BR112013024627B1 - método para fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica a um processo industrial - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E SISTEMA PARA RESFRIAMENTO SUSTENTÁVEL DE PROCESSOS INDUSTRIAIS Um método e sistema de tratamento de águam, e usar a água tratada para o resfriamento de processos industriais, são divulgados. A água é tratada e armazenada em um recipiente grande ou lagoa artificial tem uma elevada clareza e alta qualidade microbiológica. Um sistema da presente invenção inclui geralmente um meio de contenção, por exemplo um recipiente grande ou lagoa artificial, um meio de coordenação, um meio de aplicação de químicos, um meio de sucção móvel, e um meio de filtração. O meio de coordenação monitora e controla os processos, a fim de ajustar parâmetros de qualidade de água dentro dos limites especificados. O recipiente grande ou lagoa artificial pode agir como um dissipador de calor, absorvendo calor residual a partir do processo de resfriamento industrial, criando assim reservatórios de energia térmica de uma forma sustentável, que podem ser mais tarde utilizados para outros fins. O método e o sistema podem ser utilizados em qualquer sistema de resfriamento industrial, com qualquer tipo de água disponível, incluindo água fresca, água salobra e água salgada.
Description
Este pedido está sendo arquivado em 12 de setembro de 2011, como um pedido de patente Internacional PCT em nome de Crystal Lagoons Corporation LLC, uma corporação nacional dos EUA, requerente para a designação de todos os países exceto os EUA, e Fernando Fischmann T., um cidadão do Chile, e reivindica prioridade para Provisório n° de série US 61/469,526, depositado em 30 de março de 2011, e Modelo de Utilidade n° de série US 13/195,695, depositado em 1 de agosto de 2011, e os quais pedidos são aqui incorporados por referência.
A presente invenção refere-se a um método e sistema de tratamento de água, e usar a água tratada para o resfriamento de processos industriais. A água é tratada e armazenada em um recipiente grande ou lagoa artificial, tem elevada clareza e alta qualidade microbiológica. O recipiente grande ou lagoa artificial pode agir como um dissipador de calor, absorvendo calor residual a partir do processo de resfriamento industrial, criando assim reservatórios de energia térmica de uma forma sustentável, que podem ser mais tarde utilizados para outros fins. O método e o sistema podem ser utilizados em qualquer sistema de resfriamento industrial com qualquer tipo de água disponível, incluindo água fresca, água salobra e água salgada.
Indústrias em todo o mundo têm aumentado significativamente em número e melhoraram seus processos ao longo dos anos. Muitas destas indústrias necessitam de sistemas que fornecem resfriamento para pelo menos alguns dos seus processos. Muitos dos sistemas de resfriamento utilizam água como um dissipador de calor ou um fluido de transferência de calor. No entanto, água é um recurso limitado. Exploração e contaminação dos aquíferos subterrâneos, oceanos, e águas de superfície ocorreram, levando a uma diminuição da quantidade de água adequada, bem como a qualidade da água naturalmente disponível. Assim, novas formas de utilizar a água de uma forma sustentável e econômico precisam ser encontradas a fim de utilizar este recurso de uma forma eficiente e sem prejudicar o meio ambiente.
Sistemas de resfriamento industriais atuais são muitas vezes restritos a áreas onde grandes volumes de água de resfriamento estão disponiveis. Por exemplo, sistemas de resfriamento são muitas vezes localizados ao longo de uma linha de costa de mar ou perto de outras fontes naturais de água, como rios e grandes lagos, onde existe este recurso em abundância. Assim, uma desvantagem significativa associada a sistemas de resfriamento a base de água é que eles são muitas vezes constrangidos a áreas geográficas especificas. Por exemplo, para uma usina de 350 MW usando carvão, cerca de 45 mil metros cúbicos de água por hora podem ser necessários para fins de resfriamento, como em trocadores de calor de instalação, o que equivale a encher 18 piscinas olímpicas em apenas uma hora.
Além disso, o calor residual absorvido pela água de resfriamento é geralmente perdido para o ambiente por descarregamento da água aquecida de volta para uma fonte natural de água, ou por descarregamento de vapor de água para a atmosfera. Energia recuperável que é desperdiçada em todo o mundo a cada dia pode ser de até 80% da energia elétrica total consumida diariamente em todo o mundo.
Ambientes representativos específicos que podem beneficiar de sistemas de resfriamento a base de água industriais melhorados podem incluir, mas não estão limitados a, o seguinte:
Aumento da população e avanços tecnológicos resultaram em uma grande demanda de energia adicional. Uma utilização significante de energia em todo o mundo está concentrada na geração de energia elétrica. A demanda por eletricidade está crescendo em um ritmo estabelecido pela modernização das nações e seu desenvolvimento econômico. Por exemplo, a produção de eletricidade aumentou cerca de 40 % nos últimos 10 anos (veja a Figura 1). Essa demanda levou a um aumento na construção de novas instalações para geração de energia elétrica em todo o mundo.
As usinas termelétricas são atualmente o tipo predominante de usinas em operação. Estas instalações empregam um combustível para gerar a combustão, com a combustão aquecendo um fluido o qual por sua vez aciona uma turbina em um circuito de geração elétrica. Há também um certo número de instalações de energia que utilizam recursos renováveis - tais como a energia solar ou energia geotérmica - gerando um fluido de acionamento que por sua vez aciona uma turbina. Ainda outras usinas térmicas usam combustíveis nucleares, como urânio. No entanto, as estatísticas disponíveis mostram que do total de energia consumida em 2008, 80 % a 90 % foi obtido a partir da queima de combustíveis fósseis em usinas térmicas. Mais tipicamente, estes tipos de instalações utilizam carvão, petróleo ou gás natural. Em parte, esta grande porcentagem da produção de eletricidade é devido à alta disponibilidade de combustíveis fósseis no mundo. Em 1973, a matriz energética mundial consistia de 78,4 % de usinas térmicas (incluindo usinas nucleares), enquanto em 2008 o percentual subiu para 81,5 %. Existe uma necessidade continua para estas instalações melhorarem sua eficiência operacional e reduzir o seu impacto ambiental.
Com o tempo, as usinas térmicas foram submetidas a diversas alterações associadas ao seu funcionamento. Por exemplo, mudanças foram implementadas relativas às emissões e ao uso eficiente do combustível. No entanto, uma desvantagem restante destas instalações é a utilização de sistemas de resfriamento de água. Estes sistemas têm várias desvantagens que limitam a utilização para certas localizações geográficas. Além disso, o uso da água e aquecimento concomitante da água produzem um impacto potencialmente prejudicial ao meio ambiente, aumentam custos de energia, resultam em um uso intensivo de água, desperdício do calor residual e / ou têm custos de instalação e operação altos. Assim, sistemas de resfriamento melhorados são necessários para acompanhar com a crescente demanda por energia e eletricidade.
Os sistemas de resfriamento atuais utilizados em termelétricas e outras indústrias são: sistemas de resfriamento de uma passagem, torres de resfriamento úmidas e lago de resfriamento.
Um dos principais tipos de sistemas de resfriamento utilizados hoje em dia é o sistema de resfriamento "de uma passagem" que refere a um sistema de ciclo aberto (ou seja, que não usa recirculação de água) . Este tipo de sistema é composto de uma estrutura de entrada de água para coletar a água de uma fonte natural e uma estrutura de descarga para devolver a água de volta para a fonte natural (por exemplo, muitas vezes o oceano ou o mar) . Água de resfriamento coletada é circulada através de trocadores de calor que funcionam como parte do processo industrial. Em trocadores de calor, a água atua como um dissipador de calor em que a temperatura da água aumenta à medida que flui através do trocador. A água aquecida é então descarregada de volta para a fonte natural. Só nos EUA, cerca de 5500 instalações de potência usam sistema de resfriamento de uma passagem. Estas instalações utilizam mais de 180 mil milhões de litros de água por dia para fins de resfriamento. Este valor é, por exemplo, mais do que 13 vezes a água de irrigação utilizada na Austrália diariamente. Sistemas de resfriamento de uma passagem têm muitas desvantagens, incluindo danos ambientais, devido à sucção e morte de organismos marinhos, poluição térmica a partir da água aquecida retornada; local restrito das instalações para a costa (ou na fronteira das fontes de água grandes), água de má qualidade e desperdício de calor residual.
Sistema de resfriamento de uma passagem utiliza grandes volumes de água a um custo relativamente baixo, mas muitas vezes leva a efeitos adversos de grande escala no ecossistema marinho. Por exemplo, este sistema cria um aumento de temperatura na água descarregada. No oceano, o forte aumento na temperatura pode provocar problemas graves, mesmo resultando na morte dos organismos vivos. Isso afeta o ecossistema marinho e a atividade humana que ocorre no litoral, como a pesca e outras atividades econômicas. O sistema de resfriamento de uma passagem também pode causar a morte de organismos marinhos devido à sucção produzida na entrada de água. Isto pode afetar milhões de peixes, larvas e outros organismos aquáticos cada ano em todo o mundo, pois eles são sugados para os dutos que conduzem para os trocadores de calor. A morte pode ocorrer por causa dos filtros ou telas (por exemplo, colisões com filtros / telas ou retenção pelos filtros ou telas), por causa das bombas de acionamento (por exemplo, por passar dentro de estruturas em altas pressões e / ou fluxos que causam colisões com as paredes), devido aos quimicos que podem ser adicionados, e nos trocadores de calor devido à mudança brusca da temperatura. As leis de alguns paises e estados proibem o uso de sistemas de resfriamento de uma passagem. Portanto, existe uma necessidade de procurar novas maneiras de resfriamento que são sustentáveis ao longo do tempo e permitem um melhor desempenho e eficiência.
