Método de infiltración de agua de mar y unidad de absorción de infiltración de agua.

Un método de infiltración de agua de mar que utiliza una unidad (11) de absorción de infiltración de agua, la cual se conforma con anterioridad y está provista de una tubería

(12) de absorción de agua embebida en una capa (13) de grava que conforma una capa profunda de la capa de filtración de arena, y una tubería (14) de lavado a contracorriente embebida en una capa (15) de arena que conforma una capa intermedia y una capa superficial de la capa de filtración de arena, y una tubería (16) de succión de agua que está situada por encima de la capa (15) de arena. Un número deseado de unidades (11) de absorción de infiltración de agua se combinan para conformar una capa de filtración de arena en un punto de instalación situado sobre un fondo oceánico, y dichas unidades absorben agua del mar que ha sufrido infiltración natural en la capa de filtración de arena y ésta se introduce en la tubería (12) de absorción de agua. La velocidad de infiltración de agua de mar se fija en menos de 400 m/día. Se inyecta agua o aire desde la tubería (14) de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la capa superficial mediante soplado hacia arriba organismos vivos o sedimentos atrapados en capas intermedias de la capa de filtración de arena, y el agua agitada es succionada por una tubería (16) de succión y recuperada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2012/070002.

Solicitante: HITACHI ZOSEN CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 7-89, Nanko-kita 1-chome Suminoe-ku 595-0055 Osaka-shi JAPON.

Inventor/es: INOUE, TAKAYUKI, NIIZATO,Hideyuki, ARAI,Hiroaki, MUKAI,Kiyokazu, MIMURA,Hitoshi.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Otros filtros con elementos filtrantes estacionarios... > B01D29/66 (Limpieza por descarga de flujo, p. ej. ráfaga ascendente de aire a contracorriente)
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > SUMINISTROS DE AGUA; EVACUACION DE AGUAS > INSTALACIONES O PROCEDIMIENTOS PARA OBTENER, RECOGER... > Procedimientos o instalaciones para obtener o recoger... > E03B3/04 (a partir de agua de superficie)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros con sustancia filtrante no aglomerada, es... > B01D24/46 (Regeneración de la sustancia filtrante en el filtro (B01D 24/44 tiene prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Otros filtros con elementos filtrantes estacionarios... > B01D29/62 (Regeneración de la sustancia filtrante en el filtro (dispositivos para poner fuera de servicio una o varias unidades en filtros con unidades múltiples, p. ej. para la regeneración, B01D 35/12))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros con sustancia filtrante no aglomerada, es... > B01D24/48 (combinados en una misma estructura con dispositivos de control de la filtración)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros con sustancia filtrante no aglomerada, es... > B01D24/02 (con el lecho filtrante estacionario durante la filtración)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Otros filtros con elementos filtrantes estacionarios... > B01D29/60 (combinados en una misma estructura con dispositivos de control de la filtración)
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Método de infiltración de agua de mar y unidad de absorción de infiltración de agua.

Fragmento de la descripción:

Método de infiltración de agua de mar y unidad de absorción de infiltración de agua Campo técnico

La presente invención se refiere a un método de filtración empleado para la absorción de agua de mar que se infiltra a través de una capa de arena situada sobre un fondo oceánico, y una unidad de absorción de infiltración de agua para implementar el método de filtración, la cual tiene una tubería de lavado a contracorriente o similar que evita el atascamiento eliminando organismos vivos o sedimentos que se acumulan en una capa superficial de la capa de arena y que quedan atrapados en capas intermedias.

Técnica anterior

Como se muestra en la Figura 14, como ejemplo de un método actual de absorción de agua de mar, se usa un método directo de absorción de agua en el cual se absorbe agua de mar por un orificio 1 de absorción de agua a través de un conducto 2 de agua proporcionado sobre el fondo oceánico. En la Figura 14, el Número de Referencia 3 es una bomba para absorber el agua de mar, y el Número de Referencia 4 es un sistema de membrana de osmosis inversa.

Sin embargo, cuando se utiliza el método directo de absorción de agua, junto con el agua de mar se absorben al mismo tiempo a la vez desechos, sedimentos y organismos vivos, y por lo tanto existen casos en los cuales se tiene que detener la absorción de agua, por ejemplo, cuando existe una adhesión anormal de medusas o proliferaciones de algas, accidentes con vertido de aceite, y mayor turbidez debida a olas altas. Además, cuando se utiliza el método directo de absorción de agua, es necesario realizar una limpieza periódica, añadir productos químicos (por ejemplo, cloro) para evitar la adhesión, o incrementar el diámetro de las tuberías cuando se tienen en cuenta organismos vivos que se van fijando a toda la longitud de las tuberías, debido a que la adhesión de animales marinos, tales como por ejemplo percebes y mejillones, puede ser significativa. Además, cuando el agua de mar absorbida se trata mediante osmosis inversa en el método directo de absorción de agua, se debe instalar un sistema de filtración de arena para filtrar agua de mar a la cual se le ha añadido un coagulante, y por lo tanto existe la necesidad de instalar un sistema para tratar el fango que se acumula en el sistema de filtración de arena.

