ES2350141A1 - Procedure for the elimination of boro of water and equipment to carry out such procedure (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento de eliminación de boro del agua y equipo para llevar a cabo dicho procedimiento.Water boron removal procedure and equipment to carry out said procedure.
La presente invención se encuadra dentro de los procedimientos de eliminación del boro del agua de mar y los equipos para llevar a cabo dichos procedimientos.The present invention falls within the Procedures for the elimination of seawater boron and equipment to carry out these procedures.
La presente invención tiene aplicación en la industria de desalinización de agua, más precisamente aplicable en la purificación y desalinización del agua de mar.The present invention has application in the water desalination industry, more precisely applicable in the purification and desalination of seawater.
En la actualidad los procedimientos de eliminación del boro del agua de mar se realizan mediante la utilización de membranas de ósmosis inversa y sistemas combinados de membranas y resinas poliméricas de intercambio iónico.Currently the procedures of Boron removal from seawater is done by the use of reverse osmosis membranes and combined systems of ion exchange polymeric membranes and resins.
El contenido de boro en el agua de mar oscila entre 3,5 y 5,5 partes por millón (en adelante ppm). Por regla general, las membranas de agua de mar tienen un bajo rechazo del boro y por ello el contenido de dicho elemento en el agua permeada no cumple con la normativa vigente de 1 ppm para el agua de consumo humano y para algunas aplicaciones agrícolas. Por otra parte, la Organización Mundial de la Salud (en adelante OMS) recomienda que el contenido de boro en el agua no sobrepase los 1 ppm y en el futuro se prevé que este nivel baje a 0,5 ppm de boro.Boron content in seawater ranges between 3.5 and 5.5 parts per million (hereinafter ppm). As a rule In general, seawater membranes have a low rejection of boron and therefore the content of said element in permeated water does not comply with the current regulations of 1 ppm for drinking water human and for some agricultural applications. Moreover, the World Health Organization (hereinafter WHO) recommends that the Boron content in water does not exceed 1 ppm and in the future this level is expected to fall to 0.5 ppm of boron.
Por lo tanto, se desarrollaron técnicas muy especializadas para eliminar el boro del agua de mar y llegar a los contenidos establecidos por la normativa en aguas tratadas mediante membranas de ósmosis inversa.Therefore, very technical techniques were developed. specialized to eliminate seawater boron and reach contents established by the regulations in treated waters by reverse osmosis membranes.
Así, la técnica más empleada para la eliminación del boro del agua para consumo humano y agrícola, partiendo de agua de mar, consiste en la utilización de plantas equipadas con dos pasos de ósmosis inversa con membranas, donde un primer paso se realiza con membranas de agua de mar y un segundo paso se realiza con membranas de agua salobre.Thus, the most used technique for elimination of water boron for human and agricultural consumption, based on water of sea, consists of the use of plants equipped with two reverse osmosis steps with membranes, where a first step is performed with seawater membranes and a second step is performed with brackish water membranes.
Así, el agua de mar es tratada por el primer paso de membranas de ósmosis inversa a alta presión, donde se eliminan la mayor parte de sales y también un tanto por ciento del boro. Por regla general, se suele obtener una concentración del boro del agua tratada (en adelante agua permeada) que oscila, en función a la temperatura del agua, entre los 0,7 y 1,5 ppm de este elemento. Cabe destacar, además, que las membranas de ósmosis inversa pierden, con el tiempo y con las sucesivas limpiezas a las que son sometidas, su capacidad de eliminación de sales y de boro.Thus, seawater is treated by the first passage of reverse osmosis membranes at high pressure, where they eliminate most of salts and also some percent of boron. As a rule, a concentration of boron is usually obtained of the treated water (hereinafter permeated water) that oscillates, depending on at water temperature, between 0.7 and 1.5 ppm of this element. It should also be noted that reverse osmosis membranes lose, over time and with the successive cleanings to which they are subjected, its ability to eliminate salts and boron.
La experiencia demuestra que el contenido de boro en el agua permeada puede sobrepasar el límite actual de 1 ppm.Experience shows that the content of Boron in permeated water may exceed the current limit of 1 ppm.
Además, como ya se ha mencionado, cabe esperarse que se modifique la normativa al respecto, para rebajar el contenido permitido de boro en aguas potables a 0,5 ppm.In addition, as already mentioned, it is expected that the regulations are modified in this regard, to reduce the content boron allowed in drinking water at 0.5 ppm.
Así, se consigue obtener un procedimiento de eliminación del boro que permita garantizar desde un principio que el contenido de boro en el agua permeada no sobrepase nunca el límite actual de 1 ppm y que permita obtener el límite deseable para la OMS de 0,5 ppm. Dicho procedimiento asegura que el contenido obtenido no varíe con el tiempo de funcionamiento, ni con las sucesivas limpiezas químicas de las plantas desaladoras.Thus, it is possible to obtain a procedure of elimination of boron that guarantees from the beginning that the boron content in permeated water never exceeds the current limit of 1 ppm and that allows to obtain the desirable limit for the WHO of 0.5 ppm. This procedure ensures that the content obtained do not vary with the operating time, or with the successive chemical cleaning of desalination plants.
