditas membranas e reduzir a freqüência de manutenções.
Nas instalações da presente invenção, comparativamente com instalações operando na superfície, e considerando as mesmas quantidades de água dessalinizada produzidas, é obtida uma redução do consumo de energia elétrica da ordem de 60 a 80%.
Vale ressaltar que nas profundidades de operação da presente invenção, não existem formas de vida microscópicas dependentes da luz, isto é plânctons, motivo pelo qual não ocorre nenhum dano ambiental.
Será facilmente compreendido por aqueles versados na técnica que modificações podem ser realizadas na invenção sem com isso se afastar dos conceitos expostos na descrição precedente. Essas modificações devem ser consideradas como incluídas dentro do escopo da invenção. Conseqüentemente, as concretizações particulares descritas em detalhe anteriormente são somente ilustrativas e não limitativas quanto ao escopo da invenção, ao qual deve ser dada a plena extensão das reivindicações em anexo e de todos e quaisquer equivalentes das mesmas.
Claims (7)
1. Sistema para dessalinização de água do mar através de osmose reversa de águas oceânicas da região afótica, em que a dessalinização ocorre a uma profundidade na faixa de 600 a 1200m, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende uma plataforma flutuante de apoio que controla a operação e fornece energia elétrica e ar comprimido a um tanque central (1) e a pelo menos um módulo de osmose reversa (10) submersos, em que - o tanque central (1) de armazenamento de água se conecta a pelo menos um módulo de osmose reversa (10), através de engates-rápidos (3), coletando a água dessalinizada que é posteriormente bombeada para a plataforma flutuante por meio da bomba (11) através da tubulação (13), - cada módulo de osmose reversa (10) é interligado lateralmente a tanques de lastro (5), dotados de válvulas (6) e (7) acionadas remotamente, as quais controlam a inundação ou drenagem dos ditos tanques (5), através de admissão de água do mar ou a sua expulsão por meio de ar comprimido conduzido pela tubulação (8), em que cada módulo de osmose reversa (10) utiliza a diferença de pressão hidráulica existente entre a profundidade local e a pressão mantida no interior do dito módulo de osmose reversa (10), forçando a permeação da solução salina através da membrana de osmose reversa (17), sendo a pressão no interior do módulo (10) ajustada por meio de um sensor de pressão (19) e pela válvula (20), que controla a admissão de ar comprimido conduzido pela tubulação (21), onde: (i) quando a pressão no interior do módulo de osmose reversa (10) atingir o valor desejado para a operação, a válvula de admissão (22) de água do mar, a válvula de saida de permeado (24), e a válvula de saida de salmoura (23) das membranas de osmose reversa (17), dispostas no módulo (10), são abertas, iniciando a operação de dessalinização; (ii) quando o nivel no fundo do módulo (10) atingir o valor desejado a válvula de esfera de bloqueio (4) disposta na tubulação de interligação com o tanque (1), é aberta; (iii) em função do nivel no vaso de retenção (28), a válvula (29) drena a água dessalinizada para o tanque (1); (iv) na ocorrência de aumento na condutividade da água dessalinizada em um módulo (10), a operação desse módulo é suspensa pelo bloqueio das válvulas (4), (22), (23), (24) e (29), procedendo-se, a seguir, ao içamento do módulo para realização das operações de limpeza e manutenção.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que quando o módulo de osmose reversa (10) é submergido, sua imersão é guiada para os berços (2), dispostos em torno do tanque central (1), através de cabos-guia (18).
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saida de água dessalinizada do módulo de osmose reversa (10) é controlada por uma válvula (29), em função da vazão de saída das membranas (17), de acordo com o medidor de vazão (26), e do nível (25) de água desionizada acumulada no vaso de retenção (28), disposto no interior do dito módulo (10).
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os efluentes provenientes da dessalinização da água do mar são descartados para níveis de profundidade na faixa de 20 a 40 m abaixo do dito módulo de osmose reversa (10), por meio da força da gravidade, através de mangueiras (30).
5. Instalações para dessalinização de água do mar para a operação do sistema descrito nas reivindicações 1 a -4, caracterizadas pelo fato de que ditas instalações são constituídas de: - uma plataforma flutuante de apoio que controla a operação e fornece energia elétrica e ar comprimido, além de instalações para armazenagem, tratamento e bombeamento da água potável para navios e/ou para o litoral; - um tanque central (1) de coleta de água proveniente dos módulos de dessalinização (10), provido de válvulas esfera de bloqueio (4), bomba (11) para o bombeamento através da tubulação (13) da água desionizada para a plataforma flutuante; - pelo menos um módulo de osmose reversa (10) constituído de estrutura cilíndrica vertical, conectado ao tanque central (1), através de engates-rápidos (3), e provido de tanques de lastro (5), dotados de válvulas (6) e (7), sensor de pressão (9), e interligados à tubulação de ar comprimido (8), sendo dito módulo (10) dotado ainda de: - um pré-filtro (15) para remoção de partículas, - uma unidade de ultrafiltração (16), - membranas de osmose reversa (17), - cabos-guia (18), - sensor de pressão (19), - válvula (20) de admissão de ar comprimido, - tubulação de ar comprimido (21), - válvula (22) de admissão de água do mar, - válvula (23) de saída de salmoura, - válvula (24) de saída da água dessalinizada, - medidor de vazão (26), - sensor de condutividade (27), - vaso de retenção (28) de água dessalinizada, - válvula (29) de controle de vazão da água dessalinizada, - vaso de retenção (28) de água dessalinizada; - mangueiras (30) de esgotamento de salmoura.
6. Instalações, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadas pelo fato dos ditos módulos de osmose reversa (10) poderem ser acoplados e desacoplados individualmente do dito tangue central (1).
7. Instalações, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadas pelo fato do dito tanque central (1) e os módulos de osmose reversa (10) não estarem apoiados no fundo do mar, ficando preferencialmente estacionados a cerca de 100 a 200 m do fundo mar.
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Cited By (4)
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-
2010
- 2010-04-30 BR BRPI1001363-6A patent/BRPI1001363A2/pt not_active Application Discontinuation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190047879A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Evans Robert B | Desalination system and method |
| WO2019032800A1 (en) | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Evans Robert B | SYSTEM AND METHOD FOR DESALINATION |
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| US11097962B2 (en) | 2017-08-11 | 2021-08-24 | Evans Robert B | Desalination system |
| WO2021245437A1 (en) * | 2020-06-01 | 2021-12-09 | Stokes Michael Phillip | Desalination arrangement |
| EP4301702A4 (en) * | 2021-03-02 | 2024-07-10 | FSubsea AS | System and method for desalination of water |
| ES3050482A1 (es) * | 2024-06-19 | 2025-12-19 | Fernandez Raul Lopez | Sistema desalinizador de agua |
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