BRPI0909826B1

BRPI0909826B1 - Método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é gerada durante a síntese de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos partindo do gás monóxido de carbono e do gás hidrogênio

Info

Publication number: BRPI0909826B1
Application number: BRPI0909826-7A
Authority: BR
Inventors: Masayo Shinohara; Kazushige Kawamura; Satoshi Ogi; Hiromi Koshizuka; Hiroo Takabatake; Tadahiro Uemura; Masahide Taniguchi
Original assignee: Chiyoda Corporation
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2019-03-19
Also published as: MY158187A; JP5303751B2; BRPI0909826A2; AU2009230315A1; RU2480414C2; WO2009119351A1; AU2009230315B2; JPWO2009119351A1; RU2010143376A

Abstract

método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é gerada durante a síntese de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos partindo do gás monóxido de carbono e 5 do gás hidrogênio em relação à purificação de água de subproduto para a produção de água adequada para vários usos, em que a água de subproduto é gerada como um subproduto de uma mistura de hidrocarbonetos liquefeitos de acordo com método de ft, é desejado que o custo de equipamento e o custo de operação sejam diminuídos. através da realização do tratamento de destilação (1) da água de subproduto que foi separada do produto de reação de acordo com a produção de hidrocarbonetos utilizando gás de síntese, a água tratada primária é obtida. subsequentemente, através da realização de um tratamento de separação em membrana semipermeável (2) da água tratada primária de uma maneira de fluxo cruzado, a água purificada é obtida. a água purificada pode ser drenada para dentro de um rio ou um mar, etc., mas é preferencialmente utilizada como água industrial, água para irrigação, água potável, etc. em adição, a água concentrada gerada partindo do tratamento de separação em membrana semipermeável (2) é submetida a um tratamento biológico e também a separação sólido-líquido é realizada para purificar a água concentrada. em adição, a água obtida após o tratamento biológico é, por exemplo, transportada para o tratamento de separação em membrana semipermeável (2) e tratada novamente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA O TRATAMENTO DE PURIFICAÇÃO DE ÁGUA DE SUBPRODUTO QUE É GERADA DURANTE A SÍNTESE DE UMA MISTURA DE HIDROCARBONETOS LÍQUIDOS PARTINDO DO GÁS MONÓXIDO DE CARBONO E DO GÁS HIDROGÊNIO.

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método para o tratamento de purificação de água de subproduto para a obtenção de água que pode ser utilizada para vários usos, através do tratamento de água de subproduto que é produzida durante a produção de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos partindo do gás monóxido de carbono e do gás hidrogênio com base na reação de Fischer-Tropsch, etc.

T écnica Antecedente

A reação de Fischer-Tropsch (síntese) é conhecida como um método para a síntese de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos partindo de um gás de síntese que compreende monóxido de carbono e hidrogênio com base em uma reação catalítica e é também abreviada como método de FT.

De acordo com o método de FT, por exemplo, um material sólido tal como carvão, combustível de madeira, biomassa e resíduo contendo carbono ou um material gasoso tal como gás natural sofre combustão ou gaseificação parcial utilizando vapor para preparar gás de síntese (CO, H2) descrito anteriormente e o gás de síntese é transformado em um hidrocarboneto líquido utilizando um catalisador de ferro ou um catalisador de cobalto com base no método de FT.

Convencionalmente, como o óleo de petróleo basicamente barato tem sido fornecido em uma quantidade massiva, o uso do método de FT não tem sido tão popular. Entretanto, o combustível líquido obtido partindo do método de FT, por exemplo, o combustível diesel ou o oombustível para avião a jato, tem baixo teor de enxofre e possui pouco efeito sobre o ambiente, assim o método é agora recémavaliado. Em adição, para utilizar gás natural de reserva rica como uma alternativa para o óleo de petróleo, é necessário converter o gás natural em um hidrocarboneto liquefeito com base no método de FT. Em adição, através da utilização de um hidrocarboneto liquefeito derivado do gás natural como matérias-primas, um produto que é equivalente

Petição 870190000169, de 02/01/2019, pág. 4/11 aos derivados do óleo de petróleo também pode ser produzido. Ou seja, com a conversão em um hidrocarboneto liquefeito, o uso de gás natural que está presente em uma reserva relativamente rica na natureza pode ser diversificado.

Em adição, através da liquefaçâo do gás natural com base no método de FT, este pode ser armazenado e transportado na forma de um líquido à temperatura ambiente sem ter o gás natural em um estado líquido através do resfriamento até uma temperatura extremamente baixa, uma vez que foi tratado de acordo com um método convencional.

O gás metano, que é incluído em hidrato de metano e atualmente chama grande atenção, também pode ser liquefeito com base no método de FT.

Enquanto isso, embora uma demanda por água seja maior que nunca anteriormente devido a um aumento nos crescimentos da população mundial, a industrialização de uma maior produção no terceiro mundo de bioetanol e similar, os recursos de água ficam localizados geograficamente devido ao aquecimento global. Como um resultado, a deficiência de água se torna um problema mais ameaçador. Para resolver este problema, é agora enormemente necessário um desenvolvimento tecnológico tal como o aumento da qualidade da água tratada obtida da água drenada e um aumento da proporção de recuperação de água etc.

Aqui, uma reação química com base no método de FT pode ser descrita como a seguir.

(2n+1)H2+nCO —> CntLn+z+nFLO

Assim, de acordo com método de FT, a água é produzida como um subproduto de água junto com hidrocarbonetos partindo do gás de hidrogênio e do gás de monóxido de carbono (isto é, água de subproduto de Fischer-Tropsch). Em termos de quantidade, são produzidos mais que hidrocarbonetos liquefeitos.

Uma mistura que compreende esta água de subproduto de Fischer-Tropsch e hidrocarbonetos é separada em gás (hidrocarbonetos de fase gasosa), óleo (hidrocarbonetos de fase líquida) e água de subproduto através da utilização de um separador em três fases ou um agente aglutinante, etc. Os hidrocarbonetos liquefeitos preparados dessa maneira são utilizados como uma alternativa para o óleo de petróleo.

No restante da água de subproduto, hidrocarbonetos não removidos em um estado flutuante, hidrocarbonetos dissolvidos em água e metais derivados de um catalisador, etc. são incluídos como impurezas.

Definição dos termos

Na divulgação técnica da presente invenção, os hidrocarbonetos que estão incluídos na água de subproduto não tratada como descrito anteriormente são definidos de acordo com quatro categorias separadas. Com base em tais categorias, descrições mais detalhadas são fornecidas a seguir.

O termo substância orgânica à base de hidrocarboneto indica cada substância orgânica que é incluída na água de subproduto não tratada.

O termo hidrocarboneto indica uma substância orgânica que permanece em um estado de flutuação (isto é, óleo) que não foi completamente removida por um separador, isto é, uma mistura que contém hidrocarbonetos alifáticos/aromáticos/alicíclicos e hidrocarbonetos ligeiramente solúveis em água e que contêm oxigênio. Os exemplos destes incluem hexano, benzeno, fenol, benzaldeído e similares.

O termo hidrocarboneto que contém oxigênio não ácido indica um hidrocarboneto que é solúvel em água e contém oxigênio que não é ácido. Os exemplos destes incluem metanol, etanol, acetona, formaldeído e similares.

O termo hidrocarboneto que contém oxigênio ácido indica ácidos carboxílicos que são solúveis em água e ácidos. Os exemplos dos mesmos incluem ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico e similares.

Enquanto isso, há dois tipos de reação de Fischer-Tropsch, isto é, a reação é realizada à temperatura baixa ou à temperatura alta. Para uma reação à temperatura baixa, um catalisador de cobalto ou um catalisador de ferro pode ser utilizado. Para uma reação à temperatura alta, é utilizado um catalisador de ferro. Devido a estes tipos separados de reação de Fischer-Tropsch que possuem métodos diferentes, os componentes que estão incluídos na água de subproduto são também diferentes um do outro.

A água de subproduto descrita anteriormente contamina um ambiente quando esta é descartada como está, e considerando que um uso eficiente de água de subproduto é requerido agora, é tratada com água e então liberada como água de descarte ou reutilizada como água industrial, etc.