Para ello, se diseñan plantas con un segundo paso de membranas de ósmosis inversa de agua salobre de baja presión y alto flujo de trabajo. Esta solución consiste en tomar parte del agua permeada, obtenida del primer paso de membranas de ósmosis inversa a alta presión, aumentarle el pH hasta valores de 10-11 mediante añadido de hidróxido sódico u otra base fuerte y posteriormente bombearla a un segundo paso. Las aguas perneadas obtenidas en el primer paso y el segundo paso son mezcladas en proporciones adecuadas, para minimizar el contenido de boro en el agua resultante del tratamiento. Este sistema se detalla en la figura 1.To do this, plants are designed with a second passage of reverse osmosis membranes of low pressure brackish water and high workflow. This solution consists in taking part of the permeated water, obtained from the first passage of osmosis membranes Inverse at high pressure, increase the pH to values of 10-11 by adding sodium hydroxide or other strong base and then pump it to a second step. The waters perneadas obtained in the first step and the second step are mixed in appropriate proportions, to minimize the content of boron in the water resulting from the treatment. This system is detailed in figure 1.
Mediante estos sistemas, toda o parte del agua procedente del primer paso de membranas de ósmosis inversa es tratada por el segundo paso de membranas de ósmosis inversa, tras ser previamente bombeadas del primer al segundo paso.Through these systems, all or part of the water coming from the first step of reverse osmosis membranes is treated by the second step of reverse osmosis membranes, after be previously pumped from the first to the second step.
Adicionalmente, hay que tener en cuenta que en las plantas de ósmosis inversa, existen multitud de contenedores de presión que sirven para alojamiento de las membranas, que son conectadas en serie mediante interconectores. Dichos contenedores de presión pueden tener alojadas 6, 7, 8 o más membranas conectadas en serie. Además, en una planta de ósmosis inversa existen multitud de contenedores montados en paralelo y que conforman lo que se denomina bastidor de membranas.Additionally, it should be borne in mind that in reverse osmosis plants, there are many containers of pressure used to accommodate the membranes, which are connected in series through interconnects. Such containers of pressure can have 6, 7, 8 or more membranes connected in Serie. In addition, in a reverse osmosis plant there are many containers mounted in parallel and that make up what is called membrane frame.
El agua de mar es alimentada por una de las caras del contenedor de presión recogiéndose el agua concentrada en sales por la cara posterior del contenedor y recogiéndose el agua con bajo contenido de sales y bajo contenido en boro por el centro del contenedor y procedente de todas las membranas, que están interconectadas en serie por su tubo central.Seawater is fed by one of the faces of the pressure vessel collecting water concentrated in you go out the back of the container and collecting the water with low salt content and low boron content in the center of the container and coming from all the membranes, which are interconnected in series by its central tube.
Así, el contenido total de boro corresponde a la mezcla de los contenidos de éste elemento de los caudales independientes de agua permeada de cada membrana ubicada en el contenedor de presión. Y la concentración de boro en el agua permeada va aumentando desde la primera a la última membrana. En la figura 2 se muestra un esquema convencional de un contenedor de presión de un primer paso en un sistema convencional como el arriba descrito.Thus, the total boron content corresponds to the mixture of the contents of this element of the flows permeated water independent of each membrane located in the pressure container And the concentration of boron in the water Permeate is increasing from the first to the last membrane. In the Figure 2 shows a conventional scheme of a container of pressure of a first step in a conventional system like the one above described
En definitiva, en los sistemas actuales se bombea el agua permeada del primer paso, que es una mezcla de los permeados de todas las membranas de dicho paso, al segundo paso. Además, en toda ósmosis inversa, las salinidades de los permeados de las membranas aumentan conforme se incrementa su posición en el tubo o contenedor de presión. Ello hace, que las presiones de trabajo del segundo paso, sean algo más altas que las que cabría esperar para un agua de bajo contenido salino.In short, in today's systems pumps the permeated water from the first step, which is a mixture of the permeated from all membranes of that step, to the second step. In addition, in all reverse osmosis, the salinities of the permeate of the membranes increase as their position in the tube increases or pressure container. This makes the working pressures of the second step, be somewhat higher than what you would expect for a low salt water.
Era deseable, pues, obtener un procedimiento de eliminación del boro del agua de mar que evitara la utilización de una bomba en la alimentación del segundo paso, particularmente de una bomba booster o bomba elevadora de presión.It was desirable, therefore, to obtain a procedure of elimination of seawater boron that will prevent the use of a pump in the second step feed, particularly of a booster pump or booster pump.
