BR102020002545A2 - high efficiency water treatment process - Google Patents

high efficiency water treatment process Download PDF

Info

Publication number
BR102020002545A2
BR102020002545A2 BR102020002545-7A BR102020002545A BR102020002545A2 BR 102020002545 A2 BR102020002545 A2 BR 102020002545A2 BR 102020002545 A BR102020002545 A BR 102020002545A BR 102020002545 A2 BR102020002545 A2 BR 102020002545A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
brine
process according
range
crystallization
salts
Prior art date
Application number
BR102020002545-7A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Alex DRAK
Tomer EFRAT
Original Assignee
I.D.E. Technologies Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by I.D.E. Technologies Ltd. filed Critical I.D.E. Technologies Ltd.
Publication of BR102020002545A2 publication Critical patent/BR102020002545A2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10Accessories; Auxiliary operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/12Controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0036Crystallisation on to a bed of product crystals; Seeding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/08Specific process operations in the concentrate stream
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/12Addition of chemical agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/24Quality control
    • B01D2311/246Concentration control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/251Recirculation of permeate
    • B01D2311/2512Recirculation of permeate to feed side
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/252Recirculation of concentrate
    • B01D2311/2523Recirculation of concentrate to feed side
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/268Water softening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0059General arrangements of crystallisation plant, e.g. flow sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0068Prevention of crystallisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5209Regulation methods for flocculation or precipitation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F2001/5218Crystallization
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/06Pressure conditions
    • C02F2301/066Overpressure, high pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/08Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/14Maintenance of water treatment installations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/18Removal of treatment agents after treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/22Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
    • C02F5/14Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances containing phosphorus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

“processo de tratamento de água de alta eficiência”. trata-se de um processo para tratar água, que compreende distribuir água de alimentação para uma câmara de entrada, passar água de alimentação pressurizada da câmara, através de pelo menos uma membrana semipermeável para produzir uma água de produto e uma salmoura e remover sais moderadamente solúveis presentes na salmoura passando-a através de uma unidade de remoção de sal, sendo que a salmoura é sujeita a uma série de etapas de recirculação, que compreende: (i) retornar a salmoura para a câmara de entrada em uma etapa de circulação para passar a salmoura através da membrana semipermeável para reconcentração da salmoura; e prepará-la para uma próxima etapa de circulação de remoção de sais moderadamente solúveis; e (ii) realizar uma série de etapas de recirculação (i) para a reconcentração contínua da salmoura e cristalização de sais pouco solúveis da salmoura recirculada com o objetivo de aumentar a recuperação por separação por membrana, em que os indices de saturação de sais pouco solúveis durante essas etapas são mantidos dentro de faixas predefinidas dentro de uma zona de cristalização controlada. o processo também inclui etapas de adição e/ou desativação de antiincrustantes.high efficiency water treatment process. is a process for treating water, comprising delivering feedwater to an inlet chamber, passing pressurized feedwater from the chamber through at least one semipermeable membrane to produce a product water and a brine, and moderately removing salts. present in the brine by passing it through a salt removal unit, the brine being subjected to a series of recirculation steps, which comprise: (i) returning the brine to the inlet chamber in a circulation step to passing the brine through the semipermeable membrane to reconcentrate the brine; and prepare it for a next step of circulation to remove moderately soluble salts; and (ii) carry out a series of recirculation steps (i) for the continuous reconcentration of the brine and crystallization of poorly soluble salts from the recirculated brine in order to increase the recovery by membrane separation, in which the saturation indices of salts are little solubles during these steps are kept within predefined ranges within a controlled crystallization zone. the process also includes steps of adding and/or deactivating antifoulings.

Description

PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE ALTA EFICIÊNCIAHIGH EFFICIENCY WATER TREATMENT PROCESS

[001] Esta invenção refere-se a um processo de tratamento de água melhorado, em particular a um método melhorado para limpar a água de alimentação, como efluentes industriais, efluentes impactados por mineração, salmoura BWRO e água do mar.[001] This invention relates to an improved water treatment process, in particular an improved method for cleaning feedwater such as industrial effluent, mining impacted effluent, BWRO brine and seawater.

CAMPO DA TÉCNICAFIELD OF TECHNIQUE

[002] Os processos de tratamento da água são conhecidos na técnica por fornecer água limpa a partir de água do mar, água salobra ou outros efluentes industriais. Por exemplo, existem processos de dessalinização para fornecer água dessalinizada a partir de água do mar. Osmose reversa (RO) ocorre quando a solução de água salgada é comprimida contra as membranas semipermeáveis a uma pressão maior do que sua pressão osmótica. Um exemplo desse processo é o método de “Dessalinização por Fluxo de Encaixe” que envolve a passagem do fluxo de alimentação pressurizado através de vasos de pressão com membranas semipermeáveis. A alimentação então se separa em um fluxo não pressurizado de permeado dessalinizado (“água de produto”) e o fluxo pressurizado de efluente de salmoura (“produto de refugo”).[002] Water treatment processes are known in the art to provide clean water from sea water, brackish water or other industrial effluents. For example, there are desalination processes to provide desalinated water from seawater. Reverse osmosis (RO) occurs when the salt water solution is compressed against semipermeable membranes at a pressure greater than its osmotic pressure. An example of this process is the “Plug-Flow Desalination” method which involves passing the pressurized feed stream through pressure vessels with semi-permeable membranes. The feed then separates into an unpressurized stream of desalinated permeate (“product water”) and a pressurized stream of brine effluent (“waste product”).

[003] Métodos de filtração também podem ser usados para limpar a água. A nanofiltração (NF) também envolve um método com base na filtração de uma membrana semipermeável que usa poros cilíndricos do tamanho de nanômetros. A nanofiltração pode ser usada para tratar todos os tipos de água incluindo o solo, a superfície e água servida. As membranas de nanofiltração têm a capacidade de remover uma fração significativa de sais dissolvidos.[003] Filtration methods can also be used to clean water. Nanofiltration (NF) also involves a method based on filtering a semipermeable membrane that uses cylindrical pores the size of nanometers. Nanofiltration can be used to treat all types of water including soil, surface and wastewater. Nanofiltration membranes have the ability to remove a significant fraction of dissolved salts.

[004] No entanto, a eficiência desses tipos de processos é geralmente baixa e é altamente dependente da qualidade da água de alimentação, que também pode ser altamente variável.[004] However, the efficiency of these types of processes is generally low and is highly dependent on the quality of the feedwater, which can also be highly variable.

[005] O tratamento de fluidos como água do mar, água salobra, efluentes industriais, água servida etc. normalmente envolvem o uso de membranas semipermeáveis. Durante o processo, o fluido introduzido no sistema é comprimido contra a membrana semipermeável a uma pressão maior do que a pressão osmótica do fluido. Como resultado, o fluido se separa em duas partes, uma primeira parte que compreende uma corrente de produto, que é parte do fluido que passa através da membrana semipermeável, e uma segunda parte que compreende uma corrente de salmoura, que é parte do fluido que não passa através da membrana semipermeável. O grau de separação, ou a razão entre o volume do produto e o volume do fluido introduzido na membrana semipermeável, dependem da pressão osmótica e a composição química do fluido. Geralmente, a composição química do fluido é o fator limitante do grau máximo de separação que pode ser atingido na membrana semipermeável. É desejável fornecer um processo melhorado (ou método) que minimize ou supere a limitação da composição de fluidos.[005] The treatment of fluids such as sea water, brackish water, industrial effluents, waste water etc. usually involve the use of semi-permeable membranes. During the process, the fluid introduced into the system is compressed against the semi-permeable membrane at a pressure greater than the osmotic pressure of the fluid. As a result, the fluid separates into two parts, a first part comprising a product stream, which is part of the fluid that passes through the semipermeable membrane, and a second part comprising a brine stream, which is part of the fluid that does not pass through the semi-permeable membrane. The degree of separation, or the ratio between the volume of the product and the volume of fluid introduced into the semipermeable membrane, depends on the osmotic pressure and the chemical composition of the fluid. Generally, the chemical composition of the fluid is the limiting factor on the maximum degree of separation that can be achieved in the semi-permeable membrane. It is desirable to provide an improved process (or method) that minimizes or overcomes the limitation of fluid composition.

[006] É um objetivo da presente invenção fornecer um processo melhorado para o tratamento de fluidos, em particular água, que supere ou pelo menos alivie as desvantagens acima mencionadas.[006] It is an object of the present invention to provide an improved process for the treatment of fluids, in particular water, which overcomes or at least alleviates the aforementioned disadvantages.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO.SUMMARY OF THE INVENTION.

