ES2986758T3 - Proceso para tratar agua con un sistema de membrana de ósmosis inversa de volumen variable de alta recuperación - Google Patents

Proceso para tratar agua con un sistema de membrana de ósmosis inversa de volumen variable de alta recuperación Download PDF

Info

Publication number
ES2986758T3
ES2986758T3 ES19759242T ES19759242T ES2986758T3 ES 2986758 T3 ES2986758 T3 ES 2986758T3 ES 19759242 T ES19759242 T ES 19759242T ES 19759242 T ES19759242 T ES 19759242T ES 2986758 T3 ES2986758 T3 ES 2986758T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
concentrate
unit
volume
recovery
receiving unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19759242T
Other languages
English (en)
Inventor
Bernard Roy Mack
Kevin Rollings
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS
Original Assignee
Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS filed Critical Veolia Water Solutions and Technologies Support SAS
Application granted granted Critical
Publication of ES2986758T3 publication Critical patent/ES2986758T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/06—Energy recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/12—Controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/08—Specific process operations in the concentrate stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/251—Recirculation of permeate
    • B01D2311/2512—Recirculation of permeate to feed side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/252—Recirculation of concentrate
    • B01D2311/2523—Recirculation of concentrate to feed side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • B01D2313/083—Bypass routes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/18—Specific valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/243—Pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/246—Energy recovery means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/30—Specific dilution or de-ionizing chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50—Specific extra tanks
    • B01D2313/501—Permeate storage tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50—Specific extra tanks
    • B01D2313/502—Concentrate storage tanks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/22—Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Un sistema de ósmosis inversa de volumen variable de alta recuperación en el que el volumen de concentrado que circula por el sistema de ósmosis inversa se reduce en respuesta al aumento de los niveles de recuperación. Al reducir el volumen de concentrado que circula por el sistema de ósmosis inversa, se reduce el tiempo de ciclo del concentrado altamente saturado que pasa por el sistema de ósmosis inversa. La reducción del tiempo de ciclo del concentrado que pasa por el sistema de ósmosis inversa tiende a minimizar o reducir la formación de incrustaciones en la membrana. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para tratar agua con un sistema de membrana de osmosis inversa de volumen variable de alta recuperaciónCAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un proceso para tratar agua en sistemas de membrana de ósmosis inversa (OI) de alta recuperación.
ANTECEDENTES
La formación de incrustaciones en las membranas de los sistemas OI es un problema grave. La formación de incrustaciones se produce cuando las sales inorgánicas, tales como carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfato de bario, etc., en el concentrado, precipitan y se depositan sobre la superficie de las membranas. La formación de incrustaciones provoca la obstrucción de las membranas. Las membranas obstruidas generan costes energéticos más elevados y acortan su vida útil. Además, las membranas con incrustaciones requieren una limpieza frecuente (en línea y fuera de línea) con algunos procesos de limpieza implican una limpieza química. La limpieza y el tiempo de inactividad asociado a ella son costosos.
Los sistemas OI suelen funcionar con una recuperación del 50-75%. Es difícil conseguir una recuperación elevada del orden del 80-95% de forma constante. Con estas altas tasas de recuperación, el concentrado que circula por el sistema OI se sobresatura de componentes de incrustación. La circulación continua del concentrado sobresaturado con componentes de incrustación durante un periodo de tiempo significativo a menudo provoca la formación de incrustaciones en las membranas OI. Esto suele tratarse en el contexto de lo que se denomina tiempo de inducción de formación de incrustaciones. Si el concentrado OI se sobresatura y se hace circular continuamente a través del sistema OI durante un tiempo más prolongado que el tiempo de inducción para la formación de incrustaciones, entonces hay una posibilidad de que se produzca la formación de incrustaciones en las membranas OI. Aunque pueden utilizarse productos químicos para ralentizar el tiempo de inducción de formación de incrustaciones estos productos químicos tienen un límite.
Por lo tanto, ha existido y sigue existiendo la necesidad de sistemas OI de alta recuperación diseñados para minimizar o reducir la formación de incrustaciones en la membrana.
El documento US 2017/239620 divulga un proceso de tratamiento de agua en un sistema de ósmosis inversa (OI) de volumen que se hace funcionar en un modo continuo para la prevención de formación de incrustaciones.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un proceso OI semicontinuo de volumen variable donde el volumen del sistema OI se reduce a medida que los niveles de recuperación aumentan. Esto reduce eficazmente el tiempo de ciclo de concentrado a través del sistema OI, lo que a su vez reduce la probabilidad de formación de incrustaciones en la membrana. En otras palabras, el sistema OI y proceso está diseñado de tal manera que a niveles de recuperación relativamente altos (por ejemplo, 80-98%), el tiempo de ciclo de concentrado sea menor que el tiempo de inducción para la formación de incrustaciones.
