Procedimiento de tratamiento de agua por ósmosis inversa que incluye una descarbonatación de un concentrado y una remineralización de un filtrado.

Procedimiento de tratamiento de un agua que contiene al menos sales de calcio y/o de magnesio a través demembranas de tipo ósmosis inversa,

comprendiendo dicho procedimiento al menos una etapa de recuperación deun agua al menos en parte desalada, una etapa de recuperación de un concentrado procedente de dichasmembranas y que contiene bicarbonatos, una etapa de inyección de C O2 o de un ácido en dicho agua al menosparcialmente desalada, y una etapa de remineralización de dicho agua al menos en parte desalada en el seno de unreactor de remineralización, caracterizado porque dicho procedimiento comprende:

- una etapa de descarbonatación de dicho concentrado de tal modo que se formen carbonatos, y

- una etapa de reciclaje de al menos una parte de dichos carbonatos en el seno de dicho reactor deremineralización.

Procedimiento de tratamiento de agua por ósmosis inversa que incluye una descarbonatación de un concentrado y una remineralización de un filtrado

1. Ámbito de la invención El ámbito de la invención es el del tratamiento del agua. Más concretamente, la invención se refiere, en particular, al tratamiento del agua de mar, en vista de su desalación.

2. Estado de la técnica anterior

La desalación del agua de mar es una práctica que se emplea generalmente con el fin de reducir la concentración de las distintas sales disueltas en el agua. A tal efecto, se conoce filtrar agua rica en sales a través de membranas de tipo ósmosis inversa. Este tipo de filtración por ósmosis inversa se puede aplicar a todo tipo de agua que contiene sales tal como el agua de mar.

Este tipo de tratamiento por ósmosis inversa resulta ser especialmente eficaz por lo que permite la producción de un agua purificada (o filtrada) cuya concentración en sales es considerablemente reducida. Esto aparece claramente en las columnas de la tabla 1 que ilustra los resultados del tratamiento de un agua de mar por ósmosis inversa con una tasa de conversión igual a 52, 8%. En ósmosis inversa o en nanofiltración, la tasa de conversión se puede definir como siendo igual a la relación (en %) entre el caudal de permeado y el caudal de alimentación de la unidad de filtración.

Parámetros Agua de mar Agua desalada (ósmosis inversa) Concentrado

Cationes (mg/l)

Ca2+ 444, 4 0, 15 840, 1

Mg2+ 1382, 7 0, 47 2616, 3

Ba2+ 1, 10 0, 1 1, 9

Na2+ 12221, 5 19, 6 23056, 6

K+ 416, 1 0, 85 784, 3

Sr+ 4, 94 0, 1 9, 34

Aniones (mg/l)

C 21754 32, 10 41046, 02

SO4 2 2963, 2 0, 40 5610, 26

HCO3 - 168, 4 0, 38 311, 29

CO3 2 3, 5 0, 000 9, 49

NO3 1, 0 0, 00 1, 87

Boro 5, 4 0, 35 9, 06

F 1, 5 0, 02 2, 80

Tabla 1: resultados del tratamiento de un agua de mar por ósmosis inversa con una tasa de conversión del 20 52, 8%.

Se puede en efecto constatar que las concentraciones en distintas sales presentes inicialmente en el agua de mar se reducen considerablemente en el agua desalada obtenida después del tratamiento por ósmosis inversa. Según las especies en presencia, estas concentraciones pueden alcanzar valores próximos a cero.

No obstante, la desalación por ósmosis inversa, si es especialmente eficaz, no está libre de inconvenientes.

3. Inconvenientes del estado de la técnica anterior

En particular, la desalación del agua por ósmosis inversa no es un tratamiento selectivo de modo que el agua producida se encuentre empobrecida en numerosas sales. No obstante, si la desalación del agua tiene por objeto por supuesto reducir la concentración en sales del agua, tiene por objeto más concretamente reducir las concentraciones de algunas de estas sales de tal modo que ablande el agua. En particular, la desalación del agua tiene por objeto limitar la concentración del agua en cloruro de sodio con el fin de quitar de su gusto salado al agua de mar y a volverlo consustancial al consumo, o más simplemente de hacerlo explotable.

En otras palabras, el agua tratada procedente de la desalación se encuentra empobrecida en algunas sales tales como los bicarbonatos, mientras que su presencia resulta necesaria.

Con el fin de atenuar este inconveniente, es corriente proceder a una remineralización del agua tratada con el fin de enriquecerlo en algunas sales. Se desarrollaron varias técnicas en esta sentido.

Una primera técnica de remineralización consiste en inyectar en el agua tratada anhídrido carbónico (CO2) y cal (CaO) lo que conduce a la formación de bicarbonatos de calcio (Ca (HCO3) 2) en el agua tratada.

Una segunda técnica de remineralización consiste en hacer transitar el agua tratada sobre un material calcáreo después de haber inyectado un ácido (véase por ejemplo la solicitud de patente japonesa nº JP2008043868A) . El material calcáreo utilizado a tal efecto puede por ejemplo presentar características tales como las que figuran en la tabla 2. Puede, en particular, ser de origen terrestre, o formado naturalmente por la evaporación de las sales marinas en zonas costeras.