[007] A presente invenção refere-se a um processo melhorado para tratar fluidos por membranas semipermeáveis que supere ou minimize a limitação da composição química de fluidos acima mencionada por cristalização gradual de sais de baixa solubilidade, portanto, permitindo que o fluido atinja o grau máximo de separação que é governado pela pressão osmótica do fluido. A presente invenção é com base na combinação de uma concentração gradual de fluidos, passando-se o fluido através das membranas semipermeáveis, e a remoção de sais de baixa solubilidade por cristalização heterogênea dos sais de baixa solubilidade nas sementes.[007] The present invention relates to an improved process for treating fluids by semipermeable membranes that overcomes or minimizes the limitation of the chemical composition of fluids mentioned above by gradual crystallization of low solubility salts, thus allowing the fluid to reach the degree separation that is governed by the osmotic pressure of the fluid. The present invention is based on the combination of a gradual concentration of fluids, passing the fluid through semipermeable membranes, and the removal of low solubility salts by heterogeneous crystallization of the low solubility salts in seeds.

[008] A presente invenção fornece um processo para tratar água, o método compreende:
(a) distribuir a água de alimentação para uma primeira câmara de entrada;
(b) passar a água de alimentação pressurizada da primeira câmara de entrada através de pelo menos uma membrana semipermeável para produzir uma saída de água de produto e uma saída de salmoura; e
(c) remover sais moderadamente solúveis presentes na saída de salmoura, passando-se a salmoura através de uma unidade cristalizadora em uma série de etapas de recirculação, que compreende:

  • (i) retornar a saída de salmoura para a primeira câmara de entrada na etapa de circulação para passar a saída de salmoura através da membrana semipermeável para reconcentração da saída de salmoura; e prepará-la para a próxima etapa de circulação de remoção de sais moderadamente solúveis; e
  • (ii) realizar uma série de etapas de circulação passo a passo (i) para reconcentração contínua da saída de salmoura e cristalização de sais pouco solúveis a partir da salmoura recirculada com o objetivo de aumentar a recuperação por separação de membrana, em que durante essas etapas de índices de saturação de um ou mais dos seguintes sais de baixa solubilidade contidos na entrada da salmoura é mantido dentro da faixa:
    • (1) o logaritmo de carbonato de cálcio do índice de saturação (Log SI) é na faixa de 0,5 a 2,0;
    • (2) o índice de saturação sulfato de cálcio é na faixa de 100% a 400%;
    • (3) o índice de saturação de sílica é na faixa de 100% a 220%;
    • (4) o índice de saturação de sulfato de bário é na faixa de 100% a 5.000%;
    • (5) o índice de saturação de fluoreto de cálcio é na faixa de 100% a 400%; e
- fornecer uma zona de cristalização controlada que compreende condições ligeiramente saturadas em que cristais de sais crescem apenas em uma superfície de baixa energia e não pode nuclear, a zona de cristalização controlada que é abaixo de uma zona instável e metaestável e acima da zona estável.[008] The present invention provides a process for treating water, the method comprises:
(a) distributing feed water to a first inlet chamber;
(b) passing pressurized feed water from the first inlet chamber through at least one semi-permeable membrane to produce a product water outlet and a brine outlet; and
(c) remove moderately soluble salts present in the brine outlet, passing the brine through a crystallizing unit in a series of recirculation steps, comprising:
  • (i) returning the brine outlet to the first inlet chamber in the circulation step to pass the brine outlet through the semipermeable membrane for reconcentration of the brine outlet; and preparing it for the next circulating step of removing sparingly soluble salts; and
  • (ii) carry out a series of step-by-step circulation steps (i) for continuous reconcentration of the brine output and crystallization of sparingly soluble salts from the recirculated brine in order to increase recovery by membrane separation, during which saturation index steps of one or more of the following low solubility salts contained in the brine input is kept within range:
    • (1) the calcium carbonate logarithm of the saturation index (Log SI) is in the range of 0.5 to 2.0;
    • (2) the calcium sulfate saturation index is in the range of 100% to 400%;
    • (3) the silica saturation index is in the range of 100% to 220%;
    • (4) the barium sulfate saturation index is in the range of 100% to 5,000%;
    • (5) the calcium fluoride saturation index is in the range of 100% to 400%; and
- provide a controlled crystallization zone comprising slightly saturated conditions in which salt crystals only grow on a low energy surface and cannot nuclear, the controlled crystallization zone which is below an unstable and metastable zone and above the stable zone.

[009] A manutenção do grau de supersaturação predeterminado mantém o sal em uma zona de cristalização controlada.[009] The maintenance of the predetermined degree of supersaturation keeps the salt in a controlled crystallization zone.

[010] Preferencialmente, o processo inclui a etapa de reduzir a pressão da saída de salmoura antes da etapa (c).[010] Preferably, the process includes the step of reducing the brine outlet pressure before step (c).

[011] Preferencialmente, o logaritmo do índice de saturação de carbonato de cálcio (Log SI) é mantido na faixa de 1,0 a 1,5. Preferencialmente, o índice de saturação de sulfato de cálcio é na faixa de 150% a 300%. Preferencialmente, o índice de saturação de sílica é na faixa de 130% a 175% e preferencialmente o índice de saturação de sulfato de bário é na faixa de 150% a 1.000%. Preferencialmente, o índice de saturação de fluoreto de cálcio é na faixa de 150% a 300%.[011] Preferably, the logarithm of the calcium carbonate saturation index (Log SI) is kept in the range of 1.0 to 1.5. Preferably, the calcium sulfate saturation index is in the range of 150% to 300%. Preferably, the silica saturation index is in the range 130% to 175% and preferably the barium sulfate saturation index is in the range 150% to 1000%. Preferably, the calcium fluoride saturation index is in the range of 150% to 300%.

[012] Opcionalmente, o fluido pode ser dotado de um antiincrustante para impedir ou atrasar a cristalização dos sais. Na presente invenção, o processo inclui preferencialmente a etapa de desativação de qualquer anti-incrustante na saída de salmoura que pode interferir com o processo de cristalização de sal. A etapa de desativação pode compreender passar a saída de salmoura através de uma unidade de desativação de anti-incrustante.[012] Optionally, the fluid can be provided with an anti-scalant to prevent or delay the crystallization of salts. In the present invention, the process preferably includes the step of deactivating any anti-scalant in the brine output that may interfere with the salt crystallization process. The deactivating step may comprise passing the brine output through an anti-scalant deactivation unit.

[013] Preferencialmente, o processo inclui a etapa de injeção de cloreto férrico ou sulfato férrico para desativação de precipitação que pode interferir com componentes anti-incrustantes, que são preferencialmente fornecidos a uma taxa de dosagem entre 0 a 10 mg/l como Fe, mais preferencialmente 0,05 a 0,5 mg/l como Fe.[013] Preferably, the process includes the step of injecting ferric chloride or ferric sulfate to deactivate precipitation that can interfere with antifouling components, which are preferably supplied at a dosage rate between 0 to 10 mg/l as Fe, more preferably 0.05 to 0.5 mg/l as Fe.

[014] Qualquer aparelho adequado pode ser fornecido para realizar a etapa de cristalização controlada dos sais na saída de salmoura, mas preferencialmente a saída de salmoura é recirculada através de um reator de leito fluidizado ou unidade cristalizadora, em que a saída de salmoura é bombeada através de um leito de partículas de sementes, as partículas de sementes atuando como locais de cristalização.[014] Any suitable apparatus can be provided to carry out the controlled crystallization step of the salts in the brine outlet, but preferably the brine outlet is recirculated through a fluidized bed reactor or crystallizing unit, in which the brine outlet is pumped through a bed of seed particles, the seed particles acting as sites of crystallization.

[015] Preferencialmente, a carga hidráulica no cristalizador de leito fluidizado é mantida na faixa entre 40 a 120 m/h, preferencialmente 60 a 80 m/h e/ou o tempo de resistência no cristalizador de leito fluidizado é mantido na faixa de 1,0 a 12 minutos, mais preferencialmente 3,0 a 8,0 minutos.[015] Preferably, the hydraulic load in the fluidized bed crystallizer is kept in the range between 40 to 120 m/h, preferably 60 to 80 m/h and/or the resistance time in the fluidized bed crystallizer is kept in the range of 1, 0 to 12 minutes, more preferably 3.0 to 8.0 minutes.

[016] Periodicamente, sem interromper a operação do reator, uma porção inferior do leito é preferencialmente descarregada, e o material de semente fresco é introduzido.[016] Periodically, without interrupting the reactor operation, a lower portion of the bed is preferably discharged, and fresh seed material is introduced.

[017] O processo também pode incluir a etapa de remoção da saída de salmoura da primeira câmara de entrada quando atinge uma pressão osmótica predeterminada na saída de salmoura e distribui água de alimentação fresca para essa câmara. Por exemplo, pode ocorrer uma reorientação ao detectar uma redução predeterminada na eficiência da membrana semipermeável, como pela detecção de uma concentração máxima predeterminada de sal correspondente à pressão osmótica máxima que a membrana pode operar.[017] The process can also include the step of removing the brine outlet from the first inlet chamber when it reaches a predetermined osmotic pressure in the brine outlet and delivers fresh feed water to that chamber. For example, a reorientation can occur by detecting a predetermined reduction in the efficiency of the semipermeable membrane, such as by detecting a predetermined maximum salt concentration corresponding to the maximum osmotic pressure that the membrane can operate.

