Aparato de desalinización en circuito cerrado continuo con un solo depósito.

Un aparato para desalinización secuencial consecutiva continua de una solución de agua salada por ósmosisinversa que comprende:

al menos un circuito cerrado que comprende uno o más módulos de desalinización (M1-M6) con sus entradas(L1.1-L1.6) y salidas (L2.1-L2.6) respectivas conectadas en paralelo mediante las tuberías de conducción (L1-L2),comprendiendo cada uno de dichos módulos de desalinización uno o más elementos de membrana;al menos un medio de presurización (BP) para crear una contrapresión suficiente para permitir la desalinizaciónpor ósmosis inversa y la sustitución del permeado liberado por aporte nuevo en dicho circuito cerrado;al menos un medio de circulación (BC) para reciclar el concentrado a través de dicho uno o más módulos dedesalinización de dicho circuito cerrado;

al menos un medio de tubería de conducción (A) para la recogida permeado (A1-A6) desde dicho uno o másmódulos de desalinización de dicho circuito cerrado;

un medio de un solo depósito (CN) para posibilitar la sustitución de la salmuera por aporte nuevo en dichocircuito cerrado mientras continua la desalinización;

al menos una tubería (B1) para llevar el concentrado desde dicho circuito cerrado hasta dicho depósitoindividual;

al menos una tubería (B2) para llevar la solución de aporte nuevo a desalinizar desde dicho depósito individualhasta dicho circuito cerrado;

al menos una tubería (E2) para recargar dicho depósito individual con solución de aporte nuevo a desalinizar;al menos una tubería (C) para retirar el efluente de salmuera de dicho depósito individual;

al menos un medio de válvula (V1-V5) configurado para posibilitar la conexión y desconexión de dicho depósitoindividual de dicho circuito cerrado mientras la desalinización continúa en dicho circuito cerrado, la sustituciónde la salmuera por aporte nuevo desde dicho depósito individual y la compresión y descompresión de dichodepósito individual; y

medios de control para posibilitar que la desalinización en circuito cerrado continuo con la recuperacióndeseada transcurra en etapas secuenciales consecutivas en condiciones de presión variable o de presiónconstante.

Aparato de desalinización en circuito cerrado continuo con un solo depósito Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato para la desalinización de Agua de Mar (AM) o Agua Salobre (AS) por Ósmosis Inversa (OIAM u OIAS) en un circuito cerrado.

La desalinización por ósmosis inversa (OI) ocurre cuando una solución de agua con sal se comprime contra membranas semi-permeables a una presión mayor que su presión osmótica. El procedimiento de "Desalinización de Flujo Pistón" (en lo sucesivo "DFP") implica el paso de un flujo de aporte presurizado a través de depósitos (módulos) de presión con elementos de membrana semi-permeables, donde se separa continuamente en un flujo no presurizado de permeado desalado y un flujo presurizado de efluente de salmuera. La recuperación por OIAM u OIAS de la DFP se refiere a la concentración de aporte, la presión aplicada, el número de elementos por módulo, las etapas de los módulos y las especificaciones de los elementos. El flujo de aporte presurizado en la DFP siempre es mayor que el flujo de permeado y una recuperación del 50 % implica que el flujo de aporte presurizado es dos veces el del permeado. La DFP también puede implicar un reciclado parcial para potenciar la recuperación y este procedimiento se caracteriza por el flujo continuo de sus tres componentes; el aporte presurizado, el efluente de salmuera presurizado y el permeado.

