RS58441B1

RS58441B1 - Postupak za prečišćavanje vode koji se koristi za industrijske svrhe

Info

Publication number: RS58441B1
Application number: RS20190318A
Authority: RS
Inventors: T Fernando Fischmann
Original assignee: Crystal Lagoons Curacao Bv
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2019-04-30
Also published as: CY1122213T1; PL3147015T3; IL239846A0; AU2016202093A1; HRP20190457T1; UA108925C2; TN2013000376A1; CN104857747A; CY1122224T1; EA026795B1; US20120024794A1; US9051193B2; MY153481A; PL3156111T3; LT2705885T; ES2715577T3; MY175395A; ES2620677T3; EP2705885B1; RS55824B1

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Predmetni pronalazak odnosi se na postupak za prečišćavanje vode sa niskim troškovima, koji će se koristiti za industrijske svrhe. Postupak pronalaska prečišćava vodu i uklanja suspendovane čestice bez potrebe za filtriranjem celokupne površine vode, već samo filtrira mali deo do 200 puta manji od protoka filtriranog konvencionalnim sistemima za filtraciju za prečišćavanje vode.

POZADINA

[0002] Voda sa visokim mikrobiološkim kvalitetom sa visokom jasnoćom je redak resurs koji je trenutno potreban za svrhe mnogih industrija. Prečišćavanje za dobijanje takve vode zahteva velike investicije i troškove rada i procesi su komplikovani i predstavljaju mnoge probleme koji nisu još efikasno rešeni do danas. Takođe, procesi koriste velike količine energije i hemikalija, time značajno čineći štetu okruženju. Naročito, uklanjanje nečistoća koje su sadržane u vodu, kao što su suspendovane čestice, metali, alge i bakterije, između ostalog, zahteva instaliranje skupih i kompleksnih sistema za filtraciju koji omogućavaju filtriranje celokupne zapremine vode, time predstavljajući veliku potrošnju energije, visoke hemijske i potrebe za materijalima, i druge resurse koji ometaju ovaj proces.

[0003] Voda sa visokim mikrobiološkim kvalitetom potrebna je za nekoliko značajnih procesa, kao što je prethodno prečišćavanje vode za procese desalinacije sa povratnom osmozom, za prečišćavanje vode u poljoprivredi, za prečišćavanje i održavanje vode za industriju pitke vode, za prečišćavanje tečnih ostataka u industriji, ili za industrije rudarstva, između ostalog. Voda sa visokim mikrobiološkim kvalitetom i jasnoćom pri veoma niskim troškovima prema predmetnom pronalasku može se takođe koristiti u drugim industrijskim procesima koji zahtevaju visoki fizikohemijski i mikrobiološki kvalitet vode.

Desalinacija

[0004] Postoji nekoliko razlika za adresiranje poboljšavanja trenutnih procesa desalinacije, kako ova industrija raste eksponencijalno i biće veoma značajna u budućnosti. Od ukupne vode dostupne na svetu, 97% je morska voda. Od preostalih 3% dostupne slatke vode, 2.1% je zamrznuto na polovima a samo 0.9% je dostupno za ljudsku upotrebu, što se nalazi u rekama, jezerima ili kao podzemna voda. Ograničena dostupnost slatke vode za ljudsku upotrebu je problem koji se povećava zajedno sa globalnim rastom populacije i kulturnom promenom. Oko 40% svetske populacije već ima probleme izazvane sa nedostatkom pristupa izvorima slatke vode.

[0005] Stoga, kao što je program za životnu sredinu Ujedinjenih Nacija (UNEP) upozorio, očekuje se da će blizu 3 milijarde ljude iskusiti ozbiljne nedostatke vode u narednih 50 godina. Takođe, 1999. UNEP je identifikovao nedostatke vode zajedno sa globalnim zagrevanjem kao najveće probleme novog milenijuma. Resursi sveže vode koriste se pri većoj brzini nego što ih priroda može povratiti, i takođe, zagađenje i eksploatacije podzemne vode i površinske vode doveli su do smanjenja količine i/ili kvaliteta dostupnih prirodnih resursa. Kombinacija rastuće populacije, nedostatka novih izvora slatke vode i povećavanja potrošnje vode po stanovniku izazivaju pogoršanje regionalnih tenzija između zemalja koje se nalaze blizu vodenih resursa. Sve od iznad obavezuje pronalaženje rešenje za problem dostupnosti vode, ne samo da bi se ispunile potrebe čovečanstva u budućnosti, već kako bi se izbegli konflikti do kojih nedostatak vode može dovesti.

[0006] Pogodno, morska voda je najobilniji resurs na Zemlji, praktično neiscrpiv resurs slane vode koji je uvek dostupan za upotrebu. Stoga, za rešavanje ogromnih problema povezanih sa nedostatkom sveže vode, najbolje rešenje je prečišćavanje morske vode kako bi se dobila slatka voda za opštu upotrebu. Velika dostupnost slane vode koja se nalazi u okeanima dovela je do istraživanja i stvaranja tehnologija za uklanjanje soli u vodu sa različitim procesima, i proizvodnje sveže vode. Najbolja dostupna tehnologija na svetu za postizanje ovog cilja je proces desalinacije. Trenutno, oko 130 zemalja širom sveta koristi neki tip procesa desalinacije, a očekuje se da će instalisani kapacitet biti udvostručen do 2015.

[0007] Dva procesa desalinacije koji se najviše koriste su:

Upotreba isparavanja vode, kao proces destilovanja, na takav način da ispare samo molekuli vode, ostavljajući za sobom sve soli i rastvorene minerale. Ovaj proces se naziva termalna desalinacija.

Upotreba specijalnih membrana koje omogućavaju vršenje procesa povratne osmoze, odvajajući vodu od soli primenom pritiska na polupropusnu membranu. Ovaj proces se naziva povratna osmoza.

[0008] Za odlučivanje koji će se proces koristiti, potrošnja energije je značajan faktor koji se uzima u obzir. Procenjuje se da je potrošnja energije za proizvodnju 1 m<3>vode upotrebu termalne desalinacije između 10 i 15 kWh/m<3>, dok proces koji koristi povratnu osmozu koristi oko 5 kWh/m<3>. Ovo je zbog toga što termalna desalinacija zahteva isparavanje, tako da je više energije potrebno za proces promene faze, što čini termalnu desalinaciju manje efikasnu u pogledu potrošnje energije. Trenutna ograničenja zahtevaju poboljšanje opšte efikasnosti procesa, upotrebom tehnologija koje ispunjavaju potrebe životne sredine zahtevane od društva, dok se minimizuje otisak ugljenika i uticaj na životnu sredinu.

[0009] U pogledu razvoja pomenutih tehnologija, od 2005. globalni instalisani kapacitet postrojenja desalinacije sa povratnom osmozom je prevazišao instalisani kapacitet termalnih postrojenja. Projekcija je da će do 2015. svetski kapacitet desalinacije biti raspoređen 62% u postrojenjima povratne osmoze i 38% u postrojenjima termalne desalinacije. Zapravo, globalni kapacitet za proizvodnju slatke vode u postrojenjima za desalinaciju upotrebom tehnologija povratne osmoze povećan je za preko 300% za samo 6 godina.

[0010] Povratna osmoza je proces sa kojim se vrši pritisak na protok vode koja ima visoku koncentraciju soli, preko polupropusne membrane koja dozvoljava prolaz samo molekula vode. Zbog toga, propuštena materija koja prođe na drugu stranu membrane odgovara vodi sa visokim mikrobiološkim kvalitetom sa niskom koncentracijom soli. U radu postrojenja za desalinaciju upotrebom tehnologije povratne osmoze, postoje 2 glavne faze:

1. Prethodno prečišćavanje vode

2. Faza desalinacije

[0011] Druga faza, odgovara samom procesu povratne osmoze, je bila obimno ispitivana i dostignute su efikasnosti od 98% (General Electric HERO Systems).

[0012] Prva faza procesa proizvodnje slatke vode upotrebom povratne osmoze odgovara održavanju slane vode pre nego što dostigne polupropusnu membranu, takođe se naziva prethodno prečišćavanje vode. Ovaj korak prethodnog prečišćavanja iskušava velike probleme povezane sa kvalitetom vode koji je potreban za efikasni rad membrana povratne osmoze. Zapravo, procenjuje se da 51% membrana povratne osmoze dolazi do neuspeha usled lošeg prethodnog prečišćavanja, ili usled lošeg projektovanja ili lošeg rada, dok je 30% neuspeha usled neadekvatnog doziranja hemikalija. Trenutni postupci, dodatno tome što se neefikasni usled visoke stope neuspeha, imaju veoma visoke troškove time vodeći istraživanje da pronađe nove postupke za rešavanje ovih problema.

[0013] Problemi koji se javljaju u membranama zavise od karakteristika dovedene vode, koja prlja filtere i membrane koji se nalaze pre prethodnog prečišćavanja i takođe membrane povratne osmoze. Ovi problemi ispoljavaju se u kraćem životnom veku i većom učestalosti održavanja i čišćenja membrana, što dovodi do većih troškova rada i održavanja. Uobičajeni problemi koji se javljaju usled lošeg prethodnog prečišćavanja vode su podeljeni na 2 tipa: oštećenje membrana i blokiranje membrana.

[0014] Oštećenje membrana povratne osmoze izazvano je oksidacijom i hidrolizom materijala membrane usled različitih jedinjenja u dovedenoj vodi. Većina membrana povratne osmoze ne može pretrpeti postojeće koncentracije rezidualnog hlora, koji je obično dodat u procesu desalinacije za sprečavanje biološkog rasta. Membrane imaju visoke troškove, tako da bi sve moguće predostrožnosti za održavanje neprekidnog rada i postizanje najboljih mogućih performansi trebalo preduzeti; stoga, voda često mora biti prečišćena od hlora pre nego što prođe kroz membrane. Na kraju, pH dovedene vode takođe bit trebalo da bude podešena za optimalni rad membrana. Dodatno, rastvoreni vodonik i druga oksidujuća sredstva moraju biti uklonjena za sprečavanje oštećenja membrana. Gasovi takođe utiču na ispravan rad membrana, tako da bi se visoke koncentracije trebalo izbegavati za optimalni rad. Trenutni postupci za regulisanje koncentracija gasova i oksidujućih sredstava su veoma skupi i neefikasni.

[0015] Sa druge strane, blokiranje membrana povratne osmoze je uveliko odgovorno za velike neefikasnosti koje se javljaju iz različitih razloga, na primer, viši pritisci su potrebni da budu primenjeni na dovedenu vodu kako bi prošla kroz membranu, glavni zastoji izazvani su konstantnim održavanjem i ispiranjem koje se mora izvršiti i visoki troškovi zamenjivanja opreme korišćene u procesu. Blokiranje membrana izazvano je sa tri glavna problema: biološko obraštanje, stvaranje kamenca i koloidno obraštanje.

