Aparato limpiador para capa filtrante en captación por infiltración de agua de mar.

Un aparato limpiador (11) equipado con ruedas motrices (12) que sirven como un dispositivo impulsor configurado para moverse por una superficie de una capa filtrante de arena.

Están dispuestos una bomba (13) y una boquilla (14) de chorro como un dispositivo de agitación configurado para agitar una parte de capa superficial de la capa filtrante de arena sólo a una profundidad deseada y que sopla las sustancias obstructoras hacia arriba al agua de mar en un recinto (20) de captación de agua turbia junto con una arena filtrante. Están dispuestos una tubería perforada (15) para succionar agua turbia, una bomba (16), un eyector (17) y una tubería (18) de descarga para agua turbia diluida como un dispositivo de succión y descarga configurado para succionar agua turbia soplada hacia arriba al agua de mar en el recinto (20) de captación de agua por el dispositivo de agitación, y descargarla afuera del recinto (20) de captación de agua.

P201490022

Aparato limpiador para capa filtrante en captación por infiltración de agua de mar.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato limpiador para prevenir la obstrucción de una capa filtrante de arena mediante la eliminación de sustancias obstructoras cuando se acumulan sobre una capa superficial de la capa filtrante de arena o son atrapadas en la misma, con el fin de implementar de manera continua un método de captación por infiltración de agua de mar para captar agua de mar que se ha infiltrado en la capa filtrante de arena.

Técnica anterior

En plantas desalinizadoras de agua de mar, que son instalaciones que normalmente realizan captación de agua marina, en los últimos años se han hecho de uso común métodos de ósmosis inversa que emplean membranas de ósmosis inversa, en lugar de los métodos de tratamiento de agua del tipo evaporativo. Para producir agua dulce, en tales métodos de ósmosis inversa, mediante el pretratamiento se busca agua de mar limpia que tenga menos contaminantes, con el fin de reducir el bajo rendimiento que resulta del ensuciamiento (obstrucción) de las membranas de ósmosis inversa por contaminantes.

Tal como se muestra en la Figura 7, en un ejemplo de un método actual de captación de agua de mar, se utiliza un método directo de captación de agua en el cual se toma agua de mar desde un orificio 1 de captación de agua a través de una conducción 2 de agua dispuesta en el fondo marino. En la Figura. 7, la referencia numérica 3 es una bomba destinada a tomar el agua de mar, y la referencia numérica 4 es un sistema de membrana de ósmosis inversa.

Sin embargo, cuando se emplea el método directo de captación de agua, al mismo tiempo que el agua se toman escombros, sedimentos y organismos vivos, y por lo tanto hay casos en tiene que detenerse la captación de agua, por ejemplo cuando hay una adhesión anormal de medusas o proliferación de algas, vertidos accidentales de petróleo, y aumento de turbidez debido a oleaje fuerte. Además, cuando se emplea el método directo de captación de agua, es necesario realizar limpiezas periódicas, añadir productos químicos tales como cloro para evitar la adhesión, o bien aumentar el diámetro de las tuberías cuando se tienen en cuenta los organismos vivos que se adhieren en toda la longitud de los tubos, ya que la adherencia de organismos marinos, tales como percebes y mejillones puede ser significativa. Por otra parte, si se introduce cloro en el agua de mar para evitar la adhesión de vida marina cuando se emplea el método directo de captación de agua, surgen problemas de contaminación ambiental y bio-obstrucción de las membranas de ósmosis inversa, que son causados en último término por el cloro. Además, cuando se trata por P201490022

ósmosis inversa agua de mar captada, debe instalarse un sistema de filtración por arena para filtrar el agua de mar a la cual se ha añadido un coagulante, y por lo tanto es necesario instalar un sistema para el tratamiento del lodo que se acumula en el sistema de filtración por arena.

En consecuencia, en los últimos años se ha centrado la atención en métodos indirectos de captación de agua que toman agua de mar de una capa 5 de arena en el fondo marino, tal como se muestra en la Figura 8, sin utilizar productos químicos tales como coagulantes para pretratar el agua de mar captada.

Tal como se ilustra en la Figura 9, un método indirecto de captación de agua es un método que implica excavar el suelo marino en un lugar del litoral a varios cientos de metros de la línea de costa y a una profundidad de varias decenas de metros, formar una capa filtrante 5 de arena compuesta de capas soporte 5a y 5b de grava y una capa filtrante 5c de arena, y realizar un relleno para volver a la misma superficie del fondo marino con el fin de instalar una tubería 6 de captación en la capa soporte 5a de grava, desde la cual se toma agua de mar que se ha purificado por infiltración. Aunque cuando se emplea este método indirecto de captación de agua no aparecen ninguno de los problemas del método directo de captación de agua, existen otros problemas tales como el alto coste inicial y la disminución del volumen de captación de agua debido a la obstrucción originada cuando sustancias obstructoras (por ejemplo el limo) quedan atrapadas en la capa superficial de la capa filtrante de arena y, en consecuencia, la generalización del empleo de este método ha sido lenta.