La presente invención, por lo tanto, pretende evitar la utilización de una bomba en la alimentación del segundo paso, particularmente de una bomba elevadora de presión o bomba booster. Es decir que, la presente invención consigue llevar a cabo un proceso para la eliminación del boro del agua de mar mediante un sistema de ósmosis inversa, que permita evitar la utilización de una bomba en la alimentación del segundo paso. Estos sistemas funcionan tomando un porcentaje de caudal total de permeado del primer paso, que es tratado en un segundo paso de membranas de agua salobre, en lugar del cien por cien del caudal de permeado del primer paso.The present invention, therefore, seeks avoid using a pump in the second power supply passage, particularly of a pressure booster pump or pump booster That is, the present invention manages to carry out a process for the elimination of seawater boron by means of a reverse osmosis system, which avoids the use of a pump in the second step feed. These systems work taking a percentage of total permeate flow rate from the first step, which is treated in a second step of brackish water membranes, in instead of one hundred percent of the permeate flow rate of the first step.
Para tal fin, se dispone, dentro del contenedor de presión (o conducto de permeado) del primer paso, de un interconector ciego, también llamado "split ciego", que se puede colocar en diferentes posiciones entre dos de las membranas existentes dentro de cada contenedor de presión, de manera de separar los flujos de permeado. De esta forma, el contenedor de presión trabaja como si fuera en dos etapas, obteniéndose, así, dos corrientes de agua permeada por ambos extremos del contenedor de presión con diferentes contenidos de boro.For this purpose, it is arranged inside the container pressure (or permeate duct) of the first step, of a blind interconnector, also called "blind split", which can place in different positions between two of the membranes existing within each pressure vessel, so separate permeate flows. In this way, the container of pressure works as if it were in two stages, thus obtaining two streams of water permeated at both ends of the container pressure with different boron contents.
Por lo tanto, el disponer de un interconector ciego, permite separar los caudales de permeado del primer paso para tratar, posteriormente, cualquiera de ellos, en un segundo paso de membranas de ósmosis inversa.Therefore, having an interconnector blind, allows to separate permeate flow rates from the first step to try, later, any of them, in a second step of reverse osmosis membranes.
Una vez determinada la posición del interconector ciego dentro del conducto de permeado del primer paso, se podrá considerar que los flujos de permeado quedan divididos como si se tratara de dos etapas.Once the position of the blind interconnector inside the permeate duct of the first step, permeate flows may be considered to be divided as If it were two stages.
Esta separación de las membranas mediante el interconector ciego, dependerá del caudal, de la presión de permeado y del contenido de boro requerido en dicho permeado.This separation of the membranes by Blind interconnector, will depend on the flow rate, the permeate pressure and of the boron content required in said permeate.
Adicionalmente, el flujo de trabajo del caudal de permeado de cada sección de membranas puede regularse, si se lo requiere, ejerciendo una contrapresión que puede ser de distinto valor, mediante válvulas instaladas en cada parte del conducto de permeado.Additionally, the workflow of the flow permeate of each section of membranes can be regulated, if it is requires, exerting a back pressure that may be different value, by means of valves installed in each part of the duct permeated
El segundo paso de membranas, se alimenta, así, con la propia presión que ofrece la corriente de permeado de la primera etapa, del primer paso.The second passage of membranes, feeds, like this, with the pressure itself offered by the permeate stream of the First stage, from the first step.
El segundo paso está compuesto de membranas de baja presión y alto flujo.The second step is composed of membranes of Low pressure and high flow.
En una realización particular, el interconector ciego se coloca entre las membranas que ocupan las posiciones 3 y 4 y la parte o etapa del tubo de membranas que arroja un menor contenido de boro es la comprendida entre las membranas de posiciones preferentemente 1 a 3 del primer paso.In a particular embodiment, the interconnector blind is placed between the membranes that occupy positions 3 and 4 and the part or stage of the membrane tube that a minor throws Boron content is between the membranes of positions preferably 1 to 3 of the first step.
En una segunda realización particular, el interconector ciego se coloca entre las membranas que ocupan las posiciones 4 y 5 y la parte o etapa del tubo de membranas que arroja un menor contenido de boro es la comprendida entre las membranas de posiciones preferentemente 1 a 4 del primer paso.In a second particular embodiment, the Blind interconnect is placed between the membranes that occupy the positions 4 and 5 and the part or stage of the membrane tube that throws a lower boron content is that between the membranes of positions preferably 1 to 4 of the first step.
El caudal de esta etapa es el que se aprovechará para alimentar al segundo paso de ósmosis inversa sin necesidad de bomba intermedia de alimentación del segundo paso, es decir sin necesidad de bomba para incrementar la presión o bomba booster.The flow of this stage is the one that will be used to feed the second step of reverse osmosis without the need for intermediate feed pump of the second step, ie without Pump need to increase pressure or booster pump.