En contraste con la DFP, la Desalinización de Circuito Cerrado (por sus siglas "DCC") en un procedimiento discontinuo realizado con reciclado de la solución bajo presión hidrostática con la misma velocidad de suministro de aporte presurizada y suministro de permeado. El flujo interno en la DCC se crea por medio de circulación para minimizar los efectos de polarización de la concentración. La tecnología DCC se presentó por primera vez a finales de los años ochenta por Szuz y col. en la Patente de Estados Unidos Nº 4.983.301 y Bartt en la Patente de Estados Unidos Nº 4.814.086 y la conversión de tal procedimiento discontinuo en continuo fue propuesta mediante "… dos tanques de capacidad relativamente grande …" que se acoplan alternativamente en el circuito cerrado, de manera que permiten la recarga del circuito cerrado con aporte nuevo sin detener la desalinización. Se describe un enfoque similar en la publicación internacional WO03013704. Publicaciones anteriores, tales como los documentos DE 26 22 461 A (1977) , DE19941349A1 y JP 54 128985 A (1979) , describen una DFP con recirculación parcial que es fundamentalmente diferente de la DCC a pesar de la similitud de ciertas características (por ejemplo, circuito con un módulo o módulos de membranas, tuberías para aporte y para reciclado, medios de circulación, medios de presurización, medios para descargar el efluente, medios de monitorización, etc.) . La distinción entre DCC y DFP es clara e inequívoca, puesto que solo el primer procedimiento implica la sustitución a presión atmosférica del efluente de salmuera por un aporte nuevo, evitando de esta manera la necesidad de recuperación de energía del efluente de salmuera presurizado, que es esencial en el último procedimiento.

En comparación con la DFP, la DCC requiere medios mucho más pequeños para la presurización de alimentaciones nuevas y transcurre con una menor energía específica sin necesidad de recuperar la energía. La tecnología CCD de acuerdo con dichas patentes es un procedimiento discontinuo que se hace funcionar de manera continua mediante etapas secuenciales consecutivas que implican dos depósitos con capacidad relativamente grande, y este enfoque no se ha considerado económicamente favorecido para el diseño de plantas de desalinización.

La presente invención describe tanto aparatos como procedimientos con los que una Desalinización de Circuito Cerrado (DCC) podría realizarse continuamente mediante un solo depósito relativamente pequeño, de esta manera, la consecución de esta tecnología sería económicamente factible para diversas aplicaciones que implican desalinización tanto de agua de mar como de agua salobre.

Sumario de la invención La presente invención propone un aparato y procedimientos como se expone en la reivindicación 1 para desalinización de agua de mar o agua salobre, basados en ósmosis inversa usando un circuito cerrado, en el que el aporte se recicla a través de módulos de desalinización paralelos mediante un medio impulsor de la circulación y se crea contrapresión entre un medio de presurización que también reemplaza el permeado liberado por un suministro de aporte nuevo. El volumen de aporte presurizado en el circuito cerrado durante la secuencia de desalinización se controla mediante un caudalímetro, siendo igual este volumen en cualquier momento dado al volumen de permeado liberado. El medio impulsor de la circulación se hace funcionar a una baja diferencia de presión de entrada-salida a especificaciones de los elementos de recuperación máxima del elemento y proporción de flujo de concentrado a permeado, y se puede hacer que los medios de presurización suministren una presión variable como una función de la recuperación según se controla por el flujo del permeado y/o el flujo de aporte presurizado y/o las concentraciones cambiantes durante el transcurso de la secuencia de desalinización. La contrapresión de desalinización en las entradas del módulo se mantiene a un nivel fijo por encima de la presión osmótica durante toda la secuencia de desalinización.

El aparato de desalinización en circuito cerrado con presión variable puede hacerse funcionar continuamente añadiendo un solo depósito que se acciona intermitentemente para recargar el circuito cerrado con aporte nuevo y, al mismo tiempo, retirar el efluente de salmuera consumido del sistema. Aunque el depósito presurizado con un

aporte nuevo está conectado al circuito cerrado, el procedimiento de desalinización continúa y los módulos pueden funcionar sin detenerse a su salida de permeado especificada.

El procedimiento y el aparato de la invención de desalinización en circuito cerrado con presión variable por ósmosis inversa puede implementarse mediante un aparato sencillo fabricado a partir de componentes disponibles fácilmente en el mercado y permite una desalinización a bajo coste con ahorros muy significativos en componentes, incluyendo componentes eléctricos y energía.

El aparato de la invención puede funcionar a presión constante, de manera que los costes de los medios de presurización se reducen considerablemente mientras el gasto energético aún se mantiene menor que en los procedimientos de la técnica anterior.