En una realización, el sistema OI incluye una unidad de recepción de concentrado con dos depósitos que reciben y retienen el concentrado producido por una unidad OI. A niveles de recuperación relativamente bajos (por ejemplo, inferiores a 80%), todo o sustancialmente todo el volumen de concentrado en la unidad de recepción de concentrado se hace circular a través del sistema OI. Sin embargo, a medida que el nivel de recuperación aumenta y el concentrado se vuelve más concentrado con componentes de incrustación, uno de los depósitos se aísla del sistema OI, reduciendo así el volumen del sistema OI. Al reducir el volumen del sistema OI, el tiempo de ciclo de concentrado se reduce. Esto reduce el tiempo en el que los niveles de alta saturación de los componentes de incrustación existen en el sistema OI. En otra realización, la unidad de recepción de concentrado comprende una red de tuberías que incluye una serie de válvulas colocadas estratégicamente. Al abrir y cerrar varias válvulas, el volumen de concentrado en la red de tuberías que se hace circular a través del sistema OI varía. A niveles de recuperación relativamente bajos, las válvulas están configuradas de tal manera que un volumen de concentrado relativamente grande en la red de tuberías se hace circular a través del sistema OI. A medida que los niveles de recuperación y saturación de la concentración aumentan, las válvulas se manipulan para reducir el volumen de concentrado desde la red de tuberías que se hace circular a través del sistema OI. Esto reduce el tiempo de ciclo del concentrado más saturado y por tanto reduce o minimiza la formación de incrustaciones en la membrana.
Otros objetos y ventajas de la presente invención resultarán evidentes y obvios a partir de un estudio de la siguiente descripción y los dibujos acompañantes que son meramente ilustrativos de tal invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema OI de volumen variable de alta recuperación.
La figura 2 es un diseño alternativo para el sistema OI de volumen variable.
La figura 3 es otro diseño alternativo más para el sistema OI de volumen variable.
La figura 4 representa un sistema OI de volumen variable que incluye una unidad de recepción de concentrado que comprende una red de tuberías.
DESCRIPCIÓN DE EJEMPLOS DE REALIZACIONES
El sistema OI de recuperación depende del número de veces (ciclos) que el agua de alimentación pasa a través de una unidad OI. Si un sistema OI está funcionando al 50% de recuperación por paso, por ejemplo, el tiempo requerido para incrementar la concentración depende del volumen de sistema y la recuperación global depende del número de ciclos que el agua de alimentación realiza a través del sistema OI. El ejemplo siguiente ilustra este principio.
• Para el 80% de recuperación, el agua de alimentación pasa alrededor del sistema cinco ciclos.
• Para el 90% de recuperación, el agua de alimentación pasa alrededor del sistema diez ciclos.
• Para el 95% de recuperación, el agua de alimentación pasa a través del sistema 20 ciclos.
• Para el 98% de recuperación, el agua de alimentación pasa a través del sistema 50 ciclos.
Así, si el tiempo de ciclo de un sistema particular son dos minutos, después para un 98% de recuperación, el tiempo total es de 100 minutos. Para un 95% de recuperación, el tiempo total es de 40 minutos. Estos son tiempos de ciclo relativamente largos y puede superar el tiempo de inducción para la formación de incrustaciones.
Esto sugiere que proporcionando un sistema OI con un volumen variable se puede reducir o minimizar la formación de incrustaciones en la membrana. Al emplear un volumen variable, el proceso puede diseñarse para hacer circular un volumen de concentrado relativamente grande a través del sistema OI cuando el nivel de recuperación es relativamente bajo (por ejemplo, inferior al 80%). Además, a medida que el nivel de recuperación aumenta al 80% y por encima, después el proceso está diseñado para reducir el volumen de concentrado que ha circulado a través del sistema OI. Esto significa que la exposición del sistema al concentrado altamente saturado o sobresaturado se reduce. Para cualquier volumen y tasa de recuperación, el proceso tiene como objetivo controlar el tiempo de ciclo de concentrado a menos del tiempo de inducción para la formación de incrustaciones.
Con referencia adicional a los dibujos y en particular a la figura 1, un sistema de tratamiento de agua se muestra en la presente memoria indicado generalmente por el número 10. En primer lugar, se describirán los componentes básicos del sistema de tratamiento de agua 10 y a partir de ahí se tratará el método o proceso llevado a cabo por el sistema de tratamiento de agua.
El sistema de tratamiento de agua 10 incluye una o más unidades de separación de membrana. En la realización mostrada en la figura 1, la unidad de separación de membrana comprende una unidad de ósmosis inversa 20. La expresión "unidad de ósmosis inversa" o "unidad OI" se define expresamente en el presente documento como abarcando un sistema o unidad de nanofiltración. La unidad de ósmosis inversa 20 puede incluir una unidad OI de una sola etapa o una de dos etapas. Aguas arriba de la unidad OI 20 está una bomba de velocidad variable a alta presión 22. El sistema de tratamiento de agua 10 incluye una unidad de recuperación de energía 24. Tal como se explicará más adelante, tanto el concentrado procedente de la unidad de ósmosis inversa 20, y en algunos casos el agua de alimentación a la unidad de ósmosis inversa pasa a través de la unidad de recuperación de energía 24. La energía asociada al concentrado que abandona la unidad OI 20 se transfiere eficazmente al agua de alimentación que pasa a través de la unidad de recuperación de energía 24. Conectada operativamente entre la unidad de recuperación de energía 24 y el lado de entrada de la unidad OI 20 está una bomba de recuperación de energía 26. La bomba de recuperación de energía 26 está operativa para bombear el agua de alimentación que abandona la unidad de recuperación de energía 24 hacia la unidad OI 20.