[0016] Biološko obraštanje izazvano je rastom kolonija bakterija ili algi na površini membrane. Zato što se hlor ne može koristiti, rizik od razvijanja sloja biomase postoji, time sprečavajući prolazak dovedene vode i smanjujući efikasnost sistema.

[0017] Drugi glavni problem koji izaziva blokiranje membrane je stvaranje kamenca koje na kraju izaziva njeno začepljenje. Skaliranje se odnosi na taloženje i talog srednje rastvorljive soli na membranama. Zapravo, pod određenim uslovima rada, granice rastvorljivosti nekih komponenti prisutnih u dovedenoj vodi mogu biti pređene, što dopušta taloženje. Ove komponente uključujući kalcijum karbonat, magnezijum karbonat, kalcijum sulfat, silika, barijum sulfat, stroncijum sulfat i kalcijum fluorid, između ostalih. U jedinicama povratne osmoze, krajnja faza je izlaganje najvećoj koncentraciji rastvorenih soli, i tada se prvi znaci stvaranja kamenca počinju pojavljivati. Skaliranje usled taloženja pojačano je fenomenom gradijenta koncentracije na površini membrana.

[0018] Začepljenje sa česticama ili koloidno obraštanje javljaju se kada dovedena voda sadrži veliku količinu suspendovanih čestica i koloidnih materija, što zahteva konstantno ispiranje radi čišćenja membrana. Koncentracija čestica u vodi može biti merena i izražena na različite načine. Najkorišćeniji parametar je zamućenost, koja se može održavati pri niskim nivoima za ispravan rad. Taloženje čestica na površini membrane može nepovoljno uticati na oba, dovodni protok i svojstva odbijanja membrane povratne osmoze. Koloidno obraštanje izazvano je taloženjem koloidnih čestica na površini membrane i formiranjem sloja u obliku kolača. Smanjenje u propusnom fluksu dato je sa jedne strane formiranjem sloja kolača, a sa druge strane, usled koncentracije sole na površini membrane izazvanoj sa začepljenom difuzijom jona soli, što izaziva povećani osmotski pritisak koji smanjuje neto impuls sile. Praćeni parametar za sprečavanje koloidnog obraštanja je indeks gustine mulja (SDI), i proizvođači membrana predlažu SDI do 4. Blokiranje membrana može se takođe dogoditi usled obraštanja sa prirodnom organskom materijom (NOM). Prirodna organska materija zapušava membranu usled: sužavanja pora povezanih sa adsorpcijom prirodnih organskih materija na zidovima pora, koloidnih organskih materija koje deluju kao zapušač na otvoru pora, ili formiranjem neprekidnog sloja gela koji pokriva površinu membrane. Ovaj sloj stvara velike neefikasnosti i zapušavanje ovog sloja bi se trebalo izbegavati po svaku cenu.

[0019] Trenutno, prethodno prečišćavanje vode koja ulazi u proces desalinacije uopšteno obuhvata sledeće korake:

1. Hlorisanje radi smanjenja organskog i bakteriološkog opterećenja u sirovoj vodi 2. Filtriranje peska za smanjenje zamućenosti

3. Acidifikacija radi smanjenja pH i smanjenja vapnenih procesa

4. Suzbijanje kamenca kalcijuma i barijuma upotrebom sredstava za uklanjanje kamenca 5. Dehlorisanje radi uklanjanja rezidualnog hlora

6. Kertridži za filtriranje čestica koje zahtevaju proizvođači membrana

7. Mikrofiltracija (MF), Ultrafiltracija (UF) i Nanofiltracija (NF)

[0020] Zajedno sa koracima prethodnog prečišćavanja od iznad, svi troškovi koraka filtracije, ili sa peščanim filterima ili prefinjenijim koracima filtracije kao što su mikrofiltracija, ultrafiltracija ili nanofiltracija, dovode do visokih troškova zajedno sa brojem nedostataka. Naročito, ukoliko je prethodno prečišćavanje neadekvatno, filteri postaju zapušeni sa organskom materijom, koloidima, algama, mikroorganizmima i/ili larvama. Dodatno, potrebe za filtriranjem celokupne zapremine vode koja se obrađuje u postrojenjima za smanjenje zamućenosti i uklanjanje čestica nameće ozbiljna ograničenja u pogledu troškova energije, ugradnje i instalacije, kao i za vreme rada u pogledu održavanja i zamenjivanja filtera.

Dodatno, današnji sistemi prethodnog prečišćavanja su veoma neefikasno i imaju visoke troškove usled uređaja koji su ugrađeni, i neprekidnih zadataka rada i održavanja koji su skupi i teški za vršenje.

[0021] Ukratko, sve više oskudni resursi slatke vode stvorili su problem snabdevanja vode širom sveta koji se ispoljio u projektovanju i ugradnji različitih tehnologija desalinacije. Desalinacija sa povratnom osmozom je obećavajuća tehnologija za adresiranje sve veće oskudnosti resursa slatke vode, i ova tehnologija je projektovana da ima značajan rast u budućnosti. Međutim, sredstva prethodnog prečišćavanja slatke vode efikasna u pogledu troškova i energije predstavlja značajan problem za postrojenja za desalinaciju sa povratnom osmozom. Efikasna tehnologija koja radi pri niskom troškovima je u stanju da proizvede vodu dovoljnog kvaliteta za svoju upotrebu kao sirovi materijal u procesima desalinacije je potrebna.

Industrija akvakulture

[0022] Industrija akvakulture je fokusirana na gajenje vodenih vrsta, biljaka i životinja, iz kojih se sirovi materijali za prehrambenu, hemijsku i farmaceutsku industriju, između ostalih, dobijaju. Vodene vrste se gaje u slatkoj ili u morskoj vodi, gde se uglavnom kultivišu ribe, mekušci, rakovi, makroalge i mikroalge. Usled industrijskog rasta, razvoja novih tehnologija i regulacija o životnoj sredini nametnutih međunarodnom zajednicom, postoji potreba za minimiziranjem uticaja na životnu sredinu industrija akvakulture a u isto vreme održavanjem adekvatne kontrole uslova rada. Kako bi se ovo učinilo, kultivisanje vodenih vrsta je premešteno iz in situ u prirodne vodene izvore, kao što su more, postrojenja napravljena naročito za takve svrhe.

[0023] Pored tradicionalne kulture ovih vrsta kao sirovog materijala u hrani, farmaceutskim industrijama i opštoj proizvodnji, vodene vrste takođe se koriste u energetskom sektoru kako bi se stvorila energija iz obnovljivih ne-konvencionalnih izvora, naročito, za proizvodnju bioloških goriva kao što su biodizel iz mikroalgi.

[0024] U vezi sa biološkim gorivima, trebalo bi napomenuti da je globalna energetska materica organizovana oko fosilnih goriva (nafta, gas i ugalj), što daje oko 80% globalne energetske potrošnje. Biomasa, hidroelektrični, i drugi „ne-konvencionalni“ energetski izvori, kao što su solarna energija, su obnovljivi izvori energije. U kasnijoj grupi, i predstavljajući samo 2.1% matrice, nalaze se kompresovana eolska energija, solarna energija i biološka goriva, koja zauzvrat obuhvataju biogas, biodizel i etanol, uglavnom.

[0025] Zato što su izvori fosilne i nuklearne energije konačni, buduća potreba možda neće biti isporučena. U skladu sa time, energetska politika zemalja u razvoju razmatra uvođenje alternativnih energija. Dodatno, zloupotreba konvencionalne energije kao što su nafta i ugalj, između ostalog, dovodi do problema kao što su zagađenje, povećani gasovi staklene bašte i trošenje ozonskog omotača. Stoga, proizvodnja čistih, obnovljivih i alternativnih energija je ekonomska i ekološka potreba. U nekim zemljama, upotreba bioloških goriva sa petrolejskim gorivima ima prisiljenu masivnu i efikasnu proizvodnju biodizela, koji se može dobiti iz biljnog ulja, životinjskog sala i algi.

[0026] Proizvodnja biodizela iz algi ne zahteva prekomernu upotrebu poljoprivrednog zemljišta. Stoga, ne pogađa proizvodnju hrane širom Zemlje, zato što alge mogu rasti u smanjenim prostorima i mogu imati veoma brzu stopu rasta, sa vremenom udvostručenja biomase od 24 sata. Kao posledica, alge su izvor neprekidne i neiscrpne proizvodnje energije i takođe apsorbuju ugljen dioksid za svoj rast, koji se može zahvatiti iz različitih izvora kao što su termoelektrane.

[0027] Glavni sistemi za gajenje mikroalgi su:

• Jezera: Kako alge zahtevaju sunčevu svetlost, ugljen dioksid, i vodu, mogu rasti u jezerima i otvorenim barama.

• Foto bioreaktori: Foto bioreaktor je kontrolisani i zatvoreni sistem koji obuhvata izvor svetlosti, koji time što je zatvoren zahteva dodavanje ugljen dioksida, vode i svetlosti.

[0028] U vezi sa jezerima, kultivisanje algi u otvorenim barama je obimno ispitivano. Ova kategorija bara su prirodna vodena tela (jezera, laguni, bare, more) i veštačke bare ili kontejneri. Najčešće korišćeni sistemi su velike bare, rezervoari, kružne bare i plitke bare sa kanalima. Jedna od glavnih prednosti otvorenih bara je u tome što se jednostavnije konstruišu i rade od ostalih zatvorenih sistema. Međutim, glavna ograničenja u prirodnim otvorenim barama su gubici na isparenja, potrebe za velikom zemljišnom površinom, zagađenje od predatora i drugih konkurenata u bari, i neefikasnost mehanizama mešanja što se ispoljava u niskoj produktivnosti biomase.

[0029] U tom cilju, „bare sa kanalima“ su stvorene, koje rade neprekidno. U ovim barama, alge, voda i nutrijenti cirkulišu u vrsti kanala i mešaju se međusobno pomoću točka sa lopaticama, kako bi se ponovo suspendovale alge u vodi, tako da su u konstantnom kretanju i uvek dobijaju sunčevu svetlost. Bare su plitke zbog potrebe algi za svetlošću, i tako da prodiranje sunčeve svetlosti dostigne ograničenu dubinu.