Por consiguiente, en los últimos años, la atención se ha centrado en métodos indirectos de absorción de agua que absorben agua de mar desde una capa 5 de arena (a la que en lo que sigue se llamará capa de filtración de arena) situada sobre el fondo oceánico, como se

muestra en la Figura 15, sin usar productos químicos como por ejemplo coagulantes para pre-tratar el agua de mar absorbida.

Como se ilustra en la Figura 16, un método indirecto de absorción de agua es un método que implica la excavación de un fondo oceánico en un punto situado mar adentro, alejado varios centros de metros de una costa y a una profundidad de varias decenas de metros, conformando una capa 5 de filtración de arena a partir de capas 5a y 5b de grava de soporte, y a partir de una arena 5c de filtración, e implementar rellenado hasta la misma superficie del fondo oceánico para instalar una tubería 6 de absorción en la capa 5a de grava de soporte, por la cual se absorbe agua de mar que ha sido purificada por filtración. Aunque cuando se usa este método indirecto de absorción de agua no aparece ninguno de los problemas del método directo de absorción de agua, existen problemas tales como un alto coste inicial y un pequeño volumen de absorción de agua debido a atascamiento en la superficie de infiltración y, por consiguiente, este método ha sido lento en alcanzar un uso generalizado.

En la Referencia de Patente 1 se presenta un método para conseguir una absorción de agua estable usando un método de absorción de infiltración de agua de mar, el cual permite reducir todo lo posible el atascamiento de la capa de filtración de arena que absorbe agua de mar situada sobre el fondo oceánico, y que permite eliminar sedimentos que se acumulan sobre la superficie de la capa de filtración de arena sin mucho trabajo.

El método de infiltración de agua de mar presentado en la Referencia de Patente 1 está caracterizado por que la velocidad de infiltración de agua de mar conseguida en la capa de filtración de arena situada sobre el fondo oceánico se fija en 1-8 m/día, y también está caracterizado por que la profundidad de agua de la capa de filtración de arena es mayor que la profundidad de agua para el movimiento total de sedimentos en la cual la porción de capa superficial de la capa de filtración de arena recorre al menos 5 cm, y menor que la profundidad de agua crítica para el movimiento de la capa superficial en el cual la arena recorre al menos 1 cm.

Sin embargo, en el método de absorción de infiltración de agua de mar presentado en la Referencia de Patente 1, se necesita un gran área superficial para la absorción de un gran volumen de agua de mar en un corto periodo de tiempo, porque la velocidad de infiltración de agua de mar de 1-8 m/día es una velocidad de infiltración muy lenta, y por lo tanto requiere una construcción a gran escala (Problema 1).

Además, en el método de absorción de infiltración de agua de mar presentado en la

Referencia de Patente 1, es necesario instalar el sistema de absorción por filtración en el

área del océano en la que se obtenga el flujo óptimo de agua de mar, para evitar el atascamiento de la capa de filtración de arena por lodo (o fango) que se acumula en la capa superficial, limitándolo de ese modo a zonas en las que el agua del mar es movida por olas (Problema 2).

Por consiguiente, para solucionar el Problema 1 descrito anteriormente, el presente solicitante propuso un método de infiltración de agua de mar que incrementa la velocidad de infiltración de agua de mar para de ese modo reducir en gran medida el área superficial de infiltración y reducir de manera significativa la escala de construcción. Sin embargo, el límite superior para la velocidad de absorción que se podría implementar de manera realista era 4 m/día.

Además, el presente solicitante propuso un método de absorción de infiltración de agua de mar que evita el atascamiento eliminando manualmente organismos vivos o sedimentos que quedan atrapados en la capa superficial de la capa de infiltración de arena. El presente solicitante también propuso un dispositivo para evitar el atascamiento, el cual implicaba instalar algún tipo de dispositivo de chorro de agua tal como de tipo mecánico o neumático, por ejemplo, para eliminar los sedimentos atrapados en la capa superficial de la capa de filtración de arena. Esto permitió instalar una capa de filtración de arena en una zona tranquila del océano en la que el agua no es desplazada rápidamente por corriente u olas, por ejemplo.

De acuerdo con el método de infiltración de agua de mar propuesto por el presente solicitante, el volumen de agua de absorción se puede incrementar en un corto periodo de tiempo, y el área superficial de absorción de agua se puede reducir en comparación con la técnica anterior, fijando la velocidad de infiltración de agua de mar lo más alta posible por debajo de 4 m/día. Es más, si en la capa superficial de la capa de filtración de arena se instala un dispositivo para evitar el atascamiento, ya no hay necesidad de instalar el sistema de absorción de infiltración en la zona del océano en la que se obtenga el flujo óptimo de agua de mar, permitiendo de esta forma absorber agua cerca de una planta de desalinización de agua de mar. Por lo tanto, es posible reducir mucho la escala de construcción y la escala del sistema de absorción de agua, y también es posible mitigar en gran medida los efectos...