Como um tratamento de água (isto é, purificação) de água de subproduto, por exemplo, vários métodos foram sugeridos incluindo um método que compreende várias etapas de destilação, microfiltração, ultrafiltração, separação com membrana com base em uma membrana para osmose inversa, etc. (por exemplo, ver o Documento de Patente 1 e o Documento de Patente 2).

De acordo com estes métodos, a destilação é realizada como um tratamento primário de um tratamento em várias etapas. Como um resultado, não somente os hidrocarbonetos, mas também a maior parte de hidrocarbonetos que contêm oxigênio que não são ácidos pode ser removida.

Em adição, uma quantidade extremamente pequena das duas substâncias orgânicas descritas anteriormente e os hidrocarbonetos que contêm oxigênio acídico é removida através de separação com membrana.

Em adição, há um método que, através da utilização de gás de síntese que compreende monóxido de carbono e hidrogênio como descrito anteriormente, o éter dimetílico (DME) é sintetizado e utilizado como combustível diesel, etc.

A água de subproduto é também gerada partindo do método de síntese de DME utilizando gás de síntese e precisa ser tratado da mesma maneira que a água de subproduto descrita anteriormente.

[Documento de Patente 1] Publicação Nacional PCT Japonesa No. 2006-514579 [Documento de Patente 2] Publicação Nacional PCT Japonesa No. 2006-534469

Divulgação da Invenção

Problemas técnicos a serem resolvidos pela invenção

Enquanto isso, quando o tratamento da água é realizado com base na separação em membrana para microfiltração, na separação em membrana para ultrafiltração, na separação em membrana semipermeável e similares, este é principalmente realizado de uma maneira de fluxo cruzado. Assim, é obtida a permeação da água que permeia a membrana e não contém impurezas e da água concentrada que não permeia a membrana e contém quantidade concentrada das impurezas.

Neste caso, quando a proporção de recuperação for, por exemplo, de 70% para a separação em membrana, isto é, para o caso em que a água tratada obtida após destilação é separada através de um tratamento de separação em membrana em uma única ou em várias etapas, quando a água permeada final é de 70%, isto gera 30% de água concentrada.

É óbvio que tais 30% de água concentrada não podem ser utilizados como água industrial, etc., como está. Mesmo quando esta é drenada, é difícil dizer que está completamente purificada. Como tal, é necessário um tratamento de água separado desta água concentrada.

A presente invenção, que é desenvolvida em vista das circunstâncias anteriores, deve fornecer um método de tratamento de purificação que pode ser utilizado para um tratamento eficiente da água concentrada quando for utilizada uma separação em membrana.

Meios para resolver os problemas

Com a finalidade de atingir o objetivo descrito anteriormente da invenção, o método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é descrito na reivindicação 1 está relacionado a um método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é gerada durante a síntese de uma mistura de hidrocarbonetos liquefeitos partindo do gás monóxido de carbono e do gás hidrogênio, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

realizar um tratamento de destilação da água de subproduto para fornecer água tratada primária, separar a água tratada primária em água purificada e água concentrada através da utilização de uma membrana semipermeável, obter a água concentrada como água tratada secundária, realizando um tratamento biológico para pelo menos parte da água tratada secundária e também obter a água tratada resultante da separação sólido-líquido do tratamento biológico como água tratada terciária e transportar pelo menos parte da água tratada terciária para a água tratada primária para realizar novamente a separação através de uma membrana semipermeável.

De acordo com a invenção descrita na reivindicação 1, após a remoção da maior parte da substância orgânica à base de hidrocarboneto incluída na água de subproduto por destilação, um tratamento de separação em membrana semipermeável é realizado para obter água de permeação (isto é, água purificada) que pode ser utilizada como água industrial, água para irrigação, água potável e similares.

Em adição, submetendo a água concentrada que é gerada partindo de um tratamento de separação em membrana semipermeável após a destilação a um tratamento biológico, a concentração da substância orgânica à base de hidrocarboneto pode ser diminuída. Enquanto isso, de acordo com um tratamento biológico, células bacterianas estão sempre presentes sob qualquer condição e a quantidade dos materiais flutuantes é alta na água tratada. Como descrito anteriormente aqui, a separação em membrana tal como microfiltração ou ultrafiltração pode ser utilizada para separação sólido-líquido para remover a maior parte dos materiais flutuantes. Entretanto, há uma possibilidade de que alguns materiais flutuantes finos podem vazar. Em adição, os sais ou as substâncias orgânicas dissolvidas que são resistentes à degradação biológica não podem ser removidos.

Assim, é necessário obter água tratada terciária derivada da água concentrada novamente submetida à separação em membrana semipermeável. De acordo com a presente invenção, a água concentrada (isto é, salmoura), que é gerada durante um tratamento de separação em membrana semipermeável, é submetida a MBR e pelo menos parte desta é novamente submetida a um tratamento de separação em membrana semipermeável (isto é, processo de transporte). Como um resultado, a qualidade da água tratada que é liberada do sistema inteiro é aumentada. Ainda, obtendo-se este processo de transporte, materiais flutuantes finos ou sais dissolvidos podem ser removidos. Enquanto isso, apenas 20% ou tanto quanto de hidrocarboneto que contém oxigênio que não é ácido tal como metanol e similares são removidos através de um tratamento com membrana semipermeável e, portanto, o hidrocarboneto que contém oxigênio que não é ácido que não pode ser completamente removido por destilação é dificilmente processado com um tratamento com membrana semipermeável e apenas permeia a membrana. Entretanto, de acordo com a tecnologia da presente invenção, a água tratada por um biorreator de membrana (MBR), que pode processar quase 100% de metanol, é transportada para absorção. Como um resultado, devido a um efeito de diluição, a concentração de metanol na água tratada através de um tratamento com membrana semipermeável pode ser diminuída. Em adição, uma vez que substâncias orgânicas que são basicamente difíceis de ser degradadas por um tratamento biológico são submetidas repetidamente ao tratamento biológico e micro-organismos capazes de degradar tal substância orgânica podem prosperar, lentamente a degradação é promovida. Ainda, a água tratada primária está à temperatura alta e compreende muitos hidrocarbonetos que contêm oxigênio ácidos como descrito anteriormente, assim seu pH é baixo. Para realizar eficientemente uma separação em membrana semipermeável como um tratamento secundário, a temperatura deve ser diminuída até próxima à temperatura ambiente e o pH precisa ser aumentado. Enquanto isso, uma vez que a água tratada terciária é a água obtida após um tratamento biológico, em geral, está à temperatura ambiente e possui pH próximo ao neutro. Por tais razões, através do transporte da água tratada terciária para a água tratada primária, a quantidade de energia ou uma adição de álcali que é necessária para a redução da temperatura ou para a neutralização do pH pode ser economizada.

De acordo com a reação de Fischer-Tropsch, componentes inorgânicos derivados de um veículo podem ser incluídos na água de drenagem e algumas vezes componentes de incrustação são incluídos nos componentes inorgânicos. Com uma separação em membrana semipermeável como um tratamento secundário, a água tratada primária como água de suprimento é gradualmente concentrada. Ou seja, quando a concentração é realizada até o nível que é maior que a concentração de dissolução aceitável de um componente de incrustação, o componente de incrustação não será dissolvido e a separação em membrana adicional pode se tornar difícil. Em outras palavras, a concentração do componente de incrustação é um fator limitante para a taxa de recuperação da água permeada (água purificada) comparado à água de suprimento (água tratada primária) em um tratamento de separação em membrana semipermeável. Enquanto isso, como a água tratada terciária é a água obtida após um tratamento biológico, o componente de incrustação é adsorvido no sedimento durante um tratamento biológico. Assim, a concentração do componente de incrustação é menor na água tratada (isto é, água tratada terciária) comparada com a da água de suprimento para um tratamento biológico (isto é, água tratada secundária). Assim, através do transporte da água tratada terciária para a água tratada primária, a concentração do componente de incrustação pode ser diminuída e também a taxa de recuperação de uma separação em membrana semipermeável (isto é, tratamento secundário) pode ser aumentada.

Por tais razões, de acordo com a presente invenção, a água tratada terciária que é separada com base na separação sólido-líquido durante um tratamento biológico é transportada para a água tratada primária, misturada junto e submetida novamente à separação utilizando uma membrana semipermeável.