Outra importante limitação de sistema de resfriamento de uma passagem está restrita a sua localização. Conforme observado acima, estes tipos de instalações devem ser tipicamente localizadas na costa beirando o mar ou terra ao longo de rios, de modo a melhorar a captação de grandes quantidades de água. Esses locais podem criar problemas significativos de uso de terra. Estas indústrias são assim limitadas devido aos grandes volumes de água a serem capturados e o efeito de poluição térmica nesses locais. Devido a isso, instalações têm vários problemas relacionados com a localização que resulta em custos mais elevados e potencial de rejeição por parte dos moradores da comunidade.
Outro problema com o sistema de resfriamento de uma passagem é a má qualidade da água utilizada para o resfriamento. Sistemas de resfriamento de uma passagem normalmente usam a água do mar, que tem um grande teor de matéria orgânica. Isto afeta adversamente os sistemas de transferência de calor de processos de resfriamento. Por exemplo, ocorre reduzida transferência de calor devido a organismos vivos ou mortos que aderem a ou entopem os canos. Biocontaminação é produzida e começa a aderir à superficie interna dos tubos, reduzindo a transferência de calor e, assim, gerando maiores ineficiências. Além disso, novas normas ambientais recomendam (e alguns requerem) que instalações operem a uma elevada eficiência para maximizar a quantidade de energia produzida por unidade de combustível. Um estudo estima que a incrustação em trocadores de calor produz perdas monetárias em paises industrializados a um nivel de cerca de 0,25 % do Produto Interno Bruto (PIB).
Um outro constrangimento de sistemas de resfriamento de uma passagem é que todo o calor absorvido é descarregado de volta para a fonte de água natural, sem utilizar a energia térmica na água. Em alguns casos, a energia térmica que é desperdiçada pode aproximar-se dois terços do total de calor gerado, enquanto a quantidade de energia elétrica produzida por uma instalação de potência é apenas um terço do total de calor gerado. Seria vantajoso utilizar este valiosa energia desperdiçada para outras finalidades benéficas.
Outro sistema de resfriamento usado atualmente é uma torre de resfriamento úmida. Estes sistemas resfriam água através da troca de calor com o ar dentro de chaminés de evaporação. As chaminés contêm um reservatório de água fria na base que alimenta a instalação por meio de bombas que circulam através do condensador da instalação (refrigeradores), transferindo desse modo o calor do fluido de trabalho da instalação para dentro da água. Quando a alta temperatura da água efluente atinge o topo da torre, ela começa a descer em jatos finos para maximizar a área de contacto para a transferência de calor. Algumas instalações têm ventiladores, quer no topo ou no fundo da torre, para circular o ar para cima de modo a conseguir um contacto de contrafluxo com a água. Como a água cai, ela esfria e perda de calor ocorre através da evaporação. Quando a água evapora, sais dissolvidos caem de volta para o lago de água, aumentando assim sua concentração. Portanto, uma certa quantidade de água deve ser purgada de tempos a tempos, e o reservatório deve ser alimentado com água fresca. Torres de resfriamento úmidas têm vários problemas associados à sua operação, incluindo altas taxas de retirada e evaporação de água, custos elevados, deterioração da estética urbana ou paisagem, e perda do calor residual capturado.
Um problema significativo de torres de resfriamento úmidas é o alto índice de uso de água. De acordo com o Instituto de Pesquisa de Potência Elétrica (EPRI), para uma estação de potência acionada por vapor operando em carvão, taxas de retirada de água são cerca de 2082 litros / MWh, e consumo de água por evaporação é cerca de 1817 litros / MWh. Além disso, torres de resfriamento úmidas exigem reposição frequente devido ao consumo de água pesado causado pelas altas taxas de evaporação. Toda a água evaporada precisa ser substituída e também ao longo do tempo uma certa quantidade de água deve ser removida devido ao aumento da concentração mineral no lago, o que também precisa ser reabastecido. Geralmente, torres de resfriamento úmidas trabalham com água fresca, resultando em maiores custos operacionais.
Outro grande problema de torres de resfriamento úmidas é que elas têm custos de manutenção, de instalação, e de operação elevados. Por exemplo, para uma instalação de 2245 MW, o custo de capital pode subir para 600 milhões de dólares.
Além disso, torres de resfriamento úmidas causam uma deterioração da estética urbana e paisagem. Isto é devido à presença da estrutura da torre e o vapor descarregado a partir da torre para a atmosfera. O vapor interfere com a visão da paisagem e pode causar calçadas, estradas e outras superfícies adjacentes molhadas. Uma outra limitação de torres de resfriamento úmidas é que elas não exploram a energia residual, uma vez que elas descarregam praticamente todo o calor residual para a atmosfera como vapor de água. Consequentemente, a eficiência energética global do processo é reduzida.
Muitos sistemas de resfriamento atuais utilizados em processos industriais utilizam tanques de resfriamento. Tanques de resfriamento consistem geralmente de grandes volumes de água contidos em um lago a partir do qual água de resfriamento é extraida. Depois de passar por um processo de troca de calor na instalação, a água (com uma temperatura mais alta) é descarregada de volta no lago. A área do lago tipicamente depende da capacidade e da eficácia da instalação. Estes tipos de tanques são usados por quase quinze por cento (15 %) de instalações de geração de energia térmica nos EUA que usam carvão, outros combustíveis fósseis, um ciclo combinado, e instalações nucleares. As principais desvantagens de tanques de resfriamento são os grandes espaços fisicos necessários para a implementação e a má qualidade da água contida dentro da lagoa.
O requisito de uma grande área para implementação de lago de resfriamento é baseado nas baixas temperaturas a serem mantidas - geralmente abaixo de 22 °C. Isto é porque uma vez que a temperatura da água começa a subir, a água do lago é mais propensa para o crescimento e proliferação de algas e outros organismos que causam problemas no sistema de resfriamento e ao próprio lago. Então, para manter baixas temperaturas, tanques de resfriamento têm grandes áreas de até 2500 hectares. Considerando que o uso de terra é cada vez mais escasso, esta solução está se tornando menos viável.
Outra limitação dos tanques de resfriamento é a má qualidade da água no lago. Em algumas instalações, de resfriamento a partir do lago deve ser submetida a tratamentos adicionais, tais como a filtração e a remoção de compostos que danificam máquinas. A má qualidade é devido à proliferação de microrganismos, algas, e partículas de sedimento. A qualidade da água nesses tanques os torna pouco atraentes para uso em fins recreativos, e eles podem representar riscos para a saúde de pessoas que utilizam o lago.
Além disso, uma vez que a temperatura da água no lago de resfriamento não é permitida aumentar para 25-30 °C ou mais, a água aquecida não pode ser utilizada para outros fins, por isso desperdiçando energia térmica valiosa.
Outras indústrias, como indústrias de fundição e fusão, podem usar um sistema de água de resfriamento. A indústria de fundição é de grande importância, especialmente para a mineração onde os metais são derretidos para produzir outros produtos. No processo de fundição, são gerados gases a temperaturas extremamente elevadas, os quais devem ser resfriados para a descarga ou utilização posterior. Atualmente, maioria das indústrias de fundição utilizam sistemas de resfriamento de água, seja pela reciclagem ou por sistemas de resfriamento de uma passagem.
Com base nas necessidades de resfriamento de muitas indústrias e inconvenientes dos sistemas de resfriamento existentes, há uma necessidade de melhorar os sistemas de resfriamento que operam com um custo mais baixo, evitam a poluição térmica e danos térmicos associados aos ecossistemas marinhos, usam menos água, permitem uma certa flexibilidade na localizações geográficas e / ou aproveitam a energia térmica gerada pelo processo de resfriamento (por exemplo, trocador de calor) para fins úteis.
Patente No. US 4.254.818 descreve geralmente prevenção de corrosão no sistema de resfriamento de uma operação industrial através da utilização de solução salina aquosa com uma concentração de 20 a 35 % em peso. A solução salina circula em um circuito fechado entre um trocador de calor para a operação e um tanque de resfriamento para manter a concentração desejada de solução salina, que deve estar entre 20 e 35 % em peso. O método de resfriamento requer um sistema de resfriamento de metal ou liga resistente à corrosão por água e por solução aquosa de sal, e requer também um tanque de resfriamento contendo uma solução aquosa de sal com uma concentração de 20 a 35 % em peso, e um circuito fechado entre o referido tanque e o sistema de resfriamento através do que a solução salina circula. A fim de manter a concentração desejada da solução salina, o método contempla reabastecimento de água para repor as perdas e manter a concentração de sal. Há também a possibilidade de utilizar um vaso ou tanque auxiliar para a precipitação de carbonato de cálcio e sulfato de cálcio a partir da água efluente a partir do resfriamento da operação industrial, e transferir a água sem esses sais ao lago de resfriamento, com a possibilidade de recuperar os sais.
Patente No. US 4.254.818 requer a utilização de água com uma determinada concentração de sal, no intervalo de 20 a 35 % em peso, portanto restringindo o tipo de água que pode ser utilizada. Além disso, esta patente não revela a utilização de agentes oxidantes e floculantes ou coagulantes, nem a patente divulga a remoção de sólidos em suspensão, algas, bactérias, metais e matéria orgânica. Além disso, essa patente não fornece um sistema de filtração econômico. Em vez disso, a patente descreve o uso de tanques auxiliares para o propósito de precipitação de carbonato de cálcio e sulfato de cálcio, resultando em custos de instalação e de manutenção mais elevados.
Este sumário é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada que são ainda descritos mais adiante na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar os recursos necessários ou essenciais do assunto reclamado. Nem este resumo destina-se a ser utilizado para limitar o âmbito da matéria reivindicada. A presente invenção pode ser utilizada em diversas indústrias e sistemas de resfriamento. Embora o presente pedido se refira a ambientes específicos que podem ser empregues os princípios da presente invenção, esses ambientes são representativos e não são limitantes.
