UN PROCEDIMIENTO Y UN SIS5TMA PARA REALIZAR EL MANTENIMIENTO DE UNA MEMBRANA UTILIZADA PARA ÓSMOSIS A PRESIÓN RETARDADA.

Un procedimiento para realizar mantenimiento en una membrana (13') que tiene propiedades semipermeables para funcionamiento normal en base a osmosis a presión retardada PRO,

teniendo la membrana un primer lado de presión elevada y un segundo lado de presión más baja, estando dicha membrana tras su funcionamiento de PRO normal configurada en su primer lado para recibir un suministro de presión elevada de un primer tipo de agua que tiene una primera concentración de sustancia o sustancias disueltas y en dicho segundo lado para recibir un suministro de presión baja de un segundo tipo de agua que tiene una segunda y más baja concentración de sustancia o sustancias, comprendiendo el procedimiento: interrumpir temporalmente el funcionamiento normal de la membrana introduciendo un tapón del segundo tipo de agua (FW) en el primer lado de la membrana (13') para alterar la concentración de sustancia o sustancias disueltas en el agua en ese lugar y crear una función de retrolavado con el agua del segundo tipo (FW) desde el primero hasta el segundo lado de la membrana (13') aplicando la presión elevada del agua del primer tipo (SW) sobre dicho primer lado sobre el tapón de agua del segundo tipo (FW)

La presente invención se refiere a un procedimiento y un sistema para realizar el mantenimiento de una membrana que tiene propiedades semipermeables para funcionamiento normal en base a osmosis a presión retardada PRO, teniendo la membrana un primer lado de presión elevada y un segundo lado de presión más baja, configurándose dicha membrana tras su funcionamiento de PRO normal en su primer lado para recibir un suministro de presión elevada de un primer tipo de agua que tiene una primer concentración de sustancia o sustancias disueltas y en dicho segundo lado para recibir un suministro de presión baja de un segundo tipo de agua que tiene una segunda concentración más baja de sustancia o sustancias disueltas, como se indica en el preámbulo de las reivindicaciones adjuntas 1 y 11.

Una membrana de este tipo, así como un procedimiento y un dispositivo para proporcionar energía eléctrica a través del uso de osmosis a presión retardada se describe en la Patente Noruega 314575. La membrana divulgada tiene una capa delgada de un material no poroso, la denominada película de difusión y una capa porosa. La referencia a dicha patente implica la inclusión de su divulgación en la presente memoria descriptiva.

Durante el funcionamiento de PRO normal de esa técnica de técnica anterior, es decir, cuando un dispositivo de este tipo ha de proporcionar la energía, el primer lado de la membrana está configurado para recibir un suministro de agua de mar de presión elevada y de forma correspondiente el segundo lado de la membrana está configurado para recibir un suministro de agua dulce de presión baja.

Una central eléctrica de osmosis a presión retardada es comparable a una planta de desalinización de osmosis inversa funcionando hacia atrás. Sin embargo, una planta de PRO será capaz de generar energía a partir de agua dulce en lugar de consumir energía. El agua dulce filtrada entra en la membrana desde el lado de presión baja de la misma y un porcentaje elevado del agua dulce, por ejemplo, el 70-90%, se transfiere por osmosis a través de la membrana hacia el agua salada presurizada en el lado de presión elevada de la membrana, que preferentemente puede tener la película de difusión orientada hacia el lado de presión elevada. El procedimiento osmótico aumenta el flujo volumétrico de agua de presión elevada y es la transferencia de energía clave en una central eléctrica de este tipo. Esto necesita una membrana que tenga un flujo de agua elevado y una retención de sal elevada. El funcionamiento típico de la membrana debe ser al menos 4 W por metro cuadrado de área de cara de membrana, aunque se puede concebir un rendimiento más elevado. El agua salada se bombea desde el mar u otra fuente de agua salina y se filtra antes de la presurización y el suministro a la membrana. Una consideración potencial podría ser en casos especiales reemplazar la sal por un soluto que contenga diferente sustancia o sustancias. En un módulo que contiene la membrana, el agua de mar se diluye con agua dulce que pasa a través de la membrana y el suministro volumétrico del agua de mar es típicamente aproximadamente dos veces el del agua dulce.