Como um resultado, a maior parte da água tratada terciária se torna água permeada útil e parte se torna novamente água concentrada. Entretanto, tal água concentrada é submetida a um tratamento biológico repetido como descrito anteriormente, assim a água concentrada que é gerada durante a separação em membrana pode ser eficientemente purificada.

Além disso, com um tratamento de separação em membrana semipermeável, os sais dissolvidos ou as substâncias orgânicas pequenas que possuem baixo peso molecular podem ser removidas de forma que a água purificada separada possa também ser utilizada como água potável.

Neste caso, embora a água tratada terciária seja transportada para ser misturada com a água tratada primária e submetida a um tratamento de separação em membrana semipermeável como descrito anteriormente aqui, parte desta também é submetida a outro tratamento de separação em membrana semipermeável utilizando um equipamento que é separado daquele utilizado para o tratamento de separação em membrana semipermeável descrito anteriormente.

Como um resultado, não somente a água concentrada descrita anteriormente pode ser purificada até o nível que é necessário para água industrial, água para irrigação, água potável e similares, mas também a carga aplicada sobre uma membrana semipermeável durante um tratamento de separação em membrana semipermeável que é realizado como um tratamento secundário pode ser diminuída. Ainda, através da seleção apropriada de uma membrana semipermeável adequada para vários requerimentos de qualidade de água, o custo da operação pode ser reduzido e a energia pode ser economizada.

Embora seja necessário processar a água concentrada que é gerada através do dito tratamento de separação em membrana semipermeável, esta pode ser retornada para a água de subproduto, assim um processo de operação pode ser simplificado.

O método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é descrito na reivindicação 2 é caracterizado pelo fato de que, considerando a invenção descrita na reivindicação 1, para separação sólido-líquido é realizado com base na separação em membrana para o tratamento biológico mencionado anteriormente.

De acordo com a invenção descrita na reivindicação 2, a água tratada que inclui uma grande quantidade de sólido suspenso tal como células bacterianas, etc. resultantes de um tratamento biológico é submetida à separação sólido-líquido utilizando uma membrana de separação. Assim, comparado à separação sólido-líquido convencional com base na precipitação natural, o tempo de tratamento pode ser encurtado, um equipamento de tratamento de tamanho pequeno pode ser utilizado e o custo do equipamento pode ser reduzido. Ainda, uma vez que o sólido suspenso é removido por uma membrana de separação, a propriedade de filtração e a propriedade de separação de um tratamento de separação em membrana semipermeável (isto é, tratamento secundário) podem ser aprimoradas.

O método para o tratamento de purificação de água de subproduto descrito na reivindicação 3 é caracterizado pelo fato de que, considerando o método da reivindicação 1 ou da reivindicação 2, parte da água tratada terciária obtida após o tratamento biológico, mas não transportada para a água tratada primária é novamente separada em água purificada e água concentrada através da utilização de uma membrana semipermeável que é diferente da membrana semipermeável, descrita anteriormente, seguida pela separação em água purificada e água concentrada através da utilização de qualquer uma destas membranas semipermeáveis e então pelo menos parte da água concentrada resultante é transportada para a água de subproduto antes de qualquer purificação.

O método para o tratamento de purificação de água de subproduto descrito na reivindicação 4 é caracterizado pelo fato de que, considerando a invenção descrita em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, após o tratamento da água tratada terciária com tratamento com carbono ativado e/ou realizando tratamento de ultrafiltração, a água tratada terciária é novamente separada em água purificada e água concentrada através da utilização de uma membrana semipermeável que é diferente da membrana semipermeável descrita anteriormente.

De acordo com a invenção descrita na reivindicação 4, antes de realizar um tratamento utilizando uma membrana semipermeável, as impurezas residuais são removidas através de um tratamento com carbono ativado ou ultrafiltração e/ou microfiltração que possui tamanho de malha maior que o da membrana semipermeável de forma que a carga sobre uma membrana semipermeável seja reduzida e o tempo de vida da membrana seja estendido, etc. Como um resultado, o custo total pode ser reduzido.

O método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é descrito na reivindicação 5 é caracterizado pelo fato de que, con11 siderando a invenção descrita em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, é utilizada como uma membrana semipermeável descrita anteriormente e/ou uma membrana semipermeável, que é diferente da membrana semipermeável descrita anteriormente uma membrana de osmose inversa com pouco depósito de sujeira.

De acordo com a invenção descrita na reivindicação 5, uma vez que uma membrana semipermeável é uma membrana de osmose inversa com pouco depósito de sujeira, pode ser prevenida a deterioração no desempenho de uma membrana semipermeável devido ao depósito de sujeira.

Quando ocorre depósito de sujeira química (isto é, contaminação química) em que substâncias orgânicas (hidrocarbonetos) dissolvidas em água de subproduto são adsorvidas sobre a superfície de uma membrana ou depósito de sujeira biológica (isto é, contaminação biológica) em que micro-organismos, que prosperam por possuírem substâncias orgânicas dissolvidas como sua fonte de nutrientes, são adsorvidos sobre a superfície de uma membrana, há um problema de que a propriedade de permeação da água e a propriedade de separação em membrana de uma membrana semipermeável são deterioradas. Por outro lado, através da utilização de uma membrana de osmose inversa com pouco depósito de sujeira, tal deterioração nas propriedades devido ao depósito de sujeira pode ser inibida.

Efeito da Invenção

De acordo com a presente invenção, a água de subproduto que é produzida durante a produção de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos partindo do gás de síntese com base em um método convencional tal como método de FT, etc., pode ser limpa e purificada com baixo custo.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 é um gráfico de fluxo do processo que mostra cada etapa do método para o tratamento de purificação de água de subproduto, que está relacionado a uma modalidade da presente invenção, que é mostrada.

A figura 2 é um desenho esquemático que mostra a constituição de um elemento de separação de fluidos utilizando uma membrana de semi12 filtração no formato de membrana plana, que é utilizada na presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Aqui abaixo, considerando as figuras, serão explicadas as modalidades da presente invenção.

De acordo com a presente invenção, após a separação de hidrocarbonetos e água de subproduto de cada outro em que os ditos hidrocarbonetos e a água de subproduto são produzidos partindo da reação catalítica de gás de síntese com base na reação de Fischer-Tropsch, etc., a água de subproduto separada é limpa e purificada até o nível que satisfaça qualquer uma da qualidade da água que não possui efeito significativo sobre o ambiente quando a água de subproduto separada é drenada como está, qualidade da água que é segura para ser utilizada como água industrial ou água para irrigação ou qualidade da água que é segura para ser utilizada como água potável.

O método para o tratamento de purificação de água de subproduto do presente exemplo refere-se a, como é mostrado no gráfico de fluxo de processo da figura 1, através da realização de um tratamento de destilação de água de subproduto que é separada de um produto de reação obtido através da produção de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos utilizando gás de síntese (1: tratamento primário), a água tratada primária é obtida. Subsequentemente, através da realização de um tratamento de separação em membrana semipermeável para a água tratada primária de uma maneira de fluxo cruzado (2: tratamento secundário), a água purificada (água de permeação) que pode ser utilizada como água industrial, água para irrigação ou água potável e água concentrada como água tratada secundária é obtida.

Ainda, através da realização de um tratamento aeróbio e/ou um tratamento anaeróbio como um tratamento biológico na água tratada secundária (3: tratamento terciário) e também através da realização de uma separação sólido-líquido de células bacterianas, a água tratada terciária é obtida. Subsequentemente, submetendo a água tratada terciária a um tratamento com carbono ativado e/ou um tratamento com separação em membrana para a remoção das impurezas residuais por ultrafiltração (4; quarto tratamento), a quarta água tratada é obtida. Enquanto isso, quando um nível de qualidade não tão alto for necessário para a água tratada, o tratamento com carbono ativado e/ou o tratamento com separação em membrana por ultrafiltração pode ser omitido. Ainda, parte da quarta água tratada é transportada para a água tratada primária e uma separação em membrana semipermeável 2 como o tratamento secundário mencionado anteriormente é realizada. Ainda, é também possível que toda a quarta água tratada seja transportada para a água tratada primária. Ainda, quando o quarto tratamento é omitido, toda ou parte da água tratada terciária é transportada para a água tratada primária.