Métodos e sistemas de acordo com os princípios da presente invenção fornecem um processo industrial com água de resfriamento de alta qualidade, geralmente comparável à qualidade da água de piscinas, a um custo muito baixo. Em algumas modalidades, um método e sistema de resfriamento coordenado compreendendo um recipiente grande para armazenar água usada para alimentar um processo industrial são descritos, em que a água é inicialmente condicionada e mantida a uma alta qualidade, e é, em seguida, reciclada para atingir um sistema de resfriamento sustentável ao longo tempo. Além disso, a água aquecida pelo processo industrial pode opcionalmente ser utilizada para outros fins, tais como para o aquecimento residencial, produção de água quente, dessalinização térmica, e aquecimento de estufas, bem como vários outros fins industriais e residenciais. Na dessalinização térmica, a água a ser dessalinizada precisa ser aquecida antes de passar através dos processos de destilação. Portanto, a água aquecida a partir do recipiente pode ser usada para fins de aquecimento no processo de dessalinização térmico.
Além disso, indústrias que usam a água ou outros fluidos a altas temperaturas podem empregar esta água "pré- aquecida" para a produção de vapor de água ou vapor ou para aumentar a temperatura de um outro fluido através de troca de calor, melhorando assim a eficiência de energia e de custo.
No caso de sistemas de resfriamento utilizados em instalações de produção de eletricidade, a presente invenção fornece um método de resfriamento coordenado que tem diversas vantagens em relação aos sistemas já existentes, como sendo baixo custo, amigo do ambiente, e sustentável ao longo d tempo. A presente invenção utiliza menos água do que os outros sistemas, permitindo assim que as indústrias de localizem em lugares antes inimagináveis. Além disso, como a lagoa absorve o calor do processo de resfriamento, uma grande lagoa temperada (por exemplo, um reservatório de energia térmica) pode ser criada que pode ser usada para muitas finalidades industriais e recreativas. Por exemplo, se todas as instalações de energia térmica utilizarem a presente invenção para fins de resfriamento, isto permite a utilização da energia térmica de outra forma desperdiçada, emissões de CO2 podem ser reduzidos até 50 % em todo o mundo.
Ao contrário da atual tecnologia de resfriamento de uma passagem, a presente invenção fornece um método e sistema de resfriamento coordenado, incluindo uma lagoa temperada funcionando em circuito fechado, de forma econômica, sustentável e amiga do ambiente. O método e o sistema evitam os efeitos adversos de poluição térmica associada com descarga de água a temperaturas elevadas para o mar e o seu impacto sobre os organismos marinhos. Finalmente, a presente invenção ajuda a evitar a elevada mortalidade de organismos aquáticos que pode ocorrer devido aos sistemas de sucção de dispositivos da arte anterior e passagem através dos sistemas de resfriamento industriais. Além disso, irá permitir localização de instalações em uma grande variedade de localizações geográficas. Em alguns casos, recolocação de instalação pode ser possivel para fornecer economia de energia (por exemplo, desde que a instalação possa ser localizada perto de onde a energia é utilizada ou perto para centros de demanda sem exigir grandes distâncias entre a produção e consumo).
Ainda adicionalmente, a presente invenção pode aumentar a eficiência do trocador de calor através da utilização de água de alta qualidade (por exemplo, comparável à água da piscina) a um custo baixo. Por exemplo, água do mar em média tem uma transparência de 2 metros horizontalmente, enquanto a água da presente invenção tem uma transparência horizontal de até 40 metros.
A água do mar também contém uma grande quantidade de bactérias, enquanto que a água da presente invenção contém quantidades significativamente reduzidas de matéria orgânica, de preferência, pouca ou nenhuma matéria orgânica, após o tratamento. Deste modo, a água da presente invenção irá minimizar a biocontaminação e impedir a formação de acumulação indesejável nos tubos que reduz a transferência de calor. A água de resfriamento da presente invenção é reciclada com substituição minima, com a substituição de água na presente invenção necessitada principalmente por evaporação a partir da lagoa.
Finalmente, a presente invenção pode permitir a utilização da energia térmica residual descartada pelo processo industrial. Por exemplo, a temperatura elevada da água retornando para a lagoa de resfriamento pode ser utilizada para outros fins, tais como para o aquecimento residencial, produção de água quente, dessalinização térmica, ou para outros usos industriais e domésticos.
Em comparação com as torres de resfriamento úmidas, a presente invenção fornece um método de resfriamento coordenado aplicado a um sistema que repõe cerca de 20 % menos de água em comparação com as torres de resfriamento e evapora cerca de 20 % menos de água para a atmosfera (com base em estimativas atuais e temperaturas ambientes e umidade). Assim, a presente invenção é melhor para o ambiente e os recursos naturais. As grandes lagoas aqui descritas também trazem beneficios em termos de redução de custos, obtendo uma economia estimada em até 50 % no que diz respeito à construção e operação de torres de resfriamento úmidas. Além disso, a presente invenção cria uma lagoa que pode ser usada para fins recreativos e como um local turistico. Por exemplo, lagoas temperadas muito grandes podem ser criadas o que pode ser usado para recreação durante todo o ano. E, como mencionado acima, o calor residual na lagoa pode ser utilizado para outros fins industriais e residenciais. As lagoas com fins recreativos e industriais podem ser organizadas em diferentes formações, a fim de permitir várias lagoas de resfriamento artificiais ao mesmo tempo. Tais lagoas podem ser configuradas em série, em paralelo, e por acoplamento de uma lagoa para outra.
Além disso, a presente invenção fornece um método e um sistema com várias vantagens sobre os lagos de resfriamento. Em primeiro lugar, água tratada aqui pode atingir uma temperatura tão elevada quanto 30 °C, ou tão elevada como 50 °C, ou mais, e ainda manter uma excelente qualidade, comparável à água de piscina convencional. Assim, a área de superfície exposta das lagoas aqui divulgadas pode ser pelo menos 3 a 10 vezes menor do que a área de superfície exposta de lagos de resfriamento tradicionais. Além disso, se a água é mantida a temperaturas mais elevadas, por exemplo, 40 °C, mais reduções de área podem ser conseguidas, fazendo, assim, as lagoas aqui descritas ainda mais benéficas. Ao reduzir a área de superfície necessária do recipiente ou lagoa artificial, instalações industriais podem ser construídas e utilizadas em áreas que não eram possíveis antes. Além disso, a qualidade da água fornecida pela presente invenção excede de longe a qualidade atual de muitos lagos artificiais, com água de elevada clareza em temperaturas que podem cair dentro de um intervalo de cerca de 20 °C até cerca de 50 °C, ou superior.
Geralmente, a presente invenção descreve métodos e sistemas para o fornecimento de água de elevada pureza e claridade a partir de uma lagoa artificial construída ou outro corpo grande de água artificial (por exemplo, recipiente) . Esta água pode ser usada como um fluido de transferência de calor para o resfriamento de vários processos industriais. Modalidades da presente invenção são dirigidas para o uso de grandes quantidades de água para o resfriamento de processos industriais de uma maneira econômica e sustentável. O recipiente ou lagoa artificial fornecendo a água pode atuar como um dissipador de calor, absorvendo o calor residual proveniente do processo industrial através da transferência de calor para a água de resfriamento circulando.
Em uma modalidade, um método para fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica para um processo industrial compreende o seguinte: a. coletar água de entrada a partir de uma fonte de água ; b. armazenar a entrada de água em um recipiente, em que o recipiente tem um fundo capaz de ser limpo por um meio de sucção móvel; c. dentro de periodos de 7 dias: i. para uma temperatura de água de recipiente até e incluindo 35 °C, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um período mínimo de 1 hora para cada °C da temperatura de água de recipiente, por adição de um agente desinfetante para a água de recipiente; ii. para uma temperatura de água de recipiente superior a 35 °C e inferior a 70 °C, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um periodo minimo de horas por adição de um agente desinfetante na água de recipiente, em que o periodo minimo de horas é calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em °C - 35] = periodo minimo de horas, ou iii. para uma temperatura de água de recipiente de 70 °C ou mais, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um periodo minimo de 1 hora, por adição de um agente desinfetante para a água de recipiente; d. ativar os seguintes processos através de um meio de coordenação: i. aplicar um agente oxidante para a água de recipiente para impedir as concentrações de ferro e manganês da água de recipiente excederem 1,5 ppm; ii. aplicar um coagulante e / ou floculante para a água de recipiente para evitar a turvação da água de recipiente exceder 7 NTU; iii. sugar a água de recipiente com um meio de sucção móvel para impedir a espessura do material sedimentado exceder uma média de 100 milimetros; iv. filtrar a água de recipiente sugada através do meio de sucção móvel e v. retornar a água filtrada para o recipiente, e e. fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica a partir do recipiente para um processo industrial em um taxa de fluxo tal que a diferença em temperatura entre a água de resfriamento que entra no processo industrial e a água de resfriamento que sai do processo industrial é pelo menos de 3 °C.
Em uma modalidade, um sistema da presente invenção para o fornecimento de água de resfriamento para um processo industrial compreende o seguinte: - um recipiente para armazenar água de resfriamento, o recipiente compreendendo um fundo para receber partículas sedimentadas; - uma linha de alimentação de água de entrada para o recipiente; - um meio de coordenação para ativar no tempo certo processos necessários para ajustar parâmetros da água de resfriamento dentro dos limites predeterminados; - um meio de aplicação de químicos ativado pelo meio de coordenação; - um meio de sucção móvel para movimento ao longo do fundo do recipiente e sugar água de resfriamento contendo partículas sedimentadas; - um meio de propulsão para mover o meio de sucção móvel ao longo do fundo do recipiente; - m meio de filtração para filtrar a água de resfriamento contendo partículas sedimentadas; - uma linha de coleta acoplada entre o meio de sucção móvel e meio de filtração; - uma linha de retorno a partir do meio de filtração para o recipiente; - uma linha de entrada de trocador de calor a partir do recipiente para o processo industrial, e - uma linha de água de retorno a partir do processo industrial para o recipiente.