[0030] Foto bioreaktori omogućavaju kultivisanje pojedinačnih vrsta mikroalgi za duže vreme i idealni su za proizvodnju velikih biomasa algi. Foto bioreaktori uopšteno imaju prečnik manji ili jednak 0.1 m, zato što bi veći opseg sprečavao ulazak svetlosti u dublje zone, kako je gustina useva veoma visoka, u cilju postizanja visokog prinosa. Foto bioreaktori zahtevaju hlađenje za vreme obdanice, i takođe im je potrebna kontrola temperature za vreme noći. Na primer, gubitak biomase proizvedene preko noći može biti smanjen snižavanjem temperature za to vreme.

[0031] Proces proizvodnje biodizela zavisi od tipa algi koje se gaje, koje su izabrane na osnovu performansi i karakteristika adaptacije uslovima životne sredine. Proizvodnja biomase mikroalgi započinje se u foto bioreaktorima, gde se CO2koji obično dolazi iz elektrana dovodi. Kasnije, pre ulaska u stacionarnu fazu rasta, mikroalge su transportovane iz foto bioreaktora u rezervoare veće zapremine gde nastavljaju da se razvijaju i razmnožavaju, dok se ne dostigne maksimalna gustina biomase. Alge se zatim sakupljaju različitim procesima separacije, kako bi se dobila biomasa algi, koja se odmah obrađuje kako bi se ekstrahovali proizvodi bio goriva.

[0032] Za kultivisanje mikroalgi, praktično sterilna prečišćena voda je potrebna, kako je produktivnost pogođena zagađenjem sa drugim neželjenim vrstama algi i mikroorganizama. Voda se održava u skladu sa specifičnom podlogom za kultivisanje, koja takođe zavisi od potreba sistema.

[0033] Ključni faktori za kontrolisanje stope rasta algi su:

• Svetlost: Potrebna za proces fotosinteze

• Temperatura: idealni opseg temperature za svaki tip algi

• Podloga: sastav vode je značajno razmatranje, na primer, salinitet

• pH: alge obično zahtevaju pH između 7 i 9 kako bi se dobila optimalna stopa rasta • Soj : svaka alga ima različitu stopu rasta

• Gasovi: Alge zahtevaju CO2za vršenje fotosinteze

• Mešanje: za izbegavanje taloženja algi i garantovanje homogenog izlaganja svetlu • Fotoperiod: ciklusi svetlosti i mraka

[0034] Alge su veoma tolerantne na salinitet, većina vrsta bolje raste sa salinitetom koji je malo slabiji od saliniteta koji se nalazi u prirodnom okruženju algi, koji se dobija razblaživanjem morske vode sa slatkom vodom.

Industrija vode za piće

[0035] Industrija vode pruža vodu za piće komunalnim, komercijalnim i industrijskim sektorima ekonomije. U cilju pružanja pitke vode, industrija obično započinje svoj rad sakupljanjem vode iz prirodnih izvora visokog mikrobiološkog kvaliteta i jasnoće, koja se zatim čuva u rezervoarima za buduću upotrebu. Voda se može čuvati za dugačke vremenske periode u rezervoarima bez njenog korišćenja. Kvalitet vode koja su čuva za dugačke vremenske periode počinje da se pogoršava kako se mikroorganizmi i alge razmnožavaju u vodi, čineći vodu nepogodnom za ljudsku upotrebu.

[0036] Kako voda više nije pogodna za upotrebu, mora biti obrađena u postrojenju za prečišćavanje pitke vode, gde prolazi kroz različite faze prečišćavanja. U postrojenjima za prečišćavanje, hlor i druge hemikalije se dodaju u cilju proizvodnje višeg kvaliteta vode. Reakcija hlora sa organskim jedinjenjima prisutnim u vodi može proizvesti nekoliko toksičnih nus proizvoda ili dezinfekciju nus proizvoda (DBP). Na primer, u reakciji hlora sa amonijakom, hloramini su nepoželjni nus proizvodi. Dalja reakcija hlora ili hloramina sa organskom materijom će proizvesti trihalometane, koji su ukazani kao kancerogena jedinjenja. Takođe, u zavisnosti od postupka dezinfekcije, novi DBP su identifikovani, kao što su jodinisani trihalometani, haloacetonitrili, halonitrometani, haloacetaldehidi i nitrosamini. U nastavku, izlaganje kupača hloru i organskoj materiji napomenuto je kao faktor koji doprinosi potencijalnim respiratornim problemima, uključujući astmu.

Industrija otpadne vode

[0037] Otpadna voda se prečišćava svaki dan kako bi se proizvela čista voda korišćena za različite svrhe. Postoji potreba za prečišćavanjem otpadne vode koja proizvodi male količine mulja i otpada, i koja takođe koristi manje hemikalija i energije.

Industrija rudarstva

[0038] Rudarstvo je veoma značajna industrija širom sveta, i visoko sarađuje sa ekonomijom svake nacije. Industrije rudarstva zahtevaju vodu za mnogo procesa, resurs koji je ograničen i koji svakog dana postaje sve oskudniji. Neke industrije rudarstva su razvile tehnologije za upotrebu morske vode u većini svojih procesa, koje su u stanju da rade samo sa ovim resursom.

[0039] Sami rudnici uopšteno se nalaze na velikim razdaljinama i visinama od obalne linije, time, voda mora da putuje mnogo kilometara kako bi došla do rudnika. Za transportovanje velikih količina vode, konstruišu se crpne stanice, zajedno sa veoma dugačkim cevima, u cilju pumpanja vode od mora do rudnika.

[0040] Crpne stanice sastoje se od konstrukcija koje sadrže pumpe visoke snage; koje šalju sakupljenu vodu u sledeću crpnu stanicu i tako dalje. Crpne stance takođe sadrže konstrukciju za sakupljanje za održavanje morske vode u slučaju da se pojave bilo kakvi problemi u prethodnoj crpnoj stanici. Ove konstrukcije za sakupljanje na kraju mogu razviti različite probleme koji mogu pogoditi proces pumpanja, kao što je biološko obraštanje zidova i unutrašnjih površina cevi. Biološko obraštanje izaziva pogoršanje materijala kao i smanjenje površine poprečnog preseka cevi, što nameće veće troškove rada i održavanja. Takođe, voda unutar konstrukcija za sakupljanje počinje da se pogoršava zbog rasta mikroalgi, što negativno deluje zajedno sa stacionarnim procesom, i dovodi do različitih i značajnih problema kao što su biološko obraštanje.

Prečišćavanje tečnih ostataka iz industrije

[0041] Neke industrije imaju tečne ostatke koje nisu u skladu sa potrebama navodnjavanja, infiltracije ili ispuštanjem nametnutim od strane lokalne vlade. Takođe, neke industrije imaju rezervoare za taloženje ili druga sredstva za sakupljanje kako bi se omogućili prirodni procesi u vodi, kao što je emisija gasova ili drugih supstanci koje izazivaju neprijatan miris ili svojstva boje.

[0042] Kao što je razmatrano iznad, trenutni postupci i sistemi za prečišćavanje vode za industrijske upotrebe imaju visoke troškove rada, zahtevaju upotrebu velikih količina hemikalija, skloni su obraštavanju, proizvode neželjene nus proizvode kao što su gasovi i druge supstance koje izazivaju neprijatan miris ili svojstva boje, i zahtevaju filtriranje celokupne zapremine vode. Poboljšani postupci i sistemi za prečišćavanje vode za industrijsku upotrebu koji su jeftiniji i efikasniji od konvencionalnih sistema za filtraciju za prečišćavanje vode su poželjni.

PRETHODNO STANJE TEHNIKE

[0043] Patent JP2011005463A predstavlja kontrolni sistem za ubrizgavanje koagulanata i flokulanata u postrojenjima za prečišćavanje vode. Navedeni sistem je zasnovan na upotrebu senzora zamućenosti koji meri zapreminu i kvalitet vode pre dodavanja koagulanata i flokulanata. Sistem koristi klasifikator koji meri veličinu flokulanta nakon taloženja i klasifikuje prečišćenu vodu u skladu sa merenjima. Na osnovu merenja zamućenosti, kontrolni sistem računa brzinu ubrizgavanja koagulanta i flokulanta, koji su primenjeni sa instalacijama namenjenim za ova sredstva. Proračuni doziranih jedinjenja su ispravljeni na osnovu funkcije koja određuje faktor korekcije na osnovu merene zamućenosti pre i nakon prečišćavanja. Nakon taloženja čestica, postoji faza filtracije koja filtrira celokupnu prečišćenu zapreminu vode.

[0044] Nedostaci patenta JP2011005463A su u tome što ne kontroliše organski sadržaj ili mikroorganizme prisutne u vodi, kako sistem ne obuhvata upotrebu sredstava za dezinfekciju ili oksidaciju. Takođe, sistem u JP2011005463A ne smanjuje sadržaj metala u vodi i oslanja se na konstantno merenje parametara, time ima visoke potrebe u vidu senzora i drugih uređaja za merenje. U nastavku, patent JP2011005463A zahteva filtriranje celokupne zapremine vode koja se prečišćava, koje nameće visoke potrebe za energijom i visoke troškove postavljanja i održavanja koji se odnose na sistem potreban za takvu filtraciju.

[0045] US 2011/061194 A1 i WO 2010/074770 A1 obelodanjuju vodena tela velike razmere za rekreacione svrhe, koja su izložena specifičnom prečišćavanju za održavanje kvaliteta vode na prihvatljivom nivou.

REZIME

[0046] Postupak konstruisan u skladu sa principima predmetnog pronalaska prečišćava vodu i uklanja suspendovane čestice, metale, alge, bakterije i droge čestice iz vode pri veoma niskim troškovima, i bez potrebe za filtriranjem celokupne zapremine vode. Samo mali deo ukupne zapremine vode se filtrira, do 200 puta manje nego što je filtrirani protok sa konvencionalnim sistemima za filtraciju za prečišćavanje vode. Prečišćena voda se koristi za industrijske svrhe kao što su prečišćavanje vode koja će biti korišćena kao sirovi materijal za industrijske svrhe, ili prečišćavanje industrijskih tečnih ostataka za infiltraciju, navodnjavanje ili druge svrhe.

[0047] U vezi sa desalinacijom sa povratnom osmozom, predmetni pronalazak pruža postupak za prethodno prečišćavanje i održavanje dovedene vode koji koristi manje hemikalija i troši manje energije od konvencionalnih tehnologija za prethodno prečišćavanje.

[0048] U vezi sa industrija akvakulture, voda proizvedena sa predmetnim pronalaskom dostiže karakteristike potrebne za inokulaciju algi upotrebom sredstva za filtriranje koja zahtevaju filtriranje samo dela ukupne zapremine vode. Predmetni pronalazak pruža vodu sa visokim mikrobiološkim kvalitetom koja se koristi za inokulaciju mikroalgi i drugih mikroorganizama. Upotreba prečišćene vode u, na primer, barama sa kanalima, predstavlja veliko smanjenje troškova, kako je jedan od glavnih problema ove industrije pripremanje vode za inokulaciju. Takođe, predmetni pronalazak omogućava prečišćavanje vode nakon što su alge porasle i nakon što su sakupljene. Stoga, voda može biti ponovo iskorišćena što stvara održiv postupak za industriju akvakulture.