[018] O processo pode compreender ainda limpar a câmara de entrada durante a remoção da salmoura.[018] The process may further comprise cleaning the inlet chamber during brine removal.

[019] O processo da presente invenção combina preferencialmente (1) concentração de fluidos pelas membranas semipermeáveis, (2) desativação do anti-incrustante, (3) remoção de sais de baixa solubilidade por cristalização na superfície das sementes em uma zona de cristalização controlada e, onde necessariamente, (4) adição de antiincrustante.[019] The process of the present invention preferably combines (1) fluid concentration by semipermeable membranes, (2) deactivation of the anti-scalant, (3) removal of low solubility salts by crystallization on the surface of the seeds in a controlled crystallization zone and, where necessarily, (4) addition of antifouling.

[020] O processo opera preferencialmente no modo semilote, o que significa:

  • • a salmoura produzida na membrana semipermeável é recirculada de volta através da desativação do antiincrustante, remoção de sal e unidade de adição de antiincrustante.
  • • o produto é produzido continuamente na membrana semipermeável.
  • • o fluido bruto/fresco é adicionado continuamente para substituir o volume de produto que é retirado do sistema, para manter o volume constante do fluido no sistema.
  • • a água bruta/fresca é misturada com a salmoura produzida antes da introdução na membrana semipermeável.
  • • Todo o volume do sistema é substituído pelo fluido bruto/fresco após atingir a limitação da pressão osmótica na membrana semipermeável.
[020] The process preferably operates in semi-batch mode, which means:
  • • the brine produced in the semi-permeable membrane is recirculated back through the antifouling deactivation, salt removal and antifouling addition unit.
  • • the product is produced continuously on the semi-permeable membrane.
  • • raw/fresh fluid is continuously added to replace the volume of product that is withdrawn from the system, to maintain a constant volume of fluid in the system.
  • • the raw/fresh water is mixed with the brine produced before introducing it into the semi-permeable membrane.
  • • The entire system volume is replaced by the raw/fresh fluid after reaching the osmotic pressure limitation in the semi-permeable membrane.

[021] No modo descrito acima, o fluido é concentrado gradualmente toda vez que passa através da membrana semipermeável, a concentração de sais de alta solubilidade aumenta gradualmente. Os sais de baixa solubilidade, cuja concentração atinge a zona de cristalização controlada, são cristalizados na superfície das sementes na unidade de remoção de sal de modo que sua concentração seja mantida dentro da zona de cristalização controlada.[021] In the manner described above, the fluid is gradually concentrated every time it passes through the semi-permeable membrane, the concentration of high solubility salts gradually increases. Low solubility salts, whose concentration reaches the controlled crystallization zone, are crystallized on the surface of the seeds in the salt removal unit so that their concentration is maintained within the controlled crystallization zone.

[022] Desde que o grau de saturação dos sais de baixa solubilidade seja mantido na zona de cristalização controlada e nunca exceda essa zona, o anti-incrustante, dosado para o fluido circulado, é mantido a um nível muito baixo, muito menor comparado ao processo padrão da membrana semipermeável sem remoção gradual de sais de baixa solubilidade. No caso de fosfonato à base de anti-incrustante, a concentração de antiincrustante é mantida na faixa de 0 a 1,5 mg/l como fosfato, preferencialmente na faixa de 0,5 a 1,0 mg/l como fosfato.[022] As long as the degree of saturation of low solubility salts is maintained in the controlled crystallization zone and never exceeds this zone, the anti-scalant, dosed into the circulated fluid, is kept at a very low level, much lower compared to standard semipermeable membrane process without gradual removal of low solubility salts. In the case of anti-scalant based phosphonate, the anti-scalant concentration is maintained in the range of 0 to 1.5 mg/l as phosphate, preferably in the range of 0.5 to 1.0 mg/l as phosphate.

[023] Desde que o fluido seja concentrado gradualmente pela membrana semipermeável, preferencialmente nenhum produto químico é necessário para iniciar o processo de cristalização, em contraste com os processos de cristalização comuns em que produtos químicos são usados para iniciar a cristalização. Se os íons que compõe o sal de baixa solubilidade estão em uma razão não estequiométrica, o íon cuja concentração é mais baixa pode ser adicionado para aumentar a extensão de remoção do sal de baixa solubilidade.[023] Since the fluid is gradually concentrated by the semi-permeable membrane, preferably no chemicals are needed to initiate the crystallization process, in contrast to common crystallization processes in which chemicals are used to initiate crystallization. If the ions that make up the low solubility salt are in a non-stoichiometric ratio, the ion whose concentration is lower can be added to increase the extent of removal of the low solubility salt.

[024] A desativação do anti-incrustante é feita na superfície das sementes, então nenhum agente de desativação adicional é necessário. Para casos em que o grau de baixa saturação da salmoura final é necessário, agentes de desativação adicionais podem ser usados, como oxidantes (ozônio, hidrogênio peróxido etc.) ou agentes de precipitação (cloreto férrico, sulfato férrico, cloreto de alumínio, sulfato de alumínio etc.), preferencialmente cloreto férrico ou sulfato férrico a concentração de 0,05 a 0,5 mg/l como Fe.[024] The deactivation of the anti-scalant is done on the surface of the seeds, so no additional deactivating agent is needed. For cases where the low saturation degree of the final brine is required, additional deactivating agents can be used, such as oxidizers (ozone, hydrogen peroxide etc.) or precipitation agents (ferric chloride, ferric sulfate, aluminum chloride, sulphate aluminum etc.), preferably ferric chloride or ferric sulfate at a concentration of 0.05 to 0.5 mg/l as Fe.

[025] Para tornar o processo contínuo, algumas das unidades podem ser dotadas de redundância, para permitir tempo suficiente para a drenagem quando o limite de pressão osmótica for atingido e reabastecer com fluido bruto / fresco.[025] To make the process continuous, some of the units can be provided with redundancy, to allow enough time for drainage when the osmotic pressure limit is reached and to replenish with raw/fresh fluid.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.

[026] Modalidades da invenção não devem ser descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos em anexo em que:[026] Modalities of the invention shall not be described, by way of example only, with reference to the attached drawings in which:

[027] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de tratamento de água adequado para realizar o processo de acordo com uma modalidade da presente invenção;[027] Figure 1 is a schematic diagram of a water treatment system suitable for carrying out the process according to an embodiment of the present invention;

[028] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de tratamento de água adequado para realizar um processo de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;[028] Figure 2 is a schematic diagram of a water treatment system suitable for carrying out a process according to another embodiment of the present invention;

[029] A Figura 3 é um gráfico de concentração em relação à temperatura da solução salina, que ilustra a diferentes zonas de cristalização;[029] Figure 3 is a graph of concentration in relation to the temperature of the saline solution, which illustrates the different zones of crystallization;

[030] A Figura 4 é um diagrama esquemático que ilustra as etapas de processo de uma modalidade da presente invenção; e[030] Figure 4 is a schematic diagram illustrating the process steps of an embodiment of the present invention; and

[031] A Figura 5 é um gráfico de concentração em relação ao tempo do processo para uma solução salina, que ilustra uma zona de cristalização controlada.[031] Figure 5 is a graph of concentration versus process time for a saline solution, which illustrates a controlled crystallization zone.

DESCRIÇÃO DETALHADA.DETAILED DESCRIPTION.

[032] A presente invenção fornece um processo de tratamento de água melhorado para melhorar a eficiência do tratamento da água, particularmente para permitir que a água de alimentação de qualidade variável seja usada com diferentes taxas de recuperação.[032] The present invention provides an improved water treatment process to improve the efficiency of water treatment, particularly to allow feedwater of varying quality to be used with different recovery rates.

[033] Com referência à Figura 1 dos desenhos em anexo, são ilustrados os componentes básicos de um sistema que pode ser usado para realizar um processo da invenção para o tratamento de água de alimentação. A Figura mostra um sistema e processo de osmose reversa, mas a membrana de nanofiltração pode ser usada como uma alternativa para a membrana de osmose reversa. A água de alimentação ou água salgada (FW) é introduzida em uma única câmara de alimentação 2 a partir da qual é direcionada através de um tubo de distribuição 2i para uma bomba de alta pressão 6. A bomba de alta pressão 6 então pressuriza a água de alimentação antes da sua passagem através de uma membrana de osmose reversa 8 a partir da qual a água de produto PW é produzida, junto com uma corrente de salmoura concentrada CW. Uma unidade de pré-tratamento, como uma unidade de filtro (não mostrada), opcionalmente pode ser fornecida para pré-tratar a água de alimentação antes da sua passagem através da membrana.[033] Referring to Figure 1 of the attached drawings, the basic components of a system that can be used to carry out a process of the invention for the treatment of feedwater are illustrated. The Figure shows a reverse osmosis system and process, but the nanofiltration membrane can be used as an alternative to the reverse osmosis membrane. The feed water or seawater (FW) is introduced into a single feed chamber 2 from which it is directed through a manifold 2i to a high pressure pump 6. The high pressure pump 6 then pressurizes the water of feed before its passage through a reverse osmosis membrane 8 from which product water PW is produced, together with a stream of concentrated brine CW. A pre-treatment unit, such as a filter unit (not shown), optionally can be provided to pre-treat the feed water before it passes through the membrane.