Ainda, para a parte da quarta água tratada que não foi transportada, uma separação em membrana semipermeável é realizada de uma maneira de fluxo cruzado através da utilização de um equipamento que é separado daquele utilizado para o tratamento secundário descrito anteriormente (5: quinto tratamento) e a água purificada é obtida. Esta água purificada e a água purificada obtida partindo da água do tratamento secundário podem ser drenadas para rios, oceanos, etc. Entretanto, pode ser preferencialmente utilizada como água industrial, água para irrigação, água potável, etc. Ainda, é preferível que a água concentrada obtida do quinto tratamento seja, por exemplo, transportada para a água de subproduto e com tudo junto é realizado um tratamento primário.

Ainda, os tratamentos descritos anteriormente podem ser um tratamento em batelada para cada etapa ou um processo de tratamento contínuo. Ainda, quando cada etapa for realizada na forma de um tratamento contínuo, o processo inteiro do método para o tratamento de purificação pode ser realizado em um processo de tratamento contínuo.

Ainda, a taxa de remoção de COD é similar à taxa de remoção da substância orgânica à base de hidrocarboneto. No presente exemplo, a taxa de remoção de COD é utilizada como a taxa de remoção da substância orgânica à base de hidrocarboneto.

Quando o tratamento de destilação (1) é realizado, por exemplo, uma torre de destilação (isto é, uma torre de purificação) que é bem conhe14 cida nas indústrias químicas de petróleo pode ser utilizada. Por exemplo, quando uma destilação contínua é realizada, a água de subproduto que foi vaporizada por vapor quente é introduzida em um nível médio de uma torre de destilação e então destilada incluindo uma grande quantidade de hidrocarbonetos e hidrocarbonetos que contêm oxigênio não acídicos podem ser obtidos como um componente volátil que pode ser obtido em uma região superior. Partindo de uma região inferior, pode ser obtida a água proveniente destes hidrocarbonetos ou hidrocarbonetos que contêm oxigênio não acídicos que são removidos. Esta água se torna água tratada primária.

Ainda, o destilado que inclui uma grande quantidade de hidrocarbonetos que contêm oxigênio não acídicos é, por exemplo, incinerado, igual ao método convencional.

O tratamento de destilação (1) possui uma vantagem de fornecer alta taxa de separação de alcoóis inferiores (isto é, hidrocarbonetos que contêm oxigênio não acídicos) que são difíceis de ser separados da água através de um tratamento de separação em membrana semipermeável.

A seguir, de acordo com o tratamento de separação em membrana semipermeável (2), os hidrocarbonetos que contêm oxigênio acídicos ou os sais dissolvidos que permanecem na água tratada primária podem ser removidos e a água purificada resultante pode ser utilizada como água industrial, água para irrigação, água potável e similares como descrito anteriormente. Em adição, de acordo com o tratamento de separação em membrana semipermeável (2), não apenas bactérias, mas também vírus podem ser extraídos por filtração, de forma que pode ser utilizada como água potável.

Ainda, de acordo com o tratamento de separação em membrana semipermeável (2), os sais dissolvidos (por exemplo, íons metálicos, etc.) também podem ser removidos até o nível que é requerido para a água potável. Assim, o nível da água que é requerido para água de alta qualidade pode ser obtido.

Uma membrana semipermeável indica uma membrana que permite apenas a permeação de íons ou moléculas que possuem certo tamanho ou peso molecular. Os exemplos destas incluem uma membrana de nanofiltração ou uma membrana de osmose inversa.

É necessário que uma membrana semipermeável tenha uma propriedade que possa reduzir a concentração de solutos na água filtrada até o nível que é requerido para água reciclada. Uma membrana de nanofiltração é definida como uma membrana de filtração que possui pressão operacional de 1,5 MPa ou menor, faixa de peso molecular de 200 até 1.000 e bloqueio de íons de sódio de 90% ou menor. Uma membrana que possui uma faixa de peso molecular menor e maior taxa de bloqueio é chamada de uma membrana de osmose inversa. Quando a concentração de um soluto oú um material suspenso for baixa, é preferível utilizar uma membrana de nanofiltração que requer baixa pressão operacional. Por outro lado, quando a concentração de um soluto ou de um material suspenso for alta, é preferível utilizar uma membrana de osmose inversa.

Em adição, quando ocorre a deterioração na permeabilidade da água ou na propriedade de remoção através de depósito de sujeira química (isto é, contaminação química) em que as substâncias orgânicas dissolvidas são adsorvidas sobre a superfície de uma membrana ou depósito de sujeira biológica (isto é, contaminação biológica) em que micro-organismos que prosperam por possuírem substâncias orgânicas dissolvidas como sua fonte de nutrientes são adsorvidos sobre a superfície de uma membrana é preocupante, é preferível utilizar uma membrana de pouco depósito de sujeira que é resistente a tal depósito de sujeira. Por exemplo, a taxa de redução da permeabilidade da água é determinada como a seguir. Quando a filtração em membrana é realizada a 25°C durante uma hora através da utilização de solução de cloreto de sódio (pH 6,5, 1.500 mg/L) com pressão operacional de 1,0 MPa e a permeabilidade da água resultante é tomada como a permeabilidade anterior (F1) e então após a adição de um tensoativo não iônico (éter polioxietileno(10)octilfenílico) na solução de teste para obter uma concentração de 100 mg/L e a permeabilidade da água uma hora após a adição é obtida como a última permeabilidade (F2), a taxa de redução da permeabilidade da água é definida pela fórmula a seguir;

Taxa de redução da permeabilidade da água = 1-(F2/F1).

Tal taxa é de 0,35 ou menor ou preferencialmente de 0,20 ou menor para a presente invenção. Através da utilização de uma membrana com tal propriedade, quase nenhuma adsorção de substâncias orgânicas ocorre sobre a superfície da membrana e a deterioração na permeabilidade da água é insignificante e, portanto, a água de permeação pode ser obtida de forma estável.

Os exemplos de um método para a produção de uma membrana de pouco depósito de sujeira incluem, um método de revestimento de um polímero sobre a superfície de uma membrana de poliamida para inibir a deterioração do fluxo causada por depósito de sujeira (ver a WO 97/34686 e o Pedido de Patente Japonesa Depositado em Aberto (JP-A) No. 2000-176263), um método de realização de um tratamento de superfície com um composto que pode reagir com os cloretos ácidos ou os grupos amino remanescentes na superfície (ver a JP-A No. 2002-224546 e JP-A No. 2004-243198), um método de irradiação de um feixe eletrônico, luz UV, raio radioativo, etc. na superfície da membrana ou de modificação de uma superfície por polimerização de enxerto (ver a JP-A No. 2007-014833), um método de redução da área de superfície disponível para a adsorção através do alisamento da superfície (ver Eric M. Vrijenhoek, Seungkwan Hong, Menachem Elimelech, Influence of membrane surface properties on initial rate of colloidal fouling of reverse osmosis and nanofiltration membranes, Journal of Membrane Science 188 (2001) 115-128) e similares.

Como um exemplo de uma membrana de osmose inversa com pouco depósito de sujeira, membranas semipermeáveis tais como da série TML20 (produzidas por Toray Industries, Inc.), da série LF10 (produzidas por Nitto Denko Corporation), da série LFC e da série ESNA-LF (produzidas por Hydranautic), da série BW30-FR (produzidas por Dow Chemical Company), da série Seasoft HL (produzidas por OSMONICS) e similares podem ser mencionadas.

Quando a água de suprimento é filtrada utilizando uma membrana semipermeável, uma pressão operacional que é maior que a pressão de permeação entre o lado da água de suprimento e o lado da água de permeação é necessária. Uma bomba de pressurização para a obtenção de tal pressão não é especificamente limitada contanto que possa fornecer pressão que possa pressurizar a água de filtração.