[0049] Upotrebom postupka prema predmetnom pronalasku u industrija vode za piće, voda koja se čuva u rezervoarima može biti održavana pri veoma niskim troškovima bez razmnožavanja mikroorganizama i algi koje mogu pogoršati kvalitet vode. Stoga, voda za piće prečišćena u skladu sa postupcima prema predmetnom pronalasku ne mora biti obrađena u postrojenjima za prečišćavanje pitke vode. Predmetni pronalazak stoga minimizira stvaranje toksičnih nus proizvoda i dezinfekciju nus proizvoda (DBP) proizvedenih u postrojenju za prečišćavanje pitke vode i smanjuje kapitalne troškove, količine korišćenih hemikalija, troškove rada i uticaj na životnu sredinu i otisak postrojenja za prečišćavanje pitke vode. Predmetni pronalazak održava vodu iz veoma čistih prirodnih izvora u stanju visokog mikrobiološkog kvaliteta pri niskim troškovima na ekološki pogodan način bez pogoršanja ili stvaranja toksičnih DBP.

[0050] Predmetni pronalazak može biti korišćen za prečišćavanje vode koja dolazi iz postrojenja za prečišćavanje otpadne vode pri veoma niskim troškovima, uklanjajući miris i dobijajući vodu sa visokom jasnoćom sa niskim nivoima zamućenosti. Količine otpada i mulja su značajno smanjene u poređenju sa konvencionalnim prečišćavanjem otpadne vode, time pružajući održiv postupak koji je ekološki pogodan.

[0051] U vezi sa industrijama rudarstva, predmetni pronalazak odnosi se na postupak za prečišćavanje vode koji sprečava biološko obraštanje u crpnim stanicama, time smanjujući troškove rada i održavanja. Predmetni pronalazak se takođe može koristiti za prečišćavanje industrijskih tečnih ostataka koji dolaze iz različitih industrija, u cilju usklađivanja sa potrebama za navodnjavanje, infiltraciju ili ispuštanje nametnutim od strane lokalne vlade.

[0052] Postupak prema pronalasku pruža niske troškove, gde postupak prečišćava vodu i uklanja suspendovane čestice u vodi filtriranjem male količine ukupne zapremine vode. Postupak prema pronalasku obuhvata:

a. Sakupljanje vode sa koncentracijom ukupne rastvorene supstance (TDS) do 60,000 ppm;

b. Čuvanje navedene vode u bar jednom sredstvu za sakupljanje, gde navedeno sredstvo za sakupljanje ima dno koje je u stanju da se čisti sa pokretnim sredstvima za crpljenje i gde navedena sredstva za sakupljanje imaju zapreminu od bar 15.000 m<3>;

c. U okviru perioda od 7 dana:

i. Za temperature vode do 35 stepeni Celzijusa, održavanje ORP navedene vode od bar 500 mV za minimalni period od 1 sata za svaki stepen Celzijusa temperature vode, dodavanjem sredstava za dezinfekciju u vodu;

ii. Za temperature vode veće od 35 stepeni Celzijusa i do 69 stepeni Celzijusa, održavanje ORP navedene vode od bar 500 mV za minimalni period sati dodavanjem sredstava za dezinfekciju u vodu, gde je minimalni period sati izračunat sa sledećom jednačinom:

<[>35 sati<]>−<[>Temperatura vode u stepenima Celzijusa − 35<]>

= minimalni period sati;

i

iii. Za temperature vode od 70 stepeni Celzijusa ili više, održavanje ORP navedene vode od bar 500 mV za minimalni period od 1 sata.

d. Aktiviranje sledećih procesa kroz sredstva za koordinaciju, gde procesi prečišćavaju vodu i eliminišu suspendovane čestice filtriranjem samo malog dela ukupne zapremine vode, gde sredstva za koordinaciju primaju informacije koje se odnose na parametre kvaliteta vode i aktiviraju sredstva za primenu hemikalija i pokretna sredstva za crpljenje kako bi se navedeni parametri podesili unutar svojih granica:

i. Primenjivanje sredstava za oksidaciju kako bi se izbegle koncentracije gvožđa i mangana preko 1 ppm;

ii. Primenjivanje koagulanata, flokulanata ili njihove smeše kako bi se izbegla zamućenost preko 5 NTU;

iii. Crpljenje protoka vode koja sadrži istaložene čestice, proizvedeno sa prethodnim procesima, sa pokretnim sredstvima za crpljenje za izbegavanje prosečne debljine istaloženog materijala veće od 100 mm;

iv. Filtriranje protoka crpljenog pokretnim sredstvima za crpljenje, sa bar jednim sredstvom za filtraciju; i

v. Vraćanje filtrirane vode do bar jednog navedenog sredstva za sakupljanje; e. Korišćenje navedene prečišćene vode u bar jednom nizvodnom industrijskom procesu; gde sredstva za koordinaciju variraju protok prečišćene vode do nizvodnog industrijskog procesa na osnovu informacija kao što su izlaz ili brzina proizvodnje.

[0053] Sistem pogodan za izvršavanje postupak prema pronalasku obuhvata:

• bar jedno dovodnu liniju za vodu (7) do bar jednog sredstva za sakupljanje (8);

• bar jedno sredstvo za sakupljanje (8), koje obuhvata sredstva za primanje istaloženih čestica (17), koja su fiksirana za dno navedenih sredstva za sakupljanje;

• bar jedno sredstvo za koordinaciju (1), gde sredstva za koordinaciju blagovremeno aktiviraju neophodne procese za podešavanje parametara vode u okviru granica naznačenih od strane osobe koja upravlja ili sredstvima za koordinaciju;

• bar jedno sredstvo za primenjivanje hemikalija (4), koje je aktivirano sa navedenim bar jednim sredstvom za koordinaciju

• bar jedno pokretno sredstvo za crpljenje (5), koje se pomera duž dna navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje crpeći protok vode koja sadrži istaložene čestice; • bar jedno sredstvo za pokretanje (6) koje pruža kretanje navedenog bar jednog pokretnog uređaja za crpljenje tako da se može kretati duž dna navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje;

• bar jedno sredstvo za filtraciju (3) koje filtrira protok vode koja sadrži istaložene čestice;

• bar jednu sabirnu liniju (15) spojenu između navedenog bar jednog pokretnog sredstva za crpljenje i bar jednog sredstva za filtraciju;

• bar jednu povratnu liniju (16) od navedenog bar jednog sredstva za filtraciju do navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje; i

• bar jedno dovodnu liniju vode (18) iz navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje do bar jednog nizvodnog procesa.

[0054] U sistemu, sredstva za primanje uopšteno su pokrivena sa materijalom koji obuhvata membrane, geo-membrane, geotekstilne membrane, plastične obloge, beton, ili obloženi beton ili kombinaciju navedenog. Sredstva za koordinaciju su u stanju da prime informaciju, obrade tu informaciju i aktiviraju druge procese kao što su sredstva za primenu hemikalija, pokretna sredstva za crpljenje i sredstva za filtraciju. Sredstva za primenu hemikalija uopšteno obuhvataju injektore, prskače, raspršivače po težini, cevi ili kombinaciju navedenog. Sredstva za pokretanje navode pokretni uređaj za crpljenje i obično obuhvataju sistem sa šinama, sistem sa kablom, samohodni sistem, robotski sistem, sistem koji se navodi sa daljine, brod sa motorom, plutajući uređaj sa motorom ili kombinaciju navedenog.

Sredstva za filtraciju obuhvataju kertridž filter, peščani filter, mikro-filter, ultra-filter, nanofilter ili kombinaciju navedenog i uopšteno su povezana za pokretna sredstva za crpljenje sabirnom linijom koja obuhvata fleksibilno crevo, kruto crevo, cev ili kombinaciju navedenog.

KRATAK OPIS SLIKA

[0055]

Slika 1 je dijagram procesa koji prikazuje prečišćavanje vode u otelotvorenju prema pronalasku.

Slika 2 prikazuje gornji pogled konstrukcije koja sadrži vodu, kao što je laguna, pogodnu za izvršavanje postupka u skladu sa otelotvorenjem prema pronalasku.

DETALJNI OPIS PRONALASKA

Definicije

[0056] U svetlu predmetnog obelodanjivanja, sledeće termine ili fraze bi trebalo shvatiti sa značenjem opisanim ispod.

[0057] Termini „kontejner“ ili „sredstva za sakupljanje“ ovde se uopšteno koriste za opisivanje bilo kog veštačkog velikog vodenog tela, uključujući veštačke lagune, veštačka jezera, veštačke bare, bazene i slično.

[0058] Termin „sredstva za koordinaciju“ ovde se uopšteno koriste za opisivanje automatizovanog sistema koji je u stanju da primi informaciju, da je obradi i napravi odluku na osnovu toga. To je računar povezan za senzore.

[0059] Termin „sredstva za primenu hemikalija“ ovde se uopšteno koristi za opisivanje sistema koji primenjuje hemikalije u vodu.

[0060] Termin „pokretna sredstva za crpljenje“ ovde se uopšteno koristi za opisivanje uređaja za crpljenje koji je u stanju da putuje po površini dna sredstava za sakupljanje i crpi istaloženi materijal.

[0061] Termin „sredstva za pokretanje“ ovde se uopšteno koristi za opisivanje uređaja za pokretanje koji stvara kretanje, ili guranjem ili povlačenjem drugog uređaja.

[0062] Termin „sredstva za filtraciju“ ovde se uopšteno koristi za opisivanje sistema za filtraciju, koji obuhvata terminologiju kao što je filter, sito, separator i slično.

[0063] Kao što se ovde koristi, opšti tipovi vode i njihova odgovarajuća koncentracija (u mg/L) ukupne rastvorene supstance (TDS) su slatka voda, sa TDS<1,500; slankasta voda, sa 1,500≤TDS≤10,000; i slana voda, sa TDS > 10,000.

[0064] Kao što se ovde koristi, termin „voda sa visokim mikrobiološkim kvalitetom“ obuhvata poželjni broj aerobnih bakterija manji od 200 CFU/ml, još poželjnije manje od 100 CFU/ml, a najpoželjnije manje od 50 CFU/ml.

[0065] Kao što se ovde koristi, termin „visoka jasnoća“ obuhvata poželjni nivo zamućenosti manji od 10 nefelometrijskih jedinica zamućenosti (NTU), još poželjnije manje od 7 NTU, a najpoželjnije manje od 5 NTU.