[034] Convencionalmente, uma corrente de refugo de salmoura seria então descartada. Na presente invenção, ocorre a reciclagem repetida desse produto de refugo. A corrente de salmoura concentrada CW é distribuída de volta para a câmara de alimentação 2 por meio de uma unidade de desativação opcional 40 e uma unidade de dessaturação 20 que compreende um reator de leito fluidizado. A unidade de desativação desativa os componentes dentro do CW que deve interferir em um processo de precipitação de sal e a unidade de dessaturação reduz o nível de saturação de sais moderadamente solúveis contidos na corrente de salmoura CW. As condições de operação para realizar esse processo são particularmente importantes para fornecer recuperação melhorada e estas são discutidas em mais detalhes abaixo. Idealmente, a câmara é aberta para a atmosfera para fornecer um sistema de circuito aberto que permite uma redução na pressão da salmoura concentrada para próximo da pressão atmosférica. Alternativamente, um trocador de pressão ou sistema de recuperação de energia (não mostrado) pode ser fornecido para reduzir a pressão geral da corrente da salmoura.[034] Conventionally, a brine refuse stream would then be discarded. In the present invention, repeated recycling of this waste product occurs. The concentrated brine stream CW is distributed back to the feed chamber 2 via an optional deactivation unit 40 and a desaturation unit 20 comprising a fluidized bed reactor. The deactivation unit deactivates components within the CW that should interfere with a salt precipitation process and the desaturation unit reduces the saturation level of sparingly soluble salts contained in the CW brine stream. The operating conditions to carry out this process are particularly important to provide improved recovery and these are discussed in more detail below. Ideally, the chamber is open to atmosphere to provide an open loop system that allows for a reduction in concentrated brine pressure to near atmospheric pressure. Alternatively, a pressure exchanger or energy recovery system (not shown) can be provided to reduce the overall pressure of the brine stream.

[035] A corrente da salmoura concentrada distribuída de volta para a câmara de alimentação 2 é misturada com água de alimentação adicional FW que ainda é distribuída para a câmara e então reciclada de volta através do sistema para fornecer mais água de produto PW e salmoura concentrada CW. Esse circuito de reciclagem é repetido um número de vezes. O sistema pode ser dosado com anti-incrustante (não mostrado) para impedir a descamação da membrana.[035] The concentrated brine stream distributed back to feed chamber 2 is mixed with additional feed water FW which is still distributed to the chamber and then recycled back through the system to provide more PW product water and concentrated brine CW. This recycling circuit is repeated a number of times. The system can be dosed with antifouling (not shown) to prevent membrane peeling.

[036] O sistema é dotado de um detector (não mostrado) para verificar a eficiência do processo de osmose reversa. A esse respeito, deve-se considerar que a reciclagem repetida da corrente da salmoura reduzirá a eficiência do processo ao longo do tempo, à medida que a concentração salina da água de alimentação aumenta. Para resolver esse problema, o sistema é dotado de uma série de válvulas de gaveta 12, 14, 16 e 18. Durante a reciclagem normal da água concentrada (CW) através do sistema, as válvulas 12, 14 e 18 são abertas e a válvula 16 fechada. Uma vez que uma redução predeterminada na eficiência do processo é detectada, essas válvulas são fechadas e a válvula 16 aberta. Isso fecha temporariamente o sistema/processo para esvaziar a câmara 2. Uma vez vazia, a válvula 16 é fechada e as outras válvulas abertas para permitir que a água fresca entre na câmara 2 e um novo processo de reciclagem é iniciado.[036] The system is equipped with a detector (not shown) to verify the efficiency of the reverse osmosis process. In this regard, it should be considered that repeated recycling of the brine stream will reduce the efficiency of the process over time as the salt concentration of the feed water increases. To solve this problem, the system is provided with a series of gate valves 12, 14, 16 and 18. During normal recycling of concentrated water (CW) through the system, valves 12, 14 and 18 are opened and the valve 16 closed. Once a predetermined reduction in process efficiency is detected, these valves are closed and valve 16 opened. This temporarily closes the system/process to empty chamber 2. Once empty, valve 16 is closed and the other valves opened to allow fresh water to enter chamber 2 and a new recycling process is started.

[037] A Figura 2 dos desenhos em anexo ilustra um exemplo alternativo de um sistema para realizar o processo da presente invenção. Características idênticas já discutidas em relação à Figura 1 recebem os mesmos números de referência e apenas as diferenças serão discutidas em detalhes. O sistema inclui tanto uma primeira câmara de alimentação 2 quanto uma segunda câmara de alimentação 4 com o processo mudando para a segunda câmara de alimentação durante o esvaziamento da primeira câmara de alimentação. Quando a concentração da água de alimentação na primeira câmara 2 atingir um nível predeterminado, o tubo de distribuição 2i é fechado e a água de alimentação é introduzida no sistema a partir de uma segunda câmara 4 por meio de um tubo de distribuição 4i. Essa água de alimentação é então passada através da unidade de dessaturação 20, bombeada através da membrana de osmose reversa 8 para fornecer salmoura concentrada CW e água de produto PW. A salmoura concentrada é reciclada de volta para a segunda câmara 4 por meio da unidade de desativação 40 e unidade de dessaturação 20 e um tubo de retorno 4R para reciclar através do sistema com mais água de alimentação.[037] Figure 2 of the attached drawings illustrates an alternative example of a system to carry out the process of the present invention. Identical features already discussed in relation to Figure 1 are given the same reference numbers and only the differences will be discussed in detail. The system includes both a first feed chamber 2 and a second feed chamber 4 with the process shifting to the second feed chamber during emptying of the first feed chamber. When the concentration of feed water in the first chamber 2 reaches a predetermined level, the distribution tube 2i is closed and the feed water is introduced into the system from a second chamber 4 by means of a distribution tube 4i. This feed water is then passed through desaturation unit 20, pumped through reverse osmosis membrane 8 to provide concentrated brine CW and product water PW. The concentrated brine is recycled back to the second chamber 4 via deactivation unit 40 and desaturation unit 20 and a return tube 4R to recycle through the system with more feed water.

[038] Enquanto a água de alimentação é introduzida a partir da segunda câmara, a água de salmoura altamente concentrada CW na primeira câmara é removida por meio de um tubo de saída 2o. A câmara é limpa e a água de alimentação fresca é introduzida na câmara 2.[038] While feed water is introduced from the second chamber, the highly concentrated CW brine water in the first chamber is removed by means of a 2o outlet pipe. The chamber is cleaned and fresh feed water is introduced into chamber 2.

[039] Uma vez que o sistema detecta uma redução predeterminada na eficiência do processo de osmose reversa, o sistema volta ao uso da primeira câmara 2. A esse respeito, como a primeira câmara de alimentação ao longo do tempo, a água de alimentação da segunda câmara atinge uma concentração predeterminada, preferencialmente estando em torno da pressão osmótica máxima na qual a membrana de osmose reversa pode operar, na qual o ponto de entrada 4i da segunda câmara é fechado e a água de alimentação é novamente distribuída através do sistema a partir da primeira câmara 2 de volta para a primeira câmara por meio do trocador de pressão 40 e tubo de retorno 2R. A salmoura concentrada na segunda câmara é removida por uma saída 4o e a água fresca é distribuída na segunda câmara 4.[039] Once the system detects a predetermined reduction in the efficiency of the reverse osmosis process, the system returns to the use of the first chamber 2. In this regard, as the first feed chamber over time, the feed water of the second chamber reaches a predetermined concentration, preferably being around the maximum osmotic pressure at which the reverse osmosis membrane can operate, at which the inlet point 4i of the second chamber is closed and feed water is again distributed through the system from from the first chamber 2 back to the first chamber via pressure exchanger 40 and return tube 2R. The concentrated brine in the second chamber is removed by an outlet 4o and the fresh water is distributed in the second chamber 4.

[040] Qualquer número apropriado e disposição das câmaras de alimentação e distribuição associada e tubos de retorno podem ser fornecidos no sistema. Grupos de câmaras podem trabalhar simultaneamente.[040] Any appropriate number and arrangement of associated supply and distribution chambers and return tubes can be provided in the system. Camera groups can work simultaneously.