Como se ha divulgado en dicha Patente Noruega, el agua salobre resultante del módulo de membrana se divide en dos flujos, aproximadamente 1/3 del agua salobre va a la turbina para generar energía y aproximadamente 2/3 regresan a través de un intercambiador de presión a una salida, contribuyendo de ese modo por medio del intercambiador de presión a la presurización del suministro del agua de mar. De forma adecuada, la presión del agua de mar está en el intervalo de 1,10-1,50 MPa, equivalente a una carga hidrostática de 100-150 metros en una central hidroeléctrica, que implica la generación de energía en el intervalo de 1 MW por metro cúbico por segundo de agua dulce suministrada.

Parte del pre-tratamiento de agua de mar y agua dulce suministradas se tiene que realizar a través del uso de filtración mecánica, no obstante, aunque la filtración mecánica puede ser eficaz en la mayoría de los casos, existen sin embargo partículas y microbios que no se filtran y que pasan a la membrana desde el lado de presión baja. Con el tiempo el rendimiento de la membrana se reducirá y por consiguiente el rendimiento de la planta eléctrica, a menos que se realice algún mantenimiento para limpiar la membrana.

Una forma de realizar el mantenimiento sería retirar las membranas para limpieza y reinstalar a partir de entonces las membranas para funcionamiento adicional o instalar membranas de reemplazo cuando las otras membranas se limpien. Sin embargo, una planta eléctrica debe hasta donde sea posible proporcionar energía en una base continua, con un mínimo de tiempo de inactividad o capacidad reducida y, sobre todo, con un mínimo de personal de mantenimiento para realizar la retirada, limpieza y reinstalación. También se apreciará que la eliminación física de un gran número de membranas para limpieza también requeriría mucho tiempo y requeriría numerosas válvulas de cierre de entrada y salida del módulo de membrana. Sin embargo, si un pequeño número de módulos se somete a la vez a mantenimiento/limpieza a través de tal retirada física y reeinstalación, ello implicaría que el 0,25%-1% de los módulos se retiraría y reinstalaría en una base diaria, dando como resultado que la central tendría una capacidad reducida en el 0,25-1% si el mantenimiento toma un día completo. Se tienen que realizar medidas, tales como limpieza, más frecuentes in situ y no deberían tomar más de pocos segundos o minutos dependiendo de la frecuencia de tales medidas por módulo. La presente invención se refiere típicamente a proporcionar que tales medidas más frecuentes sean posibles de una manera eficaz y sencilla. Se apreciará en el mantenimiento o lavado/limpieza principal de un módulo no necesitará realizarse más frecuentemente, que, digamos, cada 6 a 24 meses.

El documento US 2004/0134521 A divulga un procedimiento de retrolavado de membranas en un sistema de osmosis inversa usando un tapón de solución súper salina en el lado de suministro.

Ha sido un objeto de la presente invención evitar un mantenimiento que requiera mucho tiempo, técnicamente complicado y costoso y en lugar de ello proporcionar un procedimiento muy eficaz y un sistema para realizar tal mantenimiento y que requerirá una cantidad mínima de personal, un mínimo de tiempo y la no retirada/reinstalación de membrana. La invención también tiene como un objeto proporcionar el control remoto del mantenimiento.

En el contexto de la presente invención, el uso de una película en, por ejemplo, el lado de presión elevada de la membrana se define mejor de forma adecuada por la expresión general “un material semipermeable”.

En vista del hecho de que la mayoría de las centrales eléctricas proporcionan normalmente más potencia de salida que la requerida en un punto de tiempo específico, se apreciará que una pérdida de energía temporal de digamos el 5-10% no será crítica, lo que implica que la pluralidad de membranas (o módulos de membrana) necesarios en una planta de este tipo se pueden someter a mantenimiento, es decir limpieza, realizando la operación de limpieza en las membranas de forma sucesiva o las membranas como grupos.

De acuerdo con la presente invención el procedimiento comprende interrumpir temporalmente el funcionamiento normal de la membrana introduciendo un tapón/una entidad del segundo tipo de agua en el primer lado de la membrana para alterar la concentración de sustancia o sustancias disueltas en el agua en ese lugar y crear una función de retrolavado con el agua del segundo tipo desde el primero al segundo lado de la membrana aplicando la presión elevada del agua del primer tipo sobre dicho primer lado en el tapón/entidad de agua del segundo tipo.