Aguas arriba de la bomba de alta presión 22 está una unidad de recepción de concentrado 28 de volumen variable que recibe concentrado producido por la unidad OI 20. La unidad de recepción de concentrado 28 se hace funcionar bajo una presión relativamente baja. Aunque la presión puede variar en la unidad de recepción de concentrado 28, la presión en ella en una realización preferida se mantiene a una presión más baja que la presión en el lado de salida de la bomba de presión 22. En un ejemplo, la presión en la unidad de recepción de concentrado 28 se mantiene a aproximadamente 2,07 bar (30 psi) Posteriormente en el presente documento se tratarán con más detalle la unidad de recepción de concentrado 28 y el proceso de variar el volumen del concentrado que ha circulado a través del sistema OI .
El sistema de agua 10 incluye un número de válvulas de control de flujo para controlar el flujo de agua de alimentación, concentrado y permeado a través del sistema. En la realización ilustrada en la figura 1, el sistema de trabamiento de agua incluye válvulas de control automático 30, 32 y 34. Adicionalmente, se proporcionan válvulas antirretorno 36 y 38. La válvula antirretorno 36 solo permite el flujo de izquierda a derecha y la válvula antirretorno 38 solo permite el flujo de derecha a izquierda, tal como se ve en la figura 1.
El sistema de trabamiento de agua 10 está diseñado para proporcionar una corriente de permeado a un cliente o a un punto de suministro seleccionado. Obsérvese en la figura 1 la anotación "permeado entregado". Justo aguas arriba de esto está una válvula de control de flujo 40 que está dispuesta aguas abajo de la válvula de control automático 34. Tal como se tratará más adelante, al ajustar selectivamente la válvula de control de flujo 40, puede controlarse el caudal del permeado suministrado por el sistema.
El sistema de tratamiento de agua 10 está diseñado para operar en dos modos. El primer modo se denomina modo de funcionamiento normal. El segundo modo se denomina modo de descarga o drenaje de concentrado. Inicialmente, en el primer modo de funcionamiento normal las válvulas 30, 32 y 34 están cerradas. Un agua de alimentación presurizada, es decir, agua presurizada se dirige hacia el sistema a través de la línea 42. Se impide que el agua de alimentación en la línea 42 pase a través de la válvula antirretorno 38. Entonces, el agua de alimentación presurizada entra en la línea 44 y pasa a través de la unidad de recuperación de energía 24. El agua de alimentación que sale de la unidad de recuperación de energía 24 se bombea mediante la bomba de recuperación de energía hacia y a través de la unidad OI 20. Esto produce un permeado y un concentrado. Ya que en este punto en el tiempo la válvula de control automático 34 está cerrada, el permeado que abandona la unidad de ósmosis inversa 20 se dirige a través de la línea 50, a través de la válvula antirretorno 38 donde el permeado se mezcla con el agua de alimentación en la línea 42 y la mezcla se dirige a través de la unidad de recuperación de energía 24 donde la bomba de recuperación de energía 26 bombea a la misma hacia y a través de la unidad OI 20. Este patrón de flujo para el agua de alimentación y el permeado continua durante algún tiempo. Mientras tanto, el concentrado producido por la unidad OI 20 se dirige a través de la línea 46 y a través de la unidad de recuperación de energía 24 hacia la línea 48 que suministra el concentrado hacia la unidad de recepción de concentrado 28 de volumen variable. Como se ha señalado anteriormente, el concentrado recibido por la unidad de recepción de concentrado 28 se retiene o mantiene bajo una presión relativamente baja en comparación con la presión que sale en el lado de salida de la bomba de alta presión 22. El concentrado retenido en la unidad de recepción de concentrado 28 está a una presión suficiente para inducir al concentrado a pasar desde la unidad de recepción de concentrado 28 a través de la válvula antirretorno 36 hacia la bomba de alta presión 22 que bombea el concentrado hacia y a través de la unidad OI 20. Se aprecia que el concentrado que sale de la bomba de alta presión 22 se mezcla con el efluente desde la bomba de recuperación de energía 26 y la mezcla total se bombea hacia y a través de la unidad OI 20.