[041] Vários pré- e pós-tratamentos podem ser fornecidos. No caso de uma unidade de dessaturação (20), isso pode ser apenas operacional quando uma concentração predeterminada de sal é atingida. Um exemplo de uma unidade de dessaturação é um cristalizador do tipo leito fluidizado, como vendido sob o nome de Crystalactor®.[041] Various pre- and post-treatments can be provided. In the case of a desaturation unit (20), this can only be operational when a predetermined concentration of salt is reached. An example of a desaturation unit is a fluid bed type crystallizer as sold under the name Crystalactor®.

[042] O controlador para o sistema redireciona automaticamente a distribuição de água concentrada da primeira para a segunda câmara ou vice-versa, preferencialmente mediante detecção da redução predeterminada na eficiência do processo geral. Alternativamente, o controlador pode fechar automaticamente o sistema conforme descrito na Figura 1.[042] The controller for the system automatically redirects concentrated water distribution from the first to the second chamber or vice versa, preferably upon detection of the predetermined reduction in overall process efficiency. Alternatively, the controller can automatically shut down the system as described in Figure 1.

[043] As partes básicas do componente do sistema mostrado na Figura 1 e 2 realizam o processo da invenção sob condições predefinidas para fornecer resultados otimizados. A concentração do fluido é feita gradualmente passando-se o fluido através da membrana semipermeável. A membrana semipermeável é um tipo de membrana biológica ou sintética que permitirá que certas moléculas ou íons passem através da mesma por difusão ou ocasionalmente por processos especializados de difusão facilitada, transporte passivo ou transporte ativo. A taxa de passagem depende da pressão, concentração, e temperatura das moléculas ou solutos de ambos os lados, bem como a permeabilidade da membrana para cada soluto. Dependendo da membrana e do soluto, a permeabilidade pode depender do tamanho do soluto, solubilidade, propriedades, ou produtos químicos.[043] The basic parts of the system component shown in Figure 1 and 2 carry out the process of the invention under predefined conditions to provide optimized results. Concentration of the fluid is done gradually by passing the fluid through the semi-permeable membrane. A semipermeable membrane is a type of biological or synthetic membrane that will allow certain molecules or ions to pass through it by diffusion or occasionally by specialized processes of facilitated diffusion, passive transport or active transport. The rate of passage depends on the pressure, concentration, and temperature of the molecules or solutes on both sides, as well as the permeability of the membrane for each solute. Depending on the membrane and solute, permeability may depend on solute size, solubility, properties, or chemicals.

[044] Quando o fluido é introduzido na membrana semipermeável e é comprimido contra a membrana semipermeável a uma pressão mais alta do que a pressão osmótica do fluido, o fluido é separado em duas partes. A primeira parte é a parte do fluido que passa através da membrana semipermeável, que parte é chamada produto. A segunda parte é a parte do fluido que não passa através da membrana semipermeável, que parte é chamada salmoura.[044] When fluid is introduced into the semipermeable membrane and is compressed against the semipermeable membrane at a pressure higher than the osmotic pressure of the fluid, the fluid is separated into two parts. The first part is the part of the fluid that passes through the semi-permeable membrane, which part is called the product. The second part is the part of the fluid that does not pass through the semi-permeable membrane, which part is called brine.

[045] Como geralmente os sais são rejeitados pela membrana semipermeável, a parte da salmoura contém mais sais do que a parte do produto. Os sais na salmoura podem ser divididos em duas partes – sais de alta solubilidade como cloreto de sódio, cloreto de potássio etc., e sais de baixa solubilidade como carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sulfato de bário, sílica etc.[045] As salts are generally rejected by the semi-permeable membrane, the brine part contains more salts than the product part. Salts in brine can be divided into two parts – high solubility salts like sodium chloride, potassium chloride etc., and low solubility salts like calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, silica etc.

[046] Durante a concentração de fluido na membrana semipermeável, os sais de baixa solubilidade podem passar o limite de solubilidade desses sais e como resultado pode começar a cristalizar. O “sal ”pouco saturado” é um sal que tem concentração menor do que o limite de solubilidade, o “sal supersaturado” é um sal que tem concentração maior do que o limite de solubilidade e o “sal saturado” é um sal que tem concentração igual ao limite de solubilidade.[046] During the concentration of fluid in the semipermeable membrane, salts of low solubility can pass the solubility limit of these salts and as a result can start to crystallize. The "unsaturated salt" is a salt that has a concentration lower than the solubility limit, the "supersaturated salt" is a salt that has a concentration greater than the solubility limit, and the "saturated salt" is a salt that has concentration equal to the solubility limit.

[047] O processo de cristalização, entre outras coisas, depende do grau de supersaturação do sal. Abaixo da saturação (abaixo do limite de solubilidade), não há energia suficiente para iniciar qualquer tipo de cristalização (zona estável). A um alto grau de supersaturação, há energia suficiente para iniciar o processo de cristalização em todo lugar (zona instável) – em todas as superfícies disponíveis bem como na solução. A um baixo grau de supersaturação, há energia suficiente apenas para cristalização nas superfícies disponíveis e não para cristalização na solução (zona metaestável). A uma supersaturação muito baixa, a cristalização começará apenas em algumas das superfícies disponíveis com a energia de superfície mais baixa (zona de cristalização controlada). Essas zonas são ilustradas na Figura 3 dos desenhos em anexo.[047] The crystallization process, among other things, depends on the degree of supersaturation of the salt. Below saturation (below the solubility limit), there is not enough energy to initiate any type of crystallization (stable zone). At a high degree of supersaturation, there is enough energy to start the crystallization process everywhere (unstable zone) – on all available surfaces as well as in solution. At a low degree of supersaturation, there is enough energy only for crystallization on available surfaces and not for crystallization in solution (metastable zone). At very low supersaturation, crystallization will only start on some of the surfaces available with the lowest surface energy (zone of controlled crystallization). These zones are illustrated in Figure 3 of the attached drawings.

[048] O anti-incrustante geralmente é usado para impedir ou atrasar o processo de cristalização dos sais de baixa solubilidade na superfície da membrana semipermeável. Há diferentes tipos de anti-incrustantes no mercado especificamente desenvolvidos para impedir ou atrasar a cristalização de diferentes sais de baixa solubilidade. O anti-incrustante é limitado a um certo limite de supersaturação, acima desse limite, ocorrerá cristalização imediata, abaixo desse limite o processo de cristalização iniciará após um certo período de tempo, chamado “tempo de indução”.[048] Anti-scalant is generally used to prevent or delay the crystallization process of low solubility salts on the surface of the semi-permeable membrane. There are different types of anti-scalants on the market specifically designed to prevent or delay the crystallization of different low solubility salts. The anti-scalant is limited to a certain supersaturation limit, above this limit, immediate crystallization will occur, below this limit the crystallization process will start after a certain period of time, called “induction time”.

[049] O material de semente geralmente é usado para reduzir a concentração de sais de baixa solubilidade na solução pela cristalização dos sais da superfície das sementes. Para controlar o processo de cristalização na superfície das sementes, um certo grau de supersaturação dos sais de baixa solubilidade deve ser mantido. A supersaturação deve ser alta o suficiente para iniciar o processo de cristalização imediatamente com tempo de indução mais baixo e deve ser baixo o suficiente para impedir o processo de cristalização na solução e nas superfícies indesejadas com alta energia superficial. Portanto, a supersaturação dos sais de baixa solubilidade deve estar na “zona de cristalização controlada” conforme mostrado na Figura 3 (e Figura 5).[049] Seed material is generally used to reduce the concentration of salts of low solubility in solution by crystallizing the salts from the surface of the seeds. To control the crystallization process on the surface of the seeds, a certain degree of supersaturation of the low solubility salts must be maintained. The supersaturation should be high enough to start the crystallization process immediately with lower induction time and should be low enough to prevent the crystallization process in solution and on unwanted surfaces with high surface energy. Therefore, the supersaturation of low solubility salts must be in the “controlled crystallization zone” as shown in Figure 3 (and Figure 5).

[050] Consequentemente, o processo da presente invenção controla cuidadosamente a cristalização dos sais presente na corrente da salmoura mantendo-se certas condições, em particular para manter os sais de baixa solubilidade na zona de cristalização controlada como a saída de salmoura é recirculada através do processo. Para controlar o processo de cristalização do carbonato de cálcio na superfície das sementes, o grau de supersaturação (logaritmo do índice de saturação) do carbonato de cálcio é mantido entre 0,5 e 2,0, preferencialmente entre 1,0 e 1,5. Para controlar o processo de cristalização do sulfato de cálcio na superfície das sementes, o grau de saturação (índice de saturação) do sulfato de cálcio é mantido entre 100% e 400%, preferencialmente entre 150% e 300%. Para controlar o processo de cristalização da sílica na superfície das sementes, o grau de supersaturação (índice de saturação) da sílica é mantido entre 100% e 220%, preferencialmente entre 130% e 175%.[050] Consequently, the process of the present invention carefully controls the crystallization of salts present in the brine stream by maintaining certain conditions, in particular to keep salts of low solubility in the controlled crystallization zone as the brine output is recirculated through the process. To control the crystallization process of calcium carbonate on the surface of the seeds, the degree of supersaturation (log of the saturation index) of the calcium carbonate is kept between 0.5 and 2.0, preferably between 1.0 and 1.5 . To control the crystallization process of calcium sulphate on the surface of the seeds, the degree of saturation (saturation index) of the calcium sulphate is kept between 100% and 400%, preferably between 150% and 300%. To control the silica crystallization process on the seed surface, the degree of supersaturation (saturation index) of the silica is kept between 100% and 220%, preferably between 130% and 175%.