En un ejemplo específico de un método indirecto de captación de agua, la tasa de infiltración de agua de mar lograda en la capa filtrante de arena en el fondo marino se fija en 1-8 m/día, y también se caracteriza porque la profundidad de agua de la capa filtrante de arena es mayor que la profundidad de agua crítica para el movimiento del sedimento total a la cual la arena de la parte de capa superficial de la capa filtrante de arena se desplaza al menos 50 cm, y menor que la profundidad de agua crítica para el movimiento de la capa superficial a la cual la arena se desplaza al menos 1 cm (Referencia de patente 1) . Sin embargo, en el método de captación por infiltración de agua descrito en la Referencia de patente 1, se necesita una gran superficie para captar un gran volumen de agua de mar en un corto período de tiempo, ya que una tasa de infiltración de agua de mar de 1-8 m/día es una tasa de filtración muy lenta, y por lo tanto requiere una construcción a gran escala de coste elevado.

Además, puesto que el método de captación por infiltración de agua descrito en la Referencia de patente 1 utiliza olas o corrientes naturales para eliminar sustancias obstructoras (por ejemplo el limo) que se acumulan en la capa superficial de la capa filtrante de arena, el lugar de ubicación para la instalación de captación por infiltración de agua está limitado a una zona del mar en donde P201490022

el agua de mar se mueva vigorosamente por corrientes u olas.

En consecuencia, para resolver el primer problema descrito más arriba, el autor de la presente solicitud ha propuesto un método de infiltración de agua de mar que aumenta la tasa de infiltración de agua de mar al valor más alto posible por debajo de 400 m/día para así hacer posible la captación de una gran cantidad de agua en un plazo breve, disminuir en gran medida el área de la superficie filtrante en comparación con la técnica anterior, y reducir de manera significativa la escala de construcción.

Con respecto al segundo problema, si la capa filtrante de arena está instalada en una zona del mar en donde hay poco movimiento del agua del mar por olas o corrientes, es necesario limpiar mediante la eliminación artificial de sustancias obstructoras (tales como el limo) que son atrapadas en la capa superficial de la capa filtrante de arena. En el pasado, en un aparato para la limpieza artificial en el caso de un río, tal como se muestra en la Figura 10, se ha enterrado una tubería limpiadora 9 que tiene orificios 9a capaces de soplar aire en una capa 7c de grava, con el fin de evitar la obstrucción de una galería de infiltración formada por relleno de la capa 7c de grava, así como una tubería 8 para recogida de agua, y una capa 7b de arena bajo un lecho de río de un río 7a.

Sin embargo, si se utiliza una tubería limpiadora de tipo neumático en una capa filtrante de arena en una zona del mar en donde haya poco movimiento del agua del mar por olas o corrientes, tal como se muestra en la Figura 10, las sustancias obstructoras (tales como el limo) que son sopladas hacia arriba al mar por encima de la capa filtrante de arena y el agua turbia muy concentrada que contiene arena filtrante pueden desplazarse hacia las zonas circundantes a la capa filtrante de arena, y pueden convertirse en un problema medioambiental.

Referencia de patente Referencia de patente 1: Patente japonesa nº 3.899.788.

Compendio de la invención

Problemas a resolver por la invención

Uno de los problemas que la presente invención pretende resolver es que un sitio de instalación para una capa filtrante de arena estuviera limitado a un lugar en donde el agua del mar fuera removida enérgicamente por corrientes u olas, porque no existieran aparatos limpiadores para evitar la obstrucción de una capa filtrante de arena que llevase a cabo captación osmótica de agua de mar. Otro problema que la presente invención pretende resolver es que un aparato limpiador de la técnica anterior utilizado en una galería de infiltración en un río fuera del tipo en el cual se P201490022

sopla aire desde una tubería limpiadora, de modo que cuando se utilizase un aparato limpiador semejante en una zona del mar donde hubiera poco movimiento del agua del mar por olas o corrientes, sustancias...

P201490022

1. Un aparato limpiador que previene la obstrucción mediante la eliminación de sustancias obstructoras que se acumulan o son atrapadas en una capa superficial de capa filtrante de arena que realiza captación osmótica de agua de mar, en donde el aparato limpiador comprende:

un dispositivo de impulsión configurado para moverse por una superficie de la capa filtrante de arena, un dispositivo de agitación configurado para agitar una parte de capa superficial sólo a una profundidad deseada y que sopla las sustancias obstructoras hacia arriba al agua de mar en un recinto de captación de agua turbia junto con una arena filtrante de la parte de capa superficial, y un dispositivo de succión y descarga configurado para succionar el agua turbia soplada por el dispositivo de agitación al agua de mar en un recinto de captación de agua turbia, y descargarla afuera del recinto de captación de agua turbia.

2. El aparato limpiador según la reivindicación 1, en donde el dispositivo de succión y descarga succiona selectivamente sustancias obstructoras del agua turbia que contiene una mezcla de sustancias obstructoras y arena filtrante soplada hacia arriba al agua de mar dentro del recinto de captación de agua turbia, utilizando una diferencia entre velocidades de sedimentación de las sustancias obstructoras y la arena filtrante.

3. El aparato limpiador según la reivindicación 1, en donde el recinto de captación de agua turbia está estructurado para inhibir que un agua muy turbia que contiene una mezcla de las sustancias obstructoras y la arena filtrante soplada hacia arriba al agua del mar sea directamente dispersada a las proximidades de la capa de filtración de arena.

4. El aparato limpiador según la reivindicación 2, en donde el dispositivo de succión y descarga diluye adicionalmente el agua turbia de la cual se han succionado selectivamente las sustancias obstructoras, la dispersa a múltiples ubicaciones, y la descarga afuera del recinto de captación de agua turbia.