Durante el periodo inicial del primer modo de funcionamiento, se detecta o se comprueba la calidad del permeado. Una vez que la calidad del permeado producido por la unidad de ósmosis inversa 20 logra una calidad aceptable, entonces la válvula de control automático 34 se abre. La válvula de control de flujo aguas abajo 40 se configura para suministrar un determinado caudal de permeado a un cliente o a una ubicación aguas abajo. Cabe señalar que la bomba de alta presión 22 se hace controlar mediante un controlador de flujo 22A tal como un PLC y en una realización se controla para mantener un flujo constante de permeado desde la unidad de ósmosis inversa 20. De ello se deduce que el flujo de permeado total que sale de la unidad de ósmosis inversa 20 se mide y se usa mediante el controlador para controlar la bomba de alta presión 22 de velocidad variable de manera que el flujo de permeado total sea constante en general. El caudal de permeado desde la unidad de ósmosis inversa 20 puede superar el caudal de permeado que pasa a través de la válvula de control de flujo 40 al cliente. Esto significa que una porción del permeado producido se hace recircular a través de la unidad de ósmosis inversa 20 a través de las líneas 50 y 44 y a través de la unidad de recuperación de energía 24 hacia donde se bombea de vuelta a la unidad de ósmosis inversa mediante la bomba de recuperación de energía 26.
Ahora, volviendo a la unidad de recepción de concentrado 28, obsérvese la figura 1 donde la unidad de recepción de concentrado incluye depósito 1, depósito 2 y una línea de derivación 28A. Los depósitos y línea de derivación 28A están dispuestos en una relación paralela. Aguas arriba del depósito 1 está una válvula de control automático 28B y aguas arriba del depósito 2 está una válvula de control automático 28C. Adicionalmente, la línea de derivación 28A incluye una válvula de control automático 28D. Aguas abajo del depósito 1 es una válvula antirretorno 28E. Aguas abajo del depósito 2 es una válvula antirretorno 28F. Es decir, la línea de derivación 28A incluye una válvula antirretorno 28G. Las válvulas antirretorno 28E, 28F y 28G impiden el flujo de líquido de derecha a izquierda como se ve en la figura 1.
El sistema 10 está diseñado para variar el volumen de concentrado desde la unidad de recepción de concentrado 28 que se hace circular a través del sistema basándose en el nivel de recuperación que se experimenta en el sistema. Generalmente, a niveles de baja recuperación todo el volumen o sustancialmente todo el volumen de concentrado en la unidad de recepción de concentrado 28 se hace circular a través del sistema OI. A medida que el nivel de recuperación aumenta, el sistema está diseñado para reducir el volumen de ciclo de concentrado a través del sistema. Tal como se ha tratado, en altos niveles de recuperación, el concentrado estará muy saturado o incluso sobresaturado con componentes de incrustación. Al reducir el volumen de concentrado que se hace circular a través del sistema a estos altos niveles de recuperación se deduce que el tiempo de ciclo se reduce, lo que a su vez reduce o minimiza la formación de incrustaciones de la unidad OI 20.
Un ejemplo puede ser útil para entender este principio. En este ejemplo, el sistema 10 se hace funcionar inicialmente a un nivel de recuperación relativamente bajo. En este ejemplo, un nivel de recuperación relativamente bajo es inferior al 80% de recuperación. En este caso se incluyen depósitos 1 y 2 en el circuito, pero la línea de derivación 28 está cerrada. Esto significa que las válvulas 28B y 28C están abiertas y la válvula 28D está cerrada. Así, todo el volumen de concentrado en los depósitos 1 y 2 se hace circular a través del sistema 10 a este nivel de recuperación relativamente bajo.
Una vez que el sistema alcanza un 80% del nivel de recuperación, por ejemplo, uno de los depósitos se aísla del sistema. En este ejemplo, se supone que el depósito 1 está aislado. Una vez aislado, el concentrado en el depósito 1 está fuera de línea y no se hace circular a través del sistema. Ahora solo el concentrado en el depósito 1 se hace circular a través del sistema. Por lo tanto, el volumen de concentrado que se hace circular a través del sistema se reduce. Esto reduce el tiempo de ciclo en el que el concentrado pasa a través del sistema.
Una vez que el nivel de recuperación alcanza el 95%, la válvula de derivación 28D se abre y el depósito 2 se aísla del circuito. Ahora ambos depósitos 1 y 2 están aislados del circuito y solo el concentrado que pasa a través de la línea de derivación 28 se hace circular a través del sistema. Esto alcanza una reducción adicional en volumen de concentrado que se hace circular a través del sistema.
Finalmente se alcanza un nivel de recuperación final u objetivo. En este ejemplo, el nivel de recuperación final se establece en 98%. Una vez que se alcanza un 98% de nivel de recuperación, el primer modo de funcionamiento llega a su fin y el sistema se cambia a un segundo modo de funcionamiento que consiste en drenar concentrado en la unidad de recepción de concentrado 28 procedente del sistema. Esto se explica con más detalle a continuación.
La unidad de recepción de concentrado 28 de la figura 2 es similar a la figura 1 salvo porque una fuente de aire comprimido está conectada operativamente a cada depósito. En esta realización el aire comprimido puede estar dirigido hacia el depósito 1 o el depósito 2 y se utiliza para impulsar el concentrado en estos desde el depósito hacia la corriente de reciclado. Cuando se alcanza la recuperación prevista, los depósitos 1 y 2 pueden rellenarse liberando simplemente el aire atrapado que induce el concentrado hacia el depósito.