[051] Esses parâmetros diferem dos usados em todos os sistemas de osmose reversa de alta recuperação em que a recuperação é limitada pela química de sais moderadamente solúveis. Convencionalmente, esses sistemas operam na seguinte faixa de índice de saturação:[051] These parameters differ from those used in all high recovery reverse osmosis systems where recovery is limited by the chemistry of sparingly soluble salts. Conventionally, these systems operate in the following saturation index range:

[052] Sistemas limitados por sulfato de cálcio – a faixa de saturação de sulfato de cálcio 400% a 450%;[052] Calcium sulfate limited systems – the calcium sulfate saturation range 400% to 450%;

[053] Sistemas limitados por carbonato de cálcio – a faixa de saturação de carbonato de cálcio (Log SI) é 2,2 a 2,9;[053] Calcium carbonate limited systems – the calcium carbonate saturation range (Log SI) is 2.2 to 2.9;

[054] Sistemas limitados por sulfato de bário – a faixa de índice de saturação de sulfato de bário é 6.000% a 8.000%;[054] Barium Sulphate Limited Systems – Barium Sulfate Saturation Index range is 6,000% to 8,000%;

[055] Sistemas limitados por fluoreto de cálcio – a faixa de índice de saturação de fluoreto de cálcio é 8.000% a 12.000%; e[055] Calcium Fluoride Limited Systems – Calcium Fluoride Saturation Index range is 8,000% to 12,000%; and

[056] Sistemas limitados por sílica – a faixa de índice de saturação de sílica é 200% a 250%. Por exemplo, consultar “Scale formation and control in high pressure membrane water treatment systems: A review”. Journal of Membrane Science 383 (2011) 1 a 16, consultar em particular página 11. A presente invenção mantém um ou mais desses parâmetros a um nível mais baixo em uma zona de cristalização controlada, entre as curvas A-D e C-F mostrado na Figura 1, mais preferencialmente sendo mantido entre as curvas B-E e C-F, cujos valores para cada sal são fornecidos na Tabela abaixo:

Figure img0001
[056] Silica-Limited Systems – The silica saturation index range is 200% to 250%. For example, see “Scale formation and control in high pressure membrane water treatment systems: A review”. Journal of Membrane Science 383 (2011) 1 to 16, see in particular page 11. The present invention maintains one or more of these parameters at a lower level in a controlled crystallization zone, between the AD and CF curves shown in Figure 1, more preferably being kept between the BE and CF curves, whose values for each salt are given in the Table below:
Figure img0001

[057] Se o anti-incrustante é usado para impedir ou atrasar o processo de cristalização na superfície da membrana semipermeável, a fim de controlar o processo de cristalização na superfície das sementes, o grau de saturação de sais de baixa solubilidade deve ser mantido na mesma faixa como mencionado acima. No entanto, devido à presença de antiincrustante, a atividade do anti-incrustante deve ser eliminada imediatamente antes do contato do fluido que contém os sais de baixa solubilidade e o anti-incrustante, com a superfície das sementes. A atividade do anti-incrustante pode ser eliminada por um número de métodos diferentes, entre eles (1) adição de produtos químicos para capturar o antiincrustante (como cloreto férrico, sulfato férrico, cloreto de alumínio, sulfato de alumínio etc.), (2) adição de produtos químicos para destruir o anti-incrustante (como ozônio, hidrogênio, peróxido etc.), ou (3) fornecer uma superfície para absorver o anti-incrustante (como superfície de sementes etc.) etc.[057] If the anti-scalant is used to prevent or delay the crystallization process on the surface of the semipermeable membrane, in order to control the crystallization process on the surface of the seeds, the degree of saturation of low solubility salts must be maintained at the same track as mentioned above. However, due to the presence of antifouling, the activity of the antifouling must be eliminated immediately prior to the contact of the fluid containing the low solubility salts and the antifouling with the surface of the seeds. The antifouling activity can be eliminated by a number of different methods, including (1) addition of chemicals to capture the antifouling (such as ferric chloride, ferric sulfate, aluminum chloride, aluminum sulfate, etc.), (2 ) adding chemicals to destroy the anti-scalant (such as ozone, hydrogen, peroxide, etc.), or (3) providing a surface to absorb the anti-scalant (such as seed surface, etc.) etc.

[058] O processo da presente invenção pode usar diferentes tipos de equipamentos para cristalizar os sais de baixa solubilidade nas sementes, como reator de produtos químicos seguidos por clarificador, reator de leito fluidizado etc. É preferido um reator de leito fluidizado e tem uma vantagem sobre outros métodos de cristalização devido à alta velocidade de fluxo e baixo tempo de residência. O princípio da operação do reator de leito fluidizado é como segue: o reator é parcialmente preenchido com partículas de sementes adequadas; o fluido, (no presente caso, a salmoura produzida pela membrana semipermeável) é bombeada para cima através do leito de partículas para mantê-lo em um estado de fluidização. As partículas de sementes são usadas como locais de cristalização; elas fornecem a alta área de superfície que reduz a energia necessária para a precipitação. À medida que os cristais se tornam progressivamente mais pesados, eles viajam gradualmente em direção ao fundo do leito. Periodicamente, sem interromper a operação do reator, a porção inferior do leito é descarregada, e o material de semente fresco é introduzido. A velocidade ascendente aplicada é na faixa de 40 a 120 m/h, preferencialmente entre 60 a 80 m/h. O tempo de residência do líquido no reator é entre 2,0 e 12,0 minutos, preferencialmente entre 3,0 e 8,0 minutos.[058] The process of the present invention can use different types of equipment to crystallize the salts of low solubility in seeds, such as chemical reactor followed by clarifier, fluidized bed reactor etc. A fluidized bed reactor is preferred and has an advantage over other crystallization methods due to the high flow rate and low residence time. The operating principle of the fluidized bed reactor is as follows: the reactor is partially filled with suitable seed particles; the fluid, (in the present case, the brine produced by the semi-permeable membrane) is pumped upward through the bed of particles to keep it in a fluidized state. Seed particles are used as crystallization sites; they provide the high surface area that reduces the energy needed for precipitation. As the crystals become progressively heavier, they gradually travel towards the bottom of the bed. Periodically, without interrupting reactor operation, the lower portion of the bed is discharged, and fresh seed material is introduced. The applied upward speed is in the range of 40 to 120 m/h, preferably between 60 to 80 m/h. The residence time of the liquid in the reactor is between 2.0 and 12.0 minutes, preferably between 3.0 and 8.0 minutes.

[059] O processo da presente invenção combina os critérios a seguir para fornecer condições otimizadas; (1) concentração de fluido pelas membranas semipermeáveis, (2) desativação anti-incrustante, (3) remoção dos sais de baixa solubilidade pela cristalização na superfície das sementes, (4) adição de anti-incrustante, como ilustrado na Figura 4 dos desenhos em anexo.[059] The process of the present invention combines the following criteria to provide optimized conditions; (1) fluid concentration by semipermeable membranes, (2) antifouling deactivation, (3) removal of low solubility salts by crystallization on the seed surface, (4) addition of antifouling as illustrated in Figure 4 of the drawings attached.

[060] O processo opera em um modo de semilote. Um modo de semilote significa que:

  • • a salmoura produzida na membrana semipermeável é recirculada de volta através da desativação anti-incrustante, remoção de sal e unidades de adição de anti-incrustante.
  • • o produto é produzido continuamente na membrana semipermeável.
  • • o fluido bruto/fresco é adicionado continuamente para substituir o volume do produto que é retirado do sistema, para manter o volume constante de fluido no sistema.
  • • a água bruta/fresca é misturada com a salmoura produzida antes da introdução na membrana semipermeável.
  • • todo o volume do sistema é substituído pelo fluido bruto/fresco após atingir a limitação da pressão osmótica na membrana semipermeável.
[060] The process operates in a semi-batch mode. A semi-batch mode means that:
  • • the brine produced in the semi-permeable membrane is recirculated back through the antifouling deactivation, salt removal and antifouling addition units.
  • • the product is produced continuously on the semi-permeable membrane.
  • • raw/fresh fluid is continuously added to replace the volume of product that is withdrawn from the system to maintain a constant volume of fluid in the system.
  • • the raw/fresh water is mixed with the brine produced before introducing it into the semi-permeable membrane.
  • • the entire volume of the system is replaced by the raw/fresh fluid after reaching the osmotic pressure limitation in the semi-permeable membrane.