Breve descripción de los dibujos

La Figura IA es un dibujo esquemático de un aparato con seis módulos, cada uno de tres elementos, y un solo depósito para Desalinización de Circuito Cerrado continua de agua de mar, o agua salobre, que describe las posiciones de las válvulas durante la desalinización en circuito cerrado mientras el depósito se está recargando con un aporte nuevo de agua de mar, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.

La Figura IB es un dibujo esquemático de un aparato con seis módulos, cada uno de tres elementos, y un solo depósito para Desalinización de Circuito Cerrado continua de agua de mar, o agua salobre, que describe las posiciones de las válvulas durante la desalinización del circuito cerrado y la presurización del depósito que se ha recargado con un aporte nuevo de agua de mar, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.

La Figura IC es un dibujo esquemático de un aparato con seis módulos, cada uno de tres elementos, y un solo depósito para Desalinización de Circuito Cerrado continua de agua de mar, o agua salobre, que describe las posiciones de las válvulas durante la recarga del circuito cerrado con un aporte nuevo y la retirada simultánea del efluente de salmuera a través del depósito, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.

Descripción detallada de la invención La presente invención proporciona una solución al problema del considerable consumo de energía y los altos costes implicados en los procedimientos de desalinización por ósmosis inversa de la técnica anterior proponiendo un aparato y un procedimiento para la desalinización secuencial consecutiva de agua de mar, o agua salobre, por ósmosis inversa, compuesto por un circuito cerrado, en el que el aporte se recicla a través de módulos de desalinización paralelos mediante una bomba de circulación, se usa un solo depósito intermitentemente para recargar el circuito cerrado con aporte nuevo y retirar el efluente de salmuera, y se crea contrapresión mediante una bomba de... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para desalinización secuencial consecutiva continua de una solución de agua salada por ósmosis inversa que comprende:

al menos un circuito cerrado que comprende uno o más módulos de desalinización (M1-M6) con sus entradas (L1.1-L1.6) y salidas (L2.1-L2.6) respectivas conectadas en paralelo mediante las tuberías de conducción (L1-L2) , comprendiendo cada uno de dichos módulos de desalinización uno o más elementos de membrana; al menos un medio de presurización (BP) para crear una contrapresión suficiente para permitir la desalinización por ósmosis inversa y la sustitución del permeado liberado por aporte nuevo en dicho circuito cerrado; al menos un medio de circulación (BC) para reciclar el concentrado a través de dicho uno o más módulos de desalinización de dicho circuito cerrado; al menos un medio de tubería de conducción (A) para la recogida permeado (A1-A6) desde dicho uno o más módulos de desalinización de dicho circuito cerrado; un medio de un solo depósito (CN) para posibilitar la sustitución de la salmuera por aporte nuevo en dicho circuito cerrado mientras continua la desalinización; al menos una tubería (B1) para llevar el concentrado desde dicho circuito cerrado hasta dicho depósito individual; al menos una tubería (B2) para llevar la solución de aporte nuevo a desalinizar desde dicho depósito individual hasta dicho circuito cerrado; al menos una tubería (E2) para recargar dicho depósito individual con solución de aporte nuevo a desalinizar; al menos una tubería (C) para retirar el efluente de salmuera de dicho depósito individual; al menos un medio de válvula (V1-V5) configurado para posibilitar la conexión y desconexión de dicho depósito individual de dicho circuito cerrado mientras la desalinización continúa en dicho circuito cerrado, la sustitución de la salmuera por aporte nuevo desde dicho depósito individual y la compresión y descompresión de dicho depósito individual; y medios de control para posibilitar que la desalinización en circuito cerrado continuo con la recuperación deseada transcurra en etapas secuenciales consecutivas en condiciones de presión variable o de presión constante.

2. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un medio para controlar el progreso de la desalinización que es un medio para controlar el flujo de aporte de agua salada nueva a dicho circuito cerrado y/o el flujo de solución desalada desde dicho circuito cerrado.

3. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente un medio para controlar el progreso de la desalinización que comprende un medio para controlar la concentración.

4. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dichos módulos comprenden uno o más elementos de membrana semi-permeable dentro de una carcasa.

5. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dichos módulos están agrupados en baterías en paralelo, comprendiendo cada una de dichas baterías en paralelo una pluralidad de módulos.

6. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de un solo depósito son secciones de conducto cilíndricas.

7. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho medio de presurización comprende una o más bombas de presurización, accionadas en paralelo o en línea.

8. Un aparato para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho medio de circulación son una o más bombas de circulación accionadas en paralelo o en línea.

9. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa en donde dicha solución es agua de mar.

10. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa en donde dicha solución es agua salobre.

11. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salada por ósmosis inversa en donde dicha solución es un efluente doméstico tratado.

12. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para desalinización en circuito cerrado de una solución de agua salda por ósmosis inversa en donde dicha solución es un efluente industrial.

13. Un procedimiento para desalinización en circuito cerrado secuencial consecutiva de una solución de agua salada por ósmosis inversa en un sistema que comprende un circuito cerrado con uno o más módulos de desalinización (M1, ..M6) conectados en paralelo y un solo depósito (CN) , mediante las siguientes etapas:

a. llenar a presión atmosférica dicho circuito cerrado y dicho depósito individual con una solución de agua salada nueva, sellar dicho circuito cerrado y dicho depósito individual y presurizar dicha solución de agua salada nueva dentro de dichos circuito cerrado y depósito individual;

b. suministrar continuamente un aporte nuevo presurizado de solución de agua salada a dicho al menos un circuito cerrado a una presión suficiente para posibilitar la desalinización por ósmosis inversa eficaz y la sustitución del permeado liberado por un aporte nuevo;

c. reciclar la solución presurizada de las salidas a las entradas de concentrado de dichos uno o más módulos de desalinización a un caudal predefinido mediante un medio de circulación;

d. recoger continuamente permeado de dichos módulos;

e. controlar el progreso de la desalinización en dicho circuito cerrado;

f. al detectar un nivel de recuperación de desalinización deseado en dicho circuito cerrado, conectar dicho depósito individual cargado con el aporte nuevo presurizado con dicho circuito cerrado y desviar el flujo de circulación a través de dicho depósito individual para retirar la salmuera de dicho circuito cerrado en dicho depósito individual y recargar dicho circuito cerrado con un aporte nuevo desde dicho depósito individual sin detener el proceso de desalinización;

g. al completarse la recarga de aporte nuevo en el circuito cerrado, desconectar dicho depósito individual de dicho circuito cerrado, despresurizar dicho depósito individual desconectado cargado con el efluente de salmuera, reemplazar sustancialmente a presión atmosférica el efluente de salmuera en dicho depósito individual con una solución de agua salada nueva, sellar dicho depósito individual, y presurizar el aporte nuevo en dicho depósito individual para facilitar la siguiente conexión con dicho circuito cerrado.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 en el que la salida de presión aplicada de dicho medio de presurización se aumenta gradualmente durante la secuencia de desalinización como una función del aumento de la recuperación de la desalinización controlado por dicho medio de control, de manera que la proporción de presión aplicada a presión osmótica se mantiene por encima de un valor mínimo predeterminado a lo largo de la secuencia de desalinización.

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 en el que se aplica una contrapresión constante a lo largo de la secuencia de desalinización de manera que dicha contrapresión constante se mantiene a una proporción mínima predeterminada por encima de la presión osmótica de la solución de efluente descargado al final de cada secuencia de desalinización.

16. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 en el que dicho medio de control es un caudalímetro que controla el volumen del agua desalada o el volumen del aporte de solución de agua salada nueva que se presuriza en el sistema de circuito cerrado.

17. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 en el que dicho medio de control es un medio de control de concentración.

18. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 en donde dicha solución es agua de mar.

19. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 en donde dicha solución es agua salobre.

20. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 en donde dicha solución es un efluente doméstico tratado.

21. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 en donde dicha solución es un efluente industrial.