Proceso para producir agua dulce.

Un método para producir agua dulce que tenga una pluralidad de procesos de desalinización (23) en paralelo en los que el agua bruta (1) o el agua pretratada obtenida mediante pretratamiento de agua bruta se trata mediante una primera unidad de membrana semipermeable A1,

B1 (8) como agua de alimentación de una primera unidad de membrana semipermeable A1, B1 (8), y el permeado resultante de la primera unidad de membrana semipermeable (9) en el que se eleva el pH mediante el uso de un dispositivo de dosificación de álcali (13) se trata en la segunda unidad de membrana semipermeable A2, B2 (15) como agua de alimentación de una segunda unidad de membrana semipermeable, que comprende: Realizar temporalmente un lavado en un proceso de desalinización A de uno de una pluralidad de procesos de desalinización (23); mediante el uso de un dispositivo de dosificación de ácido (6) sin álcali disminuyendo el pH del agua bruta (1) o agua pretratada en dicho lavado a suministrar a una primera unidad de membrana semipermeable A1 (8) y para hacer que el pH del permeado resultante de la primera unidad de membrana semipermeable (9) a suministrar a una segunda unidad de membrana semipermeable A2 (15) sea menor que el del agua de alimentación (9) de una segunda unidad de membrana semipermeable B2 (15) en otro proceso de desalinización B de una de una pluralidad de procesos de desalinización (23) que no lleva a cabo un lavado en parte; y mezclar el permeado (16) obtenido de la segunda unidad de membrana semipermeable A2 (15) con el permeado (16) obtenido de la segunda unidad de membrana semipermeable B2 (15) en dicho otro proceso de desalinización B.

Proceso para producir agua dulce La presente invención se refiere a un método para producir agua dulce para obtener agua dulce de agua bruta usando una membrana de ósmosis inversa o membrana de nanofiltración (en lo sucesivo en el presente documento, estas se denominan en conjunto membrana semipermeable) , específicamente a un método para producir agua dulce capaz de prevenir el deterioro del funcionamiento de una membrana de ósmosis inversa y obtener agua dulce de forma eficaz.

Técnica anterior

Acompañándose del deterioro de un ambiente acuoso en los últimos años, las técnicas de tratamiento de agua son ahora más importantes que nunca. En concreto, se han adoptado las membranas de separación como el núcleo de las técnicas del tratamiento del agua por su elevada precisión de separación. Por encima de todo, la membrana de ósmosis inversa y la membrana de nanofiltración capaces de separar y retirar iones se han usado para eliminar la dureza y los componentes dañinos del agua subterránea para producir agua adecuada para beber y se han aplicado para producir agua dulce a partir de agua marina, la denominada “desalinización del agua marina”. Inicialmente el agua subterránea se ha usado como fuente de agua más limpia que el agua superficial, pero es difícil retirar los componentes iónicos y las sustancias químicas dañinas mediante acción de aclaración obtenida mediante infiltración en el suelo, por tanto se ha necesitado purificación mediante una membrana de nanofiltración o membrana de ósmosis inversa debido a la contaminación ambiental en los últimos años.

Al mismo tiempo, la desalinización del agua marina se está usando convencionalmente principalmente mediante desalinización térmica en la región de Oriente Medio en la que los recursos de agua son extremadamente escasos y el recurso térmico del petróleo es muy abundante, pero, en otras regiones que no son Oriente Medio en las que no hay muchas fuentes de calor, se adopta un método de ósmosis inversa con una elevada eficiencia energética y se han construido numerosas plantas que realmente están funcionando en las islas del Caribe y las áreas mediterráneas. Recientemente se ha progresado en la mejora de la fiabilidad y la reducción de costes gracias a los avances técnicos en el método de la ósmosis inversa; incluso en Oriente Medio, se ha comenzado la construcción de muchas plantas de desalinización de agua marina basadas en el método de la ósmosis inversa.

Cuando el agua de mar se pasa directamente a través de una membrana de ósmosis inversa, habitualmente de la invasión de sólidos suspendidos, organismos vivos y similares contenidos en el agua de mar, surgen problemas de que la superficie de la membrana está dañada, el funcionamiento de la membrana (permeabilidad, rendimientos de rechazo) se deteriora debido a la unión sobre la superficie de la membrana y se obstruye el canal a la membrana. Por tanto, después de aclarar el agua de mar mediante varios tipos de pretratamientos, generalmente se suministra a una membrana de ósmosis inversa, Como método de pretratamiento se dispone de filtración con arena, sedimentación por coagulación, flotación por aire disuelto, membrana de microfiltración, membrana de ultrafiltración y similares, de modo que se puedan eliminar bastante bien los sólidos y los microbios suspendidos. No obstante, dado que el carbono orgánico asimilable (COA) que puede ser desde alimentos a microbios no se puede eliminar por completo, incluso con los diversos tipos de pretratamiento, cuando funciona durante un periodo de tiempo prolongado, los microbios proliferan gradualmente sobre la superficie de una membrana de ósmosis inversa por el COA contenido en el agua que se introduce, causando los problemas anteriores (esto se denomina incrustación biológica) . Por consiguiente se hace necesaria la eliminación programada de los microbios (lavado) .