No sistema, o fundo do recipiente compreende geralmente membranas, geomembranas, membranas geotêxteis, forros plásticos, concreto, concreto revestido, ou combinações dos mesmos. O meio de coordenação é capaz de receber informação, processar essa informação, e ativar outros processos, tais como o meio de aplicação de quimicos, meio de sucção móvel, e meio de filtração. O meio de aplicação de quimicos geralmente compreende injetores, pulverizadores, aplicação manual, distribuidores de peso, canos, ou suas combinações. O meio de propulsão aciona o meio de sucção móvel e compreende, tipicamente, um sistema de trilho, um sistema de cabo, um sistema de autopropulsão, um sistema de propulsão manual, um sistema robótico / um sistema guiado a partir de uma distância, um barco com um motor, um dispositivo flutuante com um motor, ou uma combinação destes. O meio de filtração compreende muitas vezes filtros de cartucho, filtros de areia, microfiltros, ultrafiltros, nanofiltros, ou por uma combinação destes, e é geralmente conectado ao meio de sucção móvel por uma linha de coleta compreendendo uma mangueira flexivel, uma mangueira rigida, um cano, ou uma combinação destes.
A presente invenção trata de diversos problemas ambientais decorrentes de processos de resfriamento industrial, incluindo a poluição térmica e o impacto negativo sobre o meio ambiente causado por esse tipo de poluição térmica. O inventor da tecnologia nova aqui divulgada, Sr. Fernando Fischmann, desenvolveu muitos novos avanços na tecnologia de tratamento de água que estão sendo rapidamente adotados em todo o mundo. Em um curto periodo de tempo, as tecnologias do inventor relacionadas com lagoas cristalinas recreativas foram incorporadas em mais de 180 projetos em todo o mundo. O inventor e seus avanços na tecnologia de tratamento de água têm sido objeto de mais de 2000 artigos, como pode ser visto em http://press.crystal-lagoons.com/. 0 inventor também recebeu importantes prêmios internacionais de inovação e empreendedorismo relacionados a esses avanços na tecnologia de tratamento de água e tem sido objeto de entrevistas com os principais meio de comunicação, incluindo CNN, BBC, FUJI, e da revista de negócios da Bloomberg.
Tanto o sumário anterior e a descrição detalhada seguinte são exemplos e são apenas explicativos. Por conseguinte, o sumário anterior como a descrição detalhada seguinte não devem ser considerados como restritivos. Além disso, características ou variações podem ser fornecidas além das aqui estabelecidas. Por exemplo, certas modalidades podem ser dirigidas para diferentes combinações de características e subcombinações descritas na descrição detalhada.
Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte desta descrição, ilustram várias modalidades da presente invenção. Nos desenhos:
A Figura 1 é um gráfico ilustrando o aumento de geração de energia no mundo, em TWh, de 1993 a 2008.
A Figura 2 é um fluxograma esquemático de processo ilustrando um sistema de troca de calor de uma modalidade da presente invenção.
A Figura 3 é um fluxograma esquemático de processo ilustrando a utilização de água a partir de uma estrutura contendo água, tal como uma lagoa, como um fluido de transferência de calor em uma modalidade da presente invenção.
A Figura 4 mostra uma vista de topo de uma estrutura contendo água, tal como uma lagoa, em uma modalidade da invenção.
A Figura 5 é um diagrama esquemático ilustrando possiveis usos industriais e recreativos de uma estrutura contendo água, tal como lagoa, em modalidades da presente invenção.
A descrição detalhada seguinte refere-se aos desenhos anexos. Enquanto modalidades da invenção podem ser descritas, modificações, adaptações, e outras implementações são possiveis. Por exemplo, substituições, adições ou modificações podem ser feitas aos elementos ilustrados nos desenhos, e os métodos aqui descritos podem ser modificados por substituição, reordenação, ou adição de etapas aos métodos divulgados. Consequentemente, a descrição detalhada seguinte não limita o âmbito da invenção. Enquanto os sistemas e métodos são descritos em termos de "compreendendo" vários aparelhos ou etapas, os sistemas e métodos podem também "consistir essencialmente de" ou "consistir de" vários aparelhos ou etapas, salvo indicação em contrário. Além disso, os termos "um", "uma", e "a" pretendem incluir alternativas plurais, por exemplo, pelo menos um, salvo indicação em contrário. Por exemplo, a revelação de "um agente desinfetante,""uma linha de entrada,""um meio de sucção móvel", etc, pretende englobar um ou mais de um, agente desinfetante, linha de entrada, meio de sucção móvel, etc, salvo indicação em contrário.
À luz da presente divulgação, os termos ou frases seguintes devem ser compreendidos com os significados descritos abaixo.
Os termos "recipiente" ou "meio de contenção" ou "estrutura contendo água" são usados genericamente aqui para descrever qualquer grande massa de água artificial, incluindo lagoas artificiais, lagos artificiais, tanques artificiais, piscinas e similares.
O termo "meio de coordenação" genericamente é utilizado aqui para descrever um sistema automatizado que é capaz de receber informação, processá-la e tomar uma decisão de acordo com ela. Em uma modalidade da invenção, isto pode ser feito por uma pessoa, enquanto noutra modalidade isto pode ser feito com um computador conectado aos sensores.
O termo "meio de aplicação de quimicos" genericamente é usado aqui para descrever qualquer sistema que pode adicionar ou aplicar quimicos, por exemplo, para a água no recipiente ou lagoa.
O termo "meio de sucção móvel" é usado aqui para descrever genericamente qualquer dispositivo de sucção que é capaz de viajar através da superfície de fundo do recipiente e sugar qualquer material ou partículas sedimentadas.
O termo "meio de propulsão" genericamente é usado aqui para descrever qualquer dispositivo de propulsão que fornece movimento, quer empurrando ou puxando outro dispositivo.
O termo "meio de filtração" é utilizado genericamente aqui para descrever qualquer sistema de filtração, incluindo sistemas compreendendo filtros, coadores, e / ou separadores, e outros semelhantes.
Tal como aqui utilizados, os tipos genéricos de água e suas respectivas concentrações de Sólidos Dissolvidos Totais (TDS) (em mg / L) são frescos, com TDS < 1500; salobra, com 1500 < TDS < 10000, e água do mar, com TDS > 10000.
Tal como aqui utilizado, o termo "água de alta qualidade microbiológica" compreende uma contagem de bactérias aeróbicas preferida de menos de 200 unidades formadoras de colônias "CFU" / ml, mais preferencialmente inferior a 100 CFU / ml, e mais preferivelmente menos do que 50 CFU / ml.
Tal como aqui utilizado, o termo "alta clareza" compreende um nivel de turbidez preferido de menos de 12 Unidades de Turbidez de Nefelômetro "NTU", mais preferencialmente inferior a 10 NTU e ainda mais preferencialmente inferior a 7 NTU.
Tal como aqui utilizado, o termo "pequena fração" correspondendo ao volume de água filtrada compreende um fluxo de até 200 vezes menos do que o fluxo filtrado em sistemas de filtração de água de piscina configurados tradicionalmente.
Tal como aqui utilizado, o termo "sistema filtração de água de piscina tradicional" ou "sistema filtração de água de piscina convencional" ou "sistema filtração de piscina convencional" compreende um sistema de filtração que filtra a totalidade do volume de água que tem de ser tratada, de 1 a 6 vezes por dia, normalmente com uma unidade de filtração centralizada.
Como discutido acima, sistemas de resfriamento industriais tipicamente requerem grandes volumes de água de alta qualidade e a baixo custo para alimentar trocadores de calor para os processos de condensação ou resfriamento em várias indústrias. Em geral, água é usada em trocadores de calor, uma vez que tem uma capacidade de calor de cerca de 4 vezes maior do que o ar, o que permite uma maior eficiência de transferência de calor. Durante o processo de troca de calor, água de resfriamento entra no trocador em uma temperatura inicial, absorve calor aumentando a temperatura da água de resfriamento, por exemplo, pelo menos 3 °C, ou entre 3 °C e 20 °C, ou cerca de 10 °C. Então, a água de resfriamento a uma temperatura mais elevada deixa o trocador de calor e é descarregada, reciclada de volta para a lagoa, ou empregue em algum outro processo a jusante. Por exemplo, a lagoa artificial pode ser utilizada para diminuir a temperatura da água que sai do processo de resfriamento industrial, mas antes que a água seja descarregada para uma fonte de água.
Além disso, a qualidade da água de resfriamento é também muito importante, porque dependendo da sua qualidade, transferência de calor nos trocadores de calor vai ter uma maior ou menor eficácia, afetando, assim, os custos de operação e manutenção da instalação. A qualidade da água de resfriamento usada hoje depende muito da fonte de água a partir da qual a água foi extraida, a partir do mar, rios, lagos, etc.
A presente invenção refere-se a um método e sistema para fornecer um processo industrial com água de resfriamento de alta qualidade microbiologies, comparável à qualidade de água de piscinas, a um custo muito baixo. Por recirculação da água de resfriamento, um processo sustentável pode ser alcançado, e ao mesmo tempo, grandes volumes de água vão ser aquecidos, criando assim reservatórios de energia térmica para outros usos, tais como o aquecimento residencial, a produção de água quente, a dessalinização térmica, o aquecimento de estufas, e semelhantes, assim como outros usos industriais e domésticos.
Grandes volumes de água tratada podem ser fornecidos a partir de um recipiente grande ou lagoa artificial. A área de superficie do recipiente ou lagoa pode ser definida em algumas modalidades pela quantidade de energia que precisa ser dissipada no processo industrial. Normalmente, a área de superficie pode variar de cerca de 50 m2 a cerca de 30000 m2 por MW de resfriamento exigido pelo processo industrial. Em algumas modalidades, a área de superficie pode estar em um intervalo de cerca de 50 m2 a cerca de 20000 m2, a partir de cerca de 50 m2 a cerca de 10000 m2, ou desde cerca de 50 m2 a cerca de 5000 m2 por MW de resfriamento exigido pelo processo industrial. O recipiente ou lagoa pode ser usado para fins recreativos e industriais e pode ser organizado em diferentes formações, a fim de permitir a utilização de várias lagoas de resfriamento artificiais ou outros recipientes ao mesmo tempo. Tais lagoas ou recipientes podem ser configurados em série, em paralelo, e por acoplamento de uma lagoa ou recipiente para outro.
Consistente com modalidades aqui descritas, os métodos e sistemas podem tratar grandes volumes de água a um baixo custo. Geralmente, isso envolve purificação da água e eliminar sólidos em suspensão da água sem filtrar a totalidade do volume de água, mas apenas filtrar uma pequena fração, o que corresponde a um volume até 200 vezes menor do que para os métodos de filtração de água de piscina tradicionais. Água tratada produzida por estes métodos e sistemas pode ser usada como água de resfriamento para fins industriais, tais como água de entrada para um processo de troca de calor industrial.
A Figura 2 ilustra uma modalidade da presente invenção dirigida a um sistema de troca de calor. 0 sistema da Figura 2 é mostrado para um processo de geração de energia térmica simplificado (9) . No entanto, o conceito de troca de calor geral da Figura 2 pode ser aplicado a qualquer processo industrial onde resfriamento de um material ou dispositivo pode ser necessário. Na Figura 2, um vapor passa através de uma ou mais turbinas (5), e, em seguida, flui para um trocador de calor (3) onde o vapor é condensado. Vapor aquecido (7) entra no trocador de calor, onde o calor é absorvido, e material sai como um condensado (8). 0 condensado (8) pode passar através de um sistema de bombeamento (6), onde é conduzido para uma caldeira (4) para ser novamente transformado em vapor a passar através das turbinas (5). No trocador de calor (3), o fluido absorvendo o calor pode ser água de resfriamento de entrada (1), que entra a uma temperatura predeterminada, passa através do trocador de calor e absorve o calor do vapor de água (7) e, em seguida, sai (2) a uma temperatura mais elevada.
Um sistema da presente invenção inclui geralmente um meio de contenção, um meio de coordenação, um meio de aplicação de quimicos, um meio de sucção móvel, e um meio de filtração. A Figura 3 ilustra uma modalidade de um sistema da invenção, em que água a partir de um recipiente ou lagoa artificial é usada como um fluido de transferência de calor em um processo industrial. Este sistema pode compreender uma linha de água de entrada (11) para um recipiente ou lagoa artificial (12) . O tamanho do recipiente ou lagoa artificial não é particularmente limitado, no entanto, em muitas modalidades, o recipiente o ou lagoa pode ter um volume de pelo menos 10000 m , ou, alternativamente, pelo menos 50000 m3. É contemplado que o ■D recipiente ou lagoa pode ter um volume de 1 milhão m , 50 milhões m3, de 500 milhões m3 ou mais. O recipiente ou lagoa artificial (12) pode ter um fundo (13) que pode receber o material sedimentado, tais como bactérias, algas, sólidos suspensos, metais e outras particulas que se estabelecem a partir da água. Existe também um dispositivo ou meio de controle (10) que monitora e controla os processos a fim de ajustar parâmetros de qualidade de água (14) dentro dos respectivos limites. Tais processos podem incluir a ativação (16) um meio de aplicação de quimicos (18) e a ativação (17) de um meio de sucção móvel (22) . O meio de sucção móvel (22) move ao longo do fundo da lagoa, sugando água contendo particulas sedimentadas produzidas por qualquer um dos processos aqui descritos que podem afetar a qualidade da água. Existe também um meio de propulsão (23) que fornece um movimento para o meio de sucção móvel, de tal modo que o meio de sucção móvel pode atravessar o fundo da lagoa. A água sugada pode ser enviada para um meio de filtração (20) que filtra a água contendo as partículas sedimentadas, eliminando assim a necessidade de filtrar a totalidade do volume de água (por exemplo, apenas uma pequena fração de filtração da água na lagoa através do mesmo período de tempo que um sistema de filtração típico para uma piscina). A água sugada pode ser enviada para o meio de filtração por uma linha de coleta (19) conectado ao meio de sucção. Além disso, existe uma linha de retorno (21) a partir do meio de filtração de volta para a lagoa para retornar a água filtrada. Uma linha de entrada de água de resfriamento (1) fornece água de resfriamento a partir da lagoa para um processo industrial (9), tal como um trocador de calor, e uma linha de retorno (2) é fornecida para a água tendo uma temperatura superior proveniente do processo de resfriamento industrial de volta para a lagoa. Em algumas modalidades, esta água proveniente do processo industrial de resfriamento de volta para a lagoa não adiciona mais de 10 ppm de ferro para a água no recipiente ou lagoa. O meio de coordenação (10) pode variar o fluxo de água de resfriamento tratada para o processo industrial (9). O processo industrial (9) pode enviar informação (15) para o meio de coordenação (10) para estabelecer os limites predeterminados de qualidade da água.
A linha de água de entrada (11) pode compreender água tratada, água doce, água salobra ou água do mar a ser tratada em conformidade com um método e sistema da invenção. O método e o sistema podem incluir um meio de coordenação (10) que permite a ativação no tempo certo dos processos necessários para ajustar parâmetros controlados (por exemplo, os parâmetros da qualidade da água) dentro de limites definidos pelo operador ou predeterminados. Em modalidades, o processo industrial (9) pode enviar a informação (15) para o meio de coordenação (10), para estabelecer os limites predeterminados de qualidade da água. A presente invenção utiliza muito menos quimicos do que os sistemas tradicionais de tratamento de água de piscina, uma vez que os quimicos são aplicados de acordo com as necessidades dos sistemas através da utilização de um algoritmo que depende da temperatura da água, assim evitando ter de manter concentrações permanentes de quimicos na água, o que resulta em custos de operação mais elevados. Assim, pode haver uma redução considerável na quantidade de quimicos utilizados, de até 100 vezes em comparação com tratamentos de água de piscina convencionais, diminuindo altamente os custos operacionais.
A água retornada à lagoa começa a circular de forma lenta e misturar com a totalidade do volume de água da lagoa para atingir uma temperatura mais baixa. O calor pode ser perdido devido a uma troca de calor com o meio ambiente por condução, convecção e / ou evaporação. Há pelo menos um ponto de extração (1) da água a partir da lagoa para o processo industrial e pelo menos um ponto de retorno (2) de água a temperaturas mais elevadas a partir do processo industrial para a lagoa, e eles podem ser vantajosamente separados por um distância tal que a temperatura da água no ponto de extração não é afetada pela temperatura da água no ponto de retorno. Além disso, reduções de área / volume de lagoa podem ser realizadas se a temperatura da água no ponto de retorno e / ou a temperatura da água da lagoa são mais elevadas.
A informação recebida por meio de coordenação pode ser obtida por inspeção visual, métodos empiricos, algoritmos baseados na experiência, por detectores eletrônicos, ou suas combinações. Meio de coordenação pode incluir uma ou mais pessoas, aparelhos eletrônicos, qualquer meio capaz de receber informação, processar essa informação, e ativar outros processos, e isso inclui suas combinações. Um exemplo de um meio de controlador é dispositivo de computação, tal como um computador pessoal. Meio de coordenação também pode incluir sensores utilizados para receber informação sobre os parâmetros de qualidade da água.
O meio de aplicação de quimicos pode ser ativado pelo meio de coordenação e aplica ou dispensa quimicos na água. Meio de aplicação de quimicos pode incluir, mas não está limitado a, injetores, pulverizadores, aplicação manual, distribuidores de peso, canos, e as suas combinações.
O fundo do recipiente ou lagoa geralmente compreende ou é coberto com um material não poroso. Os materiais não porosos podem ser membranas, geomembranas, membranas geotêxteis, forros de plástico, concreto, concreto revestido, ou suas combinações. Em uma modalidade preferida da invenção, o fundo do recipiente ou lagoa artificial pode compreender um revestimento de plástico.
O meio de sucção móvel move ao longo do fundo do recipiente ou lagoa, sugando água contendo partículas sedimentadas e materiais produzidos por qualquer um dos processos aqui descritos. Um meio de propulsão pode ser acoplado ao meio de sucção móvel, permitindo o meio de sucção móvel viajar através do fundo do recipiente ou lagoa. O meio de propulsão impulsiona o meio de sucção móvel, usando um sistema tal como um sistema de trilho, um sistema de cabo, um sistema de autopropulsão, um sistema de propulsão manual, um sistema robótico, um sistema guiado a partir de uma distância, um barco com um motor ou um dispositivo de flutuação com um motor, ou suas combinações. Em uma modalidade preferida da invenção, o meio de propulsão compreende um barco com um motor.
A água sugada pelo meio de sucção móvel pode ser enviada para um meio de filtração. 0 meio de filtração recebe o fluxo de água sugada através do meio de sucção móvel e filtra a água sugada contendo as partículas e os materiais estabelecidos, eliminando assim a necessidade de filtrar a totalidade do volume de água (por exemplo, apenas filtrar uma pequena fração) . O meio de filtração pode incluir, mas não se limita a, filtros de cartucho, filtros de areia, microfiltros, ultrafiltros, nanofiltros, e suas combinações. A água sugada pode ser enviada para o meio de filtração por uma linha de coleta conectada ao meio de sucção móvel. A linha de coleta pode ser selecionada a partir de mangueiras flexíveis, mangueiras rígidos, canos de qualquer material, e suas combinações. O sistema pode incluir uma linha a partir do meio de filtração de volta para o recipiente ou lagoa para retorno da água filtrada.
A Figura 4 mostra uma vista de topo de um sistema da invenção. 0 recipiente ou lagoa artificial (12) pode incluir um sistema de cano de alimentação de entrada (11) para reabastecer o recipiente ou lagoa devido à evaporação ou outra perda de água (por exemplo, purgas ou infiltração). 0 sistema também pode incluir injetores (24) dispostos ao longo do perimetro do recipiente ou lagoa artificial para a aplicação ou distribuição de quimicos na água. Coletores (25) também podem ser usados para a remoção de óleos e particulas da superfície.
Em uma modalidade, um sistema de fornecimento de água de resfriamento de alta qualidade microbiológica para um processo industrial compreende os seguintes elementos: - um recipiente para armazenar água de resfriamento, o recipiente compreendendo um fundo para receber particulas sedimentadas; - uma linha de alimentação de água de entrada para o recipiente; - um meio de coordenação para ativar no tempo certo processos necessários para ajustar parâmetros da água de resfriamento dentro dos limites predeterminados; - um meio de aplicação de quimicos ativado pelo meio de coordenação, - um meio de sucção móvel para movimento ao longo do fundo do recipiente e sugar água de resfriamento contendo particulas sedimentadas; - um meio de propulsão para mover o meio de sucção móvel ao longo do fundo do recipiente; um meio de filtração para filtrar a água de resfriamento contendo particulas sedimentadas, - uma linha de coleta acoplada entre o meio de sucção móvel e meio de filtração; - uma linha de retorno a partir do meio de filtração para o recipiente; - uma linha de entrada de trocador de calor a partir do recipiente para o processo industrial, e - uma linha de água de retorno a partir do processo industrial para o recipiente.
Este mesmo sistema permite a eliminação de compostos ou materiais que são susceptíveis de sedimentação com a adição de um agente químico, desde que o meio de sucção móvel possa sugar todas as partículas sedimentadas a partir do fundo do recipiente.
O método da invenção para tratar a água pode ser executado a baixo custo em comparação com os sistemas tradicionais de tratamento da água de piscina, devido ao fato da presente invenção utilizar menos químicos e consumir menos energia do que os sistemas de tratamento de água de piscina tradicionais. Em um aspecto, o presente método usa muito menos químicos, pois aplica um algoritmo para manter um ORP (potencial de redução de oxidação) de pelo menos 500 mV para um determinado período de tempo, dependendo da temperatura da água, mantendo assim uma alta qualidade microbiológica acordo com as necessidades reais da água. 0 presente processo é realizado em um sistema tal como é aqui descrito que compreende um meio de coordenação, que determina quando aplicar os químicos necessários, a fim de ajustar parâmetros controlados dentro dos seus limites, com base na informação recebida do sistema. Uma vez que um meio de coordenação é usado, os químicos são aplicados apenas quando eles são necessários, evitando a necessidade de manter uma concentração permanente dos quimicos na água. Assim, existe uma redução considerável na quantidade de quimicos, de até 100 vezes menos do que os sistemas tradicionais de tratamento de água de piscina, o que resulta na diminuição dos custos de operação e manutenção.
Em uma outra modalidade, o método e sistema da invenção filtra apenas uma pequena fração do volume total de água dentro de um determinado periodo de tempo, em comparação com os sistemas de filtração de água de piscina convencionais que filtram um volume muito maior de água no mesmo intervalo de tempo. Em uma modalidade, a pequena fração do volume total de água é até 200 vezes menor do que o fluxo processado em sistemas de filtração de água de piscina tradicionais, que filtram a totalidade do volume da água. O meio de filtração no método e sistema da invenção opera em curtos periodos de tempo devido às ordens recebidas do meio de coordenação. Assim, o meio de filtração tem uma capacidade muito reduzida, resultando em até 50 vezes menores custos de capital e consumo de energia, em comparação com a unidade de filtração centralizada exigida no sistema de filtração de água de piscina convencional.
Um método para fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica para um processo industrial, de acordo com modalidades da presente invenção, pode incluir as seguintes etapas: a. coletar água de entrada a partir de uma fonte de água ; b. armazenar a entrada de água em um recipiente, em que o recipiente tem um fundo capaz de ser limpo por um meio de sucção móvel; c. dentro de periodos de 7 dias: i. para uma temperatura de água de recipiente até e incluindo 35 °C, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um periodo mínimo de 1 hora para cada °C da temperatura de água de recipiente, por adição de um agente desinfetante para a água de recipiente; ii. para uma temperatura de água de recipiente superior a 35 °C e inferior a 70 °C, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um período mínimo de horas por adição de um agente desinfetante na água de recipiente, em que o período mínimo de horas é calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em °C - 35] = período mínimo de horas, ou iii. para uma temperatura de água de recipiente de 70 °C ou mais, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um período mínimo de 1 hora, por adição de um agente desinfetante para a água de recipiente; d. ativar os seguintes processos através de um meio de coordenação: i. aplicar um agente oxidante para a água de recipiente para impedir as concentrações de ferro e manganês da água de recipiente excederem 1,5 ppm; ii. aplicar um coagulante e / ou floculante para a água de recipiente para evitar a turvação da água de recipiente exceder 7 NTU; iii. sugar a água de recipiente com um meio de sucção móvel para impedir a espessura do material sedimentado exceder uma média de 100 milímetros; iv. filtrar a água de recipiente sugada através do meio de sucção móvel e v. retornar a água filtrada para o recipiente, e e. fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica a partir do recipiente para um processo industrial em um taxa de fluxo tal que a diferença em temperatura entre a água de resfriamento que entra no processo industrial e a água de resfriamento que sai do processo industrial é pelo menos de 3 °C.
Água tratada pelo método da invenção pode ser fornecida por uma fonte de água natural, tal como um oceano, águas subterrâneas, lagos, rios, água tratada, ou suas combinações.
Agentes desinfetantes podem ser aplicados para a água por um meio de aplicação de quimicos, a fim de manter um nivel de ORP de pelo menos 500 mV durante um periodo minimo de tempo de acordo com a temperatura da água, dentro de periodos de 7 dias em um tempo. Os agentes desinfetantes incluem, mas não estão limitados a, o ozônio, produtos de biguanida, algicidas e agentes antibacterianos, tais como produtos de cobre, sais de ferro, alcoóis, compostos de cloro e cloro; peróxidos, compostos fenólicos; iodóforos; aminas quaternárias (poliquats) em geral, tal como o cloreto de benzalcônio e S-triazina, ácido peracético, compostos à base de halogênio; compostos à base de bromo, e suas combinações.
Se a temperatura da água é de até e incluindo 35 °C, um nível ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 1 hora para cada °C de temperatura da água. Por exemplo, se a temperatura da água é de 25 °C, um nível ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 25 horas, que pode ser distribuído ao longo do período de 7 dias.
Se a temperatura da água for superior a 35 °C e inferior a 70 °C, um nível ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de horas que é calculado através da seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em °C - 35] = período mínimo de horas.
Por exemplo, se a temperatura da água é de 50 °C, um nível ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 20 horas ([35] - [50 a 35]), que pode ser distribuído ao longo do período de 7 dias.
Finalmente, se a temperatura da água é de 70 °C ou mais, de um nível de ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um período mínimo de 1 hora ao longo do período de 7 dias.
Agentes oxidantes podem ser aplicados ou dispersos na água para manter e / ou prevenir as concentrações de ferro e manganês de excederem 1,5 ppm. Agentes oxidantes adequados incluem, mas não estão limitados a, sais de permanganato, peróxidos; ozônio; persulfato de sódio, persulfato de potássio; oxidantes produzidos por métodos eletrolíticos, compostos à base de halogênio e suas combinações. Geralmente, os agentes oxidantes são aplicados e / ou dispersos na água por um meio de aplicação de químicos.
Agentes anti-incrustante podem ser aplicados a ou dispersos na água para reduzir ou evitar incrustação, por exemplo, de um trocador de calor de processo industrial. Exemplos não limitativos de agentes anti-incrustantes incluem, mas não estão limitados a, compostos à base de fosfonato, tais como ácido fosfônico, PBTC (fosfobutano- tricarboxilico), cromatos, polifosfatos de zinco, silicatos, nitritos, substâncias orgânicas, soda cáustica, polímeros à base de ácido málico, poliacrilato de sódio, sais de sódio de ácido tetracético de diamina etileno, inibidores de corrosão, tais como benzotriazol, e suas combinações.
Um agente floculante ou coagulante pode ser aplicado ou disperso na água para agregar, aglomerar, amalgamar e / ou coagular partículas suspeitas na água, que depois sedimentar no fundo do meio de contenção. Geralmente, agentes floculantes ou coagulantes são aplicados ou dispersos na água por meio de aplicação de químicos. Agentes floculantes ou coagulantes apropriados incluem, mas não estão limitados a, polímeros, tais como polímeros catiônicos e polímeros aniônicos, sais de alumínio, tais como cloridrato de alumínio, alúmen, e sulfato de alumínio; quats, poliquats, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, sulfato ferroso, cloreto férrico; poliacrílamida; aluminato de sódio, silicato de sódio, produtos naturais, tais como quitosano, gelatina, goma de guar, alginatos, sementes de moringa, derivados de amido, e suas combinações. A fração de água na qual os flóculos coletam ou sedimentam é geralmente a camada de água ao longo do fundo do recipiente. Os flóculos formam sedimento no fundo do recipiente que pode então ser removido por meio de sucção móvel sem a necessidade de que toda a água do meio de contenção seja filtrada, por exemplo, apenas uma pequena fração é filtrada.
O meio de aplicação de quimicos e meio de sucção móvel no método e sistema da invenção são oportunamente ativados por meio de coordenação, a fim de ajustar parâmetros controlados dentro dos respectivos limites. O meio de sucção móvel e meio de aplicação de quimicos são ativados de acordo com as necessidades do sistema, o que resulta na aplicação de bem menos quimicos em comparação com sistemas de tratamento de água de piscina convencionais, e a filtração de uma pequena fração do volume total de água, até 200 vezes menor em comparação com os sistemas de filtração de água de piscina convencionais que filtram a totalidade do volume de água dentro do mesmo período. Em algumas modalidades aqui contempladas, a "fração pequena" de água a ser filtrada pode ser menos do que cerca de 30%, menos do que cerca de 25%, menos do que cerca de 20%, menos do que cerca de 15%, menos do que cerca de 10%, menos do que cerca de 9%, menos do que cerca de 8%, menos do que cerca de 7%, menos do que cerca de 6%, menos do que cerca de 5%, menos do que cerca de 4%, menos do que cerca de 3%, menos do que cerca de 2%, menos do que cerca de 1 %, menos do que cerca de 0,9%, menos do que cerca de 0,8%, menos do que cerca de 0,7%, menos do que cerca de 0,6%, ou menos do que cerca de 0,5%, por dia do volume total de água.
No método e sistema aqui descrito, o meio de coordenação pode receber informação sobre os parâmetros de qualidade de água e seus respectivos limites. A informação recebida pelo meio de coordenação pode ser obtida por métodos empíricos. O meio de coordenação é também capaz de receber informação, processar essa informação, e ativar os processos necessários de acordo com essa informação, incluindo suas combinações. Um exemplo de um meio de coordenação é um dispositivo de computação, tal como um computador pessoal, conectado aos sensores que medem os parâmetros e ativam os processos de acordo com essa informação.
Processos representativos que podem ser ativados pelo meio de coordenação incluem: - Ativação em tempo certo do meio de aplicação de quimicos, fornecendo informação sobre a dosagem e adição dos químicos adequados para manter os parâmetros de qualidade de água controlados dentro de seus respectivos limites. - Ativação no tempo certo do meio de sucção móvel, que pode ativar simultaneamente o meio de filtração para filtrar a água sugada pelo meio de sucção móvel, filtrando assim apenas uma pequena fração do recipiente ou da água da lagoa artificial, em comparação com os sistemas de filtração da piscina centralizados configurados tradicionalmente.
O meio de coordenação também fornece informação para o meio de sucção móvel para ativar o meio de sucção móvel. O meio de coordenação pode ativar simultaneamente o meio de filtração de forma a filtrar o fluxo sugado através do meio de sucção móvel, isto é, filtrando apenas uma pequena fração do volume total de água. O meio de sucção móvel é ativado pelo meio de coordenação para impedir a espessura de material sedimentado, em geral, de exceder 100 mm. 0 meio de filtração e meio de sucção móvel operam apenas o necessário para manter os parâmetros da água dentro dos seus limites, por exemplo, apenas algumas horas por dia, em contraste com sistemas de filtração convencionais que operam substancialmente continuamente. Em outras modalidades, o meio de sucção móvel pode impedir a espessura de material sedimentado de exceder 50 mm, ou 25 mm ou 15 mm. Em algumas circunstâncias, o recipiente ou lagoa artificial pode ser utilizada para fins recreativos, além de ser uma fonte de água de resfriamento para os processos industriais.
Em algumas modalidades, o meio de sucção móvel pode viajar ao longo do fundo da lagoa artificial, completamente sugando o fluxo de água contendo as particulas sedimentadas, permitindo assim o fundo da lagoa ser facilmente visivel através da água. Além disso, o fundo da lagoa pode ser de qualquer cor, incluindo branca, amarela ou azul claro, proporcionando muitas vezes o corpo de água com uma cor atraente. Em uma modalidade, visibilidade horizontal através da água da lagoa pode ser pelo menos de 4 metros, pelo menos 6 metros, pelo menos 10 metros, ou pelo menos 15 metros e, em alguns casos de até 40 metros.
Além de seu uso para fins de resfriamento, a água da lagoa artificial pode ser de qualidade e pureza suficientes para cumprir com as regulamentações governamentais para água de recreação com contato direto e / ou regulamentações governamentais para qualidade de água de piscina. Por exemplo, a água contida na lagoa artificial pode cumprir os requisitos bacteriológicos para a água de recreação com contato direto da Agência de Proteção Ambiental [Critérios da EPA para Águas de Recreação de Banho (Contato Completo de Corpo), 1986] .
A Figura 5 ilustra diferentes modalidades de utilizações industriais e de recreação de um recipiente ou de lagoa artificial (12) aqui descritas. O recipiente ou lagoa artificial (12) compreende uma linha de entrada (2) e a linha de saida (1) para a água. Em uma modalidade (33) , várias utilizações de uma lagoa contendo água aquecida (um reservatório de energia térmica) são ilustradas: aquecimento residencial (30), fornecimento de água quente para fins de dessalinização térmica (28), para o aquecimento de estufa (29) , ou o processo de pré- aquecimento de fluidos ou abastecimento de água pré- aquecida para diversos processos industriais (27), assim como outros usos industriais e domésticos variados (31). Em uma outra modalidade (32), o uso de uma lagoa (12) contendo água aquecida (um reservatório de energia térmica) é ilustrado para fins comerciais / recreativos, tais como em torno da lagoa com desenvolvimentos de estado real (26).
Para os exemplos seguintes, os termos "um / uma / a" incluem alternativas plurais (pelo menos um). A informação divulgada é ilustrativa, e outras modalidades existem e são dentro do âmbito da presente invenção.
Um método e sistema da presente invenção foram empregues no processo de resfriamento de um gerador de óleo. Um recipiente que tem um volume de 200 m3 e uma área de superfície de cerca de 285 m2 foi enchido com água do mar com uma concentração TDS de cerca de 35000 ppm. A temperatura da água no recipiente foi de 35 °C. Com base nesta temperatura, urn ORP de pelo menos 500 mV foi mantido durante um periodo de (35 x 1) 35 horas durante a semana. Na segunda-feira, para manter o ORP por um periodo de 12 horas, hipoclorito de sódio foi adicionado à água a fim de se atingir uma concentração de 0,16 ppm na água. Mais tarde na semana na quarta-feira, o ORP foi mantido durante um periodo de 9 horas por manter a mesma concentração de hipoclorito de sódio. Por fim, na sexta-feira uma concentração de 0,16 ppm de hipoclorito de sódio na água foi mantida durante as restantes (35-12-9) 14 horas para completar as 35 horas na semana. Não houve necessidade de se realizar um processo de oxidação adicional para ajustar os niveis de ferro e manganês, uma vez que o hipoclorito de sódio tinha o potencial de redox suficiente para oxidar o ferro e magnésio. Um floculante foi adicionado antes da turbidez da água atingir um valor de 7 NTU, e Crystal Clear ® foi injetado até que uma concentração de 0,09 ppm foi conseguida no recipiente.
Com base na informação recebida a partir do sistema, o meio de coordenação ativou o meio de sucção antes da espessura do material sedimentado exceder 100 mm. O material sedimentado, um produto do método coordenado, foi sugado por um dispositivo que viajou a superficie do recipiente e o fluxo recolhido foi filtrado através de um filtro de areia, a uma taxa de 5 L/s. Não foi necessário filtrar todo o volume de água. O dispositivo de sucção extraiu apenas uma pequena fração do volume total de água contendo os sedimentos, e entregou esta água para o filtro de areia. A água filtrada foi então devolvida para o recipiente a partir do filtro de areia por meio de uma linha de retorno.
A água condicionada foi usada para resfriar um Motor Diesel Hyundai, modelo D6CA. O tipo de motor é um motor de 6 cilindros vertical resfriado por água. 0 gerador foi um Stanford de 125 kVA. O trocador de calor do motor Diesel foi alimentado com água filtrada a partir do recipiente. A temperatura da água alimentada para o trocador de foi de 35 °C, e a temperatura da água de descarga de volta para o recipiente foi de 39,3 °C, portanto, a temperatura da água de resfriamento aumentou cerca de 4,3 °C. O fluxo de água de reciclagem de cada gerador foi de 3,45 L/s. Deste modo, o gerador foi arrefecido e, ao mesmo tempo, o calor residual foi usado para aquecer a água de recipiente, que é mantida a temperaturas elevadas devido a essa troca de calor. Potência térmica arrefecida foi de aproximadamente 62 kW, o que resulta em uma taxa de superfície / MW de:
A água aquecida foi utilizada em uma piscina temperada para fins recreativos, por conseguinte, representando grande economia de energia em comparação com o aquecimento da água com os métodos tradicionais (tais como caldeiras).
O método e o sistema da presente invenção podem ser utilizados para tratar e manter água para resfriamento de uma estação de potência térmica de 420 MW. Uma lagoa artificial pode ser construída com uma área de superfície de 360000 m2, um volume de cerca de 540000 m3, e uma temperatura de água de cerca de 45 °C. A tabela a seguir mostra as áreas de superfície estimadas (hectare = ha) que podem ser necessárias para o resfriamento de uma instalação elétrica de 420 MW, com base na temperatura da água de lagoa: TABELA 1
A lagoa pode ser alimentada por uma linha de água de entrada com água do mar com uma concentração total de sólidos dissolvidos de cerca de 35000 ppm, até a lagoa completar.
A temperatura da água é de 45 °C, o que é mais do que 35 °C, portanto, um ORP de pelo menos 500 mV é mantido durante um total de 25 horas (35 - [45-35] = 25) distribuído dentro de um período de 7 dias. Por exemplo, em um terça-feira, o brometo de sódio pode ser adicionado para manter uma concentração de 0,134 ppm na água durante 12 horas, e, em seguida, na sexta-feira da mesma semana, a adição de químicos pode ser repetida do mesmo modo durante 13 horas, completando assim o total de 25 horas para o período de 7 dias.
O meio de coordenação, o qual pode ser uma pessoa, recebe informação sobre os parâmetros controlados do método e sistema (por exemplo, vários parâmetros de qualidade da água). Pode não ser necessário adicionar um agente oxidante à água, uma vez que o brometo de sódio em geral tem um potencial de redox suficiente para oxidar o ferro e o manganês.
Para o passo de floculação, Crystal Clear ® pode ser injetado antes da turvação atingir um valor de 7 NTU, para se obter uma concentração de 0,08 ppm na água. A adição de floculante pode ser repetida a cada 48 horas.
Após sedimentação de bactérias, metais, algas e outros sólidos, e antes da espessura da camada de material sedimentado atingir 15 mm, o meio de coordenação pode ativar o meio de sucção móvel, o que pode compreender nove dispositivos de sucção que se movem ao longo do fundo da lagoa, sugando a água contendo partículas sedimentadas. Cada um dos 9 dispositivos de sucção pode ser acoplado a um meio de propulsão, neste caso, um barco com um motor. O fluxo de água contendo as partículas sedimentadas, para cada dispositivo de sucção, pode ser bombeado por meio de uma bomba de 5,5 kW para um meio de filtração através de mangueiras flexíveis.
O fluxo sugado de cada dispositivo de sucção pode ser filtrado por meio de filtros de areia, a uma taxa de 21 L / s. Assim, não há necessidade de filtrar todo o volume de água - em vez apenas filtrando a fração de água contendo as partículas sedimentadas sugadas pelos dispositivos de sucção, o que é até 200 vezes menos do que o volume de água filtrada através de sistemas convencionais de filtração de piscina. A água filtrada pode ser devolvida para a lagoa por meio de uma linha de retorno, que pode ser uma mangueira flexível.
A água tratada pode ser utilizada como água de resfriamento para uma central térmica de 420 MW. A potência (ou calor) a ser dissipada, a taxa de fluxo de água, e o aumento da temperatura da água são correlacionados pela equação:
onde Cp é o calor especifico da água a uma pressão constante, aproximadamente:
Assim, para uma instalação de 420 MW, a taxa de fluxo da água de resfriamento pode ser de 54000 m3/h com um aumento na temperatura da água de resfriamento de cerca de 7 °C. A área de superfície da lagoa é 36 hectares, que se converte em 0,086 hectares para cada MW de resfriamento necessário.
A porção de água de resfriamento do trocador de calor da instalação de potência térmica pode ser alimentada com água da lagoa, através de vários meios. A temperatura da água da lagoa, e, portanto, a temperatura da água de resfriamento de entrada para o trocador de calor, é de cerca de 45 °C. Depois de sair do trocador de calor, a água pode ser devolvida de volta para a lagoa a uma temperatura de cerca de 52 °C. Assim, a água utilizada nos processos industriais de resfriamento aumenta de temperatura cerca de 7 °C.
A água retornada à lagoa, que está em uma temperatura mais elevada, começa a fluir lentamente através de toda a lagoa, misturando com a totalidade do volume de água da lagoa, reduzindo assim a temperatura da água devolvida. A temperatura da lagoa permanece em cerca de 45 °C em média, e a água pode ser extraida da lagoa para utilização no processo de resfriamento industrial de novo, ou em uma base continua. A água tratada na lagoa pode ter os seguintes parâmetros:
* Valor típico da água do mar antes do tratamento na lagoa L (não especificado em NCh409) norma de piscina-NCh209
Como pode ser visto a partir deste exemplo, o uso da 5 presente invenção tem várias vantagens sobre os sistemas de resfriamento existentes, os quais incluem: evitar a geração de um impacto ambiental adverso no ecossistema marinho quer devido a poluição térmica e a sucção de organismos aquáticos no processo industrial, uma vez que o sistema 10 ilustrado é um sistema de recirculação de água em circuito fechado que não interage com o oceano ou fontes naturais de água, custos de funcionamento e instalação baixos em comparação com as torres de resfriamento e outros sistemas de resfriamento conhecidos, a possibilidade de localizar a instalação industrial em locais inimaginável antes, devido ao baixo consumo de água de uma fonte de água - não é necessário que a instalação industrial seja localizada perto do mar ou de outras fontes naturais de água, e ao mesmo tempo, criando um grande reservatório de energia para muitos outros usos, como para aquecimento residencial, produção de água quente, e dessalinização térmica, bem como outros usos industriais, residenciais, e / ou recreativos.
Devido ao baixo custo do meio de filtração, em que apenas uma pequena fração do volume total de água é filtrada (até 200 vezes menos do que os sistemas de filtração de piscina convencionais), e a utilização reduzida de quimicos (até 100 vezes menos do que os utilizados em sistemas convencionais), é possivel manter estas grandes massas de água de alta clareza. Usando as tecnologias convencionais de filtração e desinfecção não seria economicamente viável para recipientes ou lagoas dessas grandes dimensões.
Um sistema filtração de piscina convencional frequentemente filtra todo o volume de água até 6 vezes por dia, impondo custos elevados de instalação e manutenção, além do consumo de uma grande quantidade de energia no processo. Para a lagoa de 36 hectares ilustrada acima, de modo a realizar uma filtração de todo o volume de água até 6 vezes por dia, um construção / área de cerca de 1 hectare pode ser exigida para instalar o sistema de filtração todo, fazendo essa construção e manutenção inviáveis, e assim, qualquer sistema de resfriamento associado não economicamente viável. Além disso, em termos de custo, para o exemplo apresentado acima, uma comparação é fornecida abaixo:
Ao utilizar 9 dispositivos de sucção e o sistema aqui descrito, os custos de instalação são reduzidos em cerca de 50 vezes e os custos de funcionamento reduzem por cerca de 25 vezes. Assim, os recipientes ou lagoas representam opções eficazes e viáveis e os custos para o fornecimento de água de resfriamento para instalações de potência e outros processos industriais.
Enquanto certas modalidades da invenção foram descritas, podem existir outras modalidades. Além disso, quaisquer passos ou fases de métodos divulgados podem ser modificados de qualquer forma, incluindo reordenação de etapas e / ou inserção ou remoção de etapas, sem se afastar da invenção. Embora a especificação inclua uma descrição detalhada e desenhos associados, o escopo da invenção é indicado pelas reivindicações seguintes. Além disso, embora a especificação tenha sido descrita na linguagem especifica para as características estruturais e / ou atos metodológicas, as reivindicações não estão limitadas às características ou atos descritos acima. Em vez disso, as características e os atos específicos descritos acima são revelados como aspectos e modalidades ilustrativos da invenção. Vários outros aspectos, modalidades, modificações e seus equivalentes que, após leitura da descrição aqui, podem sugerir-se a um vulgar perito na arte sem se afastar do espirito da invenção ou do âmbito da matéria reivindicada.
Claims (7)
1. Método para fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica a um processo industrial, onde o processo industrial compreende uma planta industrial, o método caracterizado por compreender: a. coletar água de entrada a partir de uma fonte de água (11); b. armazenar a água de entrada em um recipiente (12), em que o recipiente (12) tem um fundo (13) capaz de ser limpo por um meio de sucção móvel (22), em que o recipiente é corpo grande de água artificial com um volume de pelo menos 10.000 m3, e em que a área de superfície do recipiente (12) está no intervalo de 50 a 30.000 m2 por MW de resfriamento exigido pelo processo industrial; c. ativar os seguintes processos através de um meio de coordenação: i. dentro de períodos de 7 dias, adicionando um agente desinfetante à água do recipiente: (1) para uma temperatura de água de recipiente até e incluindo 35 °C, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um período mínimo de 1 hora para cada °C da temperatura de água de recipiente; (2) para uma temperatura de água de recipiente superior a 35 °C e inferior a 70 °C, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV por um período mínimo de horas, em que o período mínimo de horas é calculado pela seguinte equação: [35 horas] - [Temperatura da água em °C - 35] = período mínimo de horas; ou (3) para uma temperatura de água de recipiente de 70 °C ou mais, manter um ORP da água de recipiente acima de 500 mV durante um período mínimo de 1 hora; ii. aplicar um agente oxidante para a água de recipiente para impedir as concentrações de ferro e manganês da água de recipiente excederem 1,5 ppm; iii. aplicar um coagulante e/ou floculante para a água de recipiente para evitar a turvação da água de recipiente exceder 7 NTU; iv. sugar a água de recipiente com um meio de sucção móvel para impedir a espessura do material sedimentado de exceder uma média de 100 milímetros; v. filtrar a água de recipiente sugada através do meio de sucção móvel; e vi. retornar a água filtrada para o recipiente, em que os químicos são aplicados somente quando são necessários, e em que os meios de filtração e de sucção móvel operam apenas conforme necessário para manter os parâmetros da água dentro de seus limites; e d. fornecer água de resfriamento de alta qualidade microbiológica do contêiner (12) para um processo industrial (9) a uma taxa de fluxo tal que uma diferença de temperatura entre a água de resfriamento que entra no processo industrial (9) e a água de resfriamento que sai do processo industrial (9) é pelo menos 3 °C; e em que o meio de coordenação (10) recebe informações sobre parâmetros que são controlados e ativa oportunamente os processos da etapa (c) para ajustar os parâmetros dentro de seus respectivos limites.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a água de resfriamento que sai do processo industrial não adiciona mais de 10 ppm de ferro para o recipiente de água.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o agente desinfetante compreende ozônio, um composto de biguanida, um composto à base de bromo, um composto à base de halogênio, ou suas combinações; o agente oxidante compreende um composto à base de halogênio, um sal de permanganato, um peróxido, ozônio, persulfato de sódio, persulfato de potássio, um oxidante, produzido por um método eletrolítico, ou suas combinações; o coagulante e/ou floculante compreende polímeros, tais como polímeros catiônicos e aniônicos, um sal de alumínio, cloridrato de alumínio, alúmen, sulfato de alumínio, um quat e/ou polyquat, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, sulfato ferroso, cloreto férrico, uma poliacrilamida, aluminato de sódio, silicato de sódio, quitosano, gelatina, goma de guar, um alginato, uma semente de Moringa, um derivado de amido, ou suas combinações, ou qualquer combinação destes.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura média do material assente não excede 15 mm.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de sucção móvel (22) que atravessa o fundo da lagoa artificial (12), aspirando completamente o fluxo de água que contém partículas sedimentadas, permitindo assim que o fundo (13) da lagoa (13), a ser visível através da água, em que o fundo (13) do recipiente (12) é branco, amarelo ou azul claro.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo industrial (9) compreende um trocador de calor, e o método compreende ainda a adição de um anti-incrustante para o fluxo de água de resfriamento de alta qualidade microbiológica que entra 5 no trocador de calor para reduzir ou evitar a escamação.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o anti-incrustante compreende um composto à base de fosfonato, ácido fosfônico, PBTC (ácido fosfobutano-tricarboxílico), um cromato, um polifosfato de zinco, um nitrito, um silicato, uma substância orgânica, soda cáustica, um ácido málico polímero de base, de um poliacrilato de sódio, um sal de etileno diamina de ácido tetracético de sódio, um inibidor de corrosão, benzotriazol ou uma combinação destes.
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