Realizaciones adicionales del procedimiento serán evidentes a partir de las reivindicaciones subordinadas 2-10 adjuntas así como la divulgación detallada con referencia a las figuras de dibujo adjuntas. De acuerdo con la presente invención, el sistema comprende: una primera válvula o bomba de tiempo controlable conectada entre una entrada al lado de presión baja de la membrana y una entrada al lado de presión elevada de la membrana, dicha primera válvula o bomba con operable para suministrar de forma selectiva un tapón/una entidad de un segundo tipo de agua al primer lado de la membrana para alterar la concentración de sustancia o sustancias disueltas en el agua en ese lugar, creando de ese modo una función de retrolavado con el agua del segundo tipo desde... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para realizar mantenimiento en una membrana (13') que tiene propiedades semipermeables para funcionamiento normal en base a osmosis a presión retardada PRO, teniendo la membrana un primer lado de presión elevada y un segundo lado de presión más baja, estando dicha membrana tras su funcionamiento de PRO normal configurada en su primer lado para recibir un suministro de presión elevada de un primer tipo de agua que tiene una primera concentración de sustancia o sustancias disueltas y en dicho segundo lado para recibir un suministro de presión baja de un segundo tipo de agua que tiene una segunda y más baja concentración de sustancia o sustancias, comprendiendo el procedimiento:

interrumpir temporalmente el funcionamiento normal de la membrana introduciendo un tapón del segundo

tipo de agua (FW) en el primer lado de la membrana (13') para alterar la concentración de sustancia o

sustancias disueltas en el agua en ese lugar y

crear una función de retrolavado con el agua del segundo tipo (FW) desde el primero hasta el segundo

lado de la membrana (13') aplicando la presión elevada del agua del primer tipo (SW) sobre dicho primer

lado sobre el tapón de agua del segundo tipo (FW).

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

a) suministrar dicho tapón de agua de dicho secundo tipo de agua a dicho primer lado posteriormente al

suministro de agua del primer tipo al primer lado cerrándose temporalmente y la salida del primer lado de

la membrana conectada únicamente a la salida del segundo lado de la membrana,

b) cerrar el suministro de agua del segundo tipo al primer lado de la membrana y cerrar la conexión entre dichas salidas, y

c) aplicar agua de dicho primer tipo aguas arriba de dicha agua de dicho segundo tipo suministrada a dicho primer lado en la etapa a).

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho tapón de agua de dicho segundo tipo de agua está aplicado a dicho primer lado cuando el suministro de agua del primer tipo se cierra temporalmente y en el que el tapón de agua del segundo tipo al primer lado de la membrana se cierra posteriormente y el suministro del primer tipo de agua se restaura.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho tapón de agua del segundo tipo está aplicado temporalmente a dicho primer lado en un flujo de agua del primer tipo.

5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 4, en el que el suministro de agua del segundo tipo al primer lado tiene una presión que excede la presión elevada del primer tipo de agua, dicho suministro se asiste mediante la acción de una bomba que proporciona presión elevada.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, 3, 4 ó 5, comprendiendo además:

introducir en el segundo lado de la membrana un flujo de agua del primer tipo en el flujo de agua del segundo tipo para crear una función de retrolavado mejorada.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el flujo de agua del primer tipo suministrado al segundo lado tiene una presión de suministro igual a o mayor que dicha presión baja, pero menor que dicha presión elevada.

8. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, comprendiendo además inyectar un agente desinfectante en el agua del segundo tipo durante el funcionamiento de PRO normal de la membrana de forma de permitir que el agente desinfectante entre en la membrana desde el lado de presión baja de la misma un tiempo predeterminado antes de introducir dicho tapón de agua del segundo tipo al primer lado de la membrana para la interrupción del funcionamiento de PRO normal.

9. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, comprendiendo además inyectar un agente desinfectante en el tapón de agua del segundo tipo cuando dicho tapón se suministra a dicho primer lado de la membrana.

10. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que dicha concentración de sustancia o sustancias disueltas se refiere a salinidad, siendo el agua del primer tipo agua de mar y siendo el agua del segundo tipo agua dulce.

11. Un sistema para realizar el mantenimiento en una membrana que tiene propiedades semi-permeables para funcionamiento normal en base a osmosis a presión retardada PRO, teniendo la membrana un primer lado de presión elevada y un segundo lado de presión más baja, dicha membrana tras su funcionamiento de PRO normal estando configurada en su primer lado para recibir un suministro a alta presión de un primer tipo de agua que tiene

una primera concentración de sustancia o sustancias disueltas y en dicho segundo lado para recibir un suministro de presión baja de un segundo tipo de agua que tiene una segunda y más baja concentración de sustancia o sustancias disueltas, comprendiendo el sistema para realizar el mantenimiento y por lo tanto interrumpir temporalmente dicho funcionamiento normal

- una primera válvula o bomba de de tiempo controlable (31; 41; 51; 61; 71; 81; 91) conectada entre una entrada (12) al lado de presión baja de la membrana (13') y una entrada (11) al lado de presión elevada de la membrana (13'), siendo dicha primera válvula o bomba operable para suministrar de forma selectiva un tapón (21) de un segundo tipo de agua (FW) al primer lado de la membrana para alterar la concentración de la sustancia o sustancias disueltas en el agua en ese lugar, creando de ese modo una función de retrolavado con el agua del segundo tipo (FW) desde el primero hasta el segundo lado de la membrana presurizado en dicho primer lado por la presión elevada de agua del primer tipo (SW) aplicada en el tapón de agua del segundo tipo (FW).