Como este método de lavado programado, se enumeran la limpieza intermitente con hidrógeno sulfito de sodio y un bactericida especial (documento no patente 1) y similares. El método del hidrógeno sulfito de sodio se ha adoptado convencionalmente, pero existe un caso en el que la proliferación de microbios se acelera dependiendo de las situaciones (documentos no patente 2 y 3) . Aunque estos lavados antisépticos se llevan a cabo en un lateral del agua de alimentación, los microbios no atraviesan esencialmente una membrana de ósmosis inversa, en el caso en el que una membrana de ósmosis inversa está dañada existe un riesgo de que los bactericidas etc. pasen al lado del permeado. Por tanto, en una planta para una aplicación del agua de bebida, el lavado se realiza usando ácido que no cause ningún problema, incluso en el caso en el que se mezcla en el lado del permeado (documento no patente 1) .

El lavado usando ácido tiene la ventaja de que el lavado se puede llevar a cabo sin modificar las condiciones de funcionamiento durante una operación continua. El concentrado y el permeado obtenidos durante el lavado ácido, a excepción de que tienen que neutralizarse a aproximadamente pH de un nivel descargable o la calidad del agua de bebida, no contienen sustancias dañinas, de modo que el tratamiento de neutralización con álcali se realiza de modo continuo y, de este modo, se obtiene agua dulce de forma continua, lo que es muy eficiente.

No obstante, recientemente en la desalinización del agua de mar, para satisfacer una norma estricta de la calidad del agua, se ha convertido en habitual un tratamiento de ósmosis inversa de dos etapas por el que el agua dulce sometida una vez a tratamiento de ósmosis inversa se trata de nuevo mediante membrana de ósmosis inversa a baja presión; además, para satisfacer una norma de calidad en boro, a menudo se adopta un tratamiento de dos etapas de adición de álcali por el cual el álcali se añade al agua de alimentación en la segunda etapa de la membrana de ósmosis inversa (documento patente 2) . En este caso, el álcali se debe añadir al permeado de la membrana de ósmosis inversa en la primera etapa para elevar un pH hasta aproximadamente 9 a 10, por ejemplo. No obstante, al realizar el lavado ácido anterior, el permeado de la primera etapa se neutraliza y se debe añadir más álcali mediante una cantidad tal que se pueda elevar un pH del agua de alimentación en la segunda etapa. Además, dado que el pH del permeado y el concentrado de la segunda etapa se elevan, el ácido tiene que neutralizar el pH elevado. Por tanto, se incrementan las cantidades de ácido y álcali necesarias para ajustar el pH en las etapas primera y segunda, respectivamente, lo que no es eficiente, aumentando los costes de la desalinización.

Documento de patente 1: Patente japonesa Nº 3087750 (reivindicación 1)

Documento de patente 2: Patente japonesa Nº 3319321 (párrafos hasta [0013])

Documento 1 que no es una patente: Dow Chemical Company, AQUCAR RO-20 catálogo (2005)

Documento 2 que no es una patente: A.B. Hamida, I Moch Jr., Desalination & Water Reuse, 6/3, 40-45 (1996)

Documento 3 que no es una patente: L.E. Applegate, C.W. Erkenbrecher, Desalination 65, 331-359 (1987)

El documento WO 2005/009908 A2 divulga un sistema de tratamiento de agua residual que comprende operaciones en unidades de separación que inhiben o estimulan la formación y la precipitación de especies para controlar el pH del agua residual a trata que entra en las operaciones en unidades de separación. Las operaciones en unidades de separación incluyen un primer y un segundo dispositivo de ósmosis inversa. El primer dispositivo de ósmosis inversa trata aguas residuales que tienen un pH que es inferior a aproximadamente 3, 5 y el segundo dispositivo de ósmosis inversa trata aguas residuales, procedentes del primer dispositivo de ósmosis inversa, que tienen un pH que es de aproximadamente 6 o mayor.

