Método para usar dióxido de carbono fijado a partir de agua de mar en la remineralización de agua de proceso.

Un método para re-mineralizar agua de proceso de una planta de desalinización de agua de mar que comprende las siguientes etapas:

proporcionar un filtro (22) de ósmosis inversa que incluye una entrada (24) aguas arriba para agua de mar y una salida (26) aguas abajo para la fracción permeada;

proporcionar una membrana (38) de transferencia de gases, incluyendo la membrana primeros y segundos canales de flujo (34, 36), teniendo cada canal de flujo extremos de aguas arriba y aguas abajo, proporcionándose agua de mar al primer canal de flujo (34) y suministrándose dicha fracción permeada al segundo canal de flujo (36), estando el extremo (44) aguas abajo del primer canal conectado a la entrada (24) del filtro de ósmosis inversa,

añadir un ácido al extremo (42) aguas arriba del primer canal para producir una disolución acidificada de agua de mar, de manera que el ácido reacciona con bicarbonato (HCO3 -) presente en el agua de mar para producir gas de dióxido de carbono (CO2);

hacer pasar el gas de dióxido de carbono (CO2) a través de la membrana, de modo que el gas de dióxido de carbono (CO2) se fije desde el primer hasta el segundo canal de flujo y se disuelva en la fracción permeada; añadir una base al extremo (48) aguas abajo del segundo canal de flujo, en el que el dióxido de carbono fijado (CO2) disuelto en la fracción permeada reacciona con la base para producir bicarbonato de calcio (Ca(HCO3)2), añadiéndose el bicarbonato de calcio (Ca(HCO3)2) producido a la fracción permeada para, de este modo, añadir dureza y alcalinidad al agua resultante (H2O).

Método para usar dióxido de carbono fijado a partir de agua de mar en la remineralización de agua de proceso

Antecedentes de la invención

Campo de la invención La presente invención se refiere la remineralización de agua de proceso en un proceso de desalinización. Más particularmente, la presente invención se refiere al uso de dióxido de carbono fijado a partir de agua de mar, o concentrados denominados salmueras, para remineralizar el agua desalinizada producida usando procesos de membrana, procesos térmicos u otros procesos alternativos.

Descripción de la técnica anterior

Los sistemas de desalinización conocidos usan filtros de ósmosis inversa (RO) , o energía térmica, o corriente eléctrica, para crear agua pura (H2O) a partir de agua de mar. No obstante, el agua desalinizada, por sí misma, no resulta apropiada para consumo humano y es altamente corrosiva para los sistemas de distribución, tales como tuberías y cañerías. Esto es porque el agua procesada pura tiene un pH bajo por medio de disolución del dióxido de carbono de la atmósfera y se encuentra desprovista de minerales esenciales. De este modo, los sistemas de desalinización conocidos requieren un proceso de pos-tratamiento o remineralización. En este proceso se añaden los minerales, tales como calcio y carbonatos, de nuevo al agua desalinizada. Esta etapa de remineralización añade sabor y reduce los efectos corrosivos del agua.

Los procesos de remineralización conocidos añaden dióxido de carbono gaseoso (CO2) y bien hidróxido de calcio (Ca (OH) 2) o carbonato de calcio (CaCO3) . Estos reaccionan con el agua (H2O) para formar un bicarbonato soluble (Ca (HCO3) 2) . Bicarbonato de calcio (Ca (HCO3) 2) aumenta el pH y añade tanto alcalinidad como dureza al agua. El resultado es agua que tiene mejor sabor y es menos corrosiva. Las técnicas actuales de remineralización proporcionan el dióxido de carbono gaseoso (CO2) por medio de suministradores comerciales o la combustión in situ de combustibles fósiles. No obstante, los suministros de dióxido de carbono comercial (CO2) pueden resultar costosos y pueden aumentar sustancialmente el precio por galón del agua resultante. La combustión in situ de los combustibles fósiles tampoco es una alternativa aceptable debido a la generación de gases de efecto invernadero nocivos.