La unidad de recepción de concentrado 28 de la figura 3 es similar a la del diseño de la figura 2 salvo porque el depósito 1 y depósito 2 están provistos de cámaras de aire 28H y 28I. Ambas cámaras de aire 28H y 28I están conectadas operativamente a una fuente de aire comprimido. Las cámaras de aire 28H y 28I usan aire comprimido para inflar las cámaras y desplazar el concentrado desde los depósitos respectivos una vez que el sistema consigue el nivel de recuperación objetivo. Una vez que los depósitos 1 y 2 vuelven al servicio, las cámaras de aire 28H y 28I liberan lentamente el aire para inducir menos concentrado saturado hacia los depósitos 1 y 2.
La figura 4 ilustra otro ejemplo de una unidad de recepción de concentrado de volumen variable 28. En este caso, la unidad de recepción de concentrado de volumen variable 28 comprende a red de tuberías que incluye una serie de válvulas de control automático, V1, V2, V3, y V4. Se proporciona un par de bucles de tubería de ramificación 50 y 52 conectados operativamente a la línea de concentrado 48 que a su vez está conectada operativamente en la unidad de recuperación de energía 24 y la bomba de alta presión 22. Al colocar estratégicamente las válvulas de control automático en la línea 48 y en los bucles de tubería 50 y 52, el volumen de concentrado que se hace circular a través del sistema puede variarse y controlarse automáticamente.
Lo siguiente es un diagrama lógico para controlar las válvulas de control automático V1, V2, V3 y V4 a medida que el nivel de recuperación pasa a través de tres umbrales (x% de recuperación, y% de recuperación, y z% de recuperación). En un ejemplo, el x% de recuperación podría ser el 85%, el y% de recuperación podría ser el 90% y el z% de recuperación podría ser el 95%, con un ciclo final al 98% de recuperación.
Finalmente el concentrado suministrado a la unidad de recepción de concentrado 28 de volumen variable se concentrará de manera que se requiere la descarga o drenaje. Una vez que esto sucede, es hora de cambiar desde el primer modo de funcionamiento a un segundo modo de funcionamiento. Hay varias maneras de medir la concentración del concentrado. Pueden establecerse varios umbrales o puntos de consigna. Un medio apropiado es someter el concentrado a una prueba de conductividad y, una vez que la conductividad ha alcanzado un punto de consigna, el sistema de tratamiento de agua se cambiará automáticamente al segundo modo de funcionamiento, lo que de nuevo implica la descarga o drenaje del concentrado desde la unidad de recepción de concentrado 28. En este segundo modo de funcionamiento, las válvulas de control 30 y 32 están abiertas. La unidad de recepción de concentrado 28 se retiene a baja presión. Se inducirá a una porción del concentrado a fluir desde la unidad de recepción de concentrado 28 hacia la línea 52 y a través de la válvula de control automático 32. El concentrado que se drena puede tratarse o disponerse adicionalmente de maneras apropiadas. Durante este tiempo, el agua de alimentación presurizada se dirige a través de la línea 54 y a través de la válvula de control automático 30 hacia la bomba de alta presión 22. De forma eficaz, la bomba de alta presión 22 induce al agua de alimentación a fluir a través de la línea 54 hacia el lado de entrada de la bomba de alta presión 22. Así, mientras una porción del concentrado está drenándose desde la unidad de recepción de concentrado 28, el sistema de tratamiento de agua continúa funcionando con el agua de alimentación que está dirigiéndose directamente hacia la bomba de alta presión 22 y a través de la unidad OI 20. Incluso mientras una porción del concentrado se drena desde la unidad de recepción de concentrado 28, la unidad OI 20 está produciendo una corriente de permeado y al menos una porción de esta corriente de permeado puede suministrarse a través de la válvula de control de flujo 40 hacia una ubicación aguas abajo y de nuevo una porción del permeado puede reciclarse a través de la línea 50, válvula antirretorno 38, línea 44, unidad de recuperación de energía 24 y a través de la bomba de recuperación de energía 26 y de vuelta a la unidad de ósmosis inversa 20. Así, al mismo tiempo, la unidad OI 20 sigue produciendo un concentrado que se dirige a través de la línea 46 a través de la unidad de recuperación de energía 24 y de vuelta a la unidad de recepción de concentrado 28. En una realización preferida, el flujo de concentrado a través de la unidad de recepción de concentrado 28 es un flujo de pistón de manera que el concentrado en la unidad de recepción se desplaza mediante el agua menos concentrada que surge del tratamiento de agua de alimentación solamente o de una mezcla de agua de alimentación y permeado. Durante el segundo modo de funcionamiento, el concentrado en la unidad de recepción de concentrado 28 se vuelve menos concentrado. En otras palabras, el concentrado fresco que se entrega a la unidad de recepción de concentrado 28 está, al menos al comienzo, menos concentrado que el concentrado en la unidad de recepción de concentrado 28. En cualquier caso, la concentración del concentrado se monitoriza continuamente y en algún punto es apropiado cambiar el sistema de tratamiento de agua de vuelta al primer modo o modo de funcionamiento normal. Es decir, a través de una prueba de conductividad, por ejemplo, el concentrado en la unidad de recepción de concentrado 28 puede analizarse y cuando la conductividad alcanza un punto de consigna que permite el primer modo de funcionamiento, entonces el sistema de tratamiento de agua 10 puede cambiarse automáticamente al primer modo de funcionamiento al controlar automáticamente las diversas válvulas tratadas. Como alternativa, el segundo modo o modo de descarga de concentrado puede hacerse funcionar durante un periodo de tiempo establecido y una vez transcurrido el periodo de tiempo establecido, el sistema puede volver al primer modo de funcionamiento.
En algunos casos, la válvula de control de flujo 40 se controla continuamente o intermitentemente por el cliente. Por ejemplo, el cliente puede tener un depósito de retención de permeado aguas abajo de la válvula de control de flujo 40. La válvula de control de flujo 40 puede variarse y controlarse a través de un sensor de nivel en el depósito de retención de permeado. Así, si el nivel de permeado en el depósito de retención de permeado está subiendo, esto da lugar a que se accione la válvula de control de flujo para restringir el flujo a través de la válvula. Esto no requeriría necesariamente que la válvula de control de flujo esté totalmente cerrada tal como ocurriría normalmente con algunos sistemas de ósmosis inversa. Esto dará lugar a la recirculación de una parte del permeado del 0% al 100%, en función del uso o la demanda de agua del cliente. Este modo de funcionamiento permite que el sistema OI proporcione un caudal de permeado variable automático mientras se mantiene un alto nivel de recuperación de agua que generalmente no está disponible debido a la necesidad de mantener una velocidad de flujo transversal mínima dentro de los módulos de ósmosis inversa.
Hay muchas ventajas en el sistema de tratamiento de agua tratado anteriormente y en particular al proporcionar una unidad de recepción de concentrado de volumen variable. La unidad de recepción de concentrado de volumen variable permite controlar el tiempo de ciclo para concentrado altamente saturado. En un ejemplo, a altas tasas de recuperación donde el concentrado está muy saturado, al variar el volumen de concentrado que ha circulado a través del sistema se permite que el tiempo de ciclo que va a controlarse sea inferior al tiempo de inducción para la formación de incrustaciones. Esto reduce la formación de incrustaciones en la membrana. En otras palabras, la ventaja de tener el volumen de funcionamiento variable permite minimizar o reducir el tiempo durante el cual existen altos niveles de saturación en el sistema, al tiempo que se maximiza el tiempo durante el cual el sistema funciona a baja presión.
Se dirige la atención al documento WO 2018/0129442 que se refiere a un sistema OI de alta recuperación. En particular, la unidad de recepción de concentrado 28 descrita en el presente documento puede incorporarse a los sistemas OI mostrados en las figuras 2-4 del documento WO 2018/0129442.
La presente invención, por supuesto, puede llevarse a cabo en modos específicos diferentes a los que se han expuesto en el presente documento sin desviarse del ámbito y las características esenciales de la invención. Por lo tanto, las presentes realizaciones deben interpretarse en todos sus aspectos como ilustrativas y no restrictivas, y todas las modificaciones que entren en el ámbito de aplicación de las reivindicaciones adjuntas deben quedar comprendidas en las mismas.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para tratar un agua de alimentación en un sistema (10) de osmosis inversa (OI) de volumen variable que incluye una unidad OI (20) que produce un permeado y un concentrado, y minimizar o reducir la formación de incrustaciones en la unidad OI al variar el volumen de concentrado que circula a través del sistema OI basándose en un nivel de recuperación de la unidad OI, comprendiendo el sistema:
a. en un primer modo de funcionamiento:
i. presurización del agua de alimentación y direccionamiento del agua de alimentación a través de la unidad OI para obtener el permeado y el concentrado;
ii. direccionamiento del concentrado desde la unidad OI hacia una unidad de recepción de concentrado (28) que forma una parte del sistema OI;
iii. funcionamiento de la unidad OI a un primer nivel de recuperación;
iv. durante el funcionamiento de la unidad OI al primer nivel de recuperación, circulación de un primer volumen de concentrado desde la unidad de recepción de concentrado hacia y a través de la unidad OI;
v. después de hacer funcionar el sistema OI al primer nivel de recuperación, hacer funcionar la unidad OI a un segundo nivel de recuperación que es más alto que dicho primer nivel de recuperación;
vi. durante el funcionamiento de la unidad OI al segundo nivel de recuperación, circulación de un segundo volumen de concentrado desde la unidad de recepción de concentrado hacia y a través de la unidad OI, siendo el segundo volumen de concentrado menor que el primer volumen de concentrado;
vii. en donde al reducir el volumen de concentrado que circula a través de la unidad OI al segundo nivel de recuperación, se reduce el tiempo de ciclo de concentrado a través de la unidad OI, lo que, a su vez reduce o minimiza la formación de incrustaciones de la unidad OI;
viii. durante la circulación del primer y segundo volumen de concentrado a través de la unidad OI, combinación del agua de alimentación con el primer o segundo volumen de concentrado de tal manera que el concentrado y agua de alimentación se dirigen a través de la unidad OI; y
b. en un segundo modo de funcionamiento:
1. después del funcionamiento del sistema OI a dicho primer y segundo nivel de recuperación, eliminación de la menos una porción del concentrado de la unidad de recepción de concentrado mientras que todavía se está dirigiendo agua de alimentación presurizada a través de la unidad OI y direccionamiento del concentrado desde la unidad OI a la unidad de recepción de concentrado.