[061] No modo descrito acima, o fluido é concentrado gradualmente todo vez que passa através da membrana semipermeável, a concentração de sais de alta solubilidade aumenta gradualmente. Os sais de baixa solubilidade, cujas concentrações atingem a zona de cristalização controlada, são cristalizados na superfície das sementes na unidade de remoção de sal de modo que suas concentrações sejam mantidas dentro da zona de cristalização controlada.[061] In the manner described above, the fluid is gradually concentrated every time it passes through the semi-permeable membrane, the concentration of high solubility salts gradually increases. Low solubility salts, whose concentrations reach the controlled crystallization zone, are crystallized on the surface of the seeds in the salt removal unit so that their concentrations are maintained within the controlled crystallization zone.

[062] Desde que o grau de saturação dos sais de baixa solubilidade seja mantido na zona de cristalização controlada e nunca exceda essa zona, o anti-incrustante, dosado para o fluido circulado, é mantido a um nível muito baixo, muito menor comparado com o processo padrão da membrana semipermeável sem a remoção gradual dos sais de baixa solubilidade. No caso de fosfonato à base de antiincrustante, a concentração de anti-incrustante é mantida na faixa de 0 a 1,5 mg/l como fosfato, preferencialmente na faixa de 0,5 a 1,0 mg/l como fosfato.[062] As long as the degree of saturation of low solubility salts is maintained in the controlled crystallization zone and never exceeds that zone, the anti-scalant, dosed into the circulated fluid, is kept at a very low level, much lower compared to the standard semipermeable membrane process without the gradual removal of low solubility salts. In the case of anti-scalant based phosphonate, the anti-scalant concentration is maintained in the range of 0 to 1.5 mg/l as phosphate, preferably in the range of 0.5 to 1.0 mg/l as phosphate.

[063] Desde que o fluido seja concentrado gradualmente pela membrana semipermeável, nenhum produto químico é necessário para iniciar o processo de cristalização, em contraste com os processos de cristalização comuns em que produtos químicos são usados para iniciar a cristalização. Se os íons que compõe o sal de baixa solubilidade estão em uma razão não estequiométrica, o íon cuja concentração é menor pode ser adicionado ao sistema para aumentar a extensão da remoção do sal de baixa solubilidade.[063] Since the fluid is gradually concentrated by the semi-permeable membrane, no chemicals are needed to initiate the crystallization process, in contrast to common crystallization processes where chemicals are used to initiate crystallization. If the ions that make up the low solubility salt are in a non-stoichiometric ratio, the ion whose concentration is lower can be added to the system to increase the extent of removal of the low solubility salt.

[064] A desativação anti-incrustante é feita na superfície das sementes então nenhum agente de desativação adicional é necessário. Para casos em que o baixo grau de saturação da salmoura final é necessário, agentes de desativação adicionais podem ser usados como oxidantes (ozônio, hidrogênio, peróxido etc.) ou agentes de precipitação (cloreto férrico, sulfato férrico, cloreto de alumínio, sulfato de alumínio etc.), preferencialmente cloreto férrico ou sulfato férrico a concentração de 0,05 a 0,5 mg/l como Fe.[064] Antifouling deactivation is done on the surface of the seeds so no additional deactivating agent is needed. For cases where a low degree of saturation of the final brine is required, additional deactivating agents can be used as oxidizers (ozone, hydrogen, peroxide etc.) or precipitation agents (ferric chloride, ferric sulfate, aluminum chloride, sulphate aluminum etc.), preferably ferric chloride or ferric sulfate at a concentration of 0.05 to 0.5 mg/l as Fe.

[065] Para tornar o processo contínuo, algumas das unidades podem ser dotadas de redundância, para permitir tempo suficiente para sua drenagem quando o limite da pressão osmótica é atingido e reabastecido com fluido bruto/fresco.[065] To make the process continuous, some of the units can be provided with redundancy, to allow enough time for its drainage when the osmotic pressure limit is reached and replenished with raw/fresh fluid.

Claims (21)

Processo para tratar água, sendo que o método é caracterizado por compreender:
(a) distribuir água de alimentação para uma primeira câmara de entrada;
(b) passar água de alimentação pressurizada da primeira câmara de entrada através de pelo menos uma membrana semipermeável para produzir uma saída de água de produto e uma saída de salmoura; e
(c) remover sais moderadamente solúveis presentes na saída de salmoura, passando-se a salmoura através da unidade de remoção de sal, sendo que a saída de salmoura é sujeita a uma série de etapas de recirculação que compreende;
  • (i) retornar a saída de salmoura para a primeira câmara de entrada em uma etapa de circulação para passar a saída de salmoura através da membrana semipermeável para reconcentração da saída de salmoura; e prepará-la para a próxima etapa de circulação de remoção sais moderadamente solúveis; e
  • (ii) realizar uma série de etapas de circulação passo a passo (i) para reconcentração contínua da saída de salmoura e cristalização de sais pouco solúveis da salmoura recirculada com o objetivo de aumentar a recuperação por separação por membrana, em que durante essas etapas, os índices de saturação de um ou mais dos seguintes sais de baixa solubilidade contidos na entrada da salmoura são mantidos dentro da faixa:
    • (1) o logaritmo do índice de saturação de carbonato de cálcio (Log SI) é na faixa de 0,5 a 2,0;
    • (2) o índice de saturação de sulfato de cálcio é na faixa de 100% a 400%;
    • (3) o índice de saturação de sílica é na faixa de 100% a 220%;
    • (4) o índice de saturação de sulfato de bário é na faixa de 100% a 5.000%; e
    • (5) o índice de saturação de fluoreto de cálcio é na faixa de 100% a 400%;
- para fornecer uma zona de cristalização controlada que compreende condições ligeiramente saturadas em que os cristais de sal crescem apenas em uma superfície de baixa energia superficial e não podem nuclear a zona de cristalização controlada que é abaixo de uma zona instável e metaestável e acima da zona estável.
Process to treat water, the method being characterized by comprising:
(a) delivering feed water to a first inlet chamber;
(b) passing pressurized feed water from the first inlet chamber through at least one semi-permeable membrane to produce a product water outlet and a brine outlet; and
(c) removing sparingly soluble salts present in the brine outlet, passing the brine through the salt removal unit, the brine outlet being subjected to a series of recirculation steps comprising;
  • (i) returning the brine outlet to the first inlet chamber in a circulation step to pass the brine outlet through the semipermeable membrane for re-concentration of the brine outlet; and preparing it for the next circulating step of removing sparingly soluble salts; and
  • (ii) carry out a series of step-by-step circulation steps (i) for continuous reconcentration of the brine output and crystallization of sparingly soluble salts from the recirculated brine in order to increase recovery by membrane separation, in which during these steps, the saturation indices of one or more of the following low solubility salts contained in the brine inlet are kept within range:
    • (1) the logarithm of the calcium carbonate saturation index (Log SI) is in the range of 0.5 to 2.0;
    • (2) the calcium sulfate saturation index is in the range of 100% to 400%;
    • (3) the silica saturation index is in the range of 100% to 220%;
    • (4) the barium sulfate saturation index is in the range of 100% to 5,000%; and
    • (5) the calcium fluoride saturation index is in the range of 100% to 400%;
- to provide a controlled crystallization zone comprising slightly saturated conditions in which salt crystals only grow on a low surface energy surface and cannot nucleate the controlled crystallization zone which is below an unstable and metastable zone and above the zone stable.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de desativação de qualquer anti-incrustante na saída de salmoura que possa interferir no processo de cristalização de sal.Process according to claim 1, characterized in that it further comprises the step of deactivating any anti-scalant in the brine output that may interfere with the salt crystallization process. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado por compreender adicionalmente a redução da pressão da saída de salmoura antes da etapa (c).Process according to claim 1 or claim 2, characterized in that it further comprises reducing the pressure of the brine outlet before step (c). Processo, de acordo com a reivindicação 1, reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado por o logaritmo do índice de saturação de carbonato de cálcio (Log SI) ser mantido na faixa de 1,0 a 1,5.Process according to claim 1, claim 2 or claim 3, characterized in that the logarithm of the calcium carbonate saturation index (Log SI) is kept in the range of 1.0 to 1.5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o índice de saturação de sulfato de cálcio ser mantido na faixa de 150% a 300%.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the calcium sulfate saturation index is kept in the range of 150% to 300%. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o índice de saturação da sílica ser mantido na faixa de 130% a 175%.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the silica saturation index is kept in the range of 130% to 175%. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o índice de saturação de sulfato de bário ser mantido na faixa de 150% a 1.000%.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the barium sulfate saturation index is kept in the range of 150% to 1,000%. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o índice de saturação de fluoreto de cálcio ser mantido na faixa de 150% a 300%.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the calcium fluoride saturation index is kept in the range of 150% to 300%. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o fluido ser tratado com um anti-incrustante para impedir ou atrasar cristalização dos sais.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid is treated with an anti-scalant to prevent or delay crystallization of the salts. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o processo incluir a etapa de adicionar um antiincrustante à base de fosfonato, que é preferencialmente fornecido na faixa de 0,5 a 1,0 mg/l como fosfonato.Process according to claim 9, characterized in that the process includes the step of adding an anti-scalant based on phosphonate, which is preferably supplied in the range of 0.5 to 1.0 mg/l as phosphonate. Processo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de desativação de qualquer anti-incrustante na saída de salmoura que possa interferir com o processo de cristalização do sal.Process according to claim 9 or 10, characterized in that it further comprises the step of deactivating any anti-scalant in the brine output that may interfere with the salt crystallization process. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a etapa de desativação compreender passar a saída de salmoura através de uma unidade de desativação antiincrustante.Process according to claim 11, characterized in that the deactivation step comprises passing the brine output through an antifouling deactivation unit. Processo, de acordo com a reivindicação 11 ou reivindicação 12, caracterizado por o processo incluir a etapa de injeção de cloreto férrico ou sulfato férrico para desativação, que é preferencialmente fornecida a uma taxa de dosagem entre 0 a 10 mg/l como Fe.Process according to claim 11 or claim 12, characterized in that the process includes the step of injecting ferric chloride or ferric sulfate for deactivation, which is preferably supplied at a dosage rate between 0 to 10 mg/l as Fe. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a saída de salmoura ser recirculada através de uma unidade de cristalizador de leito fluidizado, em que a saída de salmoura é bombeada através de um leito de partículas de sementes, as partículas de sementes que atuam como locais de cristalização para realizar a etapa de cristalização controlada dos sais na saída de salmoura.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the brine outlet is recirculated through a fluidized bed crystallizer unit, wherein the brine outlet is pumped through a bed of seed particles, the seed particles which act as crystallization sites to carry out the controlled crystallization step of the salts in the brine output. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a unidade de cristalização também desativar qualquer anti-incrustante no fluido.Process according to claim 14, characterized in that the crystallization unit also deactivates any anti-scalant in the fluid. Processo, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado por a carga hidráulica no cristalizador de leito fluidizado ser mantido na faixa entre 40 a 120 m/h.Process according to claim 14 or 15, characterized in that the hydraulic load in the fluidized bed crystallizer is kept in the range between 40 to 120 m/h. Processo, de acordo com a reivindicação 14, 15 ou 16, caracterizado por o tempo de permanência no cristalizador de leito fluidizado ser mantido na faixa de 1,0 a 12 minutos.Process according to claim 14, 15 or 16, characterized in that the residence time in the fluidized bed crystallizer is kept in the range of 1.0 to 12 minutes. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado por compreender adicionalmente periodicamente, sem interromper a operação da unidade do cristalizador, descarregando uma porção inferior do leito e introduzindo o material de semente fresca.Process according to any one of claims 14 to 17, characterized in that it further comprises periodically, without interrupting the operation of the crystallizer unit, discharging a lower portion of the bed and introducing the fresh seed material. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente a adição contínua de fluído de alimentação fresco para substituir o volume do produto que é retirado do processo para manter um volume constante de fluido no processo.Process according to any one of the preceding claims, further comprising the continuous addition of fresh feed fluid to replace the volume of product that is withdrawn from the process to maintain a constant volume of fluid in the process. Processo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender periodicamente a substituição de todo o volume do fluido por fluido de alimentação fresco após atingir a limitação de pressão osmótica na membrana semipermeável.Process according to claim 19, characterized in that it comprises periodically replacing the entire volume of fluid with fresh feed fluid after reaching the osmotic pressure limitation in the semipermeable membrane. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por nenhum produto químico ser adicionado para iniciar a etapa de processo de cristalização.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that no chemical is added to start the crystallization process step.
BR102020002545-7A 2019-11-14 2020-02-06 high efficiency water treatment process BR102020002545A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1916571.1A GB2588925A (en) 2019-11-14 2019-11-14 High efficiency water treatment process
GBGB1916571.1 2019-11-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR102020002545A2 true BR102020002545A2 (en) 2021-05-18