El documento US 6.267.891 divulga en la figura 1 un sistema de ósmosis inversa que tiene en la corriente de alimentación una membrana de transferencia de gases para retirar dióxido de carbono de la corriente de alimentación a un gas de ventilación. Para desplazar el equilibrio del carbono hacia la fase gas, se proporciona un ácido. No obstante, la fracción permeada no se somete a re-carbonización.

El documento JP 2008-043868 muestra que se puede re-utilizar CO2 en el sistema por medio de la inyección de ácido sulfúrico en la fracción retenida, retirando el gas resultante en una torre de descarboxilación y re-introduciendo el gas en la fracción permeada por medio de una torre de absorción. En la torre de absorción, se puede usar hidróxido de calcio para mejorar la retirada del gas.

El documento DE 103 36 755 divulga que se puede lograr la re-carbonización de agua por medio de un agente de contacto de membrana mediante el uso de una fuente de CO2 gaseoso.

De este modo, existe la necesidad en la técnica de procesos de remineralización que no requieren un suministro externo de dióxido de carbono (CO2) . También es necesario en la técnica un proceso de remineralización que sea más rentable y que no resulte nocivo para el medio ambiente. La presente invención va destinada a satisfacer estas necesidades.

Sumario de la invención

Por tanto, uno de los objetivos de la presente invención es permitir la remineralización del agua de proceso sin la necesidad de un suministro externo de dióxido de carbono.

Es un objetivo adicional de la presente invención remineralizar agua de proceso sin quemar combustibles fósiles.

También uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un sistema de desalinización en el que el dióxido de carbono usado para la remineralización se fija a partir de agua de mar o corrientes residuales a partir de procesos de desalinización de agua de mar.

Otro objetivo de la presente invención es reducir las incrustaciones y obstrucciones inorgánicas sobre las 65 membranas usadas en los procesos de desalinización.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de remineralización de agua de proceso en una planta de desalinización de agua como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

Lo anterior ha destacado de forma bastante amplia las características más pertinentes e importantes de la presente invención con el fin de que la descripción detallada de la invención siguiente pueda comprenderse mejor, de forma que la presente contribución a la técnica pueda apreciarse de manera más completa. A continuación, se describen características adicionales de la invención que forman el objeto de las reivindicaciones de la invención. Debería apreciarse por parte de los expertos en la técnica que la concepción y la realización específica divulgada se pueden llevar a cabo de forma práctica como base para modificar o designar otras estructuras para llevar a cabo los mismos fines de la presente invención. Los expertos en la técnica deberían también apreciar que dichas construcciones equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la invención que se explica en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Para una comprensión completa de la naturaleza y objetivos de la invención, se debería hacer referencia a la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 es un diagrama de proceso que ilustra el sistema de remineralización de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de proceso que ilustra un sistema de remineralización alternativo de la presente invención. La Figura 3 es un diagrama de proceso que ilustra un sistema de remineralización alternativo de la presente invención. La Figura 4 es un diagrama de proceso que ilustra un sistema de remineralización alternativo de la presente invención.

La Figura 5 es un diagrama de proceso que ilustra un sistema de remineralización alternativo de la presente invención. La Figura 6 es un diagrama de proceso que ilustra un sistema de remineralización alternativo de la presente invención. La Figura 7 es un diagrama de proceso que ilustra una realización alternativa en la que se fija dióxido de carbono (CO2) a partir de salmuera. La Figura 8 es un diagrama de proceso que ilustra una realización alternativa en la que se fija dióxido de carbono (CO2) a partir de salmuera. La Figura 9 es un diagrama de proceso que ilustra una realización alternativa en la que se fija dióxido de carbono (CO2) a partir de salmuera.