2. El proceso de la reivindicación 1 en donde la unidad de recepción de concentrado incluye primeros y segundos depósitos para recibir y retener el concentrado; y en donde el proceso incluye el aislamiento de al menos un depósito desde el sistema OI mientras funciona el sistema OI a dicho segundo nivel de recuperación.
3. El proceso de la reivindicación 1 en donde dicha unidad de recepción de concentrado comprende un sistema de tuberías que incluye una pluralidad de válvulas (28B, 28C, 28D, 28E, 28F, 28G) y el proceso incluye la manipulación de las válvulas de tal manera que: (1) mientras que el sistema OI está funcionando a dicho primer nivel de recuperación, dicho primer volumen de concentrado se hace circular a través del sistema OI, y (2) mientras el sistema OI se hace funcionar a dicho segundo nivel de recuperación, dicho segundo volumen de concentrado se hace circular a través del sistema OI.
4. El proceso de la reivindicación 1 en donde la unidad de recepción de concentrado incluye una red de tuberías con un segmento principal (28A), al menos dos segmentos de bucle que se ramifican del segmento principal, y una pluralidad de válvulas (28B, 28C, 28D, 28E, 28F, 28G) conectadas en la red de tuberías; y en donde el método incluye la manipulación de las válvulas en la red de tuberías de tal manera que durante el funcionamiento a dicho segundo nivel de recuperación, solo una porción del concentrado contenido en la red de tuberías se hace circular hacia y a través de la unidad OI.
ES19759242T 2018-08-29 2019-08-13 Proceso para tratar agua con un sistema de membrana de ósmosis inversa de volumen variable de alta recuperación Active ES2986758T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862724107P 2018-08-29 2018-08-29
PCT/US2019/046270 WO2020046569A1 (en) 2018-08-29 2019-08-13 High recovery variable volume reverse osmosis membrane system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2986758T3 true ES2986758T3 (es) 2024-11-12

Family

ID=67766407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19759242T Active ES2986758T3 (es) 2018-08-29 2019-08-13 Proceso para tratar agua con un sistema de membrana de ósmosis inversa de volumen variable de alta recuperación

Country Status (14)

Country Link
US (1) US12005400B2 (es)
EP (1) EP3844110B1 (es)
JP (1) JP7308928B2 (es)
KR (1) KR102457920B1 (es)
CN (1) CN112912344B (es)
AR (1) AR116351A1 (es)
AU (1) AU2019332755B2 (es)
CO (1) CO2021003448A2 (es)
ES (1) ES2986758T3 (es)
MX (1) MX2021002267A (es)
PL (1) PL3844110T3 (es)
PT (1) PT3844110T (es)
WO (1) WO2020046569A1 (es)
ZA (1) ZA202101301B (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10947143B2 (en) 2019-04-01 2021-03-16 Saline Water Conversion Corporation Desalination brine concentration system and method
US20210053848A1 (en) 2019-08-22 2021-02-25 Saline Water Conversion Corporation Multi-Valent Ion Concentration Using Multi-Stage Nanofiltration
EP4247522A4 (en) * 2020-11-17 2024-10-09 Gradiant Corporation OSMOTIC SYSTEMS AND PROCESSES INVOLVING ENERGY HARVESTING
US20230405525A1 (en) * 2021-01-24 2023-12-21 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for compact, decentralized desalination of feedwater for point-of-use applications
CN118119442A (zh) * 2021-10-19 2024-05-31 南洋理工大学 半封闭反渗透设备和方法
US11806668B2 (en) 2021-12-14 2023-11-07 Saline Water Conversion Corporation Method and system for extraction of minerals based on divalent cations from brine
KR102803474B1 (ko) * 2024-10-02 2025-05-02 에스케이에코플랜트(주) 적응적 제어의 순환공정 삼투압 탈염 장치 및 적응적 제어 방법
KR102803475B1 (ko) * 2024-10-02 2025-05-02 에스케이에코플랜트(주) 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치 및 적응적 사이클 제어 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU200563B (en) * 1987-03-06 1990-07-28 Laszlo Szuecs Method and apparatus for treating liquids consist of foreign matter by diaphragm filter device
DE19520914C1 (de) 1995-06-08 1996-06-20 Schael Wilfried Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Umkehrosmoseanlage zur Wasseraufbereitung
IL144724A0 (en) 2001-08-05 2002-06-30 Efrati Avi Variable pressure closed circuit desalination