Parámetros %

CaCO3 º 80

MgO º 14, 5

SiO2 0, 3

Al2O3 0, 05

SO4 2 0, 2

Fe2O3 rastros

Metales mg/kg

Arsénico 0, 25

Cadmio < 0, 25

Cromo < 2

Mercurio <0, 02

Plomo 0, 25

Selenio 0, 9

Características físicas

Dureza (Mohs) 3

Densidad aparente > 1, 02

Tabla 2: ejemplo de características de un material calcáreo clásico La inyección de anhídrido carbónico (CO2) y la circulación del agua sobre un material calcáreo se acompañan de la siguiente reacción:

CaCO3 + CO2 + H2O º ºººººº3) 2

La inyección de ácido sulfúrico (H2SO4) y la circulación del agua sobre un material calcáreo se acompañan de la 25 siguiente reacción:

2CaCO3 + H2SO4 3) 2+ CaSO4

La inyección de ácido clorhídrico (HCl) y la circulación del agua sobre un material calcáreo se acompañan de la siguiente reacción:

2CaCO3 + 2HCl 3) 2+ CaCl2

Estas técnicas de remineralización son especialmente eficaces por lo que permiten enriquecer el agua tratada en calcio y en bicarbonatos. Presentan no obstante algunos inconvenientes.

En el rango de estos inconvenientes figura el hecho que el material calcáreo utilizado según esta segunda técnica para remineralizar el agua tratada se consume en la reacción de remineralización. Constituye en este sentido un material consumible que se debe permanentemente renovar. Esto implica que el lugar sobre el cual el agua se trata esté abastecido regularmente de este material consumible.

Esta dificultad tiene repercusiones, en particular, de carácter logístico y económico no desdeñables.

Aparte de los aspectos vinculados al suministro de consumibles, la desalación del agua por ósmosis inversa se acompaña de la producción y el vertido en el medio natural de concentrados.

Estos concentrados, tanto cuando son procedentes del empleo de la primera como de la segunda técnica, presentan concentraciones muy elevadas en sales inicialmente en presencia en el agua que se debe tratar. Esto aparece en la columna de derecha de la tabla 1 en la cual figuran las concentraciones de las distintas sales presentes en estos concentrados. En particular, se puede constatar que estos concentrados son especialmente ricos en iones calcio, magnesio y en bicarbonatos.

A causa de las fuertes concentraciones en sales de estos concentrados, su vertido en el medio natural no es neutro, sino que puede al contrario tener un impacto no desdeñable en el medio ambiente.

En particular, durante la desalación del agua de mar, estos concentrados se rechazan en el mar. Esto genera un cambio brutal localizado de la salinidad del agua. Ahora bien, se observó que si algunas especies animales o vegetales no fueran afectadas por estas modificaciones brutales de su medio ambiente, otros sí son especialmente sensibles allí.

4. Objetivos de la invención La invención tiene, en particular, por objetivo paliar estos inconvenientes del estado de la técnica anterior.

Más concretamente, un objetivo de la invención consiste en proporcionar una técnica de desalación de agua que integra una fase de remineralización del agua tratada cuyo empleo conduce a limitar los suministros en consumibles necesarios para la remineralización.

La invención persigue también el objetivo de permitir una remineralización especialmente eficaz de un agua desalada.

Otro objetivo de la invención consiste en emplear tal técnica de desalación cuyo empleo sólo ejerce un impacto limitado sobre el medio ambiente todo al menos de modo comparativo con las técnicas del estado de la técnica anterior.

La invención tiene también por objetivo proporcionar una tal técnica que sea simple de emplear y que sea eficaz y económica.

5. Exposición de la invención Estos objetivos, así como otros que aparecerán más tarde, se logran con la ayuda de un procedimiento de tratamiento de un agua que contiene al menos sales de calcio y/o de magnesio a través de membranas de tipo ósmosis inversa, incluyendo dicho procedimiento al menos una etapa de recuperación de un agua al menos en parte desalada, una etapa de recuperación de un concentrado que procede de dichas membranas y que contiene bicarbonatos, una etapa de inyección de CO2 o de un ácido en dicho agua al menos parcialmente desalada, y una etapa de remineralización de dicho agua al menos en parte desalada en el seno de un reactor de remineralización.

Según la invención, tal procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de tratamiento de un agua que contiene al menos sales de calcio y/o de magnesio a través de membranas de tipo ósmosis inversa, comprendiendo dicho procedimiento al menos una etapa de recuperación de un agua al menos en parte desalada, una etapa de recuperación de un concentrado procedente de dichas membranas y que contiene bicarbonatos, una etapa de inyección de CO2 o de un ácido en dicho agua al menos parcialmente desalada, y una etapa de remineralización de dicho agua al menos en parte desalada en el seno de un reactor de remineralización, caracterizado porque dicho procedimiento comprende:

- una etapa de descarbonatación de dicho concentrado de tal modo que se formen carbonatos, y

- una etapa de reciclaje de al menos una parte de dichos carbonatos en el seno de dicho reactor de remineralización.

2. Procedimiento de tratamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho agua está constituida por agua de mar.

3. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicha etapa de descarbonatación es de tipo catalítico.

4. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos carbonatos formados se presentan en forma de bolas.

5. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dichos carbonatos formados comprenden el carbonato de calcio (CaCO3) .

6. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dichos carbonatos formados comprenden el carbonato de magnesio (MgCO3) .

7. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha etapa de descarbonatación se precede de una etapa de inyección de sosa o de cal en dicho concentrado.

8. Procedimiento de tratamiento según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha cal o dicha sosa se inyecta en cantidades estequiométricas con respecto a la cantidad de bicarbonatos que se deben precipitar con un margen de 20 a 50%.

9. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicho CO2

o dicho ácido se inyectan en proporciones estequiométricas con respecto a la cantidad de carbonatos que se deben formar con un margen de 20 a 50%.

10. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende una etapa de vertido en el medio natural de un sobrenadante procedente de dicha etapa de descarbonatación, siendo dicho sobrenadante empobrecido en sal.