El documento JP 11-070325 A enseña un filtro de membrana en el que una pluralidad de unidades de membrana, cada una formada por uno o más módulos de membrana o elementos de membrana, están dispuestas lado a lado, estas unidades de membrana se dividen en una serie que consiste en unidades de membrana de > = 2 en las que se comparten la línea de suministro de agua bruta, una línea de descarga de agua filtrada, una línea para el lavado e instrumentos. El tratamiento de lavado se realiza de forma repetida con el fin de mantener el funcionamiento de la filtración aumentando sucesivamente el tiempo en cada unidad de membrana incorporada en esta serie.

Sumario de la invención Problemas que ha de resolver la invención Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método práctico para producir agua dulce siendo capaz de obtener agua dulce con una calidad elevada del agua... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir agua dulce que tenga una pluralidad de procesos de desalinización (23) en paralelo en los que el agua bruta (1) o el agua pretratada obtenida mediante pretratamiento de agua bruta se trata mediante una primera unidad de membrana semipermeable A1, B1 (8) como agua de alimentación de una primera unidad de membrana semipermeable A1, B1 (8) , y el permeado resultante de la primera unidad de membrana semipermeable (9) en el que se eleva el pH mediante el uso de un dispositivo de dosificación de álcali (13) se trata en la segunda unidad de membrana semipermeable A2, B2 (15) como agua de alimentación de una segunda unidad de membrana semipermeable, que comprende: Realizar temporalmente un lavado en un proceso de desalinización A de uno de una pluralidad de procesos de desalinización (23) ; mediante el uso de un dispositivo de dosificación de ácido (6) sin álcali disminuyendo el pH del agua bruta (1) o agua pretratada en dicho lavado a suministrar a una primera unidad de membrana semipermeable A1 (8) y para hacer que el pH del permeado resultante de la primera unidad de membrana semipermeable (9) a suministrar a una segunda unidad de membrana semipermeable A2 (15) sea menor que el del agua de alimentación (9) de una segunda unidad de membrana semipermeable B2 (15) en otro proceso de desalinización B de una de una pluralidad de procesos de desalinización (23) que no lleva a cabo un lavado en parte; y mezclar el permeado (16) obtenido de la segunda unidad de membrana semipermeable A2 (15) con el permeado (16) obtenido de la segunda unidad de membrana semipermeable B2 (15) en dicho otro proceso de desalinización B.

2. El método de producir agua dulce de la reivindicación 1, en el que dicho lavado se realiza secuencialmente en todos los procesos de desalinización (23) .

3. El método de producir agua dulce de la reivindicación 1 o 2, que comprende: Fijar temporalmente un tiempo de no realizar dicho lavado en todos los procesos de desalinización (23) ; y hacer que el pH del agua de alimentación de la segunda unidad de membrana semipermeable (9) en dicho otro proceso de desalinización B durante el cual el lavado se realiza en dicha parte del proceso de desalinización A sea superior al pH del agua de alimentación de la segunda unidad de membrana semipermeable (9) en dicho otro proceso de desalinización durante el cual no se realiza el lavado en todos los procesos de desalinización (23) .

4. El método de producir agua dulce de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, obteniendo agua dulce no tratando parte (permeado a) de dicho permeado de la primera unidad de membrana semipermeable (9) en la segunda unidad de membrana semipermeable A2, B2 (15) , y elevando el pH del residuo (permeado b) como el agua de alimentación de la segunda unidad de membrana semipermeable (9) a tratar en la segunda unidad de membrana semipermeable A2, B2 (15) y mezclar con dicha parte (el permeado a) , que comprende: Fijar temporalmente un tiempo de no realizar dicho lavado en todos los procesos de desalinización (23) y hacer que el volumen de agua de dicho residuo (permeado b) durante el cual se realiza el lavado en dicha parte del proceso de desalinización sea mayor que un volumen de agua durante el cual no se realiza el lavado en todos los procesos de desalinización (23) .

5. El método de producir agua dulce de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el pH del agua de alimentación de la segunda unidad de membrana semipermeable B2 (9) en dicho otro proceso de desalinización B se eleva a 8 o más.

6. El método de producir agua dulce de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el pH del agua de alimentación de la primera unidad de membrana semipermeable A1 (8) en dicha parte del proceso de desalinización A se fija en 4 o menos.

7. El método de producir agua dulce de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que un tiempo de operación para disminuir el pH del agua de alimentación de la primera unidad de membrana semipermeable A1 (8) en dicha parte del proceso de desalinización A está en el intervalo de 0, 5 a 2, 5 h/día..

8. El método de producir agua dulce de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el número (a) de dichos procesos de desalinización y un tiempo de operación (b) para disminuir el pH del agua de alimentación de la primera unidad de membrana semipermeable A1 (8) en dicha parte del proceso de desalinización satisface la siguiente relación: