BR112020024742A2 - ferramenta preditiva para monitoramento de membranas ro e nf - Google Patents

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Abstract

Sistema preditivo para monitorar a incrustação de membranas de uma planta de dessalinização ou amaciamento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO) e/ou membranas de nanofiltração (NF), o sistema incluindo um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de Unidades UF, cada unidade UF contendo nelas uma pluralidade de membranas UF; um ou mais skids RO/NF compreendendo um ou mais arranjos RO/NF, em que cada um dos um ou mais arranjos RO/NF compreende uma pluralidade de unidades RO, com cada unidade RO contendo neles uma pluralidade de membranas RO, uma pluralidade de NF unidades, com cada unidade NF contendo nelas uma pluralidade de membranas NF; ou uma combinação dos mesmos; Sensores UF e/ou sensores RO/NF; e um controlador que compreende um processador em comunicação de sinal com os sensores UF e/ou os sensores RO/NF.

Description

FERRAMENTA PREDITIVA PARA MONITORAR MEMBRANAS DE RO E NF REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Não aplicável.
CAMPO TÉCNICO
[002] Esta invenção refere-se a um método, sistema e ferramenta preditivos para monitorar membranas de ultrafiltração (UF), de osmose reversa (RO) e de nanofiltração (NF) de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água. Mais especificamente, esta invenção refere-se a um método, sistema e ferramenta que permitem predizer, para um ou mais skids de UF ou RO/NF, um tempo em que uma limpeza de um ou mais skids de UF ou RO/NF ou bancos ou matrizes dos mesmos é indicada. Ainda mais especificamente, esta invenção refere-se a método, sistema e ferramenta para predizer, para um ou mais skids de UF ou RO/NF, um tempo em que uma limpeza seja indicada, e programar uma rotina de limpeza apropriada e/ou um tempo para tal limpeza.
FUNDAMENTO
[003] A recuperação de óleo melhorada (EOR) pode ser realizada pela injeção de um fluxo contínuo ou uma porção de água dessalinizada ou amolecida de baixa salinidade em um reservatório. Há uma composição ideal (por exemplo, uma salinidade ideal) para a água de injeção que fornece o benefício de recuperação de óleo melhorada, ao mesmo tempo em que mitiga o risco de danos à formação, e a composição ideal pode variar dentro de um único reservatório devido à composição da rocha variando espacialmente ao longo de um reservatório (tanto em uma direção vertical quanto transversal). Por exemplo, onde uma formação com óleo compreende rocha que contém altos níveis de argilas dilatadas, danos à formação podem ser evitados, embora ainda liberando óleo da formação, quando a água de injeção tem um teor total de sólidos dissolvidos (TDS) na faixa de cerca de 200 a 10.000 ppm, e uma relação particular (por exemplo, menor do que 1 ou menor do que 0,9) da concentração de cátions multivalentes na injeção de água de baixa salinidade ou amolecida à concentração de cátions multivalentes na água conata do reservatório.
SUMÁRIO
[004] Aqui é descrito um sistema preditivo para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o sistema compreendendo: um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de unidades de UF, cada unidade de UF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de UF; um ou mais skids de RO/NF compreendendo uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO, com cada unidade de RO contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF, com cada unidade de NF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de NF; ou uma combinação dos mesmos, sensores de UF configurados para medir uma ou mais dentre temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação dos mesmos para cada um dos um ou mais skids de UF; sensores de RO/NF configurados para medir a temperatura de entrada, pressão de alimentação,
pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) na corrente de permeado, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos; e um controlador compreendendo um processador em comunicação de sinal com os sensores de UF, os sensores de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, em que o controlador é configurado para: receber dados de um ou mais dos sensores de UF, os sensores de RO/NF, ou ambos; calcular, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de UF, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF; comparar cada um dos um ou mais parâmetros de UF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada; predizer um tempo estimado até que um ou mais parâmetros de um skid de UF atingirão o limite de desempenho; calcular, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de RO/NF, um ou mais parâmetros de RO/NF; comparar cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada; e predizer um tempo estimado até que um ou mais parâmetros de um skid de RO/NF atingirão o limite de desempenho.
[005] Também é descrito aqui um método para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o método compreendendo: predizer, para um ou mais skids de RO/NF, um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada, em que cada um dos um ou mais skids de RO/NF compreende uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO e cada unidade de RO contém nas mesmas uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF e cada unidade de NF contém nas mesmas uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação das mesmas, em que a predição compreende: calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF, comparar cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF com base nesse parâmetro deve ser realizada, e estimar um tempo em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s), e predizer como o tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada como o menor tempo estimado dentre os tempos estimados em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s).
[006] É ainda descrito neste documento um sistema de computador operável para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o sistema compreendendo: um controlador compreendendo um processador configurado para: receber como entradas: para um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de unidades de UF, cada unidade de UF contendo nas mesmas uma pluralidade de membranas de
UF: uma temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação das mesmas; para um ou mais skids de RO/NF compreendendo uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO, cada unidade de RO contendo nas mesmas uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF, cada unidade de NF contendo nas mesmas uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação das mesmas: temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) nas correntes de permeado de, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos, utilizar as entradas: para um ou mais skids de UF para calcular e/ou monitorar, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF, para um ou mais skids de RO/NF para calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos; comparar: cada um dos um ou mais parâmetros de UF a um limite de desempenho dos mesmos, em que o limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado em que cada um dos um ou mais parâmetros de um skid de UF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s); cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho dos mesmos, em que o limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF de um skid de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s)
mesmo(s); ou uma combinação dos mesmos; e predizer um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de cada um dos um ou mais skids de RO/NF, skids de UF, ou ambos é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF ou parâmetros de UF, respectivamente, atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s).
[007] Embora várias modalidades sejam descritas, ainda outras modalidades se tornarão aparentes para aqueles versados na técnica a partir da seguinte descrição detalhada. Como será evidente, certas modalidades, conforme descritas neste documento, são capazes de modificações em vários aspectos, sem se afastar do espírito e do escopo das reivindicações apresentadas neste documento. Desta maneira, a invenção detalhada a seguir deve ser considerada como ilustrativa por natureza e não restritiva.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[008] As seguintes figuras ilustram modalidades do objeto descrito neste documento. O objeto reivindicado pode ser entendido por referência à seguinte invenção tomada em conjunto com as figuras anexas, nas quais: a FIG. 1 é um esquema de um sistema preditivo I para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, de acordo com uma modalidade desta invenção; a FIG. 2 é um esquema de uma seção UF 20, de acordo com uma modalidade desta invenção;
a FIG. 3 é um esquema de uma matriz de RO/NF 30A, de acordo com uma modalidade desta invenção; e a FIG. 4 é um diagrama de bloco de um método II para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, de acordo com uma modalidade desta invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[009] Conforme utilizado neste documento, "membrana" refere-se a elementos para microfiltração (MF), ultrafiltração (UF), osmose reversa (RO), ou nanofiltração (NF). Tecnicamente, os elementos de MF/UF podem ser classificados como filtros, mas, para simplificar, são aqui referidos como membranas.
[0010] "Água de alimentação de alta salinidade" ou "água de alimentação" é a água de alimentação para uma estação de dessalinização ou amolecimento de água e é tipicamente, para uma estação de dessalinização, água do mar (SW), água estuarina, água de aquífero ou misturas das mesmas, e, para uma estação de amolecimento de água, pode ser ou pode ainda compreender água produzida.
[0011] Água de "baixa salinidade" é a água resultante da remoção de, pelo menos, uma porção do sal (por exemplo, NaCl) ou outro total de sólidos dissolvidos (TDS) de uma água de alimentação de alta salinidade ou PW. Tal como aqui utilizado, a água de baixa salinidade pode ser água com uma salinidade ou teor de TDS menor que 10.000, 7.500 ou 5.000, ou na faixa de 200 a 10.000, de 500 a 5.000, ou de 1.000 a
5.000 ppm.
[0012] "Água amolecida" é a água resultante da remoção de, pelo menos, alguma quantidade de íons de dureza (por exemplo, cátions multivalentes incluindo magnésio e cálcio) de uma água de alimentação de alta salinidade ou PW. Tal como aqui utilizado, a água amolecida pode ser água com uma dureza (expressa, por exemplo, em grãos por galão (ou ppm) como carbonato de cálcio equivalente) inferior ou igual a cerca de 1 grão por galão (gpg) ou 17,0 ppm (mg/L).
[0013] Uma "unidade de filtração de ultrafiltração (UF)" compreende um recipiente de pressão contendo um ou mais elementos de UF. Uma matriz de UF pode conter uma pluralidade de recipientes de pressão dispostos, por exemplo, em bancos.
[0014] Uma "unidade de filtração de osmose reversa (RO)" compreende um recipiente de pressão, alternativamente chamado de invólucro, contendo um ou mais elementos de membrana de RO. Uma matriz de RO pode conter uma pluralidade de recipientes de pressão dispostos, por exemplo, em bancos.
[0015] Uma "unidade de filtração de nanofiltração (NF)" compreende um recipiente de pressão contendo um ou mais elementos de NF. Uma matriz de NF pode conter uma pluralidade de recipientes de pressão dispostos, por exemplo, em bancos.
[0016] As unidades de UF, RO, e NF podem ser dispostas em filas de unidades em série, e um “banco" de RO de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água pode compreender uma pluralidade de unidades de RO ou filas das mesmas. Da mesma forma, um “banco" de NF de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água pode compreender uma pluralidade de unidades de NF ou filas das mesmas. Da mesma forma, um “banco" de UF de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água pode compreender uma pluralidade de unidades de UF ou filas das mesmas.
[0017] Um "estágio" ou "matriz" de RO de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água é um grupo de unidades de filtração de RO, bancos ou filas conectadas em paralelo. Da mesma forma, um "estágio" ou "matriz" de NF de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água" é um grupo de unidades de filtração de NF, bancos ou filas conectados em paralelo. Um "estágio" ou "matriz" pode, assim, compreender uma pluralidade de unidades, filas ou bancos. Por exemplo, um skid de RO pode compreender um primeiro estágio de RO (ou "primeira matriz de RO") e um segundo estágio de RO (ou "segunda matriz de RO"), conforme descritos com referência à modalidade da Figura 3.
[0018] "Conteúdo de TDS" é o conteúdo total de sólidos dissolvidos de uma corrente aquosa e normalmente tem unidades de mg/L.
[0019] A unidade "ppmv" é partes por milhão em uma base de volume e é aproximadamente equivalente à unidade "mg/L". A menos que indicado de outra forma, quando utilizado neste documento, "ppm" significa "ppmv".
[0020] "Pressão transmembrana (TMP)" é a diferença de pressão através das membranas do filtro, e "pressão diferencial (DP)" é a queda de pressão ao longo das fibras de uma membrana. A pressão motriz líquida (NDP) através de uma membrana de RO ou NF leva em consideração a pressão de alimentação do skid, a queda de pressão entre a alimentação e a corrente de rejeição, a pressão osmótica e a contrapressão do permeado.
[0021] A água de baixa salinidade ou amolecida pode ser produzida por uma variedade de processos de filtração ou de membrana utilizando uma variedade de filtros ou membranas. Por exemplo, água de baixa salinidade ou amolecida pode ser produzida usando uma combinação de microfiltração (MF), ultrafiltração (UF), osmose direta ou reversa (RO), nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, cada uma das quais emprega um elemento ou membrana particular. Essas membranas são suscetíveis à incrustação, devido a, por exemplo, escamação e bioincrustação, envelhecimento, e danos, tais como danos físicos. O gerenciamento de membrana para determinar como e quando limpar e/ou substituir as várias membranas é importante para manter uma capacidade de produção e composição de uma água de baixa salinidade ou amolecida utilizada para EOR a jusante. Como limpeza de membranas (por exemplo, filas, bancos, matrizes, ou skids compreendendo as membranas) pode envolver um skid de limpeza no local (CIP), e como o número de tais skids de CIP disponíveis em um local de produção de água de baixa salinidade ou amolecida (por exemplo, uma plataforma offshore) pode ser limitado, programar a limpeza das várias membranas pode ser complicado e, se não for gerenciado corretamente, pode resultar em um gargalo na produção de uma quantidade desejada ou composição de baixa salinidade ou água EOR amolecida. Por exemplo, se uma fila, banco, matriz, ou skid de membranas não for programado para uma limpeza até que ocorra uma condição de falha e a unidade tiver que ser desligada, pode ocorrer que várias filas, bancos, matrizes, ou skids sejam desligados para uma limpeza ao mesmo tempo, no caso em que as unidades permanecerem ligadas pode ser insuficiente para fornecer uma capacidade de produção desejada ou composição para uma água de baixa salinidade ou amolecida.
[0022] Conforme descrito neste documento, um método, sistema e ferramenta preditivos para monitorar o desempenho de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água podem ser com base em indicadores de desempenho chave ou parâmetros e tendências dos mesmos que podem ser monitorados para fornecer alertas relacionados quando as membranas precisam de limpeza ou substituição e, opcionalmente, para sugerir ainda mais uma causa das mudanças nos parâmetros monitorados (por exemplo, uma causa de uma tendência observada), sugerir uma rotina de limpeza adequada, e/ou programar um tempo para ou iniciar tal limpeza. A presente invenção refere-se a métodos, sistemas, e ferramentas preditivos (por exemplo, software) para monitorar membranas de uma dessalinização ou amolecimento de água (por exemplo, uma estação de redução de sulfato (SRP)). As membranas podem compreender membranas de ultrafiltração (UF), de osmose reversa (RO) e/ou de nanofiltração (NF). Por meio dos métodos, sistemas, e ferramentas descritos neste documento, vários indicadores de desempenho chave ou 'parâmetros' e tendências podem ser monitorados, alertas fornecidos, e uma resposta adequada aos mesmos sugerida e/ou iniciada ou realizada manualmente ou automaticamente. Em uma ou mais modalidades, o sistema de monitoramento do desempenho descrito neste documento pode ser totalmente automatizado, por meio do qual a análise de causa raiz das tendências ou alertas é inserida no sistema e o sistema emite uma instrução ou inicia automaticamente mudanças na estação para lidar com uma situação de alerta.
[0023] Os sistemas, métodos, e ferramentas de monitoramento preditivos descritos neste documento podem ser utilizados para monitorar incrustação, envelhecimento, dano e limpeza de membranas. Em uma ou mais modalidades, o sistema pode implementar automaticamente uma rotina de limpeza apropriada e/ou selecionar ou predizer uma data (isto é, programar um horário) para a limpeza de um grupo de unidades de UF (por exemplo, uma fila de membrana de UF, banco ou skid), um grupo de unidades de RO (por exemplo, um estágio de RO, banco ou matriz), e/ou um grupo de unidades de NF (por exemplo, um estágio de NF, banco ou matriz). Em uma ou mais modalidades, o sistema pode ser utilizado para implementar um protocolo para fechar em bancos de unidades de filtração, unidades de RO/NF, grupos de unidades, ou unidades individuais para determinar onde os elementos de membrana incrustado ou danificados estão localizados. O sistema também pode ser operado para fornecer horários sugeridos ao substituir as membranas envelhecidas.
[0024] Conforme discutido em detalhes a seguir, o método, sistema, e ferramenta desta invenção permitem o monitoramento do desempenho de membranas proativo ou preditivo, em vez de apenas reativo. O método, sistema e ferramenta podem ser utilizados para monitorar vários indicadores de desempenho chave ou parâmetros e tendências dos mesmos e, assim, detectar danos à membrana, incrustação e envelhecimento dentro de grupos (por exemplo, filas, bancos, estágios, matrizes ou skids) de membranas. Em uma ou mais modalidades, o monitoramento do desempenho pode ser usado para monitorar o skid individual ou o desempenho da matriz, e determinar e/ou iniciar um programa de limpeza adequado (por exemplo, monitorar uma frequência de retrolavagens (BWs), iniciar retrolavagens quimicamente melhoradas (CEBs), iniciar limpezas no local (CIPs) para grupos de membranas de UF, determinar produtos químicos utilizados, etc.), ou um programa de limpeza adequado (por exemplo, frequência de CIPs, produtos químicos utilizados, etc.) para grupos de membranas de RO/NF. O método, sistema e ferramenta podem ser ainda operáveis, em uma ou mais modalidades, para monitorar a eficácia de um programa de limpeza e predizer a substituição da membrana.
[0025] Aqui é descrito um sistema preditivo para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas. Em uma ou mais modalidades, o sistema preditivo compreende um ou mais skids de UF, um ou mais skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos; um ou mais sensores de UF, um ou mais sensores de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos; e um controlador compreendendo um processador. A descrição de um sistema preditivo para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água será feita agora com referência à Figura 1, que é uma figura esquemática de um sistema preditivo I para monitorar a incrustação de membranas de um sistema de dessalinização ou amolecimento de água (indicado pela caixa pontilhada 12) compreendendo membranas de UF, membranas de RO, membranas de NF, ou uma combinação das mesmas, de acordo com uma modalidade desta invenção.
[0026] Em uma ou mais modalidades, o sistema preditivo desta invenção compreende um ou mais skids de UF, um ou mais skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos. O(s) skid(s) de UF é(são) disposto(s) a montante dos skids de RO/NF para remover sólidos suspensos de uma água de alimentação de alta salinidade. Cada um dos um ou mais skids de UF compreende uma pluralidade de recipientes de UF ou 'unidades', e cada unidade de UF contém na mesma uma pluralidade de elementos ou filtros de UF (também aqui referidos como 'membranas' de UF). Cada um dos um ou mais skids de RO/NF compreende uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de recipientes de RO ou 'unidades', com cada unidade de RO contendo na mesma uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de recipientes de NF ou 'unidades', com cada unidade de NF contendo na mesma uma pluralidade de membranas de NF; ou uma combinação dos mesmos. Em uma ou mais modalidades, um skid de RO/NF compreende apenas unidades de RO ou apenas unidades de NF. Por exemplo, quando o sistema compreende uma SRP compreendendo unidades de UF e unidades de NF, mas nenhuma unidade de RO, os skids de 'RO/NF' podem compreender apenas unidades/matrizes de NF, e unidades/matrizes de RO podem estar ausentes. Em outras modalidades, um skid de RO/NF pode compreender ambas unidades de RO e unidades de NF, incluindo qualquer relação ou mistura das mesmas.
[0027] Um sistema preditivo desta invenção pode compreender um ou mais skids de UF de uma seção de ultrafiltração, conforme indicado pela caixa pontilhada 20 na Figura 1. Cada um dos um ou mais skids de UF contém no mesmo uma pluralidade de filtros de UF 22'. Embora tecnicamente sejam filtros, os filtros de UF também podem ser referidos aqui como 'membranas' de UF. O sistema preditivo pode compreender qualquer número de skids de UF. Por exemplo, como mostrado na Figura 1, um sistema preditivo pode compreender três skids de UF 20A, 20B e 20C. Cada skid de UF 20A/20B/20C contém no mesmo uma pluralidade de recipientes de UF ou unidades 22, com três unidades de UF indicadas para skid 20A (unidades de UF 22A, 22B e 22C) na modalidade da Figura 1. Cada unidade de UF ou recipiente de 22A/22B/22C contém no mesmo uma pluralidade de elementos ou filtros de UF (também referidos aqui como membranas de UF) 22'. (Os skids de UF 20A, 20B, 20C podem conter o mesmo ou um número diferente e/ou disposição de unidades de UF; as unidades de UF 22A, 22B, 22C podem conter o mesmo ou um número diferente e/ou disposição de membranas de UF 22'). A Figura 2 representa uma seção de UF 20 compreendendo 8 skids de ultrafiltração, 20A-20H. Cada skid de UF 20A-20H contém no mesmo uma pluralidade de recipientes de UF ou unidades 22, e cada unidade de UF ou recipiente 22 contém no mesmo uma pluralidade de elementos de UF ou filtros 22'.
[0028] Um sistema preditivo desta invenção pode compreender um ou mais skids de RO/NF de uma seção de RO/NF, conforme indicado pela caixa pontilhada 30 na Figura 1. O sistema pode compreender qualquer número de skids de RO/NF. Cada skid de RO/NF compreende uma ou mais matrizes de RO/NF, e cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de recipientes ou unidades de RO,
uma pluralidade de recipientes ou unidades de NF, ou uma combinação dos mesmos. Um skid de RO/NF pode compreender qualquer número de matrizes de RO/NF compreendendo qualquer número de matrizes de RO e/ou matrizes de NF. Por exemplo, como mostrado na Figura 1, um sistema preditivo desta invenção pode compreender três skids de RO/NF, conforme indicado pelas caixas 30A, 30B e 30C na modalidade da Figura
1. Cada skid de RO/NF pode compreender uma ou mais matrizes de RO, uma ou mais matrizes de NF, ou uma combinação dos mesmos. Na modalidade da Figura 1, o primeiro skid de RO/NF 30A compreende a primeira matriz de RO 31A1 e a segunda matriz de RO 31A2, cada matriz de RO 31A1 e 31A2 contém na mesma uma pluralidade de unidades de RO ou recipientes 33, e cada unidade de RO ou recipiente 33 contém na mesma uma pluralidade de membranas de RO 31’. Na modalidade da Figura 1, o primeiro skid de RO/NF 30A ainda compreende matriz de NF 32A. Cada matriz de NF 32A compreende uma pluralidade de unidades de NF, e cada unidade de NF contém na mesma uma pluralidade de membranas de NF. Por exemplo, matriz de NF 32A contém uma pluralidade de unidades de NF 36, cada unidade de NF contendo na mesma uma pluralidade de membranas de NF 32'. (Os skids de RO/NF 30A, 30B, 30C podem conter, cada um, o mesmo ou um número diferente e/ou disposição de unidades/matrizes de RO e/ou unidades/matrizes de NF operáveis para fornecer água de RO/NF nas linhas 25A, 25B, e 25C, respectivamente; as matrizes de RO (matrizes de NF) podem, cada uma, conter o mesmo ou um número diferente e/ou disposição de unidades de RO 33 (unidades de NF 36); as unidades de RO 33 (unidades de NF 36) podem conter, cada uma, o mesmo ou um número diferente ou disposição de membranas de RO 31’ (membranas de NF 32'). A Figura 3 representa uma matriz de RO/NF 30A compreendendo uma primeira matriz de RO 31A1, uma segunda matriz de RO 31A2 e uma matriz de NF 32A. Com referência à Figura 1, cada matriz de RO 31A1 e 31A2 contém na mesma uma pluralidade de recipientes de RO ou unidades 33, e cada unidade de RO ou recipiente 33 contém na mesma uma pluralidade de elementos de RO ou filtros 31’; matriz de NF 32A contém na mesma uma pluralidade de recipientes de NF ou unidades 36, e cada recipiente de NF ou unidade 36 contém uma pluralidade de elementos de NF ou filtros 32'.
[0029] As unidades de UF 22 e membranas 22' podem ser conhecidas por aqueles versados na técnica. Em uma ou mais modalidades, as unidades ou membranas de UF compreendem membranas sem saída, conforme descrito no Pedido de Patente Internacional No. PCT/EP2017/067443 publicado como WO/2018/015223, cuja invenção é aqui incorporada em sua totalidade para fins não contrários a esta invenção. Dentro dos skids de UF, os particulados são removidos de uma água de alimentação introduzida através da(s) linha(s) de entrada de água de alimentação de UF 10, para fornecer uma água permeada de UF removida dos skids de UF através da(s) linha(s) de saída de UF 15. Por exemplo, a água de alimentação pode ser introduzida em skids de UF 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G, 20H através das linhas 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H, respectivamente, e água ultrafiltrada removida dos skids de UF 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G, 20H através das linhas de saída de UF 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, 15G, 15H, respectivamente. A água de UF nas linhas de saída de UF 15A, 15B, 15C, 15D, 15E,
15F, 15G, 15H pode ser combinada para fornecer água de UF na linha de UF 15. A água de alimentação na(s) linha(s) de água de alimentação 10 pode compreender água do mar (SW), água salobra, água em aquífero, PW ou uma combinação dos mesmos, e pode ser introduzida no(s) skid(s) de UF por meio de uma ou mais bombas de alta pressão (por exemplo, bombas elevatórias de água do mar), trocadores de calor, e similares. Por exemplo, como mostrado na modalidade da Figura 2, uma porção 5A da água de alimentação das bombas de alimentação de água de alimentação e filtro(s) grosso(s) na linha 5 podem passar através do trocador de calor 6 antes da introdução em skids de UF através da(s) linha(s) 10. Uma linha 5B pode ser utilizada para contornar o trocador de calor 6. A água de UF pode ser armazenada em um tanque tampão 23 antes da introdução à seção de RO/NF a jusante 30 através da linha UF 15.
[0030] As unidades de RO/NF 33 e membranas 31’ podem ser conhecidas por aqueles versados na técnica. Em uma ou mais modalidades, as unidades de RO/NF ou membranas são membranas de fluxo em contracorrente, que podem compreender uma entrada de fluxo e duas saídas, em uma ou mais modalidades. Os skids de RO/NF da seção de RO/NF 30 são configurados para reduzir a salinidade e/ou dureza da água introduzida na mesma através da linha 15 e fornecer uma água de salinidade reduzida ou amolecida na linha 25. Por exemplo, como mostrado na modalidade da Figura 1, a água de permeado de UF na linha de permeado de UF 15 pode ser introduzida em skids de RO/NF 30A, 30B e 30C através das linhas de alimentação de RO/NF 16A, 16B e 16C, respectivamente. Como mostrado em mais detalhe na modalidade da Figura 3, cada skid de RO/NF, tal como skid de RO/NF 30A, pode ser operável para produzir uma água permeada de RO na linha 38A e/ou uma água permeada de NF na linha 38A'. Em uma ou mais modalidades, as águas de RO e NF podem ser combinadas para fornecer uma água de RO/NF com uma salinidade desejada e/ou conteúdo de TDS.
[0031] Como mostrado na modalidade da Figura 3, a água de UF pode ser introduzida na primeira matriz de RO 31A1 através da linha de alimentação de RO/NF 16A e bomba P1, e o concentrado da primeira matriz de RO 31A1 pode ser removido da primeira matriz de RO 31A1 através da primeira linha de saída de concentrado de matriz de RO 34A1. Uma primeira porção 34A1' do primeiro concentrado de matriz de RO pode ser utilizada como alimentação para a segunda matriz de RO 31A2, e o restante 34A1" do primeiro concentrado de matriz de RO utilizado como alimentação para a matriz de NF 32A. O permeado de RO removido da primeira matriz de RO 31A1 através da primeira linha de permeado de matriz de RO 35A1 pode ser combinado com o permeado da segunda matriz de RO 31A2 na segunda linha de permeado de matriz de RO 35A2. O concentrado da segunda matriz de RO 31A2 pode ser removido da segunda matriz de RO 31A2 através da segunda linha de concentrado de matriz de RO 34A2, e uma porção enviada para descarte (por exemplo, despejo de água do mar) através da linha 39A, uma parte reciclada através da linha 34A2', ou ambas. Uma porção do permeado de NF removido da matriz de NF 32A através da linha de permeado de NF 35A pode ser combinada através da linha de água de permeado de NF 38A' com água de permeado de RO na linha de permeado de RO 38A, descartada (por exemplo, despejada no mar) através da linha 39B, ou uma combinação dos mesmos. Uma parte da água de RO/NF na linha 25A pode ser utilizada para água de baixa salinidade ou amolecida EOR através da linha 25A', uma parte enviada para descarte (por exemplo, via despejo no mar) através da linha 39C, ou uma combinação das mesmas.
[0032] A(s) matriz(es) de NF pode(m) fornecer água de NF com uma maior salinidade ou TDS do que a água de RO. Por exemplo, a água permeada de RO na linha 38A pode ter um teor de salinidade ou total de sólidos dissolvidos (TDS) inferior ou igual a cerca de 300, 250, 200 ppm, ou na faixa de cerca de 10 a cerca de 8.000 de cerca de 20 a cerca de
5.000, ou de cerca de 50 a cerca de 4.000 ppm. A água permeada de NF na linha 38A' pode ter um teor de salinidade ou total de sólidos dissolvidos (TDS) inferior ou igual a cerca de
30.000, 25.000 ou 20.000 ppm, ou na faixa de cerca de 10.000 a cerca de 80.000, de cerca de 15.000 a cerca de 70.000, ou de cerca de 20.000 a cerca de 60.000 ppm. A mistura da água de RO na linha 38A e da água de NF na linha 38A' pode ser utilizada para fornecer uma água de RO/NF na linha 25A tendo uma salinidade ou TDS desejada. Por exemplo, a seção de RO/NF 30 pode fornecer uma água de RO/NF na linha 25 (ou em uma corrente compreendendo ainda água de PW) tendo uma salinidade alvo ou total de sólidos dissolvidos (TDS) para injeção em um reservatório durante EOR. A salinidade alvo para a baixa salinidade ou água EOR amolecida pode ser inferior ou igual a cerca de 10.000, 7.500 ou 5.000, ou na faixa de 200 a
10.000, de 500 a 5.000, ou de 1.000 a 5.000 ppm. Uma salinidade limite ou TDS, que pode ser uma salinidade ou TDS superior à salinidade alvo ou TDS, pode ser uma salinidade máxima ou TDS em que ainda se espera que ocorra um efeito
EOR de água de baixa salinidade ou amolecida. Em uma ou mais modalidades, a salinidade limite ou TDS é inferior ou igual a cerca de 10.000, 8.000, 7.500 ou 5.000 ppm.
[0033] Um sistema desta invenção pode compreender qualquer número de unidades de UF, RO e/ou NF dispostas em qualquer número ou disposição de, por exemplo, filas, bancos, estágios, matrizes ou skids. Em uma ou mais modalidades, o sistema compreende três skids de RO/NF, cada um compreendendo filas dispostas horizontalmente de unidades de RO e uma variedade de unidades de NF. Essas unidades podem ser dispostas em dois bancos de filas horizontais (primeiro e segundo bancos) em ambos os lados dos cabeçotes de alimentação vertical, retentado e permeado. Em uma ou mais modalidades, cada banco de um skid pode ser valvulado separadamente de modo que os bancos sejam individualmente isoláveis, permitindo que cada banco de um skid seja lavado e limpo separadamente. Sem limitação, isso pode fornecer as seguintes vantagens: (a) reduzir o tamanho do tanque de limpeza do skid de CIP (discutido mais adiante) enquanto mantém uma velocidade de limpeza de fluxo cruzado; (b) reduzir o tamanho das bombas para circular o fluido de limpeza; (c) permitir que um banco de um skid de RO/NF esteja em operação enquanto o outro banco está desligado para limpeza. Em outras modalidades, o skid de RO/NF compreende três ou mais bancos que são, cada um, independentemente isoláveis. Numerosas outras disposições de unidades de UF, RO e NF, discutidas brevemente abaixo, são possíveis e tais disposições estão dentro do escopo desta invenção.
[0034] Conforme detalhado na Figura 3, cada banco de um skid de RO/NF pode ser uma matriz de múltiplos estágios compreendendo uma primeira matriz de RO 31A1, uma segunda matriz de RO 31A2 e uma matriz de NF 32A. A primeira matriz e a segunda matriz de RO 31A1 e 31A2 estão dispostas em série com o retentado da primeira matriz de RO 31A1 usado como alimentação para a segunda matriz de RO 31A2. A primeira matriz de RO 31A1 também está disposta em série com a matriz de NF 32A, com uma porção do retentado da primeira matriz de RO 31A1 usada como alimentação para a matriz de NF 32A. Além de ser capaz de ter um banco de um skid de RO/NF em produção e o outro banco isolado para limpeza, as matrizes de cada banco podem ser isoladas separadamente, permitindo que cada matriz seja limpa e lavada separadamente. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, isso pode permitir que a química de limpeza seja direcionada para o incrustante particular presente nas membranas de cada matriz. Em uma ou mais modalidades, a primeira matriz de RO 31A1 de um skid de RO/NF pode ser limpa separadamente da segunda matriz de RO 31A2 e matriz de NF 32A. A segunda matriz de RO 31A2 e a matriz de NF 32A do banco podem ser limpas simultaneamente se elas tendem a ter os mesmos incrustantes. No entanto, em uma ou mais modalidades, a matriz de NF 32A pode ser limpa separadamente da segunda matriz de RO 31A2. A valvulação da matriz de NF 32A separadamente da segunda matriz de RO 31A2 pode permitir que a matriz de NF 32A do banco seja retirada da linha mais tarde na vida de uma inundação de água de baixa salinidade ou amolecida quando a mistura do permeado de RO 38A com o permeado de NF 38A' pode ser substituída pela mistura do permeado de RO 38A com água produzida (PW).
[0035] Em uma ou mais modalidades, os elementos de membrana de RO e NF 31' e 32', respectivamente, de cada unidade de RO 33 e unidade de NF 36, respectivamente, são enrolados em espiral e, durante a filtração, são operados em modo de fluxo cruzado de modo que há uma entrada de alimentação, uma saída de retentado (concentrado) no lado de alimentação da membrana e uma saída de permeado no lado de permeado da membrana.
[0036] A primeira matriz de RO (por exemplo, primeira matriz de RO 31A1) de cada skid de RO/NF (por exemplo, skid de RO/NF 30A) pode compreender uma variedade de unidades de RO paralelas 33 (por exemplo, 48 unidades de RO paralelas, com 24 em um primeiro banco e 24 em um segundo banco). Em uma ou mais modalidades, as unidades de RO 33 são dispostas em filas horizontais em cada lado dos cabeçotes verticais. Da mesma forma, uma segunda matriz de RO de um skid de RO/NF (por exemplo, segunda matriz de RO 31A2 de skid de RO/NF 30A) pode compreender uma variedade de unidades de RO paralelas 33 (por exemplo, 36 unidades em uma segunda matriz de RO 31A2 de skid de RO/NF 30A) e uma variedade de unidades de NF 36 (por exemplo, 4 unidades na matriz de NF 32A de skid de RO/NF 30A). As unidades de RO 33 de uma segunda matriz de RO (por exemplo, segunda matriz de RO 31A2) e as unidades de NF 36 de uma matriz de NF (por exemplo, matriz de NF 32A) podem ser operadas em paralelo. Metade das unidades de RO de uma segunda matriz de RO (por exemplo, segunda matriz de RO 31A2) de um skid de RO/NF pode ser disposta no primeiro banco e metade no segundo banco. As unidades de NF podem ser dispostas juntas em uma ou mais filas de cada banco. Em uma ou mais modalidades, três unidades de RO (ou unidades de NF) compreendem uma fila de um banco. Em uma ou mais modalidades, as unidades de NF são dispostas juntas em uma fila.
[0037] Para cada banco de um skid de RO/NF, as unidades de RO 33 de uma primeira matriz de RO (por exemplo, primeira matriz de RO 31A1) podem ser limpas separadamente das unidades de RO 33 de uma segunda matriz de RO (por exemplo, segunda matriz de RO 31A2) e as unidades de NF 36 de uma matriz de NF (por exemplo, matriz de NF 32A). Isto pode ser desejável, por exemplo, quando as unidades de RO da primeira matriz de RO experimentam diferentes incrustantes para as unidades de RO da segunda matriz de RO e as unidades de NF da matriz de NF, como discutido em mais detalhes abaixo.
[0038] As unidades de RO e unidades de NF de cada fila de um banco podem ou não ser alimentadas individualmente. Em uma ou mais modalidades, os recipientes de pressão das unidades de RO (ou unidades de NF) de uma fila são interconectados em um lado de alimentação com água de alimentação passando para uma primeira unidade e da primeira para a segunda e, então, as terceiras unidades ou mais da fila. Pode ou não ser possível, em uma ou mais modalidades, isolar os recipientes individualmente. Da mesma forma, pode ou não ser possível isolar elementos de RO individuais ou elementos de NF em uma unidade de RO ou unidade de NF para limpeza. No entanto, no caso de recipientes de pressão com orifícios centrais, válvulas adicionais podem ser utilizadas para permitir que os elementos de membrana em cada lado dos orifícios centrais sejam limpos separadamente. Isso pode fornecer a vantagem de reduzir ainda mais o tamanho dos tanques e bombas de limpeza, mas à custa de um aumento de peso e pegada de cada skid de RO/NF. Em uma ou mais modalidades, 2 ou 3 elementos de RO são dispostos em série em cada lado dos orifícios centrais, conforme descrito no Pedido de Patente Europeu No.
17163422.3, cuja invenção é aqui incorporada por referência em sua totalidade para fins não contrários a esta invenção.
[0039] Como observado acima, diferentes disposições de unidades de UF, RO e NF são possíveis e tais disposições estão dentro do escopo desta invenção. Em uma ou mais modalidades, uma disposição de unidades de RO e NF nos skids de RO/NF é diferente daquela representada na modalidade da Figura 3. Por exemplo, as unidades de RO podem ser dispostas em paralelo em um único estágio. Por exemplo, em uma ou mais modalidades, pode haver uma única matriz de RO com água do mar ou água de UF usada como alimentação para as unidades de RO da matriz (um sistema de passagem único). Da mesma forma, em uma ou mais modalidades, as unidades de NF podem ser dispostas em paralelo em um único estágio com água do mar ou água de UF usado como alimentação para as unidades de NF da matriz (um sistema de passagem único). As unidades de NF e unidades de RO podem ser dispostas no mesmo skid como indicado nas modalidades das Figuras 1 e 3 (tipicamente com muito mais unidades de RO do que unidades de NF), em que uma ou mais modalidades, cada banco ou matriz do skid pode compreender ambas unidades de RO e unidades de NF. Alternativamente, pode haver um ou mais skids compreendendo unidades de RO e um skid separado compreendendo unidades de NF. Em qualquer disposição, cada skid pode compreender, pelo menos, dois bancos ou matrizes de unidades, permitindo assim que bancos ou matrizes individuais sejam limpas separadamente.
[0040] Em outras modalidades, um sistema compreende uma primeira matriz de NF com o retentado desta matriz usado como alimentação para uma segunda matriz de NF. Uma terceira matriz de NF pode ainda estar presente, com o retentado da segunda matriz de NF usado como alimentação para a terceira matriz de NF. Nesta modalidade, a primeira matriz de NF pode ser suscetível a um contaminante particular (por exemplo, bioincrustação) e a segunda matriz e/ou a terceira matriz de NF mais suscetíveis a outro contaminante (por exemplo, escama mineral) devido ao aumento de TDS, salinidade ou força iônica da alimentação para os mesmos.
[0041] Em uma ou mais modalidades, em que os elementos de RO estão dispostos em um skid separado, o retentado da primeira matriz de RO pode ser usado como alimentação para a segunda matriz de RO (de forma similar à disposição das matrizes de RO na modalidade da Figura 3). Conforme discutido acima, em tais modalidades, a primeira matriz de RO pode ser suscetível a um contaminante (por exemplo, bioincrustação) e a segunda matriz de RO mais suscetível a outro contaminante (por exemplo, descamação) devido ao TDS aumentado da alimentação (isto é, o retentado da primeira matriz de RO), e o método, sistema e ferramenta preditivos descritos neste documento utilizados para determinar, programar e/ou iniciar ou executar uma limpeza adequada para a incrustação particular encontrada.
[0042] O sistema preditivo I pode ainda compreender um ou mais skids de limpeza no local (CIP) 70. O skid de CIP pode ser operável para limpeza química de unidades de RO e NF. O skid de CIP 70 também pode ser usado para limpeza química (por exemplo, não enxaguante ou retrolavagem em alguns casos) das unidades de UF (ultrafiltração) do(s) skid(s) de UF.
Conforme indicado através da linha 75, as CIPs 70 podem ser conectadas de maneira fluida com uma ou mais unidades de UF, RO ou NF do sistema de dessalinização ou amolecimento de água durante a limpeza.
O(s) skid(s) de CIP 70 pode(m) compreender um ou mais tanques de limpeza e tanques associados para armazenar soluções concentradas de uma pluralidade de produtos químicos de limpeza.
Conforme discutido em mais detalhes abaixo, pode haver um número limitado de skids de CIP 70 (por exemplo, em uma plataforma), e programação de CIPs de acordo com modalidades desta invenção pode levar em consideração uma variedade de CIPs disponíveis.
Por exemplo, um único skid de CIP 70 pode estar disponível para limpar as matrizes de RO, as matrizes de NF e os skids de UF, para uma estação de dessalinização offshore ou estação de SRP.
A limpeza de CIP pode levar um tempo considerável, pois pode envolver a drenagem do tanque de CIP para remover um produto químico anterior (se a solução química no tanque de CIP não for necessária para a rotina de limpeza selecionada), encher o tanque de CIP com permeado (por exemplo, permeado de RO e/ou NF), adicionar um produto químico apropriado de um tanque de concentrado, e realizar ciclos de limpeza e períodos de imersão, redrenar o tanque, se necessário, e repetir a sequência com outra solução química.
Uma vez que um incrustante suspeito é determinado e um programa de limpeza adequado é iniciado (por exemplo, iniciados manualmente por meio de intervenção humana ou automaticamente por meio do controlador 60, conforme descrito a seguir), os ciclos de limpeza fornecidos pela(s) CIP(s) podem ser automatizados.
Rotinas de limpeza adequadas (produtos químicos, tempos de limpeza e retenção, pressões, etc.) para vários incrustantes e adequadas para uso com várias membranas são conhecidas e fornecidas pelos fabricantes das membranas e não serão detalhadas aqui.
[0043] O sistema preditivo I ainda compreende um ou mais sensores de UF 40 configurados para fornecer dados a respeito de um ou mais skids de UF. Os um ou mais sensores de UF podem ser configurados para fornecer, por exemplo, uma ou mais medições selecionadas de temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo ou uma combinação dos mesmos para cada um dos um ou mais skids de UF. Conforme indicado na modalidade da Figura 2, uma seção de ultrafiltração 20 pode compreender sensores 40A, 40B, 40C e 40D. Os sensores 40A-40D podem ser selecionados a partir de sensores de taxa de fluxo, sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de composição, ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, em uma ou mais modalidades, tal como a indicada na Figura 2, o(s) sensor(es) 40A pode(m) ser sensor(es) de temperatura posicionado(s) na linha de entrada de água de alimentação de UF 10, e configurado(s) para medir a temperatura da água de alimentação; os sensores 40B e 40C podem ser sensores de pressão operáveis para medir a pressão de entrada da água de alimentação e a pressão de saída do filtrado, respectivamente, para cada skid 20A-20H; o(s) sensor(es) 40D pode(m) ser sensor(es) de taxa de fluxo operável para medir a taxa de fluxo das linhas de entrada de água de alimentação de UF para cada skid de UF 20A-20H. Várias válvulas podem estar presentes para controlar o fluxo em resposta a parâmetros medidos ou entradas de sensores de UF 40. Por exemplo, a válvula V1 pode ser operável para fornecer reciclagem ou desvio em torno do trocador de calor 6 para ajustar a temperatura na linha de entrada de água de alimentação 10 em resposta a uma medição do sensor de temperatura 40A; uma válvula V2 pode ser operável para controlar o fluxo de alimentação para cada skid de UF 20A- 20H em resposta a uma medição do sensor de taxa de fluxo 40D, sensores de pressão 40B/40C, ou uma combinação dos mesmos. Outros sensores, válvulas, e locais dos mesmos podem ser utilizados.
[0044] O sistema preditivo I ainda compreende um ou mais sensores de RO/NF 50 configurados para fornecer dados a respeito de uma ou mais matrizes de RO/NF. O um ou mais sensores de RO/NF 50 podem ser configurados para fornecer, por exemplo, uma ou mais medições selecionadas da temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) na corrente de permeado, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF. Por exemplo, em uma ou mais modalidades, tal como a indicada na Figura 3, os sensores 50A, 50B e 50C podem ser sensores de pressão operáveis para medir a pressão de entrada da água de alimentação e a pressão de saída para cada skid ou matriz; sensor(es) 50D pode(m) ser sensor(es) de taxa de fluxo operável para medir a taxa de fluxo das linhas de entrada de água (por exemplo, linha de alimentação de RO/NF 16A) para uma ou mais matrizes de RO ou NF; sensor(es) 50E pode(m) ser sensor(es) de composição operáveis para determinar a salinidade ou TDS no permeado de uma matriz (por exemplo, no primeiro permeado de RO na primeira linha de permeado de RO 35A1, no segundo permeado de RO na segunda linha de permeado de RO 35A2, no permeado de NF na linha de permeado de NF 35A, ou uma combinação dos mesmos) ou na corrente de RO/NF combinada na linha de RO/NF combinada 25A; sensor(es) 50F pode(m) ser sensor(es) de taxa de fluxo operáveis para medir a taxa de fluxo de concentrado de uma ou mais matrizes (por exemplo, no segundo concentrado de matriz de RO na linha 34A2). Várias válvulas podem estar presentes para controlar o fluxo em resposta aos parâmetros medidos ou entradas dos sensores de RO/NF 50. Por exemplo, as válvulas V4A/V4B podem ser operáveis para controlar a taxa de fluxo na linha de alimentação de RO/NF 16A em resposta a uma medição do sensor de taxa de fluxo 50A; uma(s) válvula(s) V5/V6 pode(m) ser operável(eis) para controlar a taxa de fluxo na segunda linha de concentrado de RO 34A2 e/ou linha de despejo 39A em resposta a uma medição do sensor de taxa de fluxo 50F; a válvula V7 pode ser operável para controlar a taxa de fluxo (e, assim, ajustar a mistura de NF com água de RO) na segunda linha de permeado de NF 38A' e linha de despejo de permeado de NF 37 em resposta a uma medição do sensor de composição 50E; as válvulas V8/V9 podem ser operáveis para controlar a taxa de fluxo na linha de despejo de água combinada 39C em resposta a uma medição do sensor de pressão 50F; ou uma combinação dos mesmos. Outros sensores, válvulas, e locais dos mesmos podem ser utilizados.
[0045] Os sensores de UF 40 e os sensores de RO/NF 50 podem ser conhecidos por aqueles versados na técnica. Sensores para determinar o TDS e/ou composição iônica de várias correntes, tais como a(s) corrente(s) de água de injeção de baixa salinidade combinada, a corrente de permeado de RO, a corrente de permeado de NF podem determinar TDS a partir da condutividade, enquanto as concentrações de íons individuais ou tipos de íons individuais podem ser determinados usando sondas de vidro com membranas que são permeáveis a íons individuais específicos ou tipos de íons individuais. Além de usar sensores químicos de UF e/ou RO/NF, as amostras das águas podem ser enviadas a um laboratório para análises de suas composições, que podem ser inseridas no controlador 60 (descrito abaixo), em uma ou mais modalidades.
[0046] O sistema preditivo I ainda compreende um controlador 60 compreendendo um processador 65 em comunicação de sinal (indicado por linhas pontilhadas na Figura 1) com um ou mais sensores de UF 40, um ou mais sensores de RO/NF 50, ou uma combinação dos mesmos. O controlador 60 inclui um processador ou CPU (unidade de processamento central) 65, uma memória 66 (por exemplo, RAM (memória de acesso aleatório), uma ROM (memória somente de leitura)), uma HDD (unidade de disco rígido), I/F (interfaces) tais como visualização 61 e interface de rede 62, e similares, e podem ser implementados executando um software incluindo a ferramenta de monitoramento do desempenho aqui descrita armazenada na ROM pela CPU. O software pode configurar o processador 65 (quando executado no processador) para realizar qualquer uma das etapas e métodos descritos neste documento.
[0047] O controlador 60 pode ser configurado para receber e utilizar os dados de um ou mais sensores de UF 40, um ou mais sensores de RO/NF 50, ou uma combinação dos mesmos, como será agora descrito com referência a uma porção esquerda da Figura 4, que é um diagrama de bloco de um método II para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de UF, membranas de RO de osmose reversa, membranas de NF, ou uma combinação das mesmas, de acordo com uma modalidade desta invenção.
Conforme indicado na modalidade da Figura 4, o controlador 60 pode ser configurado para receber dados de um ou mais dos sensores de UF 40, os sensores de RO/NF 50, ou ambos, conforme indicado na caixa 101. O controlador 60 pode ser configurado adicionalmente para calcular e/ou monitorar, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de UF 40, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF e comparar cada um dos um ou mais parâmetros de UF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado até que um ou mais parâmetros de um skid de UF atinjam o limite de desempenho, calcular e/ou monitorar, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de RO/NF, um ou mais parâmetros de RO/NF e comparar, cada um, de um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um momento em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado até que um ou mais parâmetros de um skid de RO/NF atingirão o limite de desempenho; ou uma combinação dos mesmos, conforme indicado na caixa 102. Os desempenhos limite podem ser aqueles definidos pelos fabricantes de membrana (por exemplo, alimentação mínima e máxima, transmembrana, e/ou pressão diferencial) e podem ser inseridos como valores limite para o controlador 60.
[0048] Em uma ou mais modalidades, uma taxa de incrustação com base em cada um dos um ou mais parâmetros é calculada com base em uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e o tempo estimado até que um skid alcance um limite de desempenho para esse parâmetro é predito dividindo uma diferença entre o valor atual desse parâmetro e um valor limite para esse parâmetro pela mudança média nesse parâmetro ao longo da taxa de intervalo de tempo de incrustação. Por exemplo, em uma ou mais modalidades, a taxa de incrustação compreende uma taxa de pressão diferencial (DP) de incrustação calculada com base em um aumento médio na DP normalizada ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e o tempo estimado até que um limite de desempenho de DP seja atingido é predito dividindo uma diferença entre a DP atual e uma DP limite pela taxa média de DP de incrustação. Por exemplo, a taxa de mudança da pressão transmembrana pode ser monitorada e uma predição de quando o aumento máximo permitido na pressão transmembrana fornecida ocorrerá pela predição da tendência futura no tempo. Aspectos preditivos do método, sistema e ferramenta descritos neste documento podem ser utilizados para destacar ou capturar um aumento na taxa de incrustação das membranas de UF, RO e/ou NF e facilitar ou automatizar o diagnóstico de quando uma matriz ou banco de um skid é desligada para limpeza, o que pode, em uma ou mais modalidades, permitir a otimização da limpeza de um skid (ou outro agrupamento de unidades, tal como uma fila, banco, ou matriz do mesmo).
[0049] A título de exemplo, os um ou mais parâmetros de UF são, em uma ou mais modalidades, selecionados a partir de: uma taxa de fluxo de alimentação normalizada, uma pressão transmembrana normalizada (TMP), uma maior TMP normalizada em um intervalo de tempo de referência de TMP, um fluxo de skid, um fluxo de skid específico calculado como a taxa de fluxo por área de superfície dividida pela TMP, um fluxo específico com correção de temperatura (TCSF), um menor fluxo específico em um menor intervalo de tempo de referência de fluxo, uma frequência de retrolavagem (BW), uma frequência de CEB, um aumento de TMP após uma retrolavagem quimicamente rotineiramente programada (CEB), uma variedade de CIPs (limpeza no local) em um intervalo de tempo de referência de CIP, um volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, uma duração de BW, uma taxa de queda de pressão (PDR), uma taxa de pressurização, ou uma combinação dos mesmos. Em modalidades específicas, os um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico, o volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, a frequência de BW, ou uma combinação dos mesmos.
[0050] Em uma ou mais modalidades, observadas acima, os um ou mais parâmetros de UF compreendem um fluxo de skid de UF, um fluxo de skid específico calculado como a taxa de fluxo por área de superfície dividida pela TMP, um fluxo específico com correção de temperatura (TCSF), um menor fluxo específico em um menor intervalo de tempo de referência de fluxo, ou uma combinação dos mesmos. Fluxo específico ou permeabilidade é uma medida de rendimento (por área de superfície) dividida por TMP. Este parâmetro exibirá um inverso da tendência de TMP e, levando em consideração as mudanças na TMP e na taxa de fluxo, o fluxo específico pode fornecer uma melhor representação do desempenho de UF. Por exemplo, uma diminuição no fluxo específico pode indicar incrustação na membrana e um aumento no fluxo pode indicar dano à membrana (ou skid de BW, CEB ou CIP). O fluxo específico ou permeabilidade irá variar com a temperatura e, portanto, o fluxo específico com correção de temperatura (TCSF) pode ser monitorado, em uma ou mais modalidades, para levar em consideração as variações na temperatura. O monitoramento de TCSF pode ajudar a garantir que a TMP máxima não seja excedida durante uma retrolavagem. Se a retrolavagem operar em uma TMP superior a esse limite máximo, há o risco de que as fibras entrem em colapso e se partam. Um aumento significativo no fluxo pode resultar em carga de sólidos excessiva que pode acelerar a incrustação. O fabricante da membrana pode fornecer uma taxa de fluxo máxima ou limite que não deve ser excedida.
[0051] Em uma ou mais modalidades, os um ou mais parâmetros de UF compreendem um volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, por exemplo, através de uma válvula V3, ou uma duração de BW. Em uma ou mais modalidades, um totalizador de BW pode ser fornecido que redefine para zero após cada BW ou CEB, e uma tendência pode ser fornecida para este totalizador. Uma BW ou CEB é geralmente realizada por um intervalo de tempo específico e utilizando um volume de líquido específico. Um desvio desse tempo ou quantidade de líquido esperada pode indicar uma limpeza ineficaz ou uma limpeza excessiva. Em uma ou mais modalidades, os um ou mais parâmetros de UF compreendem uma frequência de retrolavagem (BW) ou de retrolavagem quimicamente melhorada (CEB). Uma BW ou CEB pode ser iniciada regularmente (por exemplo, a cada quarenta minutos), ou quando uma pressão limite é excedida. Em uma ou mais modalidades, o número de BWs ou CEBs por dia pode ser monitorado, e um número que excede um limite para o número de BWs ou CEBs por dia pode ser utilizado para predizer a necessidade de uma CIP UF.
[0052] A título de exemplo, os um ou mais parâmetros de RO/NF são, em uma ou mais modalidades, selecionados a partir de: uma pressão de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão diferencial (DP) normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão motriz líquida (NDP, que é igual à pressão de alimentação menos uma pressão osmótica e uma contrapressão de permeado) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma relação de recuperação igual à taxa de fluxo de permeado dividida pela taxa de fluxo de alimentação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma TDS média no permeado de cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma passagem de sal normalizada (SP) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de permeado normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de incrustação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF, uma discrepância de skid de TDS que é a diferença de um TDS de saída de um skid de RO/NF de TDS de saída médio calculado da combinação associada de matrizes de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos. Em modalidades específicas, os um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação, a frequência de limpeza de CIP, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
[0053] Em uma ou mais modalidades, os um ou mais parâmetros de RO/NF compreendem uma taxa de incrustação (ROF). A taxa de incrustação pode ser calculada com base em um aumento médio em um parâmetro (por exemplo, DP) ao longo de um intervalo de tempo (por exemplo, 24 horas). Se a ROF exceder um valor esperado, uma CIP pode ser necessária mais cedo do que o programado regularmente. A ROF pode ser utilizada para predizer quando uma CIP pode ser necessária, e um alerta pode ser utilizado para exibir os dias estimados até que uma limpeza de CIP seja necessária. Em uma ou mais modalidades, os um ou mais parâmetros de RO/NF compreendem uma discrepância de skid de TDS. Por exemplo, um skid de TDS geral maior do que uma certa quantidade (por exemplo, ± 10%) pode indicar um vazamento do concentrado de NF (ou corrente de rejeição) 34A para a corrente de permeado de NF 35A, o que poderia resultar em alta concentração de sulfato na corrente combinada de RO/NF 25. Um alerta pode ser utilizado para indicar quando uma discrepância de skid de TDS é maior do que um certo valor limite (por exemplo, ± 5%).
[0054] O intervalo de tempo de referência de menor fluxo específico pode ser qualquer intervalo de tempo adequado, por exemplo, 24 horas. O intervalo de tempo de referência de TMP pode ser qualquer intervalo de tempo adequado, por exemplo, 24 horas. Uma CEB programada rotineiramente pode ser, por exemplo, uma CEB diária. O intervalo de tempo de referência de CIP pode ser qualquer intervalo de tempo adequado, por exemplo, três meses. A frequência de CEB pode incluir o número de CEBs em um intervalo de tempo de referência, por exemplo, 7 dias. A frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF pode compreender o número de limpezas de CIP por um intervalo de tempo de referência, por exemplo, um ano. A frequência de BW pode compreender o número de BWs em um intervalo de tempo de referência, por exemplo, durante um período de 24 horas.
[0055] A taxa de fluxo de alimentação normalizada pode ser normalizada em relação a uma temperatura de referência e/ou pressão motriz líquida, a pressão de alimentação normalizada pode ser a pressão de alimentação normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, a SP normalizada pode ser a SP normalizada para uma taxa de fluxo de referência e temperatura de referência, a TMP normalizada pode ser a TMP normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, a DP normalizada pode ser a DP normalizada em relação a uma temperatura de referência e taxa de fluxo de referência, a taxa de fluxo de permeado normalizada pode ser a taxa de fluxo de permeado normalizada em relação a uma temperatura de referência e NDP de referência, ou uma combinação dos mesmos. A temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação das mesmas podem ser aqueles valores em uma data e hora de referência, por exemplo, no primeiro dia de operação (por exemplo, quando comissionado pela primeira vez ou após a substituição da membrana).
[0056] Um sistema de alerta pode ser combinado com o monitoramento do desempenho. Em uma ou mais modalidades, o controlador 60 pode compreender ainda uma visualização 61, uma interface de rede 62, ou ambos. O processador 65 pode produzir uma saída ou alerta compreendendo uma visualização na visualização 61 para, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, um alerta por e-mail enviado através da interface de rede 62 e uma rede ou nuvem 63 indicando que, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos tem ou em breve atingirá ou excederá um nível de alerta, ou ambos. Uma visualização ou outro alerta (por exemplo, um e- mail) também pode ser utilizado para indicar se uma limpeza (por exemplo, uma BW, CEB ou CIP de membranas de UF ou uma CIP de membranas de RO/NF) foi ou não eficaz, ou um tempo predito/sugerido até a substituição da membrana.
[0057] O alerta pode indicar o status atual ou nível de alerta do parâmetro e/ou pode indicar o status anterior ou nível de alerta do parâmetro. Em algumas modalidades, uma visualização numérica pode ser usada para fornecer o valor de um parâmetro ou um indicador de nível de alerta numérico para o mesmo. O alerta pode fornecer uma indicação da condição monitorada e quando a condição monitorada está se aproximando ou em uma condição de falha. O alerta também pode indicar que um cálculo falhou, por exemplo, com relação ao tempo de uma limpeza. Inúmeras outras visualizações e alertas são possíveis e dentro do escopo desta invenção.
[0058] Alertas automatizados para um ou mais parâmetros podem, assim, ser exibidos na visualização 61 (que pode ser uma tela de computador), disseminados através de e-mail utilizando a interface de rede 62 e rede ou nuvem 63 para as partes responsáveis, ou ambos. Em uma ou mais modalidades, um primeiro nível de alerta é manejado pelo controlador 60 por uma mudança em uma visualização, enquanto um maior nível de alerta é manejado por outra mudança em uma visualização, um e-mail, ou ambos. Em uma ou mais modalidades, os alertas podem ser exibidos em uma tela ao lado de uma visualização gráfica de uma tendência monitorada associada com a mesma. Em uma ou mais modalidades, discutidas mais adiante, uma resposta sugerida ou automatizada a um alerta também pode ser exibida (por exemplo, na mesma ou em outra tela) e/ou enviada por e-mail. Conforme observado acima, uma visualização ou alerta pode ser utilizado para indicar um tempo predito até uma limpeza de CIP.
[0059] O controlador 60 pode fornecer uma visualização contínua do parâmetro exibido, em uma ou mais modalidades, ou pode fornecer uma atualização em frequência variável, por exemplo, diária, semanal, quinzenal, mensal, etc. O monitoramento na caixa 102 para a estação de dessalinização ou amolecimento de água pode compreender muitos alertas com diferentes telas ou visualizações para diferentes níveis do sistema. Por exemplo, o monitoramento do desempenho das membranas na caixa 102 pode ser emitido pelo controlador 60 através de visualizações, incluindo uma tela para todos os skids de UF 20A/20B/20C/etc.; uma tela para cada skid de UF (por exemplo, uma tela ou visualização para skid de UF 20A, uma tela ou visualização para skid de UF 20B, uma tela ou visualização para skid de UF 20C, etc.); uma tela para cada banco de um skid de UF 20A/20B/20C/etc.; uma tela incluindo parâmetros monitorados para todos os skids de RO/NF 30A/30B/30C/etc.; uma tela para cada skid de RO/NF (por exemplo, uma tela ou visualização para o skid de RO/NF 30A, uma tela ou visualização para o skid de RO/NF 30B, uma tela ou visualização para o skid de RO/NF 30C; etc.); uma tela ou visualização para cada matriz de um skid (por exemplo, uma tela ou visualização para uma primeira matriz de RO, uma tela ou visualização para uma segunda matriz de RO e uma tela ou visualização para uma matriz de NF, ou qualquer outra disposição de matrizes). Conforme observado acima, os alertas podem ser exibidos nas telas mencionadas acima. Como alternativa, alertas por e-mail podem ser enviados, por exemplo, para um engenheiro de processo.
[0060] O método, sistema, e ferramenta descritos neste documento podem ser utilizados para monitorar e destacar através de tendências de visualização relativas a danos de membrana e incrustação de membrana dentro de skids e matrizes. As tendências monitoradas pela ferramenta podem ser usadas pelo engenheiro de processo para selecionar os protocolos de limpeza para os skids de UF (frequência de retrolavagens e frequência de limpezas com produtos químicos de limpeza (por exemplo, retrolavagens quimicamente melhoradas ou CEBs) e/ou CIPs) e os protocolos de limpeza (rotinas) para a matriz de RO e NF (por exemplo, CIPs), ou tais respostas/protocolos podem ser automatizados, por exemplo, pelo controlador 60. Em uma ou mais modalidades, o método, sistema, e ferramenta também podem determinar a eficácia de uma limpeza.
[0061] Como observado acima, os alertas podem ser fornecidos para um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, ou uma tendência dos mesmos. A título de exemplos específicos, um ou mais dos alertas observados abaixo podem ser fornecidos,
em uma ou mais modalidades.
[0062] O aumento na pressão transmembrana ao longo do tempo (por exemplo, através de um banco de unidades de UF). Por exemplo, um alerta pode ser fornecido para um desvio de um perfil de pressão transmembrana predito ou um aumento na pressão transmembrana que excede um valor limite. Conforme observado acima, para matrizes de RO e NF, o ΔP pode ser normalizado em relação à temperatura.
[0063] O aumento na pressão de alimentação para um banco de unidades de UF ou para uma matriz de RO ou NF. Por exemplo, um alerta pode ser fornecido para um desvio de um perfil de pressão de alimentação predito ou uma pressão de alimentação que excede uma pressão limite. A pressão limite pode ser ditada, por exemplo, por uma bomba de alimentação ou pela pressão operacional máxima permitida pelo fabricante para um elemento de membrana.
[0064] Um alerta para uma redução inaceitável na taxa de fluxo de permeado normalizada para o permeado de RO e/ou NF. Como observado acima, essas taxas de permeado podem ser normalizadas em relação à temperatura e/ou pressão motriz líquida.
[0065] Um alerta para a recuperação percentual de permeado de RO e/ou NF, que pode ser determinado como ([(o volume da corrente de permeado combinado/o volume da água de alimentação) x 100] ao longo de um intervalo de tempo definido). Por exemplo, um alerta pode ser fornecido se a recuperação percentual começar a se desviar de um perfil predito ou se um limite mínimo de recuperação percentual estiver próximo (por exemplo, dentro de 10%) ou atingido.
[0066] Um alerta para a passagem de sal (SP) através de uma matriz de NF e/ou RO. Por exemplo, um alerta pode ser fornecido se um limite superior para o teor total de sólidos dissolvidos e/ou para concentração(ões) de íon(s) individuais, tais como, sem limitação, sulfato e cátions divalentes, é alcançado ou se a passagem de sal começa a se desviar de uma tendência predita.
[0067] Um alerta para a capacidade de produção da estação ao longo do tempo. Por exemplo, a capacidade de produção pode diminuir em um determinado momento para o trabalho de manutenção planejado (para uma matriz de NF, matriz de RO e/ou banco de UF) de modo que se uma matriz ou banco adicional fosse retirada da produção para limpeza nesse intervalo de tempo, a capacidade de produção mínima exigida não seria alcançada. Em tais modalidades, o sistema pode fornecer uma visualização ou indicador diferente. O operador ou o sistema/ferramenta pode, então, selecionar outro intervalo de tempo para a limpeza e determinar se a capacidade de produção mínima para a estação pode ser mantida utilizando o tempo recém-programado. Desejavelmente, o tempo da limpeza permaneceria antes de exceder um limite para a pressão de alimentação máxima ou aumento máximo na pressão transmembrana.
[0068] Em uma ou mais modalidades, o processador 60 é ainda operável para monitorar uma tendência em um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, e comparar a tendência monitorada com dados em uma memória 66 dos mesmos para produzir uma saída indicando uma causa potencial de mudanças na tendência (tais como as causas da incrustação da membrana) e/ou sugerir e/ou iniciar automaticamente uma resposta apropriada ou remédio para os mesmos. O processador 60 pode ser ainda configurado para fornecer uma programação sugerida para realizar CIPs em um ou mais dos skids de UF, um ou mais dos skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos. O processador 60 pode sugerir a programação com base nos dados inseridos em uma memória do mesmo em relação a uma duração estimada para uma CIP UF e/ou uma CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, uma necessidade de produção de água do sistema de dessalinização ou amolecimento de água, o tempo predito pelo processador 65 até que uma limpeza de cada um dos um ou mais dos skids de UF, os um ou mais dos skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos seja indicada, ou uma combinação dos mesmos.
[0069] Conforme discutido acima, os alertas referem- se a condições adversas ou prejudiciais à saúde. Normalmente, as condições limites para os parâmetros monitorados (por exemplo, uma pressão transmembrana máxima e mínima) são inseridas no sistema ou ferramenta com o limite sendo indicativo de uma condição de falha (prejudicial à saúde ou adversa). Em uma ou mais modalidades, o método, sistema e ferramenta desta invenção são operáveis para realizar análise de causa raiz na condição de falha para determinar se a condição é crítica ou não-crítica e para determinar (e/ou iniciar automaticamente) uma estratégia ou procedimento para resolver uma condição de falha crítica, por exemplo, sugerir ou iniciar a limpeza das membranas de uma matriz para restaurar a pressão transmembrana ou substituir os elementos de membrana. Com base na experiência, estratégias para lidar com as condições de falha específicas (análise de causa raiz) podem ser determinadas e inseridas no processador 65 (por exemplo, na memória 66 do mesmo) para fornecer estratégias eficazes para lidar com condições de falha específicas.
[0070] Assim, em uma ou mais modalidades, os métodos, sistemas e ferramentas desta invenção podem ser utilizados para predizer o tempo de limpeza de uma matriz de membrana, skid, ou banco; uma rotina de limpeza adequada para implementar (por exemplo, para remover microrganismos e bio- limo ou para remover escamas minerais, etc.); quanto tempo para continuar a limpeza (por exemplo, cerca de um dia); uma frequência de limpeza (por exemplo, a cada vários meses); se a frequência de limpeza for maior do que o predito; ou uma combinação dos mesmos.
[0071] As tendências de incrustação junto com as tendências relativas a gargalos na capacidade de produção de água de baixa salinidade ou amolecida (por exemplo, uma água amolecida e com sulfato reduzido, SRP) e a demanda por água de baixa salinidade ou amolecida podem, portanto, ser utilizadas para predizer quando realizar e/ou programar uma limpeza, de modo que seja possível intervir em um momento em que haja um impacto operacional reduzido associado à retirada de um ou mais grupos de membranas desligadas para limpeza.
[0072] As tendências monitoradas em 102 também podem ser utilizadas, em uma ou mais modalidades, para a seleção de uma rotina de limpeza apropriada dependendo do tipo de incrustante, por exemplo, se o incrustante for predominantemente biológico ou predominantemente uma escama mineral. Por exemplo, como observado acima, o processador 65 pode comparar uma tendência monitorada com dados (por exemplo, em uma memória 66 do processador 65) para produzir uma saída através da visualização 61 ou interface de rede 62 indicando uma causa potencial da incrustação da membrana, e/ou pode iniciar automaticamente uma resposta adequada (por exemplo, ao limpar um banco de um skid de UF, uma matriz de RO/NF, rotina de limpeza adequada para utilizar, etc.). Em outras modalidades, um ser humano pode usar a tendência monitorada para determinar uma causa potencial da incrustação da membrana e iniciar a resposta adequada. Os dados na memória 66 ou a guia de resposta podem indicar quais alertas são críticos e quais são não-críticos, juntamente com as respostas adequadas aos vários alertas. Os dados e/ou o manual de resposta podem ser atualizados com base no desempenho da estação.
[0073] Assim, em uma ou mais modalidades, o sistema pode ser ainda mais automatizado para fornecer através da saída uma resposta apropriada a um alerta com base em uma tendência monitorada. A visualização pode incluir, por exemplo, gráficos para cada matriz, banco ou fila de unidades ou módulos de membrana. A título de exemplo não-limitativo, os gráficos podem ser utilizados para exibir a mudança na pressão transmembrana ao longo do tempo. O acúmulo de bactérias e bio-limo na superfície da membrana pode resultar em perfis de "pressão" diferentes dos perfis esperados para descamação mineral. Por exemplo, se as bactérias estão crescendo na superfície da membrana, um aumento logarítmico na mudança na pressão transmembrana com o tempo pode ser observado, enquanto como as escamas tendem a se acumular mais lentamente, pode haver um aumento linear simples na TMP com o tempo. Portanto, monitorar a taxa de mudança da pressão transmembrana (ou outras tendências) para os elementos de membrana de uma matriz ou banco pode facilitar a solução de problemas de uma fonte de um desvio de tendência (por exemplo, incrustação, incluindo bioincrustação ou descamação, dano à membrana, etc.) e a seleção de uma rotina de limpeza adequada. Por exemplo, se o sistema predizer (por exemplo, por meio de uma tendência monitorada compreendendo um aumento gradual na pressão de alimentação e/ou passagem de sal) que há acúmulo predominantemente de escama mineral nas membranas de uma matriz de RO ou NF, o sistema pode selecionar automaticamente e fornecer através de saída uma rotina de limpeza (inserida em uma memória 66 do mesmo com base na recomendação do fabricante, conhecimento do engenheiro, etc.) adequada para remover ou direcionar escamas minerais. Alternativamente, o sistema pode predizer (por exemplo, através de uma tendência monitorada compreendendo um aumento rápido em DP e/ou SP) que há incrustação predominantemente biológica de uma matriz de RO/NF, o sistema pode selecionar, escolher e fornecer através de saída uma rotina de limpeza adequada para remover bactérias ou outros microrganismos, biofilmes e bio-limo.
[0074] A título de exemplo, um sistema compreendendo duas matrizes de RO, como na modalidade da Figura 3, pode experimentar um acúmulo de diferentes incrustantes em cada uma das duas matrizes de RO. Por exemplo, os incrustantes nas membranas de RO 31’ da primeira matriz de RO, tal como a primeira matriz de RO 31A1, podem compreender partículas coloidais (partículas coloidais inorgânicas ou orgânicas) e bactérias que podem produzir um bio-limo. As bactérias (ou outros microrganismos, tal como mofo) geralmente exibem um crescimento exponencial na superfície da membrana. Esses incrustantes podem ser removidos de uma maneira diferente dos incrustantes em uma segunda matriz de RO, tais como a segunda matriz de RO 31A2, e/ou uma matriz de NF, tal como matriz de NF 32A.
Por exemplo, os incrustantes na primeira matriz de RO podem ser removidos utilizando uma solução de limpeza de alto pH (alcalina) que inclui opcionalmente um detergente (tensoativo). Pode haver menos risco de formação em escama nas membranas de RO 31’ de uma primeira matriz de RO, tal como a primeira matriz de RO 31A1, em comparação com as membranas 31’ de uma segunda matriz de RO, tal como a segunda matriz de RO 31A2, como a alimentação para a primeira matriz de RO pode ser água do mar (SW) ou água de UF, enquanto a alimentação para a segunda matriz de RO e a matriz de NF em tal disposição pode ser retida da primeira matriz de RO.
Este retentado pode ser concentrado em íons precursores de precipitados em escama, tais como Ca2+, Mg2+ e Sr2+, que podem aumentar o risco de precipitação de escamas de sulfato ou no caso de Ca2+, escama de carbonato de cálcio nas membranas 31’ da segunda matriz de RO.
Também pode haver um risco aumentado de precipitação de escamas de sílica nas membranas 31’ da segunda matriz de RO.
Além disso, óxidos de metal (por exemplo, óxido de ferro, óxido de manganês e óxido de alumínio) no retentado da primeira matriz de RO podem precipitar nas superfícies das membranas 31’ da segunda matriz de RO e matriz de NF.
Uma escama pode acumular gradualmente nas membranas 31’ da primeira matriz de RO.
No entanto, o intervalo de tempo entre os tratamentos em escama pode ser significativamente mais longo do que para a segunda matriz de RO ou a matriz de NF em uma disposição como mostrado na modalidade da Figura 3. Como a segunda matriz de RO 31A2 pode ter um risco reduzido de incrustantes bacterianos porque o crescimento bacteriano é suprimido na água de alimentação de maior salinidade (retentado de RO da primeira matriz de RO 31A1) em comparação com água de UF, mas um risco aumentado de deposição em escama com o aumento da salinidade da água de alimentação, um procedimento de limpeza diferente pode ser utilizado para o mesmo.
Por exemplo, a água de limpeza usada para a segunda matriz de RO 31A2 e/ou a matriz de NF 32A pode ser principalmente uma solução acídica ou solução de agente quelante, onde o ácido ou agente quelante remove o sal precipitado.
Como a matriz de NF (como a segunda matriz de RO 31A2) é alimentada pelo retentado da primeira matriz de RO 31A1, os problemas de incrustação podem ser similares, e as unidades em cada banco que constituem a segunda matriz de RO 31A2 e a matriz de NF 32A podem ser limpas simultaneamente.
Contudo, em uma ou mais modalidades, é possível isolar separadamente as unidades da matriz de NF e as unidades/matrizes de NF são limpas separadamente das segundas unidades/matrizes de RO.
Uma vez que uma rotina de limpeza adequada é selecionada, programada e iniciada (por exemplo, iniciada pelo sistema/ferramenta e/ou intervenção humana), um sistema de controle de CIP pode executar automaticamente a CIP.
Ao monitorar os indicadores de desempenho chave e as tendências dos mesmos, tal como observado no exemplo acima mencionado, e inserir dados sobre a causa raiz de várias tendências na memória 66 do processador 65, o sistema pode ser automatizado para fornecer e/ou iniciar uma estratégia de resposta sugerida em vista da(s) tendência(s) monitorada(s). Conforme observado acima, parâmetros diferentes de TMP utilizados neste exemplo podem ser monitorados e utilizados pelo sistema/ferramenta ou engenheiro para determinar uma resposta de limpeza adequada para uma tendência monitorada. Por exemplo, conforme detalhado acima, os um ou mais parâmetros medidos pelos sensores de UF e/ou RO/NF podem incluir uma mudança na taxa de fluxo de uma das correntes (por exemplo, de permeado), uma mudança na qualidade do permeado de RO ou permeado de NF (por exemplo, teor total de sólidos dissolvidos e/ou concentração de um ou mais íons específicos ou tipos de íons nessas correntes, etc.).
[0075] Assim, em uma ou mais modalidades, o método, sistema e ferramenta descritos neste documento são automatizados para comparar tendências monitoradas de um ou mais parâmetros com dados na memória 66 de alterações de codificação do processador 65 em vários parâmetros que indicam vários sintomas de membranas, isto é, microrganismos/bioincrustação ou descamação mineral. Alternativamente ou adicionalmente, o método, sistema ou ferramenta monitora tendências de um ou mais parâmetros e fornece tendências e alertas visualmente em uma visualização e/ou através de alertas por e-mail, conforme descrito acima, e intervenção humana é empregada para determinar e iniciar uma resposta apropriada.
[0076] Conforme observado acima, o sistema pode ser automatizado para predizer o avanço no tempo para determinar o momento ideal para limpar uma matriz de RO ou NF de um skid, com base nas tendências monitoradas e ações anteriores (por exemplo, número ou frequência de limpezas), por exemplo, com base na taxa de acúmulo de incrustante (conforme evidenciado pela taxa de aumento na pressão transmembrana ou a taxa de aumento da pressão de alimentação), gargalos no fornecimento do permeado de RO ou NF (por exemplo, outra matriz está desligada para limpeza ou manutenção), e/ou variabilidade na taxa de injeção necessária para a água de injeção amolecida, de baixa salinidade ou com sulfato reduzido.
[0077] Embora referido em relação à incrustação da membrana, outras falhas que são específicas às membranas incluem danos físicos catastróficos a uma membrana, tal como uma ruptura decorrente de um aumento repentino na pressão de alimentação, hidrólises devido a um pH alto ou baixo, danos por oxidação (por exemplo, devido ao cloro), ou um programa de limpeza inadequado. Isso poderia resultar em uma queda na DP e um pico de concentração no permeado de uma matriz de RO ou NF contendo o(s) elemento(s) de membrana danificado(s). O pico de concentração ocorre quando parte da alimentação de alta salinidade que contorna a membrana através da ruptura. Isso pode resultar em um aumento inesperado na passagem de sal (um aumento na concentração de sais no permeado produzido por uma matriz de NF ou RO). Conforme observado acima, um aumento na passagem de sal pode ser detectado em cada matriz usando sensores químicos. Neste caso, o alerta ou condição de falha pode compreender exceder um limite para o TDS, concentração de sulfato, concentração de cátion divalente, etc. de uma corrente de permeado de RO ou NF. Em tais casos, o sistema/ferramenta pode sugerir ou iniciar a resolução desta condição de falha automatizando o isolamento individual de cada banco de uma matriz de NF ou RO para determinar se o(s) elemento(s) de membrana danificado(s) está(ão) em apenas um banco de um skid ou,
onde o banco contém grupos de recipientes de pressão com linhas de fornecimento comuns, linhas de retentado, linhas de permeado e válvulas, isolando grupos individuais de recipientes em cada banco (por exemplo, uma fila horizontal de um banco) para determinar quais grupos de recipientes de pressão contêm elementos de membrana danificados. O sistema poderia, então, instruir o isolamento desses recipientes de pressão e/ou fornecer uma instrução para isolar e substituir os elementos de membrana.
[0078] No caso de danos físicos aos elementos de membrana de um skid de UF (por exemplo, ruptura ou abrasão levando à água de alimentação contornando as membranas), um alerta pode ser emitido em resposta a um pico no conteúdo de sólidos suspensos do filtrado de UF o que pode levar a danos aos elementos de membrana das matrizes de RO/NF dos skids de RO/NF que estão localizados a jusante dos skids de UF. Um aumento no teor de sólidos suspensos poderia ser monitorado através de uma tela na(s) linha(s) filtrante(s) de UF 15 com um tamanho de malha que retém partículas suspensas que contornam as membranas de UF e usando um sensor de UF 40 para monitorar a pressão através da tela. Alternativamente, pode ser possível utilizar um sensor de UF 40 para monitorar a turbidez de amostras do filtrado de UF ligado em tempo real ou desligado. Tal como acontece com as matrizes de RO/NF discutidas acima, o método, sistema e ferramenta desta invenção podem ser operáveis para realizar uma análise de falha automática para determinar onde os elementos de membrana danificados estão no skid de UF (isolando um banco do skid ou grupos de recipientes de pressão (por exemplo, filas de um skid) com linhas de fornecimento comuns, linhas filtrantes e válvulas). O sistema poderia, então, emitir um alerta e/ou instrução para substituir os elementos de UF danificados, e/ou iniciar a substituição da membrana.
[0079] Além de incrustação de membrana e danos físicos catastróficos a uma membrana, o método, sistema, e ferramenta descritos neste documento podem, em uma ou mais modalidades, ser automatizados para predizer quando as membranas de RO/NF devem ser substituídas por causa do envelhecimento (degradação química e física da estrutura da membrana ao longo do tempo). Para ambas as membranas de UF e RO/NF, há perfis de pressão (por exemplo, perfis de TMP para as membranas de UF e perfis de DP para as membranas de RO/NF) que são indicativos de danos (envelhecimento prematuro). Em uma ou mais modalidades, o método, sistema e ferramenta descritos neste documento fornecem para estender ou maximizar os intervalos entre CIPs à luz das tendências monitoradas e análise de causa raiz, o que pode permitir uma redução na deterioração das membranas decorrentes dos produtos químicos de limpeza que danificam a membrana durante uma CIP.
[0080] Em uma ou mais modalidades, o método, sistema e ferramenta descritos neste documento são automatizados para fornecer um aviso regular (por exemplo, diário, semanal, quinzenal, mensal ou trimestral) de tempo de inatividade planejado para os skids de UF, e/ou matrizes de RO e/ou NF, predizendo com antecedência para estimar quando um banco de um skid de UF ou uma matriz de RO ou NF precisará ser limpo. Em uma ou mais modalidades, o método, sistema e ferramenta automatizados podem programar um horário para a limpeza de um banco de um skid de UF, ou uma matriz de RO ou uma matriz de NF de um skid de RO/NF. Além da presente condição do skid ou matriz (isto é, um ou mais parâmetros do mesmo), a programação também pode levar em consideração se outros bancos de UF ou skids ou matrizes de RO e/ou NF também estão desligados para manutenção ou limpeza.
[0081] Também é descrito aqui um método para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de RO, membranas de NF, ou uma combinação das mesmas. Tal método será agora descrito com referência à Figura 4, que é um diagrama de bloco de etapas em um método II para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, de acordo com uma modalidade desta invenção. O método pode compreender predizer, em 100, para um ou mais skids de RO/NF, um horário até que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada, em que cada um dos um ou mais skids de RO/NF compreende uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO e cada unidade de RO contém nas mesmas uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF e cada unidade de NF contém nas mesmas uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação das mesmas, e pode compreender ainda programar e/ou iniciar ou realizar CIPs em um ou mais skids de RO/NF como indicado em 110. Como discutido em parte acima em relação ao controlador 60 da Figura 1, a predição em 100 pode compreender calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF em 102, comparando cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF com base nesse parâmetro deve ser realizada, e estimar um tempo em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s) em 103, e predizer como o tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados até que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF alcançará o limite de desempenho para os mesmos em 104. Os um ou mais parâmetros de RO/NF, a comparação e o monitoramento podem ser realizados conforme descritos acima com referência ao sistema preditivo I para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de UF, membranas de RO, membranas de NF, ou uma combinação das mesmas.
[0082] A programação de CIPs em um ou mais skids de RO/NF pode ser efetuada considerando uma duração estimada para uma CIP de RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, uma necessidade de produção de água da estação (por exemplo, a necessidade de água misturada para água de baixa salinidade ou amolecida EOR), o tempo predito até que uma limpeza de um ou mais skids de RO/NF é indicada, ou uma combinação dos mesmos, de modo que a programação permita a manutenção da necessidade de produção de água durante a limpeza de um ou mais skids de RO/NF, e garante que um número de skids de CIP necessário para as CIPs programadas seja menor que um número de skids de CIP disponível. Como pode haver um número limitado de skids de CIP (por exemplo, em uma plataforma), a programação de CIPs pode levar em consideração o número de CIPs disponíveis, em uma ou mais modalidades.
[0083] Em uma ou mais modalidades, o cálculo e/ou monitoramento, a comparação e a predição são realizados por um controlador 60 compreendendo um processador 65, conforme descrito com referência à modalidade da Figura 1.
[0084] Também é descrito aqui um sistema de computador operável para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de UF, membranas de RO, membranas de NF, ou uma combinação das mesmas. O sistema compreende um controlador 60 compreendendo um processador 65 como descrito acima. Com referência novamente à Figura 1, o processador 65 está configurado para receber entradas em
101. Por exemplo, o processador 65 pode receber como entradas uma temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação das mesmas para um ou mais skids de UF; receber como entradas temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) nas correntes de permeado de, ou uma combinação dos mesmos para um ou mais skids de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos. O processador 65 pode ser ainda configurado para utilizar as entradas em 102: para um ou mais skids de UF para calcular e/ou monitorar, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF, para um ou mais skids de RO/NF para calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos. O processador 65 pode ser ainda operável para comparar em 103: cada um dos um ou mais parâmetros de UF a um limite de desempenho dos mesmos, em que o limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado em que cada um dos um ou mais parâmetros de um skid de UF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s); cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho dos mesmos, em que o limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF de um skid de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s); ou uma combinação dos mesmos. O processador 65 pode ser ainda configurado para predizer em 104 um horário até que uma limpeza no local (CIP) de cada um dos um ou mais skids de RO/NF, skids de UF, ou ambos é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados até que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF ou parâmetros de UF, respectivamente, alcance o limite de desempenho dos mesmos.
[0085] Conforme discutido acima com referência ao sistema preditivo I da modalidade da Figura 1, o controlador 60 pode compreender ainda uma visualização ou interface de usuário 61, uma interface de rede 62 ou ambos, em que o processador 65 pode produzir uma saída compreendendo uma visualização para, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, um alerta por e-mail indicando que, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos atingiu ou excedeu um nível de alerta, ou ambos.
[0086] Os um ou mais parâmetros de UF e os um ou mais parâmetros de RO/NF podem ser conforme descritos em detalhe acima com referência à modalidade da Figura 1. Como discutido acima, o processador 65 pode ser ainda operável para monitorar uma tendência em um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, e comparar a tendência monitorada com dados em uma memória 66 do processador 65 para produzir uma saída indicando uma causa potencial de incrustação das membranas de um skid de UF e/ou um skid de RO/NF para que uma CIP seja indicada. O processador 65 pode ser ainda configurado para fornecer uma programação sugerida para e/ou iniciar a execução de CIPs em um ou mais dos um ou mais skids de UF, um ou mais dos um ou mais skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, com base nos dados introduzidos na memória 66 do processador 65 em relação a uma duração estimada para um skid de CIP UF e/ou um skid de CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, um requisito de produção de água da estação de dessalinização ou amolecimento de água, o tempo predito até que uma limpeza de um ou mais dos um ou mais skids de UF, os um ou mais dos um ou mais skids de RO/NF, ou a combinação dos mesmos é indicada, ou uma combinação dos mesmos.
[0087] O método, sistema e ferramenta preditivos descritos neste documento podem ser utilizados para monitorar e manter o desempenho de membranas em uma estação de dessalinização ou amolecimento de água. O método, sistema e ferramenta descritos neste documento utilizam um software de monitoramento do desempenho de um processador para interagir com os sensores de UF e/ou RO/NF, tais como sensores de pressão e sensores de taxa de fluxo nas matrizes ou bancos e sensores que determinam como a composição (por exemplo, TDS ou concentrações de íons individuais ou tipos de íons individuais) do permeado e/ou retentado/concentrado está mudando com o tempo. Em uma ou mais modalidades, o software de monitoramento do desempenho produz uma visualização (por exemplo, um gráfico, alerta e/ou outra visualização) para indicar visualmente o desempenho das matrizes, bancos, ou filas de cada skid. Este gráfico ou outra visualização pode permitir que um operador ou engenheiro veja o que está acontecendo na superfície da membrana e determine qual rotina de limpeza usar, ou, em uma ou mais modalidades, o processador pode realizar análise de causa raiz dos parâmetros/tendências monitorados para fornecer ou iniciar uma resposta adequada.
[0088] O processador pode monitorar e/ou destacar tendências em um ou mais parâmetros de UF ou RO/NF. A ferramenta de monitoramento do desempenho prediz quando a situação se tornará inaceitável (isto é, atingir um valor máximo permitido ou limite). Isso pode permitir que um usuário ou um controlador determine quando iniciar uma limpeza. A ferramenta de monitoramento do desempenho pode ser projetada por um número de dias, por exemplo, 30 dias (isto é, fornecer uma predição da taxa de mudança de um ou mais parâmetros monitorados) e pode programar ou iniciar o início de uma limpeza em um determinado intervalo de tempo. O tempo estimado para uma limpeza pode levar em consideração as predições sobre a quantidade de água de injeção de baixa salinidade ou amolecida necessária para o sistema de injeção ao longo do tempo e gargalos na produção da água de injeção de baixa salinidade (por exemplo, quando uma matriz está fora de ação para manutenção ou existe atualmente um plano para limpar outra matriz), etc. Desta forma, uma limpeza pode ser realizada em um dia em que houver menos demanda para a água de injeção ou em um dia em que não há gargalos preditos na produção de água.
[0089] Ao permitir o monitoramento de indicadores de desempenho chave e tendências dos mesmos, o método, sistema e ferramenta desta invenção podem facilitar o gerenciamento de membrana, potencialmente diminuindo uma frequência de CIPs e, assim, reduzindo o envelhecimento das membranas e aumentando o tempo de atividade operacional.
[0090] As modalidades particulares descritas acima são apenas ilustrativas, uma vez que a presente invenção pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes, mas equivalentes, aparentes àqueles versados na técnica tendo o benefício dos ensinamentos aqui contidos. Além disso, nenhuma limitação se destina aos detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, exceto conforme descrito nas reivindicações abaixo. É, portanto, evidente que as modalidades ilustrativas particulares descritas acima podem ser alteradas ou modificadas e tais variações são consideradas dentro do escopo e do espírito da presente invenção. Modalidades alternativas que resultam das características de combinação, integração e/ou omissão da(s) modalidade(s) também estão dentro do escopo da invenção. Embora composições e métodos sejam descritos em termos mais amplos de "tendo", "compreendendo", "contendo" ou "incluindo" vários componentes ou etapas, as composições e métodos também podem "consistir essencialmente em" ou
"consistir em" os vários componentes e etapas. O uso do termo "opcionalmente" com relação a qualquer elemento de uma reivindicação significa que o elemento é necessário ou, alternativamente, o elemento não é necessário, estando ambas as alternativas dentro do escopo da reivindicação.
[0091] Os números e faixas descritos acima podem variar em alguma quantidade. Sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior é descrita, qualquer número e qualquer faixa incluída caindo dentro da faixa são especificamente descritos. Em particular, cada faixa de valores (da forma, "de cerca de a para cerca de b" ou, equivalentemente, "de aproximadamente a para b" ou, equivalentemente, "de aproximadamente a-b") descrita neste documento deve ser entendida como determinado cada número e faixa englobados dentro da faixa mais ampla de valores. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado simples e comum, a menos que de outra forma explicitamente e claramente definido pelo titular da patente. Além disso, os artigos indefinidos "um" ou "uma", conforme usados nas reivindicações, são definidos neste documento para significar um ou mais de um dos elementos que os mesmos apresentam. Se houver algum conflito no uso de uma palavra ou termo neste relatório descritivo e uma ou mais patentes ou outros documentos, as definições que são consistentes com este relatório descritivo devem ser adotadas.
[0092] Tendo descrito uma variedade de sistemas e métodos, várias modalidades podem incluir, mas não são limitadas a: A: um sistema preditivo para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o sistema compreendendo: um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de unidades de UF, cada unidade de UF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de UF; um ou mais skids de RO/NF compreendendo uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO, com cada unidade de RO contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF, com cada unidade de NF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de NF; ou uma combinação dos mesmos, sensores de UF configurados para medir uma ou mais dentre temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação dos mesmos para cada um dos um ou mais skids de UF; sensores de RO/NF configurados para medir a temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) na corrente de permeado, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos; e um controlador compreendendo um processador em comunicação de sinal com os sensores de UF, os sensores de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, em que o controlador é configurado para: receber dados de um ou mais dos sensores de UF, os sensores de RO/NF, ou ambos; calcular, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de UF, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF; comparar cada um dos um ou mais parâmetros de UF a um primeiro limite de desempenho, em que o primeiro limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada; predizer um tempo estimado até que um ou mais parâmetros de UF atingirão o primeiro limite de desempenho; calcular, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de RO/NF, um ou mais parâmetros de RO/NF; comparar cada um de um ou mais parâmetros de RO/NF para um segundo limite de desempenho, em que o segundo limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada; e predizer um tempo estimado até que um ou mais parâmetros de RO/NF atingirão o segundo limite de desempenho; B: um método para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o método compreendendo: predizer, para um ou mais skids de RO/NF, um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF seja indicada, em que cada um dos um ou mais skids de RO/NF compreende uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreendem uma pluralidade de unidades de RO e cada unidade de RO contém nos mesmos uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF e cada unidade de NF contém nos mesmos uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação dos mesmos, em que a predição compreende: calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF, comparando cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF com base nesse parâmetro deve ser realizada, e estimar um tempo em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s), e predizer como o tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados em que cada um de um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s); C: um sistema de computador operável para monitorar incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o sistema compreendendo: um controlador compreendendo um processador configurado para: receber como entradas: para um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de unidades de UF, cada unidade de UF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de UF: uma temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação dos mesmos; para um ou mais skids de RO/NF compreendendo uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO, cada unidade de RO contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF, cada unidade de NF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação dos mesmos: temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) nas correntes de permeado de, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos, utilizar as entradas: para um ou mais skids de UF para calcular e/ou monitorar, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF, para um ou mais skids de RO/NF para calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos; comparar: cada um dos um ou mais parâmetros de UF para um primeiro limite de desempenho dos mesmos, em que o primeiro limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado até que cada um dos um ou mais parâmetros de UF atingirá o primeiro limite de desempenho dos mesmos; cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF para um segundo limite de desempenho dos mesmos, em que o segundo limite de desempenho indica um horário em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado até que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá o segundo limite de desempenho dos mesmos; ou uma combinação dos mesmos; e predizer um horário até que uma limpeza no local (CIP) de cada um dos um ou mais skids de RO/NF, skids de UF ou ambos é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados até que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF ou parâmetros de UF atingirá o primeiro limite de desempenho ou o segundo limite de desempenho, respectivamente.
[0093] Cada uma das modalidades A, B e C pode ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais: Elemento 1: em que o controlador ainda compreende uma visualização, uma interface de rede, ou ambos, e em que o processador está configurado para produzir uma saída compreendendo uma visualização de um alerta para, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, um alerta por e-mail indicando que, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos atingiu ou excedeu um nível de alerta, ou ambos.
Elemento 2: em que o controlador é ainda configurado para: fornecer uma visualização contínua do parâmetro exibido, e em que o alerta fornece uma indicação visual de quão próximo um valor do parâmetro exibido está do limite do mesmo.
Elemento 3: em que o controlador é configurado para fornecer um valor de um parâmetro exibido, mas menor ou igual ao nível de alerta do mesmo.
Elemento 4: em que o controlador é configurado para calcular uma taxa de incrustação com base em, pelo menos, um de cada um dos um ou mais parâmetros ou uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o controlador é configurado para predizer um tempo estimado até que um skid alcance um limite de desempenho para esse parâmetro, dividindo uma diferença entre o valor atual desse parâmetro e um valor limite para esse parâmetro pela mudança média nesse parâmetro ao longo da taxa de intervalo de tempo de incrustação.
Elemento 5: em que a taxa de incrustação compreende uma taxa de pressão diferencial (DP) de incrustação calculada com base em um aumento médio na DP normalizada ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o horário até que um limite de desempenho de DP seja atingido é estimado dividindo uma diferença entre a DP atual e uma DP limite pela taxa média de DP de incrustação.
Elemento 6: em que o controlador é ainda operável para monitorar uma tendência em um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, e comparar a tendência monitorada com dados em uma memória dos mesmos para produzir uma saída indicando uma causa potencial da incrustação da membrana.
Elemento 7: em que o controlador é ainda configurado para fornecer uma programação sugerida para realizar CIPs em um ou mais dos skids de UF, um ou mais dos skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, com base nos dados inseridos em uma memória dos mesmos em relação a uma duração estimada para uma CIP UF e/ou uma CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, uma necessidade de produção de água do sistema de dessalinização ou amolecimento de água, o tempo predito até que uma limpeza de cada um dos um ou mais dos skids de UF, os um ou mais dos skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos é indicada, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 8: em que um ou mais parâmetros de UF são selecionados a partir de: uma taxa de fluxo de alimentação normalizada, uma pressão transmembrana normalizada (TMP), uma maior TMP normalizada em um intervalo de tempo de referência de TMP, um fluxo de skid, um fluxo de skid específico calculado como a taxa de fluxo por área de superfície dividida pela TMP, um fluxo específico com correção de temperatura (TCSF), um menor fluxo específico em um menor intervalo de tempo de referência de fluxo, uma frequência de retrolavagem (BW), uma frequência de CEB, um aumento de TMP após uma retrolavagem rotineiramente programada quimicamente melhorada (CEB), uma variedade de CIPs em um intervalo de tempo de referência de CIP, um volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, uma duração de BW, uma taxa de queda de pressão (PDR), uma taxa de pressurização, ou uma combinação dos mesmos; em que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir de: uma pressão de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão diferencial (DP) normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão motriz líquida (NDP, que é igual à pressão de alimentação menos uma pressão osmótica e uma contrapressão de permeado) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de recuperação igual à taxa de fluxo de permeado dividida pela taxa de fluxo de alimentação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, um TDS médio no permeado de cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma passagem de sal normalizada (SP) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de permeado normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de incrustação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF, uma discrepância de skid TDS que é a diferença de um TDS de saída de um skid de RO/NF de um TDS de saída de um ou mais dos outros skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos; ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 9: em que um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico no menor intervalo de tempo de referência de fluxo, e em que o intervalo de tempo de referência de menor fluxo específico é de 24 horas, em que o intervalo de tempo de referência de TMP é de 24 horas, em que uma CEB rotineiramente programada é uma CEB diária, em que um intervalo de tempo de referência de CIP é de três meses, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 10: em que um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico, o volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, a frequência de BW, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 11: em que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação, a frequência de limpeza de CIP, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 12: em que a taxa de fluxo de alimentação normalizada é normalizada em relação à temperatura de referência e/ou pressão motriz líquida, em que a pressão de alimentação normalizada é a pressão de alimentação normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, em que a SP normalizada é a SP normalizada para uma taxa de fluxo de referência e temperatura de referência, em que a TMP normalizada é a TMP normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, em que a DP normalizada é a DP normalizada em relação a uma temperatura de referência e taxa de fluxo de referência, em que a taxa de fluxo de permeado normalizada é a taxa de fluxo de permeado normalizada em relação a uma temperatura de referência e NDP de referência, ou uma combinação dos mesmos, e em que a temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação são aqueles valores em um primeiro dia de operação.
Elemento 13: em que a frequência de CEB compreende o número de CEBs em 7 dias, em que a frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF compreende o número de CIP que limpa por ano, em que a frequência de BW compreende o número de BWs em um período de 24 horas, ou uma combinação dos mesmos; Elemento 14: em que a comparação ainda compreende determinar uma taxa de incrustação com base em, pelo menos,
um dos um ou mais parâmetros de RO/NF calculando uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e estimando o tempo em que o, pelo menos, um parâmetro atingirá um limite de desempenho do mesmo, dividindo uma diferença entre o valor atual de, pelo menos, um parâmetro e o valor limite para esse parâmetro pela taxa de incrustação com base nesse parâmetro.
Elemento 15: em que os um ou mais parâmetros compreendem a pressão diferencial (DP) normalizada, em que a taxa de incrustação compreende uma taxa de DP de incrustação calculada com base em um aumento médio na DP normalizada ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o tempo em que um limite de desempenho de DP seja atingido é estimado dividindo uma diferença entre a DP atual e uma DP limite pela taxa média de DP de incrustação.
Elemento 16: em que o monitoramento compreende o monitoramento de uma tendência de um ou mais parâmetros de RO/NF para determinar uma causa potencial da incrustação das membranas.
Elemento 17: compreendendo ainda programar CIPs em um ou mais skids de RO/NF considerando uma duração estimada para uma CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, uma necessidade de produção de água da estação, o tempo predito até que uma limpeza de um ou mais skids de RO/NF seja indicada, ou uma combinação dos mesmos, de modo que a programação permita a manutenção da necessidade de produção de água durante a limpeza de um ou mais skids de RO/NF, e um número de skids de CIP necessária para as CIPs programadas seja menor que um número de skids de CIP disponível.
Elemento 18: em que o cálculo e/ou monitoramento, a comparação e a predição são realizados por um controlador compreendendo um processador.
Elemento 19: em que os um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir de: uma pressão de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, a pressão diferencial (DP) normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão motriz líquida (NDP, que é igual à pressão de alimentação menos uma pressão osmótica e uma contrapressão do permeado) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma relação de recuperação igual à taxa de fluxo de permeado dividida pela taxa de fluxo de alimentação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, um TDS no permeado de cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma passagem de sal normalizada (SP) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de permeado normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de incrustação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma frequência de limpeza de CIP para cada um dos um ou mais skids de RO/NF, uma discrepância de skid de TDS que é a diferença de um TDS de saída de um skid de RO/NF de um TDS de saída de um ou mais dos outros skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 20: em que os um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação de uma ou mais matrizes de RO/NF, a frequência de limpeza de CIP por skid de RO/NF, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 21: em que a pressão de alimentação normalizada é a pressão de alimentação normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, em que a taxa de fluxo de alimentação normalizada é a taxa de fluxo de alimentação normalizada em relação a uma temperatura de referência e/ou NDP, em que a SP normalizada é a SP normalizada para uma taxa de fluxo de referência e temperatura de referência, em que a DP normalizada é a DP normalizada em relação a uma temperatura de referência e taxa de fluxo de referência, em que a taxa de fluxo de permeado normalizada é a taxa de fluxo de permeado normalizada em relação a uma temperatura de referência e NDP de referência, ou uma combinação dos mesmos, e em que a temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação desses valores estão no primeiro dia de operação.
Elemento 22: em que a frequência de limpeza de CIP para cada um dos um ou mais skids de RO/NF é o número de CIPs por ano; Elemento 23: em que uma taxa de incrustação para cada um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, é calculada com base em uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o tempo estimado até o skid atingirá um limite de desempenho para esse parâmetro que é predito dividindo uma diferença entre um valor atual desse parâmetro e um valor limite para esse parâmetro pela mudança média nesse parâmetro ao longo da taxa de intervalo de tempo de incrustação.
Elemento 24: em que o processador é ainda operável para monitorar uma tendência em um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, e comparar a tendência monitorada com dados em uma memória do processador para produzir uma saída indicando uma causa potencial de incrustação das membranas de um skid de UF e/ou um skid de RO/NF para que uma CIP seja indicada.
Elemento 25: em que o processador é ainda configurado para fornecer uma programação sugerida para realizar CIPs em um ou mais dos um ou mais skids de UF, um ou mais dos um ou mais skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, com base em dados inseridos em uma memória do processador em relação a uma duração estimada para um skid de CIP UF e/ou um skid de CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, uma necessidade de produção de água da estação de dessalinização ou amolecimento de água, o tempo predito até que uma limpeza de um ou mais dos um ou mais skids de UF, um ou mais dos um ou mais skids de RO/NF, ou a combinação dos mesmos é indicada, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 26: em que um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico, o volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, a frequência de BW, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 27: em que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação, a frequência de limpeza de CIP, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 28: em que o intervalo de tempo de referência de menor fluxo específico é de 24 horas, em que o intervalo de tempo de referência de TMP é de 24 horas, em que uma CEB programada rotineiramente é uma CEB diária, em que um intervalo de tempo de referência de CIP é de três meses, ou uma combinação dos mesmos.
Elemento 29: em que a temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação são aqueles valores em um primeiro dia de operação.
Elemento 30: em que a frequência de CEB compreende o número de CEBs em 7 dias, em que a frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF compreende o número de limpezas de CIP por ano, em que a frequência de BW compreende o número de BWs em um 24 período de horas, ou uma combinação dos mesmos.
[0094] Embora certas modalidades tenham sido mostradas e descritas, modificações das mesmas podem ser feitas por um versado na técnica sem se afastar dos ensinamentos desta invenção.
[0095] Numerosas outras modificações, equivalentes e alternativas tornar-se-ão evidentes para os versados na técnica, uma vez que a invenção acima seja totalmente apreciada. Pretende-se que as seguintes reivindicações sejam interpretadas de modo a abranger tais modificações, equivalentes e alternativas quando aplicáveis. Desta maneira, o escopo de proteção não é limitado pela invenção estabelecida acima, mas é apenas limitado pelas reivindicações que se seguem, esse escopo incluindo equivalentes do objeto das reivindicações.