Opcionalmente, se puede dosificar hidróxido
sódico, o una base fuerte, en el agua de alimentación del segundo
paso, para elevar su pH hasta valores, preferiblemente de 10 y 11,
dado que el boro del agua permeada se encuentra en la forma de ácido
bórico. La alcalinización es conveniente para convertir el ácido
bórico en ión borato, que es el mejor rechazado por las membranas de
agua salobre. Se obtiene, de esta manera, una mejor eliminación del
boro. Asimismo, se dosifica un compuesto
antiincrustante-dispersante para evitar la posible
formación de incrustacio-
nes.Optionally, sodium hydroxide, or a strong base, can be dosed in the feed water of the second step, to raise its pH to values, preferably 10 and 11, since the boron of the permeated water is in the form of boric acid . Alkalinization is convenient to convert boric acid into borate ion, which is best rejected by brackish water membranes. In this way, a better elimination of boron is obtained. Likewise, an antifouling-dispersant compound is dosed to avoid possible scale formation.
nes.
Así, según lo expuesto anteriormente, la presente invención se refiere, en primer lugar, a un procedimiento de eliminación de boro del agua, preferentemente de agua del mar que se caracteriza porque comprende:Thus, as stated above, the The present invention relates firstly to a process of elimination of boron from water, preferably from seawater that It is characterized because it comprises:
- realizar un primer paso de ósmosis inversa mediante la alimentación de agua de mar o agua salobre dentro un conducto de permeado o contenedor de membranas que comprende una pluralidad de membranas interconectadas en serie para trabajar a presiones altas o bajas, según sea la aplicación para agua de mar o salobre, y entre dos de dichas membranas se coloca un interconector ciego que separa los caudales de permeado en dos secciones de membranas, las que están antes del interconector ciego y las que están después del interconector ciego, definiendo respectivamente dos etapas;- perform a first step of reverse osmosis by feeding seawater or brackish water inside a permeate conduit or membrane container comprising a plurality of interconnected membranes in series to work at high or low pressures, depending on the application for seawater or brackish, and between two of these membranes an interconnector is placed blind that separates permeate flow rates into two sections of membranes, those that are before the blind interconnector and those that are after the blind interconnector, defining respectively two stages;
- realizar un segundo paso de ósmosis inversa que comprende membranas de baja presión y alto flujo o media presión y flujo medio y que se alimenta con una parte del agua procedente del permeado de las membranas del primer paso que están antes del interconector ciego, es decir la primera etapa del primer paso.- perform a second reverse osmosis step comprising low pressure and high flow or medium pressure membranes and medium flow and that is fed with a part of the water coming of the permeate of the membranes of the first step that are before Blind interconnector, that is the first stage of the first step.
Además, dentro del contenedor de membranas se pueden colocar 6, 7 u 8 membranas y el interconector ciego puede estar colocado entre cualesquiera dos membranas, preferentemente entre la 3-4, 4-5 o la que se requiera.In addition, inside the membrane container they can place 6, 7 or 8 membranes and the blind interconnector can be placed between any two membranes, preferably between 3-4, 4-5 or the one require.
En una realización particular, se disponen hasta 8 membranas dentro del conducto de permeado y el interconector ciego está colocado entre las membranas que ocupan las posiciones 3-4 ó 4-5.In a particular embodiment, they are arranged up to 8 membranes inside the permeate duct and the blind interconnector it is placed between the membranes that occupy the positions 3-4 or 4-5.
Las membranas que quedan antes del interconector ciego son las que dan mayor caudal de agua tratada, muy baja salinidad con respecto a la mezcla que se obtendría con 7 u 8 membranas. Por esta razón, es posible alimentar el segundo paso sin necesidad de bomba intermedia que incremente la presión.The membranes that remain before the interconnector blind are the ones that give the highest flow of treated water, very low salinity with respect to the mixture that would be obtained with 7 or 8 membranes For this reason, it is possible to feed the second step without Need for intermediate pump to increase pressure.
Adicionalmente, se puede regular el flujo de trabajo del caudal de permeado en el primer paso de membranas mediante la utilización de válvulas de regulación del caudal permeado de ambas secciones separadas por el interconector ciego. Dichas válvulas se instalan en cada lado del conducto de permeado para efectuar una contrapresión en la conducción de permeado de las membranas tanto de la primera, como de la segunda etapa del primer paso. De esta manera se consiguen dos efectos: actuar sobre la conversión (cociente entre el caudal de agua permeada y agua a tratar en la alimentación del conducto de membranas) del segundo paso y controlar el flujo de trabajo de las primeras membranas del primer paso, es decir las que quedan antes del interconector.Additionally, the flow of work of the permeate flow in the first passage of membranes through the use of flow control valves permeate of both sections separated by the blind interconnector. These valves are installed on each side of the permeate duct to effect a back pressure on the permeate conduction of the membranes of both the first and the second stage of the first He passed. In this way two effects are achieved: acting on the conversion (ratio between permeate water flow and water at treat in the feeding of the membrane duct) of the second step and control the workflow of the first membranes of the First step, that is, those that remain before the interconnector.
Así, gracias a esta regulación del flujo de trabajo mediante válvulas, se regula el caudal de las primeras membranas, es decir las que quedan antes del interconector ciego y, al mismo tiempo, se regula la conversión de agua permeada de ambas etapas del primer paso.Thus, thanks to this regulation of the flow of work by valves, the flow of the first is regulated membranes, that is, those that remain before the blind interconnector and, at the same time, the conversion of permeated water of both is regulated First step stages.