Family

ID=69063392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102020002545-7A BR102020002545A2 (en) 2019-11-14 2020-02-06 high efficiency water treatment process

Country Status (7)

Country Link
CN (2) CN110845043A (en)
BR (1) BR102020002545A2 (en)
CL (1) CL2019003771A1 (en)
GB (2) GB2588925A (en)
MX (1) MX2020001510A (en)
PE (1) PE20210967A1 (en)
WO (1) WO2021095018A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PE20210969A1 (en) 2017-12-07 2021-05-25 Veolia Water Solutions And Tech Support SYSTEM AND PROCESS TO TREAT WASTEWATER
GB2626139A (en) * 2023-01-10 2024-07-17 Ide Water Tech Ltd Sulphate removal using fluidized bed reactor
CN116500208B (en) * 2023-06-27 2023-09-08 唐山三友盐化有限公司 Brine sodium chloride supersaturation degree tester and testing method thereof

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050016922A1 (en) * 2003-03-24 2005-01-27 Enzweiler Ronald J. Preferential precipitation membrane system and method
ES2341547T3 (en) * 2003-12-07 2010-06-22 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority METHOD AND SYSTEM TO INCREASE RECOVERY AND PREVENT PRECIPITATION RUNNING IN MEMBRANE PROCEDURES SUBJECTED TO PRESSURE.
US8915301B1 (en) * 2011-04-26 2014-12-23 Mansour S. Bader Treatment of saline streams
FR3025792B1 (en) * 2014-09-17 2016-11-25 Veolia Water Solutions & Tech DEVICE FOR TREATMENT OF SATURATED SALIN EFFLUENTS IN THE PRESENCE OF PRECIPITATION INHIBITORS
GB2540603A (en) * 2015-07-23 2017-01-25 Ide Technologies Ltd Imroved reverse osmotic process for cleaning water
CN105174512B (en) * 2015-08-24 2017-08-29 神华集团有限责任公司 A kind of processing method of brackish water and a kind of saliferous water treatment system
CN205676307U (en) * 2016-06-17 2016-11-09 北京华夏壹泰科技有限公司 A kind of high-sulfate high rigidity waste water treatment combined device
GB2552000A (en) * 2016-07-06 2018-01-10 Ide Tech Ltd Reverse osmosis system
CN107973436A (en) * 2016-10-25 2018-05-01 神华集团有限责任公司 A kind of method and system that sulfate is separated from brackish water
CN108623034A (en) * 2017-03-15 2018-10-09 神华集团有限责任公司 A kind of processing method and processing system of high-salt wastewater
CN109205898B (en) * 2017-07-05 2022-06-17 国家能源投资集团有限责任公司 Treatment method and treatment system for brackish water or seawater
CN110407351B (en) * 2018-04-27 2022-07-12 国家能源投资集团有限责任公司 Treatment method of salt-containing wastewater
CN108529562A (en) * 2018-05-14 2018-09-14 湖南恒光科技股份有限公司 A kind of chloric acid mother liquid of sodium embrane method freezing denitrating technique

Also Published As

Publication number Publication date
PE20210967A1 (en) 2021-05-25
GB2588977A (en) 2021-05-19
GB201916571D0 (en) 2020-01-01
CL2019003771A1 (en) 2020-04-17
WO2021095018A1 (en) 2021-05-20
CN110902765A (en) 2020-03-24
CN110845043A (en) 2020-02-28
GB201918123D0 (en) 2020-01-22
GB2588925A (en) 2021-05-19
MX2020001510A (en) 2021-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10280097B2 (en) Osmotic separation systems and methods
JP5887273B2 (en) Osmotic separation system and method
JP5941629B2 (en) Water purification system and water purification method
BR102020002545A2 (en) high efficiency water treatment process
EP2374761A2 (en) Zero liquid discharge water treatment system and method
US10406482B2 (en) Osmotic separation systems and methods
US9278872B2 (en) Process for operating a cooling tower comprising the treatment of feed water by direct osmosis
AU2013274344A1 (en) Methods for sustainable membrane distillation concentration of hyper saline streams
Pervov Precipitation of calcium carbonate in reverse osmosis retentate flow by means of seeded techniques—A tool to increase recovery
US12012347B2 (en) Cooling pond water treatment system
US11629072B2 (en) Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
AU2013229839A1 (en) Methods for osmotic concentration of hyper saline streams
US10384967B2 (en) Water treatment systems and methods
GB2552000A (en) Reverse osmosis system
JP2001252662A (en) Fresh water generating method
Pervov et al. Utilization of concentrate in reverse osmosis in water desalination systems
Pervov Measures to Increase Recoveries and Avoid Concentrate Disposal: Principles to Control Scaling and Reduce Concentrate Disposal in Reverse Osmosis Applications

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: IDE WATER ASSETS LTD. (IL)