Claims (38)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema preditivo para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de unidades de UF, cada unidade de UF contendo na mesma uma pluralidade de membranas de UF; um ou mais skids de RO/NF compreendendo uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende: uma pluralidade de unidades de RO, com cada unidade de RO contendo na mesma uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF, com cada unidade de NF contendo na mesma uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação dos mesmos; sensores de UF configurados para medir uma ou mais dentre temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação dos mesmos para cada um dos um ou mais skids de UF; sensores de RO/NF configurados para medir temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) na corrente de permeado, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos; e um controlador compreendendo um processador em comunicação de sinal com os sensores de UF, os sensores de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, em que o controlador é configurado para: receber dados de um ou mais dos sensores de UF, os sensores de RO/NF, ou ambos; calcular, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de UF, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF; comparar cada um dos um ou mais parâmetros de UF a um primeiro limite de desempenho, em que o primeiro limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um skid de UF deve ser realizada; predizer um tempo estimado em que um ou mais parâmetros de UF atingirão o primeiro limite de desempenho; calcular, utilizando os dados de um ou mais dos sensores de RO/NF, um ou mais parâmetros de RO/NF; comparar cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF com um segundo limite de desempenho, em que o segundo limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um skid de RO/NF deve ser realizada; e predizer um tempo estimado em que um ou mais parâmetros de RO/NF atingirão o segundo limite de desempenho.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador ainda compreende uma visualização, uma interface de rede, ou ambos, e em que o processador está configurado para produzir uma saída para, pelo menos, um de um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, um alerta por e-mail indicando que, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos atingiu ou excedeu um nível de alerta, ou ambos.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador é ainda configurado para: fornecer uma visualização contínua do parâmetro exibido.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para fornecer uma primeira visualização de alerta quando o valor de um parâmetro exibido for maior do que um nível limite, mas menor ou igual ao nível de alerta correspondente.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para calcular uma taxa de incrustação com base em, pelo menos, um de cada um dos um ou mais parâmetros ou uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o controlador é configurado para predizer um tempo estimado até que um skid alcance um limite de desempenho para esse parâmetro, dividindo uma diferença entre o valor atual desse parâmetro e um valor limite para esse parâmetro pela mudança média nesse parâmetro ao longo da taxa de intervalo de tempo de incrustação.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a taxa de incrustação compreende uma taxa de pressão diferencial (DP) de incrustação calculada com base em um aumento médio na DP normalizada ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o tempo até um limite de desempenho de DP é alcançado é estimado dividindo uma diferença entre a DP atual e uma DP limite pela taxa média de DP de incrustação.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é ainda configurado para monitorar uma tendência em um ou mais parâmetros de UF, um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, e comparar a tendência monitorada com dados em uma memória dos mesmos para produzir uma saída indicando uma causa potencial da incrustação da membrana.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é ainda configurado para fornecer uma programação sugerida para realizar CIPs em um ou mais dos skids de UF, um ou mais dos skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, em que a programação sugerida para realizar CIPs é com base em dados inseridos em uma memória dos mesmos em relação a uma duração estimada para uma CIP UF e/ou uma CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, uma necessidade de produção de água a partir do sistema de dessalinização ou amolecimento de água, o tempo predito em que uma limpeza de cada um de um ou mais dos skids de UF, os um ou mais dos skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros de UF são selecionados a partir de: uma taxa de fluxo de alimentação normalizada, uma pressão transmembrana normalizada (TMP), uma maior TMP normalizada em um intervalo de tempo de referência de TMP, um fluxo de skid, um fluxo de skid específico calculado como a taxa de fluxo por área de superfície dividida pela TMP, um fluxo específico com correção de temperatura (TCSF), um menor fluxo específico em um menor intervalo de tempo de referência de fluxo, uma frequência de retrolavagem (BW), uma frequência de CEB, um aumento de TMP após uma retrolavagem quimicamente melhorada rotineiramente programada (CEB), uma variedade de CIPs em um intervalo de tempo de referência de CIP, um volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, uma duração de BW, uma taxa de queda de pressão (PDR), uma taxa de pressurização, ou uma combinação dos mesmos; em que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir de: uma pressão de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão diferencial (DP) normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão motriz líquida (NDP, que é igual à pressão de alimentação menos uma pressão osmótica e uma contrapressão do permeado) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de recuperação igual à taxa de fluxo de permeado dividida pela taxa de fluxo de alimentação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, um TDS médio no permeado de cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma passagem de sal normalizada (SP) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de permeado normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de incrustação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF, uma discrepância de skid de TDS que é a diferença de um TDS de saída de um skid de RO/NF de um TDS de saída de um ou mais dos outros skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos; ou uma combinação dos mesmos.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico no menor intervalo de tempo de referência de fluxo, e em que o intervalo de tempo de referência de menor fluxo específico é de 24 horas, em que o intervalo de tempo de referência de TMP é de 24 horas, em que uma CEB rotineiramente programada é uma CEB diária, em que um intervalo de tempo de referência de CIP é de três meses, ou uma combinação dos mesmos.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico, o volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, a frequência de BW, ou uma combinação dos mesmos.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação, a frequência de limpeza de CIP, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a taxa de fluxo de alimentação normalizada é normalizada em relação a uma temperatura de referência e/ou pressão motriz líquida, em que a pressão de alimentação normalizada é a pressão de alimentação normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, em que a SP normalizada é a SP normalizada para uma taxa de fluxo de referência e temperatura de referência, em que a TMP normalizada é a TMP normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, em que a DP normalizada é a DP normalizada em relação a uma temperatura de referência e taxa de fluxo de referência, em que a taxa de fluxo de permeado normalizada é a taxa de fluxo de permeado normalizada em relação a uma temperatura de referência e NDP de referência, ou uma combinação das mesmas, e em que a temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação são aqueles valores em um primeiro dia de operação.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a frequência de CEB compreende o número de CEBs em 7 dias, em que a frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF compreende o número de limpezas de CIP por ano, em que a frequência de BW compreende o número de BWs em um período de 24 horas, ou uma combinação dos mesmos.
15. Método para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água, compreendendo membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o método caracterizado pelo fato de que compreende: predizer, para um ou mais skids de RO/NF, um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada, em que cada um dos um ou mais skids de RO/NF compreende uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO e cada unidade de RO contém nos mesmos uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF e cada unidade de NF contém nos mesmos uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação dos mesmos, em que a predição compreende: calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF,
comparar cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF a um limite de desempenho, em que o limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de skid de RO/NF com base nesse parâmetro deve ser realizada, e estima um tempo em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s), e predizer como o tempo em que uma limpeza no local (CIP) de um ou mais skids de RO/NF é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados em que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF atingirá(ão) o limite de desempenho do(s) mesmo(s).
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a comparação ainda compreende determinar uma taxa de incrustação com base em pelo menos um dos um ou mais parâmetros de RO/NF calculando uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e estimar o tempo em que o pelo menos um parâmetro atingirá um limite de desempenho do mesmo, dividindo uma diferença entre o valor atual de, pelo menos, um parâmetro e o valor limite para esse parâmetro pela taxa de incrustação com base nesse parâmetro.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros compreendem a pressão diferencial (DP) normalizada, em que a taxa de incrustação compreende uma taxa de DP de incrustação calculada com base em um aumento médio em DP normalizada ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o tempo até que um limite de desempenho de DP seja atingido é estimado dividindo uma diferença entre a DP atual e uma DP limite pela taxa média de DP de incrustação.
18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o monitoramento compreende monitorar uma tendência de um ou mais parâmetros de RO/NF para determinar uma causa potencial de incrustação das membranas.
19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que ainda compreende programar CIPs em um ou mais skids de RO/NF considerando uma duração estimada para uma CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, um requisito de produção para água da estação, o tempo predito até que uma limpeza de um ou mais skids de RO/NF é indicada, ou uma combinação dos mesmos, de modo que a programação permita a manutenção da necessidade de produção de água durante a limpeza de um ou mais skids de RO/NF, e um número de skids de CIP necessário para as CIPs programadas seja menor que um número de skids de CIP disponível.
20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o cálculo e/ou monitoramento, a comparação e a predição são realizados por um controlador compreendendo um processador.
21. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir de: uma pressão de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão diferencial (DP) normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma pressão motriz líquida (NDP, que é igual à pressão de alimentação menos uma pressão osmótica e uma contrapressão do permeado) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma relação de recuperação igual à taxa de fluxo de permeado dividida pela taxa de fluxo de alimentação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, um TDS no permeado de cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma passagem de sal normalizada (SP) para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de fluxo de permeado normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma taxa de incrustação para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF, uma frequência de limpeza de CIP para cada um dos um ou mais skids de RO/NF, uma discrepância de skid de TDS que é a diferença de um TDS de saída de um skid de RO/NF de um TDS de saída de um ou mais dos outros skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação de uma ou mais matrizes de RO/NF, a frequência de limpeza de CIP por skid de RO/NF, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a pressão de alimentação normalizada é a pressão de alimentação normalizada em relação a uma taxa de fluxo de referência, em que a taxa de fluxo de alimentação normalizada é a taxa de fluxo de alimentação normalizada em relação a uma temperatura de referência e/ou NDP, em que a SP normalizada é a SP normalizada para uma taxa de fluxo de referência e temperatura de referência, em que a DP normalizada é a DP normalizada em relação a uma temperatura de referência e taxa de fluxo de referência, em que a taxa de fluxo de permeado normalizada é a taxa de fluxo de permeado normalizada em relação a uma temperatura de referência e NDP de referência, ou um combinação dos mesmos, e em que a temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação são aqueles valores em um primeiro dia de operação.
24. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a frequência de limpeza de CIP para cada um dos um ou mais skids de RO/NF é o número de CIPs por ano.
25. Sistema de computador operável para monitorar a incrustação de membranas de uma estação de dessalinização ou amolecimento de água compreendendo membranas de ultrafiltração (UF), membranas de osmose reversa (RO), membranas de nanofiltração (NF), ou uma combinação das mesmas, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um controlador compreendendo um processador configurado para: receber como entradas: para um ou mais skids de UF compreendendo uma pluralidade de unidades de UF, cada unidade de UF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de UF: uma temperatura de entrada, pressão de entrada, pressão de saída, taxa de fluxo, ou uma combinação dos mesmos; para um ou mais skids de RO/NF compreendendo uma ou mais matrizes de RO/NF, em que cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF compreende uma pluralidade de unidades de RO, cada unidade de RO contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de RO, uma pluralidade de unidades de NF, cada unidade de NF contendo nos mesmos uma pluralidade de membranas de NF, ou uma combinação dos mesmos: temperatura de entrada, pressão de alimentação, pressão de saída, taxa de fluxo de alimentação, taxa de fluxo de permeado, total de sólidos dissolvidos (TDS) nas correntes de permeado de, ou uma combinação dos mesmos para cada uma das uma ou mais matrizes de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos, utilizar as entradas: para um ou mais skids de UF para calcular e/ou monitorar, para cada um dos um ou mais skids de UF, um ou mais parâmetros de UF, para um ou mais skids de RO/NF para calcular e/ou monitorar um ou mais parâmetros de RO/NF; ou uma combinação dos mesmos; comparar: cada um dos um ou mais parâmetros de UF para um primeiro limite de desempenho, em que o primeiro limite de desempenho indica um tempo em que uma limpeza no local (CIP) do skid de UF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado até que cada um dos um ou mais parâmetros de UF atingirá o primeiro limite de desempenho; cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF para um segundo limite de desempenho, em que o segundo limite de desempenho indica um momento em que uma limpeza no local (CIP) do skid de RO/NF deve ser realizada, e predizer um tempo estimado até que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF de um skid de RO/NF atingirá o segundo limite de desempenho do mesmo; ou uma combinação dos mesmos; e predizer um tempo em que uma limpeza no local (CIP) de cada um dos um ou mais skids de RO/NF, skids de UF, ou ambos é indicada como o menor tempo estimado entre os tempos estimados até que cada um dos um ou mais parâmetros de RO/NF ou parâmetros de UF atingirá o primeiro limite de desempenho ou o segundo limite de desempenho, respectivamente.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o controlador ainda compreende uma visualização, uma interface de rede, ou ambos, e em que o processador produz uma saída compreendendo uma visualização de um alerta para, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, um alerta por e-mail indicando que, pelo menos, um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos atingiu ou excedeu um nível de alerta, ou ambos.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o controlador fornece uma visualização contínua de cada parâmetro exibido.
28. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que um primeiro alerta é exibido quando o valor de um parâmetro exibido é maior do que um limite, mas menor ou igual ao nível de alerta do mesmo.
29. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que uma taxa de incrustação para cada um dos um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, é calculada com base em uma mudança média nesse parâmetro ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o tempo estimado até que o skid alcance um limite de desempenho para esse parâmetro é predito dividindo uma diferença entre um valor atual desse parâmetro e um valor limite para esse parâmetro pela mudança média nesse parâmetro ao longo do taxa de intervalo de tempo de incrustação.
30. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a taxa de incrustação compreende uma taxa de pressão diferencial (DP) de incrustação calculada com base em um aumento médio em DP normalizada ao longo de uma taxa de intervalo de tempo de incrustação, e em que o tempo até um limite de desempenho de DP é alcançado é estimado dividindo uma diferença entre a DP atual e uma DP limite pela taxa média de DP de incrustação.
31. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o processador é ainda operável para monitorar uma tendência em um ou mais parâmetros de UF, os um ou mais parâmetros de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, e comparar a tendência monitorada com dados em uma memória do processador para produzir uma saída indicando uma causa potencial de incrustação das membranas de um skid de UF e/ou um skid de RO/NF para o qual uma CIP é indicada.
32. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o processador é ainda configurado para fornecer uma programação sugerida para realizar CIPs em um ou mais dos um ou mais skids de UF, um ou mais dos um ou mais skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos, com base nos dados inseridos em uma memória do processador em relação a uma duração estimada para um skid de CIP UF e/ou um skid de CIP RO/NF, a disponibilidade de um ou mais skids de CIP, um requisito de produção para água da estação de dessalinização ou amolecimento de água, o tempo predito até que uma limpeza de um ou mais dos um ou mais skids de UF, um ou mais dos um ou mais skids de RO/NF, ou a combinação dos mesmos é indicada, ou uma combinação dos mesmos.
33. Sistema, de acordo com a reivindicação 25: caracterizado pelo fato de que os um ou mais parâmetros de UF são selecionados a partir de: uma taxa de fluxo de alimentação normalizada, uma pressão transmembrana normalizada (TMP), uma maior TMP normalizada em um intervalo de tempo de referência de TMP, um fluxo de skid, um fluxo de skid específico calculado como a taxa de fluxo por área de superfície dividida pela TMP, um fluxo específico com correção de temperatura (TCSF), um menor fluxo específico em um menor intervalo de tempo de referência de fluxo, uma frequência de retrolavagem (BW), uma frequência de CEB, um aumento de TMP após uma CEB rotineiramente programada, uma variedade de CIPs em um intervalo de tempo de referência de CIP, um volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma retrolavagem (BW) ou retrolavagem quimicamente melhorada (CEB), uma duração de BW, uma taxa de queda de pressão (PDR), uma taxa de pressurização, ou uma combinação dos mesmos; em que um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir de: uma pressão de alimentação normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes, uma taxa de fluxo de alimentação normalizada, uma pressão diferencial (DP) normalizada para cada uma das uma ou mais matrizes, uma pressão motriz líquida (NDP, que é igual à pressão de alimentação menos uma pressão osmótica e uma contrapressão do permeado) para cada uma das uma ou mais matrizes, uma relação de recuperação igual à taxa de fluxo de permeado dividida pela taxa de fluxo de alimentação para cada uma das uma ou mais matrizes, um TDS no permeado de cada uma das uma ou mais matrizes, uma passagem de sal normalizada (SP) para cada uma das uma ou mais matrizes, uma taxa de fluxo de permeado normalizada, uma frequência de limpeza de CIP para cada skid de RO/NF, uma taxa de incrustação para cada uma das uma ou mais matrizes, uma discrepância de TDS que é a diferença de um TDS de saída de um skid de RO/NF de um TDS de saída de um ou mais dos outros skids de RO/NF, ou uma combinação dos mesmos; ou uma combinação dos mesmos.
34. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que os um ou mais parâmetros de UF compreendem o menor fluxo específico, o volume de líquido introduzido em um skid de UF durante uma BW ou CEB, a frequência de BW, ou uma combinação dos mesmos.
35. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que os um ou mais parâmetros de RO/NF são selecionados a partir da taxa de incrustação, a frequência de limpeza de CIP, a discrepância de skid de TDS, ou uma combinação dos mesmos.
36. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o intervalo de tempo de referência de menor fluxo específico é de 24 horas, em que o intervalo de tempo de referência de TMP é de 24 horas, em que uma CEB rotineiramente programada é uma CEB diária, em que um intervalo de tempo de referência de CIP é de três meses, ou uma combinação dos mesmos.
37. Sistema, de acordo com a reivindicação 33,
caracterizado pelo fato de que a temperatura de referência, a taxa de fluxo de referência, a pressão motriz líquida de referência, ou uma combinação são aqueles valores em um primeiro dia de operação.
38. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a frequência de CEB compreende o número de CEBs em 7 dias, em que a frequência de limpeza de CIP para cada um dos skids de RO/NF compreende o número de limpezas CIP por ano, em que a frequência de BW compreende o número de BWs em um período de 24 horas, ou uma combinação dos mesmos.
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