Uma membrana de nanofiltração ou uma membrana de osmose inversa pode ter uma forma de uma membrana de fibras ocas ou uma membrana plana e ambas podem ser utilizadas para a presente invenção. Em adição, para aprimorar a propriedade de manipulação, um elemento de separação de fluidos em que uma membrana de fibras ocas ou uma membrana plana está contida em um corpo com invólucro pode ser utilizado. Quando uma membrana plana semipermeável é utilizada como uma membrana de nanofiltração ou uma membrana de osmose inversa, um elemento de separação de fluidos preferencialmente possui uma estrutura que é mostrada na figura 2, por exemplo, em que uma membrana semipermeável (10) e uma unidade de membrana que inclui um material de canalização de fluxo lateral da água de permeação (12) tal como uma malha e similares e um material de canalização de fluxo lateral de suprimento (11) tal como uma rede de plástico e similares estão empacotadas ao redor de um cano central perfurado com formato tubular (17) e a estrutura resultante é colocada dentro de um corpo com invólucro. É também preferível que, através da conexão de vários elementos de separação de fluidos de uma maneira em série ou paralela, é obtido e utilizado um módulo de membrana de separação. Em relação ao elemento de separação de fluidos, a água de suprimento (13) é fornecida dentro da unidade partindo de uma extremidade de um lado. Então, durante o período em que a água atinge a extremidade do outro lado, a água de permeação (15) que permeia uma membrana semipermeável (10) flui ao longo do cano central (17) e é drenada partindo do cano central na extremidade para o outro lado. Enquanto isso, a água de suprimento (13) que não era permeada através da membrana semipermeável (10) é drenada na forma de água concentrada na extremidade do outro lado.

Como um material para uma membrana semipermeável (10), materiais poliméricos tais como polímeros à base de acetato de celulose ou poliamidas e similares podem ser utilizados. Em adição, em relação a uma estrutura de membrana, esta pode ser qualquer uma de uma membrana assimétrica que possui uma camada densa sobre pelo menos um lado da membrana e poros finos cujo diâmetro se torna gradualmente maior em direção ao interior ou o outro lado da membrana ou uma membrana complexa que possui uma camada funcional de separação muito fina para a separação sobre uma camada densa de uma membrana assimétrica em que a camada funcional de separação é feita de um material diferente.

Para o suporte descrito anteriormente, vários materiais de filtro disponíveis comercialmente tais como Millipore VSWP (marca comercial; produzido por Millipore Corporation), Ultra Filter UK10 (marca comercial; produzido por Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) e similares podem ser utilizados. Em geral, este pode ser produzido de acordo com um método descrito em Office of Saline Water Research and Development Progress Report (No.359 (1968)). Como um material básico, um homopolímero tal como polissulfona, poliamina, poliéster, ácido celulose acético, ácido celulose nítrico ou polivinilcloreto etc. ou uma mistura dos mesmos é utilizada. Preferencialmente, uma polissulfona que possui alta estabilidade química, mecânica e térmica é utilizada.

Por exemplo, na superfície de um tecido de poliéster trançado de forma densa ou um tecido não trançado, uma solução de dimetilformamida (DMF) de polissulfona é moldada como espessura igual e o tecido é solidificado a úmido em uma solução aquosa que inclui dodecilsulfato de sódio (0,5 % em peso) e DMF (2 % em peso). Como um resultado, uma membrana de suporte microporosa possuindo poros finos com diâmetro de várias centenas de nanômetros ou menor presentes na maior parte da superfície da membrana pode ser obtida. Como um material para uma membrana de suporte microporosa, a poliamida ou o poliéster é também preferencialmente utilizado em adição à polissulfona.

Em adição, as condições operacionais de uma membrana semipermeável (por exemplo, vazão de filtração, taxa de recuperação, etc.) podem ser apropriadamente determinadas dependendo do tipo de uma membrana de nanofiltração ou de uma membrana de osmose inversa que será utilizada, da qualidade da água que será tratada e do requerimento de qualidade para a água de permeação, etc. Entretanto, a vazão de filtração é preferencialmente determinada enquanto é mantido em mente que depósito de sujeira de membrana deve ser inibido o máximo possível.

Em relação à taxa de recuperação, que é a taxa de água de permeação comparada com a água que será tratada, é preferido um valor maior. Entretanto, deve-se ter cautela de que uma taxa maior pode fornecer fraca qualidade da água de permeação. Em adição, se a taxa de recuperação for muito alta, os solutos dissolvidos de forma incompleta podem ser precipitados sobre a superfície de uma membrana de forma que uma mossa possa ser formada sobre a membrana ou um canal de fluxo pode ser bloqueado. Como tal, a taxa de recuperação tem que ser ajustada dentro da faixa em que não ocorre precipitação. Evidentemente, quando um inibidor de incrustação é adicionado, a precipitação pode ser inibida até um certo nível e, portanto, pode ser ajustada uma maior taxa de recuperação. Em adição, quando a taxa de recuperação é extremamente alta, tal taxa pode ser mantida através da redução da quantidade de fluxo da água que será tratada. Entretanto, a redução da quantidade de fluxo da água que será tratada até um nível extremamente baixo pode causar um acúmulo sobre a superfície de uma membrana (isto é, uma polarização mais forte da concentração causa deterioração no desempenho), assim a quantidade de fluxo da água que será tratada deve ser ajustada dentro de uma faixa recomendada. Como tal, para a finalidade de manter a quantidade de fluxo da água que será tratada dentro de uma faixa apropriada, uma membrana de nanofiltração ou uma membrana de osmose inversa é utilizada em várias etapas e como um resultado a taxa de recuperação pode ser aumentada.

Neste caso, de acordo com o tratamento de separação em membrana semipermeável (2) que é realizado de uma maneira de fluxo cruzado, é gerada a água concentrada. O tratamento biológico (3) é realizado sobre esta água concentrada como a água tratada secundária utilizando um aparelho para um tratamento biológico.

Durante o tratamento biológico (3), um tratamento aeróbio e/ou um tratamento anaeróbio é realizado na forma de uma pré-etapa.

Um tratamento biológico é tratar substâncias orgânicas incluídas na água com bio-organismos (em particular, micro-organismos). Ou seja, como um substrato para bio-organismos (micro-organismos), as substâncias orgânicas são tratadas sendo ingeridas por estes. Há dois tipos principais de um tratamento biológico, isto é, um tratamento aeróbio e um tratamento anaeróbio. Para um tratamento aeróbio, qualquer método bem conhecido pode ser utilizado. No presente caso, considerando o fato de que a concentração de hidrocarbonetos já está reduzida através de um tratamento primário e uma menor quantidade de sedimento em excesso é favorável, um método com membrana biológica em que os micro-organismos são mantidos sobre um veículo pode ser preferencialmente utilizado. Sob este aspecto, um método de sedimento ativado como um método geral também pode ser utilizado. Em adição, um tratamento anaeróbio tal como fermentação de metano, etc. também pode ser preferencialmente utilizado.

Quando a concentração das substâncias orgânicas à base de hidrocarboneto é alta na água de subproduto, a energia de aeração pode ser reduzida, assim isto é particularmente preferível.

Para um tratamento biológico, uma combinação variada é possível com base na concentração de um componente na água que será tratada, na qualidade da água requerida da água tratada após a separação sólido-líquido etc. Por exemplo, quando a concentração de substâncias orgânicas (COD, BOD, TOC e similares) é alta na água concentrada (por exemplo, 2.000 mg de COD/L ou mais), a realização de um tratamento anaeróbio seguido por um tratamento aeróbio é favorável em termos de economia de energia ou de redução do custo.

Ainda, uma vez que o sedimento obtido partindo de células bacterianas de micro-organismos, etc. é gerado através do tratamento biológico (3), um tratamento de separação sólido-líquido tem que ser realizado após o tratamento. Qualquer tipo de uma separação sólido-líquido com base no método geral de coagulação e de precipitação pode ser utilizado sem pro21 blemas. Ainda, nos presentes exemplos, é preferível realizar a separação sólido-líquido não com um método de precipitação, mas com um método de separação em membrana.

Em adição, quando uma unidade de separação de membrana que compreende uma membrana de separação é imersa e colocada dentro de um banho de tratamento, é preferível que água que será filtrada pela membrana que circunda a unidade de separação de membrana seja ajustada em um movimento de fluxo através da utilização de ar ou outros meios, etc. Em adição, quando a unidade de separação de membrana é instalada externamente, a água que será filtrada pela membrana no banho de tratamento é fornecida para uma unidade de separação de membrana instalada externamente ao banho de tratamento de uma maneira de fluxo cruzado e a água tratada que não seguia através da unidade de separação de membrana é novamente transportada para o banho de tratamento.

Considerando a estrutura de uma membrana de separação que é utilizada para o método de filtração em membrana, uma membrana porosa ou uma membrana complexa, em que uma camada funcional é complexada a uma membrana porosa e similares, pode ser mencionada, mas não está especificamente limitada a estas. Uma membrana porosa de polifluorovinilideno ou uma membrana porosa de politetrafluroetileno é particularmente preferida como tal membrana, uma vez que possui alta resistência a reagentes químicos. Em adição, pode ser mencionada uma membrana complexa em que silicone do tipo reticulado, butadieno de poliacrilonitrila ou polímeros do tipo borracha, tal como borracha de etilenopropileno ou borracha de neopreno, são complexados na forma de uma camada funcional aplicada sobre a membrana porosa.

Ainda, considerando um formato de uma membrana de separação, há uma membrana plana, uma membrana plana giratória, uma membrana de fibras ocas, uma membrana tubular e similares, mas não está especificamente limitado às mesmas. Um diâmetro de um poro de membrana em uma membrana de separação é preferencialmente um diâmetro de poro que é útil para a separação de sedimento ativado em um componente sólido e um componente dissolvido através de uma separação sólido-líquido. Uma membrana de microfiltração ou uma membrana de ultrafiltração pode ser mencionada como um exemplo. Quando o diâmetro do poro de membrana é grande, a permeabilidade da água na membrana é maior, mas tende a ter uma alta possibilidade de que componentes sólidos estejam contidos na água filtrada pela membrana. Por outro lado, quando o diâmetro do poro de membrana é pequeno, há uma menor possibilidade de que componentes sólidos estejam contidos na água filtrada pela membrana, mas a permeabilidade da água na membrana tende a ser deteriorada. Especificamente, o diâmetro do poro de membrana está preferencialmente na faixa de 0,01 até 0,5 pm, mais preferencialmente, de 0,05 até 0,2 pm.

Assim, uma vez que um banho de precipitação, etc. para a separação de sedimento não é necessário e nenhum sedimento é drenado, a alta concentração de sedimento ou a economia de um espaço de trabalho, etc. pode se esperada.

Em adição, mesmo para um método de fixação biológica, o sedimento em excesso está presente na forma de um material flutuante. Este também pode ser facilmente separado através da utilização de uma membrana. Como descrito anteriormente aqui, através da utilização de um método de separação em membrana para separação sólido-líquido, a eficiência de utilização de espaço e de redução de custo pode ser atingida. Em adição, uma vez que os componentes sólidos podem ser removidos através de uma membrana de separação, quando a água tratada terciária é tratada utilizando uma membrana semipermeável, a propriedade de filtração e a propriedade de separação da membrana semipermeável podem ser aprimoradas.

Para o tratamento biológico (3), um método de sedimento ativado por separação em membrana (MBR) pode ser preferencialmente utilizado. Ou seja, como o tratamento biológico (3) um tratamento aeróbio é realizado e como um tratamento de separação sólido-líquido, o método de sedimento ativado por separação em membrana utilizando uma membrana de microfiltração e/ou uma membrana de ultrafiltração pode ser utilizado.

Em um documento da técnica anterior (isto é, Documento de

Patente 2) um tratamento que compreende destilação, MBR e membrana semipermeável (RO) na dita ordem é descrito como um fluxo para tratamento da água de subproduto GTL. Quando este fluxo é comparado ao fluxo da presente invenção, é observado que, embora a quantidade da água tratada por RO seja a mesma, a carga da quantidade de água em MBR é menor na presente invenção, uma vez que a quantidade da água tratada por MBR é reduzida tanto quanto uma quantidade de recuperação por RO (60% ou mais). Em adição, embora se acredite que a carga de substâncias orgânicas em MBR é quase a mesma, uma vez que a concentração de substâncias orgânicas contidas na água original de MBR é alta na presente invenção, a eficiência de energia de um tratamento (aeração) é maior.

Considerando o método de sedimento ativado por separação em membrana, um método de sedimento ativado por separação em membrana do tipo imersão, em que a membrana de separação é imersa em um banho de tratamento e um método de sedimento ativado por separação em membrana do tipo circulação, em que um aparelho de separação em membrana que acomoda uma membrana de separação é instalado externamente ao banho de tratamento, o sedimento contido no banho de tratamento é fornecido a um aparelho de separação em membrana para a realização da filtração em membrana, enquanto usa um fluxo líquido do fluxo de suprimento e a superfície da membrana de separação é lavada e o sedimento que não foi separado através da separação em membrana é transportado de volta para o banho de tratamento pode ser preferencialmente utilizado. Em particular, um método de sedimento ativado por separação em membrana do tipo imersão que pode diminuir o consumo de energia através da utilização de aeração tanto para um tratamento biológico quanto para a limpeza da superfície da membrana é preferido.

Como um método para a obtenção da água de permeação na membrana através da realização de filtração em membrana, há um método em que uma bomba de sucção é utilizada para a etapa secundária de uma filtração em membrana ou um método em que a diferença da condução da água é utilizado, etc. A concentração de sedimento ativado que não está em contato com uma membrana de separação está preferencialmente na faixa de 2.000 mg/L até 20.000 mg/L. Em adição, é preferível que um difusor de ar seja instalado em uma região inferior de uma membrana de separação, o gás contendo oxigênio (ar, etc.) é fornecido partindo de um aparelho de aeração (por exemplo, soprador, etc.) ou seja instalado de forma a estar continuamente conectado com um difusor de ar e a filtração em membrana é realizada enquanto que os componentes de sedimento ativado aderidos à membrana são descarnados da superfície da membrana. O tempo de residência da água que será tratada em um banho de tratamento biológico é geralmente de 1 até 72 horas. Entretanto, dependendo das propriedades da água que será tratada e das condições para um tratamento biológico, pode ser selecionado o melhor período de tempo. Em adição, com a instalação de um aparelho para a adição de um agente coagulante, um agente coagulante pode ser adicionado na água que será tratada que contém sedimento ativado que é acumulado em um banho de tratamento biológico. O fluxo para filtração em membrana (quantidade de fluxo de filtração em membrana por área unitária de superfície da membrana) é preferencialmente de 0,1 até 1,5 m/d.

A água tratada terciária que é obtida após o tratamento biológico (3) é então submetida a um tratamento com carbono ativado e/ou um tratamento com separação por ultrafiltração (4).

O tratamento com carbono ativado é um tratamento através do qual a água tratada secundária é colocada em contato com o carbono ativado para fazer com que as impurezas incluídas na água tratada secundária (isto é, metabólitos biológicos, etc.) fiquem adsorvidas no carbono ativado e para removê-las da água tratada secundária. Na presente invenção, o tipo de carbono ativado não é especificamente limitado. Este pode ser carbono ativado granular ou carbono ativado em pó. Em adição, as matérias-primas de carbono ativado podem ser qualquer coisa que seja geralmente utilizada, incluindo casca de coco, carvão, coques e similares. Estas matérias-primas são carbonadas e ativadas para preparar o carbono ativado. O método para a ativação não é especificamente limitado. Por exemplo, o carbono ativado que inclui carbono ativado que é produzido através da utilização de gás ativo como vapor, oxigênio, dióxido de carbono etc. de acordo com o método descrito na literatura ((Activated carbon Industries, The Heavy & Chemical Industries News Agency (1974), p.23 a p.37) ou o carbono quimicamente ativado utilizando ácido fosfórico, cloreto de zinco, etc. pode ser utilizado. De acordo com um tratamento com carbono ativado, impurezas residuais tais como substâncias orgânicas e similares podem ser removidas por adsorção.

Ainda, um tratamento com membrana de ultrafiltração é a filtração em membrana para um tratamento biológico em que uma membrana de ultrafiltração é utilizada. Neste caso, referindo-se a um formato de uma membrana de separação, há uma membrana plana, uma membrana plana giratória, uma membrana de fibras ocas, uma membrana tubular e similares e não é especificamente limitada às mesmas. Dependendo da qualidade da água original e da condição de tratamento etc. esta pode ser selecionada apropriadamente. Referindo-se a um aparelho para membrana de ultrafiltração, este pode ser qualquer um de um tipo de pressão interna ou externa. Quando a viscosidade da água original é alta ou uma grande quantidade de materiais em suspensão é compreendida, é preferível um tipo de pressão externa considerando que é relativamente livre de obstrução. Em adição, referindo-se a um tipo de filtração em membrana, este pode ser qualquer um de um módulo do tipo filtração em massa ou um módulo do tipo filtração com fluxo cruzado. Enquanto isso, o tipo com fluxo cruzado é resistente a depósito de sujeira, mas é caracterizado pelo fato de que possui alto consumo de energia. Para um tratamento de água geral, um menor consumo de energia é considerado importante de forma que um módulo do tipo filtração em massa seja mais comumente utilizado. Em adição, este pode ser qualquer um de um módulo do tipo pressão ou um módulo do tipo imersão. Sob este aspecto, um módulo do tipo pressão é caracterizado pelo fato de que pode ser operado sob alto fluxo e a área da membrana pode ser diminuída, enquanto um módulo do tipo imersão é caracterizado pelo fato de que não requer qualquer recipiente resistente à pressão de forma que possa ser utilizado com baixo custo.