 


Reivindicaciones:

1. Método de infiltración de agua de mar que utiliza unidades de absorción de infiltración de agua combinadas para conformar una capa de filtración de arena en un punto de instalación situado sobre un fondo oceánico, en el cual cada una de las unidades de absorción de infiltración de agua comprende una tubería de absorción de agua embebida en una capa de grava que conforma una capa profunda de la capa de filtración de arena, y una tubería de lavado a contracorriente embebida en una capa de arena que conforma una capa intermedia y una capa superficial de la capa de filtración de arena, y absorbe agua procedente del mar que ha sufrido infiltración natural en la capa de filtración de arena y que ha sido introducida en la tubería de absorción de agua, que comprende:

fijar una velocidad de infiltración de agua de mar en menos de 4 m/día, e

inyectar agua o aire desde la tubería de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la capa superficial mediante soplado hacia arriba organismos vivos o sedimentos atrapados en capas intermedias junto con organismos vivos acumulados en la capa superficial , evitando de ese modo el atascamiento de la capa de filtración de arena.

2. El método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual las unidades de absorción de infiltración de agua están provistas además de tuberías de succión situadas por encima de la capa de arena, y se combinan para conformar una capa de filtración de arena en un punto de instalación situado sobre un fondo oceánico, comprendiendo el método además:

inyectar agua o aire desde la tubería de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la capa superficial mediante soplado hacia arriba organismos vivos o sedimentos atrapados en capas intermedias junto con organismos vivos acumulados en la capa superficial, después de lo cual el agua agitada que contiene a los organismos vivos o sedimentos es succionada por las tuberías de succión de agua, evitando de ese modo el atascamiento de la capa de filtración de arena.

3. El método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además una diferencia en las velocidades de depósito de los organismos vivos o sedimentos expulsados por soplado por encima de la capa de filtración de arena cuando el agua agitada es succionada por las tuberías de succión de agua con el ritmo al cual se depositan en la capa de filtración de arena las substancias que deben ser succionadas.

4. El método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual las unidades de absorción de infiltración de agua están provistas además de tuberías de

descarga de agua situadas por encima de la capa de arena, y se combinan para conformar una capa de filtración de arena en un punto de instalación situado sobre un fondo oceánico, comprendiendo además el método:

inyectar agua o aire desde la tubería de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la capa superficial mediante soplado hacia arriba organismos vivos o sedimentos atrapados en capas intermedias junto con organismos vivos acumulados en la capa superficial, después de lo cual el agua agitada que contiene a los organismos vivos o sedimentos es inyectada por las tuberías de descarga de agua para descargarla fuera de la capa de filtración de arena, evitando de ese modo el atascamiento de la capa de filtración de arena.

5. El método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además el uso de una diferencia en las velocidades de depósito de los organismos vivos o sedimentos expulsados mediante soplado por encima de la capa de filtración de arena para inyectar agua desde las tuberías de descarga de agua de acuerdo con el ritmo al cual las substancias que deben ser descargadas fuera de la capa de filtración de arena.

6. Una unidad de absorción de infiltración de agua utilizada en el método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 4 o con la reivindicación 5, en la cual la tubería de descarga de agua inyecta agua en una dirección diferente a la dirección en la cual son contiguas las unidades de absorción de infiltración de agua, y el ángulo de inyección del agua está dentro de un rango de 3-6° con respecto a un plano horizontal.

7. Un método de infiltración de agua de mar que utiliza una tubería de absorción de agua embebida en una capa profunda de una capa de filtración de arena y una tubería de lavado a contracorriente que inyecta agua o aire y que está embebida en las capas intermedias de la capa de filtración de arena, y que absorbe agua procedente del mar que ha sufrido infiltración natural en la capa de filtración de arena y que ha sido introducida en la tubería de absorción de agua, comprendiendo el método:

fijar una velocidad de infiltración de agua de mar en menos de 4 m/día, e

inyectar agua o aire desde la tubería de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la capa superficial mediante soplado hacia arriba organismos vivos o sedimentos atrapados en capas intermedias junto con organismos vivos acumulados en la capa superficial, evitando de ese modo el atascamiento de la capa de filtración de arena.

8. El método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual por

encima de la capa superficial de la capa de filtración de arena se instala además una tubería

de succión de agua, y se inyectan agua o aire desde la tubería de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la superficie mediante soplado hacia arriba los organismos vivos o sedimentos atrapados en las capas intermedias de la capa de filtración de arena junto con organismos vivos acumulados en la superficie de la capa de filtración de arena, después de 5 lo cual el agua agitada que contiene a los organismos vivos o sedimentos es succionada por la tubería de succión de agua, evitando de ese modo el atascamiento de la capa de filtración de arena.

9. El método de infiltración de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual por encima de la capa superficial de la capa de filtración de arena se instala además una tubería 1 de descarga de agua, y se inyectan agua o aire desde la tubería de lavado a contracorriente para agitar y expulsar por la superficie mediante soplado hacia arriba los organismos vivos o sedimentos atrapados en las capas intermedias de la capa de filtración de arena junto con organismos vivos acumulados sobre la superficie de la capa de filtración de arena, después de lo cual se inyecta agua desde la tubería de descarga de agua, evitando de ese modo el 15 atascamiento de la capa de filtración de arena.