12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que una segunda válvula controlable (54) está conectada en la entrada de suministro (11) del agua del primer tipo (SW) aguas arriba de la salida de la primera válvula o bomba (51) hacia el primer lado, en el que una tercera válvula controlable (55) está conectada a la salida (14) de dicho primer lado y en el que una cuarta válvula controlable (56) tiene su entrada conectada a la salida (14) del primer lado aguas arriba de la tercera válvula (55) y su salida conectada a una salida de extremo abierto (19) del segundo lado.

13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que se proporcionan y está configuradon medios en un primer estado de funcionamiento para provocar que dichas segunda y tercera válvulas (54; 55) se cierren y dichas primera y cuarta válvulas (51; 56) se abran y en un segundo estado para cerrar la primera y la cuarta válvulas (51, 56) y abrir la segunda y tercera válvulas (54, 55), provocando que de ese modo se logre una función de retrolavado.

14. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicha primera válvula (71; 91) está conectada a dicho primer lado de la membrana (13') bien sea directamente o a través de una entrada de un intercambiador de presión (16), en el que una segunda válvula controlable (74, 94) está conectada aguas arriba del intercambiador de presión (16) o aguas arriba del primer lado de la membrana (13') al suministro de entrada de agua del primer tipo (SW) normalmente suministrable al primer lado de la membrana (13') bien sea directamente o a través del intercambiador de presión (16), dicha primera válvula (71; 91) conectada a una tubería de suministro para agua del primer tipo (SW) bien sea en un emplazamiento entre la segunda válvula (74; 94) y la membrana (13') o entre la segunda válvula (74; 94) y la entrada al Intercambiador de presión (16).

15. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicha bomba (31; 41; 61; 81) está configurada para suministrar temporalmente dicho tapón de agua del segundo tipo (FW) a dicho primer lado en un flujo de agua del primer tipo (SW).

16. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11 ó 15, en el que el suministro de agua del segundo tipo (FW) al primer lado ayudado por la acción de dicha bomba (31; 41; 61; 81) tiene una presión de salida del suministro de agua que excede dicha presión elevada.

17. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, 14, 15 ó 16, comprendiendo además una tercera válvula controlable (44; 84; 95) conectada entre una entrada (11) al primer lado y una entrada (12) al segundo lado de la membrana (13'), dicha tercera válvula controlable para introducir en el segundo lado de la membrana un flujo de agua del primer tipo (SW) en el flujo de agua del segundo tipo (FW) para crear una función de retrolavado mejorada.

18. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el tapón o flujo de agua del primer tipo (SW) suministrado al segundo lado mediante dicha tercera válvula controlable (44; 84; 95) tiene una presión de suministro igual a o mayor que dicha presión baja, pero más baja que dicha presión elevada.

19. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-18, comprendiendo además un medio inyector de desinfectante (33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) configurado para inyectar de forma controlable un agente desinfectante (DA) en el agua del segundo tipo (FW) aguas arriba del lado de presión baja de la membrana (13') para permitir que el agente desinfectante entre en la membrana (13') desde el lado de presión baja de la misma durante un tiempo predeterminado durante dicho funcionamiento de PRO normal de la membrana antes de introducir dicho tapón de agua del segundo tipo (FW) al primer lado de la membrana para interrumpir el funcionamiento normal y comenzar la función de retrolavado.

20. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-19, comprendiendo además un medio inyector de desinfectante (32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) configurado para inyectar controlablemente un agente desinfectante (DA) en el tapón de agua del segundo tipo (FW) cuando el mismo se suministra al primer lado para comenzar la función de retrolavado.

21. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-20, en el que dicha concentración de

sustancia o sustancias disueltas se refiere a salinidad, el primer tipo de agua es agua de mar (SW) y el segundo tipo de agua es agua dulce (FW).

22. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 19 ó 20, en el que dicho agente desinfectante (DA) es una solución de cloro.