Como ya se indicó anteriormente, la siguiente etapa del procedimiento es opcional y consiste en adicionar hidróxido sódico, o un alcalinizante fuerte, o un alcalinizante fuerte y un antiincrustante a una corriente de alimentación del segundo paso, siendo dicha corriente procedente de las membranas de la primera etapa del primer paso. Esto se realiza para aumentar el pH preferiblemente entre 10 y 11, para obtener una mejor eliminación del boro y evitar la posible formación de incrustaciones.As indicated above, the following procedure stage is optional and involves adding sodium hydroxide, or a strong alkalizing agent, or an alkalizing agent strong and antifouling to a feed stream of the second step, said current coming from the membranes of The first stage of the first step. This is done to increase the pH preferably between 10 and 11, to obtain a better elimination of boron and avoid possible scale formation.
En una segunda variante del procedimiento de eliminación de boro del agua descrito anteriormente, al realizar el segundo paso de ósmosis inversa éste se alimenta con la parte del agua procedente del permeado de las membranas del primer paso que están después del interconector ciego, es decir el agua de la segunda etapa del primer paso.In a second variant of the procedure of boron removal of water described above, when performing second step of reverse osmosis this is fed with the part of the water from the permeate of the membranes of the first step that they are after the blind interconnector, that is the water of the Second stage of the first step.
Esta segunda variante conlleva una etapa adicional de transferencia de la presión residual existente en el agua de permeado de la primera etapa del primer paso al permeado de la segunda etapa del primer paso. Esta transferencia de presiones se realiza por medio de un dispositivo hidráulico intercambiador de presiones que se intercala antes de la alimentación del segundo paso.This second variant involves a stage additional transfer of the residual pressure existing in the permeate water from the first stage of the first step to the permeate of The second stage of the first step. This pressure transfer is performs by means of a hydraulic exchanger device pressures that are sandwiched before feeding the second He passed.
En una tercera variante del procedimiento de eliminación de boro del agua descrito anteriormente, se refuerza la presión de alimentación del segundo paso por medio de una bomba de muy bajo consumo energético, instalada en derivación o by pass, a continuación del dispositivo hidráulico intercambiador de presiones y antes de la alimentación del segundo paso.In a third variant of the procedure of removal of boron from the water described above, the supply pressure of the second step by means of a pump very low energy consumption, installed bypass or bypass, to continuation of the hydraulic pressure exchanger device and before feeding the second step.
Adicionalmente, se contempla la siguiente solución alternativa al procedimiento descrito anteriormente, para garantizar una concentración de boro inferior a 0,5 ppm en el agua permeada.Additionally, the following is contemplated alternative solution to the procedure described above, to ensure a boron concentration of less than 0.5 ppm in water permeated
En la segunda realización, el agua que se envía al segundo paso de membranas es aquella producida por la segunda etapa del primer paso. Para ello se utiliza un dispositivo hidráulico de transferencia de presiones, de tal manera que la presión residual existente en el permeado de la primera etapa del primer paso se transfiera al permeado de la segunda etapa del primer paso.In the second embodiment, the water that is sent to the second passage of membranes is that produced by the second stage of the first step. For this a device is used hydraulic pressure transfer, such that the residual pressure in the permeate of the first stage of the first step is transferred to the permeate of the second stage of the first He passed.
El procedimiento descrito anteriormente, en sus tres variantes, se puede utilizar en todo tipo de agua que requiera eliminación de boro, pero ha sido concebido preferentemente para trata agua de mar o agua salobre y preferentemente se utilizará para desalinizar agua de mar.The procedure described above, in its Three variants, can be used in all types of water that requires boron elimination, but has been preferably designed for treats seawater or brackish water and preferably will be used to desalinate seawater.
La presente invención se refiere también a un equipo para llevar a cabo un procedimiento de eliminación de boro del agua tal como el definido anteriormente, caracterizado porque comprende al menos:The present invention also relates to a equipment to carry out a boron removal procedure of water as defined above, characterized in that includes at least:
- --
- un contenedor de membranas de ósmosis inversa que comprende una pluralidad de membranas interconectadas en serie, siendo las membranas de baja presión (bajo consumo energético) y alto flujo para trabajar con presiones bajas, o bien membranas de flujo medio y media presión;a reverse osmosis membrane container comprising a plurality of interconnected membranes in series, the low pressure membranes (low energy consumption) and high flow to work with low pressures, or medium flow membranes and medium pressure;
- --
- un interconector ciego que se dispone entre dos membranas de cada contenedor de membranas, de manera tal que dicho interconector separe los caudales de permeado de dos secciones de membranas o etapas; ya blind interconnector that is arranged between two membranes of each membrane container, such that said interconnector separate permeate flows from two membrane sections or stages; Y
- --
- al menos dos válvulas de regulación del caudal instaladas en cada lado del conducto de permeado del primer paso.to the minus two flow control valves installed on each side of the permeate duct of the first step.