[0066] Kao što se ovde koristi, termin „niski nivoi obraštanja“ obuhvata poželjni SDI indeks manji od 6, još poželjnije manje od 5, a najpoželjnije manje od 4.

[0067] Kao što se ovde koristi, termin „mala frakcija“ koji odgovara filtriranoj zapremini vode obuhvata protok do 200 puta manje od protoka filtriranog u tradicionalno postavljenim sistemima filtracije za prečišćavanje vode.

[0068] Kao što se ovde koristi, termin „tradicionalni sistemi za filtraciju za prečišćavanje vode“ ili „konvencionalni sistem za filtraciju za prečišćavanje vode“ obuhvata sistemi za filtraciju koji filtrira celokupnu zapreminu vode koja se prečišćava, od 1 do 6 puta na dan. Režimi za izvršenje pronalaska

[0069] Predmetni pronalazak odnosi se na postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima. Postupak prema pronalasku prečišćava vodu i eliminiše suspendovane čestice iz vode bez potrebe za filtriranjem ukupne zapremine vode. Predmetni pronalazak filtrira samo mali deo celokupne zapremine vode, što odgovara protoku do 200 manjem nego za tradicionalne postupke prečišćavanja vode. Prečišćena voda proizvedena sa postupcima prema pronalasku koristi se za industrijske svrhe, kao što je sirovi materijal u industrijske svrhe. Postupak prema pronalasku takođe može biti korišćen za prečišćavanje industrijskih tečnih ostataka u cilju pravljenja tečnih ostataka pogodnih za infiltraciju, navodnjavanje ili druge svrhe.

[0070] Voda prečišćena sa postupkom prema pronalasku može biti slatka voda, slankasta voda ili slana voda. Postupak obuhvata sredstva za koordinaciju koja omogućavaju blagovremeno aktiviranje procesa potrebnih za podešavanje kontrolisanih parametara u okviru granica naznačenih od strane osobe koja upravlja. Predmetni pronalazak koristi mnogo manje hemikalija od tradicionalnih sistema za prečišćavanje vode, kako primenjuje hemikalije u skladu sa potrebama sistema upotrebom algoritma koji zavisi od temperature vode, time izbegavajući potrebu za održavanjem neprekidnih koncentracija hemikalija u vodu, što se ispoljava u većim troškovima pri radu.

[0071] Sistem pogodan za izvršenje postupka prema pronalasku uopšteno obuhvata bar jedno sredstvo za sakupljanje, bar jedno sredstvo za koordinaciju, bar jedno sredstvo za primenjivanje hemikalija, bar jedno pokretno sredstvo za crpljenje i bar jedno sredstvo za filtraciju. Slika 1 prikazuje otelotvorenje takvog sistema. Sistem obuhvata sredstva za sakupljanje (8). Sredstva za sakupljanje imaju zapreminu od bar 15,000 m<3>, ili alternativno, bar 50,000 m<3>. Razmatrano je da kontejner ili sredstva za sakupljanje mogu imati zapremino od 1-og miliona m<3>, 50 miliona m<3>, 500 miliona m<3>, ili više.

[0072] Sredstva za sakupljanje (8) imaju dno koje je u stanju da primi bakterije, alge, suspendovane čestice, metale i druge čestice koje se talože iz vode. U otelotvorenju, sredstva za sakupljanje (8) obuhvataju sredstva za primanje (17) za primanje istaloženih čestica ili materijala iz vode koja se prečišćava. Sredstva za primanje (17) su pričvršćena za dno sredstava za sakupljanje (8) i poželjno su konstruisana od materijala koji nije porozan koji je u stanju da se očisti. Dno sredstva za sakupljanje (8) uopšteno je pokriveno sa materijalom koji nije porozan koji omogućava pokretnim sredstvima za crpljenje (5) da putuju duž celokupne unutrašnje površine sredstava za sakupljanje (8) i crpe istaložene čestice proizvedene sa bilo kojim ovde obelodanjenim procesima. Materijali koji nisu porozni mogu biti membrane, geo-membrane, geotekstilne membrane, plastične obloge, beton, obloženi beton ili kombinacije navedenog. U poželjnom otelotvorenju prema pronalasku, dno sredstava za sakupljanje (8) je pokriveno sa plastičnim oblogama.

[0073] Sredstva za sakupljanje (8) mogu obuhvatati dovodnu liniju (7) za dovođenje vode do sredstava za sakupljanje (8). Dovodna linija (7) omogućava ponovno punjenje sredstava za sakupljanje (8) usled isparenja, upotrebe vode usled korišćenja u industrijskim procesima, i drugih gubitaka vode.

[0074] Sistem obuhvata bar jedno sredstvo za koordinaciju (1) koje može kontrolisati inovativni proces u zavisnosti od potreba sistema (npr., kvalitet vode ili čistoća). Takvi procesi obuhvataju aktiviranje (13) sredstava za primenu hemikalija (4) i aktiviranje (11) pokretnih sredstava za crpljenje (5). Sredstva za koordinaciju (1) mogu varirati protok prečišćene vode do industrijskog procesa (2) na osnovu informacije (12) kao što je izlaz ili brzina proizvodnje. Sredstva za kontrolisanje takođe mogu primiti informaciju (9) o dovodnoj liniji (7), kao i da prime informaciju (10) o kvalitetu vode i debljini istaloženog materijala na dnu sredstava za sakupljanje (8).

[0075] Sredstva za koordinaciju (1) omogućavaju dodavanje hemikalija u sredstva za sakupljanje (8) samo kada su zapravo potrebna, izbegavajući potrebu za održavanjem stalne koncentracije u vodi primenjivanjem algoritma koji zavisni od temperature vode. Stoga, može postojati značajno smanjenje u količini korišćenih hemikalija, do 100 puta u poređenju sa konvencionalnim protokolima prečišćavanja vode, što smanjuje troškove rada. Sredstva za koordinisanje (1) mogu primiti informaciju (10) koja se odnosi na parametre kvaliteta vode koji se kontroliši, i mogu blagovremeno aktivirati procese neophodne za podešavanje navedenih parametara kvaliteta unutar svojih respektivnih granica. Informacija (10) primljena od sredstava za koordinaciju (1) može biti dobijena vizuelnim ispitivanjem, empirijskim postupcima, algoritmima zasnovanim na iskustvu, elektronskim detektorima ili kombinacijama navedenog. Sredstva za koordinisanje (1) mogu sadržati elektronske uređaje, bilo koja sredstva koja su u stanju da prime informaciju, da obrade tu informaciju i aktiviraju druge procese, i ovo obuhvata kombinacije navedenog. Sredstva za kontrolisanje su računarski uređaj, kao što je lični računar. Sredstva za koordinisanje (1) mogu takođe obuhvatati senzore koji se koriste za primanje informacije (10) koja se odnosi na parametre kvaliteta vode.

[0076] Sredstva za primenu hemikalija (4) su aktivirana sa sredstvima za koordinaciju (1) i primenjuju ili izostavljaju hemikalije (14) u vodu. Sredstva za primenu hemikalija (4) obuhvataju, ali nisu ograničena na, injektore, prskače, raspršivače po težini, cevi i kombinacije navedenog.

[0077] Pokretna sredstva za crpljenje (5) kreću se duž dna sredstava za sakupljanje (8), crpeći vodu koja sadrži istaložene čestice i materijale proizvedene sa bilo kojim ovde obelodanjenim procesima. Sredstva za pokretanje (6) su spojena sa pokretnim sredstvima za crpljenje (5) omogućavajući pokretnim sredstvima za crpljenje (5) da putuju duž dna sredstava za sakupljanje (8). Sredstva za pokretanje (6) navode pokretni uređaj za crpljenje (5) upotrebom sistema izabranog iz sistema sa šinama, sistema sa kablom, samohodnog sistema, robotskog sistema, sistema koji se navodi sa daljine, broda sa motorom, plutajućeg uređaja sa motorom ili kombinacija navedenog. U poželjnom otelotvorenju prema pronalasku, sredstva za pokretanje su brod sa motorom.

[0078] Voda crpljena pokretnim sredstvima za crpljenje (5) može biti postala u sredstva za filtraciju (3). Sredstva za filtraciju (3) primaju protok vode crpljene od strane pokretnih sredstava za crpljenje (5) i filtriraju crpljenu vodu koja sadrži istaložene čestice i materijale, time uklanjajući potrebu za filtriranjem ukupne zapremine vode (npr., samo filtrirajući mali deo). Sredstva za filtraciju (3) obuhvataju, ali nisu ograničena na, kertridž filtere, peščane filtere, mikro-filtere, nano-filtere, ultrafiltere i kombinacije navedenog. Crpljena voda može biti poslata u sredstva za filtraciju (3) sa sabirnom linijom (15) povezanom za pokretnim sredstvima za crpljenje (5). Sabirna linija (15) može biti izabrana iz fleksibilnih creva, krutih creva, cevi od bilo kog materijala i kombinacija navedenog. Sistem može obuhvatati povratnu liniju (16) iz sredstava za filtraciju (3) nazad do sredstava za sakupljanje (8) kako bi se vratila filtrirana voda.

[0079] Sistem takođe može obuhvatati izlaznu liniju vode (18) koja daje prečišćenu vodu iz sredstava za sakupljanje (8) do industrijskih procesa (2). Primeri industrijskog procesa obuhvataju, ali nisu ograničeni na, povratnu osmozu, desalinaciju, isparavanje, prečišćavanje, kultivisanje algi, procesa akvakulture, proces rudarstva i kombinaciju navedenog. Industrijski proces može koristiti prečišćenu vodu kao sirovi materijal (21) za svoje procese, ili može primeniti postupak u cilju prečišćavanja preostale vode (22) za različite svrhe, kao što su svrhe održavanja, navodnjavanje, infiltracija, ili svrhe ispuštanja, između ostalih. Granice prethodno određenog parametra zavisi od potreba industrijskog procesa (2). Industrijski proces (2) može zauzvrat modifikovati granice (12) u cilju podešavanja do svog procesa.

[0080] Slika 2 prikazuje gornji pogled sistema pogodnog za izvršavanje postupka prema pronalasku. Sredstva za sakupljanje (8) mogu obuhvatati sistem dovodne cevi (7) koji omogućava ponovno punjenje sredstava za sakupljanje (8) usled isparavanja, upotrebe vode u industrijskom procesu, ili drugih gubitaka vode iz sredstava za sakupljanje (8). Sredstva za sakupljanje (8) mogu takođe obuhvatati injektore (19) postavljene duž obima sredstava za sakupljanje (8) za primenjivanje raspoređivanje hemikalija u vodu. Sredstva za sakupljanje (8) mogu takođe obuhvatati mastolove (20) za uklanjanje površinskih ulja i čestica.

[0081] U otelotvorenju, sistem pogodan za izvršenje postupka prema pronalasku obuhvata sledeće elemente:

• bar jedno dovodnu liniju za vodu (7) do bar jednog sredstva za sakupljanje (8); • bar jedno sredstvo za sakupljanje (8), koje obuhvata sredstva za istaložene čestice (17), proizvedene sa bilo kojim ovde obelodanjenim procesom, koja su fiksirana za dno navedenih sredstva za sakupljanje;

• bar jedno sredstvo za koordinaciju (1), gde sredstva za koordinaciju blagovremeno aktiviraju neophodne procese za podešavanje parametara u okviru granica;

• bar jedno pokretno sredstvo za crpljenje (5), koje se pomera duž dna navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje crpeći protok vode koja sadrži istaložene čestice proizvedene sa bilo kojim ovde obelodanjenim procesom;

• bar jedno sredstvo za pokretanje (6) koje pruža kretanje navedenog bar jednog pokretnog uređaja za crpljenje tako da se može kretati duž dna navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje;

• bar jedno sredstvo za filtraciju (3) koje filtrira protok vode koji sadrži istaložene čestice, time ne postoji potreba za filtriranjem celokupne zapremine vode, već filtriranje samo malog dela;

• bar jednu dovodnu liniju vode (18) iz navedenog bar jednog sredstva za sakupljanje do a nizvodnog procesa.

[0082] Isti sistem omogućava uklanjanje drugih jedinjenja koja su podložna taloženju dodavanjem hemijskog sredstva, kako će pokretna sredstva za crpljenje (5) crpiti sve istaložene čestice sa dna sredstva za sakupljanje (8).

[0083] Postupak prema pronalasku za prečišćavanje vode može biti izvršen pri niskim troškovima u poređenju sa tradicionalnim sistemima za prečišćavanje vode, kako predmetni pronalazak koristi manje hemikalija i troši manje energije od tradicionalnih sistema za prečišćavanje vode. U jednom aspektu, predmetni postupak koristi značajno manje hemikalija u poređenjem sa tradicionalnim sistemima za prečišćavanje vode zato što primenjuje algoritam koji omogućava održavanje ORP od bar 500 mV u određenom vremenskom periodu u zavisnosti od temperature vode, koji održava vodu koja ima visoki mikrobiološki kvalitet u skladu sa procesom u kome će voda biti korišćena. Predmeti postupak može biti izvršen na sistemu kao što je ovde opisano koji obuhvata sredstva za koordinaciju (1).

Sredstva za koordinaciju određuju kada se primenjuju hemikalije u vodu u cilju podešavanja kontrolisanih parametara u okviru svojih granica, na osnovu informacije primenjene iz sistema. Kako se koriste sredstva za koordinaciju, hemikalije se primenjuju samo kada su potrebne, izbegavajući potrebu za održavanjem trajne koncentracije hemikalija u vodi. Stoga, postoji značajno smanjenje količine hemikalija, do 100 puta manje od tradicionalnih sistema za prečišćavanje vode, što smanjuje troškove rada i održavanja.

[0084] U drugom aspektu, postupak prema pronalasku filtrira samo mali deo ukupne zapremine vode u određenom vremenskom okviru u poređenju sa konvencionalnim sistemima za filtraciju za prečišćavanje vode koji filtriraju mnogo veću zapreminu vode u istom vremenskom okviru. U otelotvorenju, mali deo ukupne zapremine vode je do 200 puta manje od protoka obrađenog u tradicionalno postavljenim centralizovanim sistemima za filtraciju, koji filtriraju celokupnu zapreminu vode u istom vremenskom okviru. Sredstva za filtraciju u postupcima prema pronalasku radi pri kraćim periodima vremena usled naredbi primljenih od sredstva za koordinaciju, time sredstva za filtriranje imaju veoma mali kapacitet, do 50 puta manje kapitalne troškove i potrošnju energije u poređenju sa centralizovanom jedinicom za filtraciju koja je potrebna u obradi vode sa tradicionalnim postupcima.

[0085] Postupak prema pronalasku omogućava prečišćavanje vode pri niskim troškovima. Postupak uklanja metale, bakterije, alge i slično iz vode i pruža prečišćenu vodu koja ima niske nivoe obraštanja, merene kao indeks gustine mulja (SDI). Stoga, postupak daje vodu sa visokim mikrobiološkim kvalitetom i jasnoćom koja se može upotrebiti za industrijske svrhe. U otelotvorenju, postupak prema pronalasku može prečistiti vodu koja će se koristiti kao sirovi materijal u industrijske svrhe. Postupak takođe može biti korišćen za prečišćavanje industrijskih tečnih ostataka za infiltraciju, navodnjavanje ili druge svrhe upotrebom manje hemikalija u odnosu na konvencionalne sisteme za prečišćavanje vode i bez filtriranja celokupne zapremine vode kao kod konvencionalnih sistema za prečišćavanje vode.

[0086] Postupak prema pronalasku obuhvata sledeće faze:

a. Sakupljanje vode (7) sa koncentracijom ukupne rastvorene supstance (TDS) do 60,000 ppm;

b. Čuvanje navedene vode u bar jednom sredstvu za sakupljanje, gde navedeno sredstvo za sakupljanje ima dno (17) koje je u stanju da se čisti sa pokretnim sredstvima za crpljenje i gde navedena sredstva za sakupljanje imaju zapreminu od bar 15.000 m<3>; c. U okviru perioda od 7 dana:

[35 sati] - [Temperatura vode u stepenima Celzijusa - 35] = minimalni period sati; i

d. Aktiviranje sledećih procesa kroz sredstva za koordinaciju (1) gde procesi uklanjanju suspendovane čestice filtriranjem samo malog dela ukupne zapremine vode, time zamenjujući konvencionalno prečišćavanje vode koje filtrira celokupnu zapreminu vode, gde sredstva za koordinaciju primaju informacije koje se odnose na parametre kvaliteta vode i aktiviraju sredstva za primenu hemikalija i pokretna sredstva za crpljenje kako bi se navedeni parametri podesili unutar svojih granica:

iii. Crpljenje protoka vode koja sadrži istaložene čestice, proizvedeno sa prethodnim procesima, sa pokretnim sredstvima za crpljenje (5) za izbegavanje prosečne debljine istaloženog materijala veće od 100 mm;

iv. Filtriranje protoka crpljenog pokretnim sredstvima za crpljenje (5), sa bar jednim sredstvom za filtraciju (3); i

v. Vraćanje filtrirane vode do bar jednog navedenog sredstva za sakupljanje (8); e. Korišćenje navedene prečišćene vode u bar jednom nizvodnom industrijskom procesu;

gde sredstva za koordinaciju variraju protok prečišćene vode do nizvodnog industrijskog procesa na osnovu informacija kao što su izlaz ili brzina proizvodnje.

[0087] Voda prečišćena sa postupkom prema pronalasku može biti iz prirodnog vodenog izvora, kao što su okeani, podzemna voda, jezera, reke, prečišćena voda ili kombinacija navedenog. Voda može takođe biti iz industrijskih procesa u kojima se ostaci iz industrijskog procesa prečišćavaju u sladu sa postupkom prema pronalasku tako da se prečišćeni tečni ostaci mogu koristiti za infiltraciju, navodnjavanje ili druge svrhe.

[0088] Sredstva za dezinfekciju mogu biti primenjena u vodi sa sredstvima za primenjivanje hemikalija (40), u cilju održavanja ORP nivoa od bar 500 mV za minimalni vremenski period na osnovu temperature vode, u okviru perioda od 7 dana. Sredstva za dezinfikovanje obuhvataju ali nisu ograničena na ozon, proizvode biguanida, algacidna i antibakterijska sredstva kao što su proizvodi bakra; soli gvožđa; alkoholi; hlor i jedinjenja hlora; peroksidi; fenolna jedinjenja; jodofori; kvartarni amini (polikvati) uopšteno, kao što su bezalkonijum hlorid i S-Tirazin; persirćetna kiselina; halogen-bazirana jedinjenja; brom-bazirana jedinjenja, i kombinacije navedenog.

[0089] Ukoliko je temperatura vode do 35 stepeni Celzijusa, ORP nivo od bar 500 mV se održava za minimalni period od 1 sata za svaki stepen Celzijusa temperature vode. Na primer, ukoliko je temperatura voda 25 stepeni Celzijusa, ORP nivo od bar 500 mV se održava za minimalni period od 25 sati, što se može rasporediti u periodu od 7 dana.

[0090] Ukoliko je temperatura vode veća od 35 stepeni Celzijusa i do 69 stepeni Celzijusa, ORP nivo od bar 500 mV se održava za minimalni period sati koji se računa sa sledećom jednačinom:

<[>35 sati<]>−<[>Temperatura vode u stepenima Celzijusa − 35<]>= minimalni period sati

[0091] Na primer, ukoliko je temperatura vode 50 stepeni Celzijusa, ORP nivo od bar 500 mV se održava za minimalni period od 20 sati ([35] - [50 - 35]), što se može rasporediti u periodu od 7 dana.

[0092] Na kraju, ikoliko je temperatura vode 70 stepeni Celzijusa ili više, RP nivo od bar 500 mV se održava za minimalni period od 1 sata.

[0093] Sredstva za oksidaciju primenjuju se ili raspoređuju u vodu kako bi se održale i/ili sprečile koncentracije gvožđa i mangana veće od 1 ppm. Pogodna sredstva za oksidaciju obuhvataju, ali nisu ograničena na, soli permanganata; perokside; ozon; natrijum persulfat; kalijum persulfat; oksidante proizvedene elektrolitičkim postupcima, jedinjenja bazirana na halogenu, i kombinacije navedenog. Uopšteno, sredstva za oksidaciju se primenjuju ili raspoređuju u vodi sa sredstvima za primenu hemikalija (4).

[0094] Flokulant ili koagulant se primenjuju ili raspoređuju u vodi kako bi se izvršili agregaciju, aglomeraciju, spajanje i/ili koagulaciju suspendovanih čestica u vodi, koji se zatim talože na dnu sredstava za sakupljanje (8). Uopšteno, flokulant ili koagulant se primenjuju ili raspoređuju u vodi sa sredstvima za primenu hemikalija (4). Pogodni flokulant ili koagulant obuhvataju, ali nisu ograničeni na polimere kao što su katjonski polimeri i anjonski polimeri; soli aluminijuma, kao što su aluminijum hlorhidrat, alum i aluminijum sulfat; kvate i polikvate; kalcijum oksid; kalcijum hidroksid; sulfat gvožđa; hlorid gvožđa; poliakrilamid; natrijum aluminat; natrijum silikat; prirodne proizvode kao što su, hitozan, želatin, guar guma, alginati, semena moringe; derivate skroba; i kombinacije navedenog. Deo vode u kojem se flokule sakupljaju ili talože uopšteno je sloj vode duž dna kontejnera.