Considerando uma membrana de fibras ocas que pode ser utili26 zada para um módulo de membrana, qualquer tipo de uma membrana de fibras ocas porosas pode ser utilizado sem ser especificamente limitado. Entretanto, materiais orgânicos tal como polifluorovinilideno (PVDF) ou poliacrilonitrila são preferidos, em termos de ter alta resistência da membrana e alta resistência a reagentes químicos ou alta hidrofilicidade e alta resistência à contaminação, respectivamente, em relação a materiais inorgânicos tal como cerâmica, etc. O diâmetro de um poro presente na superfície de uma membrana de separação pode ser selecionado apropriadamente dentro da faixa de 0,001 pm até 0,1 pm. Em adição, quando uma membrana de fibras ocas é utilizada como uma membrana de separação, os diâmetros externos e internos de uma membrana de fibras ocas não são especificamente limitados. Ainda, é preciso tomar cuidado uma vez que a resistência do fluxo se torna alta quando esta é muito fina e a taxa de preenchimento de uma membrana pode ser diminuída quando esta é muito espessa. Ainda, considerando que uma membrana de fibras ocas possui uma propriedade de vibração alta e uma excelente propriedade de lavagem, esta está preferencialmente na faixa de 250 pm até 2.000 pm.

Com um tratamento de separação com membrana de ultrafiltração, embora os sais que possuem um peso molecular pequeno não possam ser removidos, uma substância orgânica que possui um peso molecular grande pode ser removida. Isto é realizado na forma de um pré-tratamento para um tratamento de separação em membrana semipermeável (2, 5) que é realizado a seguir. Através da redução da quantidade de substâncias orgânicas, etc., que permanecem na água tratada terciária que é submetida a um tratamento de separação em membrana semipermeável (2, 5), a carga aplicada sobre a membrana semipermeável pode ser reduzida e como um resultado o tempo de vida da membrana semipermeável pode ser estendido e o custo do processo pode ser diminuído.

Em adição, quando um tratamento de separação com membrana de ultrafiltração é realizado de uma maneira de fluxo cruzado, a água concentrada pode ser transportada para o tratamento terciário (isto é, tratamento biológico (3)) ou o tratamento primário (isto é, tratamento de destilação (1)).

Em adição, a quarta água tratada que é obtida após o tratamento com carbono ativado e/ou o tratamento de separação com membrana de ultrafiltração (4) é transportada para e misturada com a água tratada primária e então submetida a um tratamento de separação em membrana semipermeável (2), que é um tratamento secundário. Como um resultado, os sais dissolvidos, os materiais flutuantes finos derivados das células bacterianas e alguma quantidade das substâncias orgânicas à base de hidrocarboneto, que não podem ser removidos através de um tratamento biológico como o tratamento terciário, podem ser removidos através da realização de uma nova filtração através de uma membrana semipermeável. Alternativamente, é também possível omitir o quarto tratamento e a água tratada terciária é transportada para o lado do tratamento secundário.

De acordo com o presente exemplo, com a finalidade de evitar uma carga em excesso sobre a membrana semipermeável com o transporte de água tratada terciária, parte da água tratada terciária, por exemplo, aproximadamente 50%, é transportada para o lado do tratamento primário da água e os 50% restantes são submetidos a um tratamento de separação em membrana semipermeável (5) como um quinto tratamento através da utilização de um equipamento para separação em membrana semipermeável que é separado daquele utilizado para o tratamento secundário descrito anteriormente. Alternativamente, a água tratada terciária pode ser submetida a um tratamento de separação em membrana semipermeável (2, 5) sem o quarto tratamento.

Uma separação em membrana semipermeável (6) é realizada basicamente da mesma maneira que um tratamento de separação em membrana semipermeável (2). Entretanto, uma vez que a concentração das substâncias orgânicas à base de hidrocarboneto na quarta água tratada (água tratada terciária) já é diminuída pelo tratamento terciário comparada com a da água tratada primária, com o equipamento de incrustação menor comparado com o equipamento para um tratamento de separação em membrana semipermeável de tratamento secundário, um tratamento de separação em membrana semipermeável como o quinto tratamento pode ser realizado.

Neste caso, a água concentrada é também gerada partindo de um tratamento de separação em membrana semipermeável (5) como um quinto tratamento. Tal água concentrada é transportada para e misturada com a água de subproduto, a água tratada secundária, etc. Por exemplo, no presente exemplo, esta é transportada para a água de subproduto.

Em adição, transportando novamente a água tratada terciária que é tratada biologicamente após uma separação em membrana semipermeável como o tratamento secundário para o lado da água tratada primária para separação em membrana semipermeável, a água purificada pode ser produzida com eficiência.

Exemplos

Exemplo 1

A água de subproduto que é produzida através do método de FT foi purificada de acordo com o método descrito a seguir.

Especificamente, a água de subproduto é submetida à destilação (isto é, tratamento de destilação (1)) seguido por um tratamento de separação em membrana semipermeável (2). Assim, água purificada foi utilizada como água, tal como água industrial, etc. e a água concentrada como água tratada secundária foi submetida a um tratamento biológico (3). Em adição, a água tratada terciária que foi separada em sólido e líquido com base na separação em membrana do tratamento biológico foi misturada com a água tratada primária.

A destilação foi realizada a 100°C sob pressão atmosférica.

Em adição, como o tratamento biológico (3), o método de sedimento ativado por separação em membrana descrito anteriormente (MBR) foi empregado. Para um tratamento biológico de MBR, foi empregado o método de nitruração/desnitruração do tipo circulação. Como uma membrana de separação, uma membrana de microfiltração feita de polifluorovinilideno (diâmetro médio de poro 0,08 pm, produzida por Toray Industries, Inc.) foi utilizada. Em primeiro lugar, a água tratada secundária foi introduzida em um banho isento de oxigênio que compreende sedimento ativado. Após um tratamento de desnitruração, a mistura de sedimento ativado foi introduzida em um banho de nitruração seguinte. Dento do banho de nitruração, um tratamento aeróbio foi realizado com aeração (isto é, degradação de substâncias orgânicas e reação de nitruração) e parte da mistura foi transportada de volta para o banho isento de oxigênio para circulação. Neste caso, a quantidade de fluxo de circulação era de quatro vezes comparada com a quantidade de fluxo da água tratada primária. Em adição, parte da mistura de sedimento ativado contida no banho de nitruração foi introduzida em um banho de separação em membrana. Dentro do banho de separação em membrana, um elemento de membrana plana equipado com a membrana de separação descrita anteriormente foi imerso e na região inferior do elemento de membrana plana um difusor de ar foi instalado para realizar a aeração tanto para a limpeza da superfície da membrana quanto para o suprimento de oxigênio. A solução de mistura de sedimento ativado no banho de separação em membrana foi transportada para o banho de nitruração em uma quantidade de fluxo três vezes maior que a da água tratada secundária. O sedimento ativado contido no banho de separação em membrana foi submetido à separação sólido-líquido com aplicação de pressão negativa sobre o lado de permeação da membrana de separação através da utilização de uma bomba de sucção. Como um resultado, a água de permeação foi obtida como a água tratada terciária.

Em adição, a taxa de recuperação de água era de 80% para o tratamento de separação em membrana semipermeável (2) (os 20% remanescentes eram drenados na forma de água concentrada). Como uma membrana semipermeável, uma membrana de osmose inversa com pouco depósito de sujeira TML20-370 (membrana plana feita de poliamida, produzida porToray Industries, Inc.) foi utilizada. Neste caso, a água de suprimento original para um tratamento com membrana semipermeável foi introduzida na membrana semipermeável através da utilização de uma bomba centrífuga para a obtenção de água de permeação e água concentrada.

Os resultados dos tratamentos são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1

		FT da água de subproduto	Destilação	RO da água permeada	RROde salmoura	Água tratada por MBR
Hidrocarbonetos contendo oxigênio não acídico	mg/L	15.000
Hidrocarbonetos contendo oxigênio não acídico	mg/L	1.000	700	30	3.200	50
Hidrocarbonetos	mg/L	<10
CODCr	mg/L	15.000	850	50	4.000	150

Como é indicado na Tabela 1, a água de subproduto inclui hidrocarbonetos que contêm oxigênio não acídico a 15.000 mg/L e hidrocarbonetos que contêm oxigênio acídico a 1000 mg/L. A concentração de hidrocarbonetos era menor que 10 mg/L.

Em adição, a demanda de oxigênio devido ao dicromato de potássio (isto é, CODCr) era de aproximadamente 15.000 mg/L.

Em adição, após a destilação, a concentração de hidrocarbonetos que contêm oxigênio acídico era de 700 mg/L e a de CODCr era de 850 mg/L. Assim, através da destilação, a taxa de remoção de COD que é um valor aproximado da taxa de remoção de substâncias orgânicas à base de hidrocarboneto era de 94,3%.

Para a água purificada (água de permeação) do tratamento de separação em membrana semipermeável (2), a concentração de hidrocarbonetos que contêm oxigênio ácidos era de 30 mg/L e a de CODCr era de aproximadamente 50 mg/L.

Ainda, para a água concentrada (água tratada secundária) gerada partindo do tratamento de separação em membrana semipermeável (2), a concentração de hidrocarbonetos que contêm oxigênio acídico era de 3.200 mg/L e a de CODCr era de 4.000 mg/L. Ainda, para a água tratada terciária obtida partindo do tratamento de MBR da água tratada secundária, a concentração de hidrocarbonetos que contêm oxigênio acídico era de 50 mg/L e a de CODCr era de 150 mg/L.

Enquanto isso, 30% da quantidade de fluxo da água tratada terciária obtida após o tratamento biológico foram misturados com a água tratada primária e novamente submetida ao tratamento de separação em membrana semipermeável (2).

Com os tratamentos descritos anteriormente, a água de subproduto pode ser transformada em água que pode ser satisfatoriamente utilizada como água industrial ou água para irrigação. Em adição, é também possível purificá-la até o nível que é requerido para a água potável. Em adição, comparado com as tecnologias da arte anterior, o custo do equipamento ou o custo da operação pode ser diminuído como descrito anteriormente e ainda mesmo a água concentrada obtida após a separação em membrana pode ser purificada de forma confiável e eficiente.

Exemplo 2

À exceção da parte da água tratada terciária que não foi transportada para a água tratada primária esta foi novamente separada em água purificada e água concentrada como o quinto tratamento através da utilização de uma membrana de osmose inversa que é diferente da membrana de osmose inversa da etapa anterior e pelo menos parte da água concentrada resultante foi transportada para a água de subproduto antes de qualquer purificação, a purificação até a água tratada terciária foi realizada exatamente da mesma maneira/meios/fluxo que no Exemplo 1. Especificamente, a água de subproduto foi primeiramente destilada e então submetida a um tratamento de separação em membrana semipermeável. Como um resultado, a água purificada foi utilizada como várias águas para água industrial etc. e água concentrada como água tratada secundária foi submetida a um tratamento biológico. Então, com a separação em membrana do tratamento biológico, a separação sólido-líquido foi conseguida para fornecer água tratada terciária. As substâncias orgânicas que estão contidas na água concentrada da quinta água tratada sofreram o tratamento biológico e constituem um componente resistente à degradação. Através da circulação desta água concentrada para o tratamento de destilação, se torna possível que as substâncias orgânicas sejam mais eficientemente tratadas e degradadas.

Uma membrana de osmose inversa que é diferente da membrana de osmose inversa da etapa anterior e utilizada no presente exemplo é uma membrana de pouco depósito de sujeira da série TML20 que é produzida por Toray Industries, Inc. A condição de operação da membrana correspondia a uma condição típica na técnica pertinente.

Tabela 2

		Água tratada por MBR	RO secundário da água de permeação	RO secundário da água concentrada
Hidrocarbonetos contendo oxigênio não acídico	mg/L		/X
Hidrocarbonetos contendo oxigênio acídico	mg/L	50	1	200
Hidrocarbonetos	mg/L
CODCr	mg/L	150	10	600

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

1: Destilação

2: Tratamento de separação em membrana semipermeável

3: Tratamento biológico

4: Tratamento com carbono ativado e/ou tratamento de separação com membrana de ultrafiltração

5: Tratamento de separação em membrana semipermeável

10: Membrana semipermeável

11: Material de canalização do fluxo da água de suprimento

12: Material de canalização do fluxo da água de permeação

13: Água de suprimento

14: Água concentrada

15: Água de permeação

16: Placa final

17: Cano central

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para o tratamento de purificação de água de subproduto que é gerada durante a síntese de uma mistura de hidrocarbonetos líquidos partindo do gás monóxido de carbono e do gás hidrogênio, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

realizar um tratamento de destilação (1) da água de subproduto para fornecer água tratada primária, separar a água tratada primária em água purificada e água concentrada através da utilização de uma primeira membrana semipermeável (2), obter a água concentrada como água tratada secundária, realizando um tratamento biológico (3) para pelo menos parte da água tratada secundária para fornecer água tratada terciária, e transportar pelo menos parte da água tratada terciária para a água tratada primária para realizar novamente a separação através de da primeira membrana semipermeável (2).
2. Método para o tratamento de purificação de água de subproduto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento biológico (3) compreende a separação sólido-líquido com base na separação em membrana.
3. Método para o tratamento de purificação de água de subproduto de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que parte da água tratada terciária restante obtida após transportar a pelo menos parte da água tratada terciária para a água tratada primária é separada em água purificada e água concentrada através da utilização de uma segunda membrana semipermeável, e então pelo menos parte da água concentrada resultando de qualquer separação utilizando a primeira membrana semipermeável (2) e a separação utilizando a segunda membrana semipermeável (5) é transportada para água de subproduto antes de qualquer purificação.
4. Método para o tratamento de purificação de água de subproduto de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a

Petição 870190000169, de 02/01/2019, pág. 5/11

2 água tratada terciária (3) é submetida a um tratamento com carbono ativado e/ou um tratamento com membrana de ultrafiltração (4) para dar a quarta água tratada, e então a quarta água tratada é separada em água purificada e água concentrada através da utilização da segunda membrana semipermeável (5).
5. Método para o tratamento de purificação de água de subproduto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira membrana semipermeável é uma membrana de osmose inversa tendo 0,35 ou menos da taxa de redução da permeabilidade da água, em que a taxa de redução da permeabilidade da água é definida pela fórmula a seguir:

Taxa de redução da permeabilidade da água = 1 -(F2/F1), em que F1 é a permeabilidade anterior, que é permeabilidade da água resultante da realização da filtração em membrana a 25°C durante uma hora através da utilização de solução de cloreto de sódio (pH 6,5,1.500 mg/L) com pressão operacional de 1,0 Mpa, e F2 é a última permeabilidade que é a permeabilidade da água obtida uma hora após a adição de um tensoativo não iônico (éter polioxietileno(10)octilfenílico) na solução de teste para obter uma concentração de 100 mg/L.
6. Método para o tratamento de purificação de água de subproduto de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a segunda membrana semipermeável é uma membrana de osmose inversa tendo 0,35 ou menos da taxa de redução da permeabilidade da água, em que a taxa de redução da permeabilidade da água é definida pela fórmula a seguir:

Taxa de redução da permeabilidade da água = 1 -(F2/F1), em que F1 é a permeabilidade anterior, que é permeabilidade da água resultante da realização da filtração em membrana a 25°C durante uma hora através da utilização de solução de cloreto de sódio (pH 6,5,1.500 mg/L) com pressão operacional de 1,0 MPa e F2 é a última permeabilidade que é a permeabilidade da água obtida uma hora após a adição de um tensoativo não iônico (éter polioxietileno(10)octilfenílico) na solução de teste para obter uma concentração de 100 mg/L.