En una realización particular del equipo, se disponen hasta 8 membranas dentro de cada contenedor de membranas (conducto de permeado) y el interconector ciego está dispuesto entre las membranas que ocupan las posiciones 3-4 ó 4-5.In a particular embodiment of the equipment, They have up to 8 membranes inside each membrane container (permeate conduit) and the blind interconnector is disposed between the membranes that occupy positions 3-4 or 4-5.
En una primera variante, el equipo arriba descrito comprende además un dispositivo hidráulico de transferencia de presiones intercalado en la alimentación del segundo paso, justo antes del inicio del mismo.In a first variant, the team up described further comprises a hydraulic transfer device of pressures interspersed in the feeding of the second step, just before the start of it.
En una segunda variante, el equipo arriba descrito comprende, además del dispositivo hidráulico mencionado en la primera variante, una bomba de bajo consumo energético, instalada en derivación o by pass, a continuación de dicho dispositivo hidráulico de transferencia de presiones y antes del inicio del segundo paso.In a second variant, the team up described also includes the hydraulic device mentioned in the first variant, a low energy pump, installed bypass or bypass, following said device hydraulic pressure transfer and before the start of second step.
La presente invención será completamente comprendida sobre la base de la breve descripción que figura a continuación y de los dibujos acompañantes que se presentan, solamente a modo de ejemplo y, de esta manera, no son restrictivos dentro de la presente invención en donde:The present invention will be completely included on the basis of the brief description given to continuation and accompanying drawings presented, by way of example only and, in this way, they are not restrictive within the present invention where:
la figura 1 muestra un diagrama de flujo de un sistema convencional en dos pasos, existente en la técnica anterior,Figure 1 shows a flow chart of a conventional two-step system, existing in the art previous,
la figura 2 muestra un diagrama de flujo del primer paso de un sistema convencional de distribución de flujos en un tubo de membranas 7', existente en la técnica anteriorFigure 2 shows a flow chart of the first step of a conventional flow distribution system in a 7 'membrane tube, existing in the prior art
la figura 3 muestra un esquema del sistema de eliminación de boro de la presente invención con interconector ciego (2),Figure 3 shows a scheme of the system of boron removal of the present invention with blind interconnector (2),
la figura 4 muestra un esquema del sistema de eliminación de boro de la presente invención en su primera variante, que incluye un dispositivo hidráulico (12) de transferencia de presiones, yFigure 4 shows a scheme of the system of boron removal of the present invention in its first variant, which includes a hydraulic transfer device (12) pressures, and
la figura 5 muestra un esquema del sistema de eliminación de boro de la presente invención en su segunda variante, que incluye un dispositivo hidráulico (12) de transferencia de presiones y una bomba (13).Figure 5 shows a scheme of the system of boron elimination of the present invention in its second variant, which includes a hydraulic transfer device (12) pressures and a pump (13).
Con el objeto de llegar a una mejor comprensión del objeto y funcionalidad de esta patente, y sin que se entienda como soluciones restrictivas, asíIn order to reach a better understanding of the object and functionality of this patent, and without understanding as restrictive solutions as well
La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un sistema convencional en dos pasos (10' y 4'), existente en la técnica anterior, en la que se puede observar el recorrido que hace el permeado obtenido en la primera etapa del primer paso (1'), la bomba de alimentación (2') al segundo paso y la dosificación opcional de hidróxido sódico (3'), u otra base fuerte y antiincrustante (9'), antes del inicio del segundo paso (4'). También se muestra la obtención final del rechazo del segundo paso (5') que se une al rechazo del primer paso (6') y que se redirige a la alimentación del primer paso (7'). Por otro lado, y simultáneamente, se obtiene, al final del segundo paso el permeado total (8') al que se une el permeado procedente del primer paso (1').Figure 1 shows a flow chart of a conventional two-step system (10 'and 4'), existing in the prior art, in which you can observe the route that makes the permeate obtained in the first stage of the first step (1 '), the feed pump (2 ') to the second step and dosage optional sodium hydroxide (3 '), or other strong base and antifouling (9 '), before the start of the second step (4'). It also shows the final rejection of the second step (5 ') that joins the rejection of the first step (6') and that is redirected to the first step feed (7 '). On the other hand, and simultaneously, the permeate is obtained at the end of the second step total (8 ') to which the permeate from the first step is attached (one').
La figura 2 muestra un diagrama de flujo y distribución de membranas del primer paso de un sistema convencional en dos pasos, existente en la técnica anterior en la que se observa la posición de la pluralidad de membranas (A1', A2', A3', A4', A5', A6' y Al') dispuestas en el contenedor de presión (9'). Se observa, igualmente, el lugar de la alimentación del agua (7') y el sentido de las corrientes producidas, de las cuales la corriente que atraviesa las primeras membranas da lugar al permeado del primer paso (1''), que pasa a alimentar el segundo paso del procedimiento y el agua de rechazo del primer paso (6').Figure 2 shows a flow chart and membrane distribution of the first step of a conventional system in two steps, existing in the prior art in which it is observed the position of the plurality of membranes (A1 ', A2', A3 ', A4', A5 ', A6 'and Al') arranged in the pressure container (9 '). It is noted, also, the place of the water supply (7 ') and the direction of the currents produced, of which the current that crosses the first membranes gives rise to the permeate of the first step (1``), which happens to feed the second step of the procedure and the rejection water of the first step (6 ').