Flokule formiraju sediment na dnu sredstava za sakupljanje (8) koji se zatim može ukloniti sa pokretnim uređajima za crpljenje (5) bez potrebe da se sva voda u sredstvima za sakupljanje (8) filtrira, npr., samo mali deo se filtrira.

[0095] Sredstva za primenu hemikalija (4) i pokretna sredstva za crpljenje (5) u postupku prema pronalasku blagovremeno se aktiviraju sa sredstvima za koordinaciju (1) u cilju podešavanja kontrolisanih parametara u okviru svojih granica. Sredstva za primenu hemikalija (4) i pokretna sredstva za crpljenje (5) se aktiviraju na osnovu potreba sistema, što omogućava za primenu značajno manje hemikalija u poređenju sa konvencionalnim sistemima za prečišćavanje vode, i filtriranje malog dela ukupne zapremine vode, do 200 puta manjeg, u poređenju sa konvencionalnim sistemima za filtraciju za prečišćavanje vode koji filtriraju celokupnu zapreminu vode u istom vremenskom okviru.

[0096] U ovde obelodanjenom postupku, sredstva za koordinaciju (1) primaju informaciju (10) koja se odnosi na parametre kvaliteta vode u okviru svojih respektivnih granica. Sredstva za koordinaciju (1) takođe su u stanju da prime informaciju, da obrade tu informaciju i da aktiviraju potrebni proces na osnovu te informaciju, uključujući kombinacije navedenog. Sredstva za koordinaciju su računarski uređaj, kao što je lični računar, povezan za senzore što omogućava merenje parametara i aktiviranje procesa na osnovu takve informacije.

[0097] Sredstva za koordinaciju (1) pružaju informaciju (13) sredstvima za primenu hemikalija (4) o doziranju i dodavanju pogodnih hemikalija i uputstva za aktiviranje sredstva za primenu hemikalija (4) radi održavanja kontrolisanih parametara u okviru svojih granica. Sredstva za koordinaciju (1) takođe pružaju informaciju (11) za aktiviranje pokretnih sredstava za crpljenje (5). Sredstva za koordinaciju istovremeno aktiviraju sredstva za filtraciju (3) u cilju filtriranja protoka crpljenog pokretnim sredstvima za crpljenje (5), filtrirajući samo mali deo celokupne zapremine vode. Pokretna sredstva za crpljenje (5) su aktivirana (11) sa sredstvima za koordinaciju (1) u cilju izbegavanja debljine istaloženog materijala veće od 100 mm. Kada se postupak koristi za proizvodnju vode za svrhe desalinacije, pokretna sredstva za crpljenje (5) aktivirana su sredstvima za koordinaciju (1) kako bi se izbegla debljina istaloženog materijala veća od 10 mm. Sredstva za filtraciju (3) i pokretna sredstva za crpljenje (5) rade samo onoliko da održavaju parametre vode u svojim granicama, na primer, samo nekoliko sati na dan, u suprotnosti sa konvencionalnim sistemima za filtraciju koji rade suštinski neprekidno.

[0098] Sredstva za koordinaciju takođe primaju informaciju o sakupljenoj vodi (9). Kada je koncentracija TDS manja ili jednaka 10,000 ppm, Langelier-ov indeks zasićenja vode bi trebalo da bude manji od 3. Za predmetni pronalazak, Langelier-ov indeks zasićenja bi trebalo držati ispod 2 sa podešavanjem pH, dodavanjem sredstava protiv kamenca, ili procesima za omekšavanje vode. Kada je koncentracija TDS veća od 10,000 ppm, Stiff-ov i Davis-ov indeks zasićenja vode bi trebalo da bude manji od 3. Za predmetni pronalazak, Stiff-ov i Davis-ov indeks zasićenja može takođe biti držan ispod 2 sa podešavanjem pH, dodavanjem sredstava protiv kamenca, ili procesima omekšavanja vode. Sredstva protiv kamenca koja mogu biti korišćena za održavanje Langelier-ovog indeksa zasićenja ili Stiffovog i Davis-ovog indeksa zasićenja obuhvataju, ali nisu ograničena na, jedinjenja bazirana na fosfonatu, kao što je fosforna kiselina, PBTC (fosfobutan-trikarboksilna kiselina) hromate, cink polifosfate, nitrite, silikate, organske supstance, natrijum hidroksid, polimere bazirane na jabučnoj kiselini, natrijum poliakrilat, etilen diamin natrijumove soli tetrasirćetne kiseline, benzotriazol ili kombinacije navedenog.

[0099] Postupak prema pronalasku opciono može obuhvatati korak dehlorisanja. Takav korak dehlorisanja je poželjan ukoliko je količina rezidualnog hlora koja bi mogla da se smeta industrijskom procesu detektovana u vodi. Dehlorisanje može biti izvršeno dodavanjem hemikalija uključujući, ali bez ograničenja, sredstva za redukciju kao što su natrijum bisulfit ili natrijum metabisulfit, upotreba aktivnog ugljenog filtera ili kombinacija navedenog.

PRIMERI

Primer 1

[0100] Postupak prema predmetnom pronalasku može biti korišćen kao faza za prethodno prečišćavanje u procesu desalinacije morske vode sa povratnom osmozom.

[0101] Morska voda iz okeana, koja je imala koncentraciju ukupnih rastvorenih supstanci približno od 35,000 ppm, sakupljena je u sredstvima za sakupljanje u skladu sa pronalaskom. Kontejner je imao zapreminu približno od 45.000 m<3>, sa površinom od 22,000 m<2>.

[0102] Temperatura vode u sredstvima za sakupljanje je merena u aprilu i imala je temperaturu od 18°C. Kao što je ovde opisano, ukoliko je temperatura vode 35°C ili manje, onda je ORP nivo od bar 500 mV održavan za minimalni period od 1 sata za svaki °C temperature vode. Korišćenjem ovog algoritma, ORP od bar 500 mV se održava (18x1) 18 sati u toku nedelje. Raspored je bio 9 sati u ponedeljak i 9 sati u četvrtak, što kada se sabere daje ukupno 18 sati. Za održavanje ORP u periodu od 9 sati, natrijum hipohlorit se dodaje u vodu u cilju dostizanja koncentracije od 0.16 ppm u vodi.

[0103] Nije bilo neophodno da se izvrši dodatni proces oksidacije za podešavanje nivoa gvožđa i mangana kako je natrijum hipohlorid imao dovoljni redoks potencijal kako bi oksidovao gvožđe i magnezijum. Crystal Clear®, flokulant, je ubrizgan kao flokulant pre nego što je zamućenost dostigla vrednost od 5 NTU, u koncentracijama od 0.08 ppm svaka 24 sata.

[0104] Nakon dopuštanja da se bakterije, metali, alge i druge čvrste supstance istalože, pokretno sredstvo za crpljenje je aktivirano pre nego što je debljina sloja istaloženog materijala dostigla 10 mm. Istaloženi materijal, koji je proizvod procesa postupka, crpljen je sa pokretnim sredstvima za crpljenje koja su se kretala duž dna kontejnera. Crpljena voda koja sadrži istaložene čestice zatim je pumpana do filtera kroz fleksibilno crevo, gde je filtrirana pri protoku od 21 L/sek.

[0105] Nakon prečišćavanja, voda je imala pH od 7.96, zamućenost od 0.2 NTU, indeks gustine mulja od 4, koncentraciju gvožđa manju od 0.04 ppm i koncentraciju mangana manju od 0.01 ppm.

[0106] Prethodno prečišćavanje vode za proces desalinacije morske vode sa povratnom osmozom je značajno kako procesi desalinacije sa povratnom osmozom zahtevaju vodu visokog kvaliteta kako bi se izbeglo zapušavanje i obraštanje membrana. Kolona 2 u Tabeli 1 ispod prikazuje parametre kvaliteta vode zahtevane od strane proizvođača membrane. Kolona 3 u Tabeli 1 prikazuje vrednosti za prečišćenu vodu dobijene sa postupkom prema predmetnom pronalasku i prikazuju da su vrednosti za svaki parametar u opsegu zahtevanom od strane proizvođača membrane.

Tabela 1

[0107] Količina primenjenih hemikalija u postupcima prema pronalasku za pružanje prečišćavanja vode je bila značajno manja od one za konvencionalne tehnologije prethodnog prečišćavanja. Potrebe za energijom su takođe manje u poređenju sa konvencionalnim tehnologijama prethodnog prečišćavanja kako predmetni pronalazak filtrira samo malu količinu ukupne zapremine vode u datom okviru i ne zahteva mikrofiltraciju, ultrafiltraciju ili nanofiltraciju, koje imaju veoma velike potrošnje energije.

Primer 2

[0108] Postupak prema predmetnom pronalasku može biti korišćen za prečišćavanje vode za upotrebu u industriji akvakulture, uključujući upotrebu kao voda za održavanje inokulacije mikroalgi.

[0109] Rezervoar od 1 hektara površine i dubine od 1.5 metara se koristi kao sredstvo za sakupljanje vode. Voda se prvo prečišćava u rezervoaru i zatim se šalje u bare sa kanalima gde se kultivišu mikroalge.

Primer 3

[0110] Postupak prema predmetnom pronalasku može biti korišćen za prečišćavanje i održavanje vode za industrija vode za piće.

[0111] Voda poreklom iz otapanja ili drugih prirodnih izvora vode koja ima potrebna svojstva vode za piće se sakuplja. Sakupljena voda se održava unutar sredstava za sakupljanje koja imaju dno koje je u stanju da se temeljno očiste u skladu sa postupkom prema pronalasku. Zato što je voda u skladu sa potrebama vode za piće, ne postoji potreba za primenjivanje naknadnog prečišćavanja u postrojenju za prečišćavanje vode, time smanjujući količinu nus proizvoda sa takvim postrojenjem.

[0112] Temperatura vode u sredstvima za sakupljanje je bila 12°C. ORP od bar 500 mV je održavan (12x1) 12 sati u periodu od 7 dana. ORD od 600 mV je održavan u trajanju od 6 satu u utorak, i u trajanju od 6 sati u petak, time čineći neophodnih 12 sati. Za održavanje takvog ORP, natrijum bromid je dodat u vodu u cilju dostizanja koncentracije od 0.134 ppm u vodi. Dodatni korak oksidacije nije bio potreban, kako natrijum bromid ima dovoljan redoks potencijal da oksiduje gvožđe i magnezijum. Pre nego što je zamućenost dostigla vrednost od 5 NTU, Crystal Clear®, flokulant, je ubrizgan u vodu u cilju dobijanja koncentracije od 0.08 ppm u vodi. Dodavanje flokulanta je ponovljeno svakih 48 sati.