La Figura 10 es un diagrama de proceso que ilustra una realización alternativa en la que se fija dióxido de carbono (CO2) a partir de salmuera.

Los caracteres de referencia similares se refieren a partes similares en todas las diversas vistas de los dibujos.

Descripción detallada de la realización preferida

La presente invención se refiere a un método mejorado para remineralización en un sistema de desalinización que prefiere una fracción permeada de ósmosis inversa (RO) . De acuerdo con el método, se fija gas de dióxido de carbono (CO2) a partir de agua de mar o el concentrado de los procesos de desalinización por medio de una 45 membrana de transferencia de gas. Posteriormente, se usa el gas de dióxido de carbono (CO2) en la producción de bicarbonato de calcio soluble (Ca (HCO3) 2) . El bicarbonato de calcio (Ca (HCO3) 2) añade dureza y alcalinidad al agua desalinizada para dar lugar a agua potable. Los diversos detalles de la presente invención, y la manera en la que se inter-relacionan, se describen con más detalle a continuación.

Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra una realización específica del método de la presente invención, junto con los componentes básicos de un sistema 20 de desalinización de agua. El sistema de desalinización incluye un filtro 22 de ósmosis inversa convencional (RO) , que incluye una entrada 24 aguas arriba para el agua de mar y una salida 26 aguas abajo para la fracción permeada de RO.

La presente invención además incluye un aparato 28 de transferencia de gas hidrófobo. Membrana Corporation of Charlotte, Carolina del Norte comercializa un aparato de transferencia de gas apropiado con el nombre de LiquiCelï¢. Los expertos en la técnica apreciarán otros dispositivos... [Seguir leyendo]

1. Un método para re-mineralizar agua de proceso de una planta de desalinización de agua de mar que comprende las siguientes etapas:

proporcionar un filtro (22) de ósmosis inversa que incluye una entrada (24) aguas arriba para agua de mar y una salida (26) aguas abajo para la fracción permeada; proporcionar una membrana (38) de transferencia de gases, incluyendo la membrana primeros y segundos canales de flujo (34, 36) , teniendo cada canal de flujo extremos de aguas arriba y aguas abajo, proporcionándose agua de mar al primer canal de flujo (34) y suministrándose dicha fracción permeada al segundo canal de flujo (36) , estando el extremo (44) aguas abajo del primer canal conectado a la entrada (24) del filtro de ósmosis inversa, añadir un ácido al extremo (42) aguas arriba del primer canal para producir una disolución acidificada de agua de mar, de manera que el ácido reacciona con bicarbonato (HCO3-) presente en el agua de mar para producir gas de dióxido de carbono (CO2) ; hacer pasar el gas de dióxido de carbono (CO2) a través de la membrana, de modo que el gas de dióxido de carbono (CO2) se fije desde el primer hasta el segundo canal de flujo y se disuelva en la fracción permeada; añadir una base al extremo (48) aguas abajo del segundo canal de flujo, en el que el dióxido de carbono fijado (CO2) disuelto en la fracción permeada reacciona con la base para producir bicarbonato de calcio (Ca (HCO3) 2) , añadiéndose el bicarbonato de calcio (Ca (HCO3) 2) producido a la fracción permeada para, de este modo, añadir dureza y alcalinidad al agua resultante (H2O) .

2. El método que se describe en la reivindicación 1, en el que el ácido añadido al extremo (42) aguas arriba del primer canal de flujo (34) es ácido sulfúrico y en el que el gas de dióxido de carbono se produce de acuerdo con la 25 siguiente ecuación:

H2SO4 + HCO3-ï® CO2 Ec. 1

3. El método descrito en la reivindicación 1, en el que la base añadida al extremo (48) aguas abajo del segundo canal de flujo (36) es hidróxido de calcio y en el que el bicarbonato de calcio se produce de acuerdo con la siguiente ecuación:

Ca (OH) 2 + 2CO2 ï® Ca (HCO3) 2