La figura 3 muestra un esquema del sistema de eliminación de boro descrito por la presente invención, en la que se puede observar el recorrido que hace el permeado (1) obtenido en la primera etapa (a) del primer paso (I), la posición de la pluralidad de membranas (A1, A2, A3, A4, A5, A6 y A7) dispuestas en el contenedor de presión o contenedor de membranas (9) y el interconector ciego (2) ubicado en la posición preferente, entre las membranas de posición A3 y A4. Así, la corriente de las membranas al otro lado del interconector da lugar al permeado (4) de la segunda etapa (b) y a un rechazo (3) del primer paso (I). Dicho rechazo (3) del primer paso (I) podrá o bien reciclarse parcialmente a la entrada del primer paso, o bien evacuarse como salmuera al mar, según convenga.Figure 3 shows a scheme of the system boron removal described by the present invention, wherein You can observe the route that the permeate (1) obtained in the first stage (a) of the first step (I), the position of the plurality of membranes (A1, A2, A3, A4, A5, A6 and A7) arranged in the pressure container or membrane container (9) and the blind interconnector (2) located in the preferred position, between A3 and A4 position membranes. Thus, the current of the membranes at other side of the interconnector gives rise to the permeate (4) of the second step (b) and a rejection (3) of the first step (I). Said rejection (3) of the first step (I) it can either be partially recycled to the entrance of the first step, or evacuate as brine to the sea, as required.
Se puede ver, por tanto, el reparto de caudales de permeado del primer paso de ósmosis inversa de agua de mar con interconector ciego (2).You can see, therefore, the distribution of flows of permeate of the first step of reverse osmosis of seawater with blind interconnector (2).
La parte del contenedor de membranas (9) que arroja un mayor caudal es, en esta realización particular donde el interconector ciego (2) está ubicado entre las membranas de posición A3 y A4, la comprendida entre las membranas de posiciones A1 a A3, este caudal (1) es el que se aprovechará para alimentar al segundo paso (II) de ósmosis inversa sin bomba elevadora de presión (bomba booster) intermedia, en el que se trabaja con membranas de baja presión y alto flujo o membranas de flujo medio y baja presión. Parte del rechazo (14) del segundo paso se enviará a cabecera de la planta de ósmosis inversa.The part of the membrane container (9) that throws a higher flow rate is, in this particular embodiment where the Blind interconnector (2) is located between the position membranes A3 and A4, the one between the membranes of positions A1 to A3, this flow (1) is the one that will be used to feed the second reverse osmosis step (II) without pressure booster pump (pump booster) intermediate, which works with low membranes pressure and high flow or medium flow and low pressure membranes. Part of the rejection (14) of the second step will be sent to the header of the reverse osmosis plant.
Como ventajas del procedimiento de la invención se señalan las siguientes:As advantages of the process of the invention The following are indicated:
- la no utilización de una bomba booster para alimentar el agua permeada (1) del primer paso (I) al segundo paso (II) y su consiguiente ahorro energético;- the non-use of a booster pump for feed the permeated water (1) from the first step (I) to the second step (II) and its consequent energy savings;
- la obtención de valores de contenido de boro del permeado total inferiores a 1 ppm, partiendo de una concentración inicial de boro en el agua de mar de entre 3,5 y 5,5 ppm, y a cualquier temperatura del agua de mar;- obtaining boron content values of the total permeate less than 1 ppm, starting from a initial concentration of boron in seawater between 3.5 and 5.5 ppm, and at any seawater temperature;
- la contrapresión, necesaria para obtener un buen rendimiento de las membranas, se efectúa mediante válvulas de rechazo (5) ubicadas a ambos lados del primer paso (I), de esta manera se consigue: actuar sobre la conversión del segundo paso y controlar el flujo de trabajo de las membranas de posiciones por ejemplo A1 a A3 ó A1 a A4 de las distintas realizaciones particulares sugeridas del primer paso; y- the back pressure, necessary to obtain a good membrane performance, is carried out by means of valves rejection (5) located on both sides of the first step (I), of this way is achieved: act on the conversion of the second step and control the workflow of position membranes by example A1 to A3 or A1 to A4 of the different embodiments suggested particulars of the first step; Y
- el agua permeada del primer paso (4) y de las dos etapas del segundo paso (6 y 7), son mezcladas adecuadamente hasta obtener concentraciones de boro siempre inferiores a 1 ppm.- the permeated water of the first step (4) and the two stages of the second step (6 and 7), are mixed properly until boron concentrations are always lower than 1 ppm.