[0113] Postupak prema pronalasku je minimizirao nus proizvode i pružio vodu koja ima sledeće sekundarne proizvode dezinfekcije:

Tabela 2

[0114] Podaci u Tabeli 2 prikazuju da je voda održavana sa postupkom prema pronalasku imala svojstva vode za piće, i nije morala da bude izložena prečišćavanju u postrojenju za prečišćavanje vode za piće.

Primer 4

[0115] Postupak prema predmetnom pronalasku može biti korišćen za industrije otpadne vode.

[0116] Otpadna voda se održava u rezervoaru koji ima dno pokriveno sa plastičnom oblogom, u cilju izbegavanja curenja i za omogućavanje temeljnog crpljenja istaloženog materijala sa pokretnim uređajem za crpljenje koji se kreće duž dna rezervoara.

[0117] Kao sredstvo za dezinfekciju, natrijum hipohlorid je dodat u vidu u cilju dostizanja koncentracije od 0.16 ppm. Dodatni korak oksidacije nije bio potreban, kako natrijum hipohlorit ima dovoljan redoks potencijal da oksiduje gvožđe i magnezijum. Crystal Clear®, flokulant, je ubrizgan u vodu kako je voda imala visok nivo zamućenosti od 25 NTU pre prvog prečišćavanja. Flokulant je ubrizgan u vodu dok koncentracija od 0.09 ppm, nije postignuta u rezervoaru. Dodavanje flokulanta je ponovljeno svaka 24 sata.

[0118] Kola za crpljenje su aktivirana sredstvima za koordinaciju u cilju crpljenja istaloženog materijala na dnu rezervoara. Kola za crpljenje radila su 12 sati prvog dana. Nakon prvog dana, kola za crpljenje radila su 8 sati na dan.

[0119] Kvalitet vode pre i nakon prečišćavanja u skladu sa postupkom prema pronalasku prikazan je ispod u Tabeli 3.

Tabela 3

Primer 5

[0120] Postupak prema predmetnom pronalasku može biti korišćen za prečišćavanje i održavanje vode u crpnim stanicama korišćenim za mnoge svrhe kao što su svrhe rudarstva. Rezervoar za ublaženje u crpnoj stanici sadrži morsku vodu u slučaju da su cevi ili pumpni sistemi oštećeni ili imaju druge probleme. Voda sadržana u rezervoaru počinje da se pogoršava nakon određenog vremena i mikroalge i drugi organizmi počinju da rastu u rezervoaru stvarajući biološko obraštanje koje se prianjanja za zidove rezervoara i cevi, smanjujući površinu poprečnog preseka i stvarajući različite probleme koji utiču na protok vode u rezervoaru i cevima. Postupak iz predmetnog pronalaska se primenjuje na rezervoar za ublaženje, prečišćavajući vodu skladištenu u rezervoaru za ublaženje i održavajući vodu minimiziranjem biološkog obraštanja pri niskim troškovima.

Primer 6

[0121] Postupak prema predmetnom pronalasku može biti korišćen za prečišćavanje industrijskih tečnih ostataka koji su proizvedeni kao nus proizvodi različitih procesa. Kao proizvod procesa rudarstva, industrijski tečni ostatak se stvara. Tečni ostatak se prečišćava u postrojenju koje obuhvata proces sedimentacije, peščane filtere, ugljene filtere, ultrafiltraciju i povratnu osmozu. Dva proizvoda, propuštena materija i odbijeni proizvodi, stvoreni su ovakvim prečišćavanjem. Propuštena materija je zatim korišćena za svrhe navodnjavanja, i odbijeni proizvodi/voda šalju se u postrojenje sa flotacijom sa rastvorenim vazduhom (DAF) koje smanjuje sadržaj sumpora vode od 500 ppm do 1 ppm. Nakon DAF prečišćavanja, voda se šalje u bare za isparavanje.

[0122] Problem nastao u DAF postrojenju gde voda sa visokim sadržajem sumpora koja dostiže bare za isparavanje izaziva da bare imaju neprijatan miris usled vodonik sulfida u vodi. Vodonik sulfid u koncentraciji manjoj od 1 ppm se opaža kao miris pokvarenih jaja, neprijatan za lokalno stanovništvo bare za isparavanje. Postupak prema predmetnom pronalasku primenjen je na bare za isparavanje u cilju smanjenja neprijatnog mirisa proizvedenog vodonik sulfidom, primenjivanjem natrijum bromida kao oksidansa u cilju dostizanja koncentracije od 0.134 ppm u vidu i održavajući ORP nivo od 600 mV u periodu od 20 sati u toku nedelje.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, gde postupak prečišćava vodu i uklanja suspendovane čestice u vodi filtriranjem male količine ukupne zapremine vode, koji postupak obuhvata:

a. Sakupljanje vode sa koncentracijom ukupne rastvorene supstance (TDS) do 60,000 ppm; b. Čuvanje navedene vode u bar jednom sredstvu za sakupljanje (8), gde navedena sredstva (8) za sakupljanje imaju dno (17) koje je u stanju da se čisti sa pokretnim sredstvima za crpljenje (5) i gde navedena sredstva za sakupljanje imaju zapreminu od bar 15.000 m<3>; c. U okviru perioda od 7 dana:

ii. Za temperature vode veće od 35 stepeni Celzijusa i do 69 stepeni Celzijusa, održavanje ORP navedene vode od bar 500 mV za minimalni period sati dodavanjem sredstava za dezinfekciju u vodu, gde je minimalni period sati izračunat sa sledećom jednačinom: [35 sati] - [Temperatura vode u stepenima Celzijusa - 35] = minimalni period sati; i

iii. Za temperature vode od 70 stepeni Celzijusa ili više, održavanje ORP navedene vode od bar 500 mV za minimalni period od 1 sata;

d. Aktiviranje sledećih procesa kroz sredstva za koordinaciju (1) gde procesi prečišćavaju vodu i eliminišu suspendovane čestice filtriranjem samo malog dela ukupne zapremine vode, gde sredstva za koordinaciju primaju informacije koje se odnose na parametre kvaliteta vode i aktiviraju sredstva za primenu hemikalija i pokretna sredstva za crpljenje kako bi se navedeni parametri podesili unutar svojih granica:

iii. Crpljenje protoka vode koja sadrži istaložene čestice, proizvedene sa prethodnim procesima, sa pokretnim sredstvima za crpljenje za izbegavanje prosečne debljine istaloženog materijala veće od 100 mm;

v. Vraćanje filtrirane vode do bar jednog navedenog sredstva za sakupljanje;

e. Korišćenje navedene prečišćene vode u bar jednom nizvodnom industrijskom procesu; gde sredstva za koordinaciju variraju protok prečišćene vode do nizvodnog industrijskog procesa na osnovu informacija (12) kao što su izlaz ili brzina proizvodnje.

2. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema patentnom zahtevu 1, gde: a. ukoliko voda sakupljena u fazi a) ima ukupnu koncentraciju ukupnih rastvorenih supstanci manju od 10,000 ppm, Langelier-ov indeks zasićenja mora biti manji od 3; ili

b. ukoliko voda sakupljena u fazi a) ima ukupnu koncentraciju rastvorenih supstanci veću od 10,000 ppm, Stiff-ov i Davis-ov indeks zasićenja mora biti manji od 3.

3. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema patentnom zahtevu 1 gde se Langelier-ov indeks zasićenja ili Stiff-ov i Davis-ov indeks zasićenja održavaju ispod 2 sa procesom izabranim iz podešavanja pH, dodavanja sredstava protiv kamenca ili procesima omekšavanja vode.

4. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema patentnom zahtevu 3 gde sredstava protiv kamenca obuhvataju fosfornu kiselinu, PBTC (fosfobutan-trikarboksilna kiselina), hromate, cink polifosfate, nitrite, silikate, organske supstance, natrijum hidroksid, polimere bazirane na jabučnoj kiselini, natrijum poliakrilat, etilen diamin natrijumove soli tetrasirćetne kiseline, benzotriazol ili kombinacije navedenog.

5. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima prema bilo kom od patentnog zahteva 1 do 4, gde sredstva za dezinfekciju obuhvataju ozon, biguanid proizvode, jedinjenja bazirana na bromu, jedinjenja bazirana na halogenu ili kombinacije navedenog.

6. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema patentnom zahtevu 1, gde je informacija dobijena od sredstava za koordinaciju dobijena vizuelnim ispitivanjem, algoritmima zasnovanim na iskustvu, elektronskim detektorima ili kombinacijama navedenog.

7. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6, gde sredstvo za oksidaciju obuhvata jedinjenja bazirana na halogenu; soli permanganata; perokside; ozon; natrijum persulfat; kalijum persulfat; oksidante proizvedene elektrolitičkim postupcima, ili kombinacije navedenog.

8. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 7, gde flokulant ili koagulant obuhvataju polimere, kao što su katjonski polimeri i anjonski polimeri; soli aluminijuma; kvate i polikvate; kalcijum oksid; kalcijum hidroksid; sulfat gvožđa; hlorid gvožđa; poliakrilamid; natrijum aluminat; natrijum silikat; hitozan; želatin; guar gumu; alginate; semena moringe; derivate skroba ili kombinaciju navedenog.

9. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 8, gde se korak dehlorisanja vrši ukoliko je rezidualni hlor detektovan, korak dehlorisanja obuhvata uljeni filter ili hemikalije koje sadrže natrijum bisulfat, natrijum metabisulfat ili kombinaciju navedenog.

10. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, gde je voda sakupljena u koraku a) tečni ostatak iz industrijskog procesa i gde bar jedan nizvodni industrijski proces obuhvata infiltraciju ili navodnjavanje.

11. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, gde je voda sakupljena u koraku a) prečišćena voda.

12. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, gde je bar jedan nizvodni proces izabran iz procesa desalinacije, procesa isparavanja, kultivisanja algi, procesa akvakulture, rudarstva i procesa prečišćavanja.

13. Postupak za prečišćavanje vode pri niskim troškovima, prema patentnom zahtevu 12, gde ukoliko se postupak koristi za prečišćavanje vode za svrhe desalinacije, pokretna sredstva za crpljenje se aktiviraju sa sredstvima za koordinaciju kako bi se izbegla debljina istaloženog materijala veća od 10 mm.