IL162713A (en) 2004-06-24 2011-04-28 Desalitech Ltd Apparatus and methods for continuous desalination in closed circuit without containers
US20120145634A1 (en) 2010-12-10 2012-06-14 Water Intellectual Properties, Inc. High Efficiency Water Purification System
JP2012206073A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Kurita Water Ind Ltd 脱イオン水製造システム
HUE029711T2 (en) 2011-09-07 2017-03-28 Unilever Nv A water purification system
JP2014020962A (ja) 2012-07-19 2014-02-03 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 放射性廃液処理方法及びその処理装置
CN105830407A (zh) 2014-11-28 2016-08-03 华为技术有限公司 业务处理装置及方法
RU2585191C1 (ru) * 2014-12-30 2016-05-27 Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") Система очистки жидкости
US10166510B2 (en) * 2016-02-22 2019-01-01 Massachusetts Institute Of Technology Batch pressure-driven membrane separation with closed-flow loop and reservoir
ES2976361T3 (es) * 2016-05-06 2024-07-30 Evoqua Water Tech Llc Sistema electroquímico con recirculación de concentración en modo discontinuo cíclico
US10569222B2 (en) * 2016-05-20 2020-02-25 The Regents Of The University Of California System and method for flexible low-energy membrane-based liquid purification
US10513445B2 (en) 2016-05-20 2019-12-24 Gradiant Corporation Control system and method for multiple parallel desalination systems
US11072551B2 (en) * 2016-12-12 2021-07-27 A. O. Smith Corporation Water filtration system with recirculation to reduce total dissolved solids creep effect
BR112019014000B1 (pt) * 2017-01-09 2024-01-30 Veolia Water Solutions & Technologies Support Processo e sistema de membrana para tratar uma água de alimentação
IL251499B (en) 2017-04-02 2019-02-28 Efraty Avi Reverse osmosis installation in a closed circuit with a hydraulic arm for desalination with low energy consumption and a high recovery ratio

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019332755A1 (en) 2021-03-18
JP7308928B2 (ja) 2023-07-14
CN112912344A (zh) 2021-06-04
JP2021536348A (ja) 2021-12-27
CN112912344B (zh) 2023-01-03
KR102457920B1 (ko) 2022-10-25
US12005400B2 (en) 2024-06-11
AR116351A1 (es) 2021-04-28
WO2020046569A1 (en) 2020-03-05
EP3844110B1 (en) 2024-05-08
BR112021003573A2 (pt) 2021-05-18
CO2021003448A2 (es) 2021-07-19
MX2021002267A (es) 2021-05-27
ZA202101301B (en) 2022-09-28
EP3844110A1 (en) 2021-07-07
KR20210039474A (ko) 2021-04-09
PL3844110T3 (pl) 2024-09-23
AU2019332755B2 (en) 2022-03-31
US20210322929A1 (en) 2021-10-21
PT3844110T (pt) 2024-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2986758T3 (es) Proceso para tratar agua con un sistema de membrana de ósmosis inversa de volumen variable de alta recuperación
CN110382088B (zh) 通过反渗透或纳米过滤处理水的系统和方法
ES2627302T3 (es) Sistema de ósmosis inversa de funcionamiento discontinuo con múltiples membranas en un recipiente a presión
US20180280888A1 (en) Reverse osmosis treatment apparatus and reverse osmosis treatment method
JP2016506867A (ja) 浸透分離システム及び方法
JP6070345B2 (ja) 逆浸透膜分離装置
ES2651091T3 (es) Procedimiento para la supervisión de una instalación de tratamiento de agua para una instalación de llenado de circuito
ES2301883T3 (es) Procedimiento y dispositivo para desalinizar agua con puenteo de caidas de presion.
ES2673945A2 (es) Sistema y método para el tratamiento de agua
KR101578470B1 (ko) 통상의 역삼투 시스템들의 향상된 성능을 위한 폐회로 탈염 개량 유닛
KR20190097801A (ko) 농축수를 재활용하는 역삼투막 정수처리 시스템
JP7239428B2 (ja) 水処理システム及び水処理方法
KR101906640B1 (ko) 평형수 서비스 전용 육상 설비
BR112021003573B1 (pt) Processo para tratar uma água de alimentação
HK40047613B (en) High recovery variable volume reverse osmosis membrane system
HK40047613A (en) High recovery variable volume reverse osmosis membrane system
KR20160079340A (ko) 평형수 서비스 전용 육상 설비
KR20160080004A (ko) 평형수 서비스 전용 선박
KR101901476B1 (ko) 평형수 서비스 전용 육상 설비
HK40016104B (en) System and method for the treatment of water by reverse osmosis or nanofiltration
HK40016104A (en) System and method for the treatment of water by reverse osmosis or nanofiltration
KR20160082278A (ko) 평형수 서비스 전용 선박
BR102020002545B1 (pt) Processo de tratamento de água de alta eficiência