Mediante el procedimiento descrito por la presente invención se pueden efectuar las mezclas oportunas de cada corriente de permeado tanto del primer paso como del segundo paso, para obtener una baja concentración global de boro en el agua de utilización.By the procedure described by the present invention the appropriate mixtures of each can be made permeate current of both the first step and the second step, to obtain a low overall concentration of boron in the water of utilization.
Además, al trabajar con membranas de baja presión y alto flujo o flujo medio y presión media en el segundo paso, se puede trabajar con presiones muy bajas en dicho paso lo cual evita el instalar una bomba booster en la alimentación, con el consiguiente ahorro energético.In addition, when working with low membranes pressure and high flow or medium flow and average pressure in the second step, you can work with very low pressures in that step what which avoids installing a booster pump in the supply, with the consequent energy saving.
Una ventaja adicional de trabajar con membranas de baja presión y alto flujo o flujo medio y presión media tanto en el primer paso como en el segundo paso, es que se obtiene la contrapresión adecuada en la corriente de permeado del primer paso y de las membranas de posiciones preferentemente A1 a A3, es decir las que quedan situadas antes del interconector ciego (2) en una de las realizaciones particulares descritas.An additional advantage of working with membranes Low pressure and high flow or medium flow and medium pressure both in the first step as in the second step, is that you get the adequate back pressure in the permeate stream of the first step and of the position membranes preferably A1 to A3, that is the that are located before the blind interconnector (2) in one of the particular embodiments described.
Al trabajar con un interconector ciego (2) o "split ciego" entre las membranas de posiciones A3-A4 ó A4-A5, del primer paso y tratar el agua permeada procedente de estas membranas el agua permeada es de muy baja salinidad, es decir de baja presión osmótica con lo que la presión de trabajo en el segundo paso que se describe en este procedimiento es igualmente muy baja.When working with a blind interconnector (2) or "blind split" between position membranes A3-A4 or A4-A5, of the first step and treat the permeated water coming from these membranes the water Permeate is of very low salinity, that is, of low osmotic pressure bringing the working pressure in the second step described In this procedure it is equally very low.
Al trabajar sin bomba booster en la alimentación del segundo paso, se consigue un proceso de eliminación de boro por ósmosis inversa de bajo costo energético.When working without a booster pump in the feed from the second step, a boron elimination process is achieved by reverse osmosis of low energy cost.
También contribuye a ello el hecho de que todos los caudales de agua de rechazo del segundo paso se envían y mezclan con el caudal de alimentación de agua de mar al primer paso, disminuyendo la presión osmótica y por lo tanto la presión de trabajo, con el consiguiente ahorro energético.The fact that everyone rejection water flows from the second step are sent and mixed with the seawater feed rate at the first step, decreasing the osmotic pressure and therefore the pressure of work, with the consequent energy saving.
Claims (14)
- --
- un contenedor de membranas (9) de ósmosis inversa que comprende una pluralidad de membranas (A1, A2, A3, A4, A5, A6 y A7) interconectadas en serie, siendo las membranas de baja presión y alto flujo o presión media y flujo medio;a reverse osmosis membrane container (9) comprising a plurality of membranes (A1, A2, A3, A4, A5, A6 and A7) interconnected in series, the membranes being low pressure and high flow or medium pressure and medium flow;
- --
- un interconector ciego (2) que se dispone entre dos membranas de dicho contenedor de membranas (9), de manera tal que dicho interconector (2) separe los caudales de permeado de dos secciones de membranas o etapas (a y b); ya blind interconnector (2) that is disposed between two membranes of said membrane container (9), such that said interconnector (2) separate permeate flow rates from two membrane sections or stages (a and b); Y
- --
- al menos dos válvulas (5) de regulación del caudal instaladas en cada lado del contenedor de membranas (9) del primer paso (I).to the minus two flow control valves (5) installed in each side of the membrane container (9) of the first step (I).
- --
- un contenedor de membranas (9) de ósmosis inversa que comprende una pluralidad de membranas (A1, A2, A3, A4, A5, A6 y A7) interconectadas en serie, siendo las membranas de baja presión y alto flujo o presión media y flujo medio;a reverse osmosis membrane container (9) comprising a plurality of membranes (A1, A2, A3, A4, A5, A6 and A7) interconnected in series, the membranes being low pressure and high flow or medium pressure and medium flow;
- --
- un interconector ciego (2) que se dispone entre dos membranas de dicho contenedor de membranas (9), de manera tal que dicho interconector (2) separe los caudales de permeado de dos secciones de membranas o etapas (a y b);a blind interconnector (2) that is disposed between two membranes of said membrane container (9), such that said interconnector (2) separate permeate flow rates from two membrane sections or stages (a and b);
- --
- al menos dos válvulas (5) de regulación del caudal instaladas en cada lado del contenedor de membranas (9) del primer paso (I); yto the minus two flow control valves (5) installed in each side of the membrane container (9) of the first step (I); Y
- --
- un dispositivo hidráulico (12) de transferencia de presiones intercalado en la alimentación del segundo paso (II).a hydraulic pressure transfer device (12) interspersed in the feeding of the second step (II).
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2008
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