ES2567978B1 - Método de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales acuosas - Google Patents

Abstract

Método de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales acuosas.#La presente invención se refiere a un método de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales acuosas que presenten diferente presión osmótica, mediante ósmosis directa. La invención consiste en poner en contacto dos corrientes con diferente presión osmótica separadas por una membrana semipermeable. Debido a la diferencia de presiones osmóticas entre las dos corrientes, la de menor presión osmótica cede parte de su contenido líquido o solvente a la de mayor presión osmótica. De este modo, por ósmosis directa se obtiene una corriente de menor presión osmótica concentrada y una corriente de mayor presión osmótica diluida. Esta corriente de mayor presión osmótica diluida, en lugar de ser tratada de nuevo para su reconcentración, se puede dirigir y emplear en un proceso industrial donde esta corriente dadas sus propiedades es de utilidad.

Description

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DESCRIPCION

METODO DE TRATAMIENTO, REUTILIZACION Y MINIMIZACION DE CORRIENTES

INDUSTRIALES ACUOSAS

SECTOR DE LA INVENCION

La presente invencion se engloba en el sector del tratamiento de corrientes industriales acuosas. El metodo puede ser aplicado a cualquier sector industrial en el que se tratan y generan corrientes acuosas de diferente presion osmotica, pudiendo ser generadas estas corrientes por diferentes industrias, como por ejemplo la industria alimentaria, textil o similar. Asi, aplicando el proceso de osmosis directa es posible optimizar el uso de agua en los procesos productivos de la industria, reduciendo las necesidades de este recurso, al mismo tiempo que se minimizan los vertidos generados en las instalaciones industriales.

ESTADO DE LA TECNICA

En el sector industrial, las corrientes que se generan suelen ser muy contaminantes y de dificil tratamiento, sobre todo las corrientes de alto contenido salino, como son las producidas en la industria alimentaria (elaboration de aceitunas, encurtidos, salazones), en la industria textil (curtido de pieles), en la industria del petroleo y del gas, en la de lixiviado de vertederos, etc. Ademas, el tratamiento o vertido de elevados volumenes de forma no controlada puede ocasionar graves problemas ambientales en los ecosistemas.

Como ejemplo de esta problematica, dentro de la industria alimentaria, puede tomarse la industria de la aceituna de mesa. En ella se consume entre dos y cuatro metros cubicos de agua por tonelada de aceituna procesada, produciendo por tanto un gran volumen de vertidos que son corrientes llquidas con alta concentration de sales (denominadas comunmente salmueras de aceituna), valores extremos de pH, elevada carga de solidos en suspension, grasas y aceites, as! como un alto contenido de materia organica.

En la actualidad no existe un tratamiento satisfactorio para los efluentes procedentes de este tipo de industrias que consiga aportar una solution plenamente eficaz. En el caso de las corrientes de alta conductividad (lejias y salmueras) una de las pocas alternativas viables a su tratamiento es el uso de sistemas de evaporacion, pero presentan altos costes energeticos y un agua de salida que necesita otros tratamientos adicionales para cumplir con la legislation de vertidos, motivo por el cual se utilizan balsas de evaporacion

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para tratamiento de sus efluentes. Esta solucion solo puede considerarse transitoria, ya que exige grandes superficies de terreno y plantea serios problemas medioambientales (olores y contamination de suelos y acuiferos por vertidos).

Se conocen tambien otras medidas paliativas dirigidas a la reduction de los vertidos industriales, como el tratamiento de las salmueras para reutilizacion o regeneracion de las mismas mediante purificacion. La reutilizacion de salmueras para una nueva fermentacion o para la etapa de envasado como salmuera blanca presenta graves inconvenientes, como son su alta acidez, alto contenido en acido lactico y polifenoles (con estructuras quimicas muy estables que dificultan la tratabilidad biologica de estos vertidos), la presencia de solidos en suspension y de solidos disueltos generados por el proceso de fermentacion, etc. Por ello, no es posible su aplicacion industrial. Se ha estudiado la regeneracion de la salmuera para su empleo como liquido de gobierno en el envasado final de productos alimenticios, por ejemplo de la aceituna de mesa. Para ello, se han desarrollado sistemas de purificacion de tecnologia compleja, como la adsorcion con carbon activo y filtration tangencial para separar el adsorbente (ES 2016470 A6), que si bien se muestra como un metodo que permite adaptar la intensidad del tratamiento a las necesidades en funcion de las propiedades del vertido, requiere en contraposition un gasto elevado porque exige la utilization de importantes cantidades de carbon activo por litro de efluente a tratar, que ademas exige un mantenimiento frecuente. Otra alternativa es la ultrafiltracion, que permite separar sustancias en suspension pero para ello requiere una inversion inicial elevada, principalmente por el uso de membranas filtrantes muy particulars con poros susceptibles a la obstruction y composiciones quimicas especiales que plantean en ocasiones problemas de regeneracion de las mismas, y en las que el permeado resultante aumenta con la presion y la temperatura del proceso, de tal forma que su correcto funcionamiento exige la aportacion de calor y presiones externas. Ademas, la ultrafiltracion exige un acondicionamiento previo del caudal a tratar (floculacion con bentonita) y suele emplearse mas bien para complementar otros procesos, como es la osmosis inversa (EP1734013 A2) o directa (ES2364968 T3).

En efecto, existen tambien procesos de membrana viables para el tratamiento de los efluentes acuosos industriales (productos lacteos, concentration de zumos, recuperation de proteinas y almidones, o salmueras de industrias conserveras de pescado por ejemplo), como es la purificacion por osmosis inversa. Sin embargo, se ha probado que esta osmosis inversa Neva asociados numerosos problemas tecnicos que dificultan y

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encarecen su aplicacion industrial cuando se aplican a efluentes acuosos contaminados: genera un alto ensuciamiento de la membrana ( por sales depositadas,

contaminantes biologicos y partlculas suspendidas), y obliga a trabajar a muy alta presion hidraulica.

Adicionalmente, el fenomeno de la osmosis directa ya ha sido utilizado en multiples procesos industriales, aunque con objetivos y aplicaciones muy diferentes a los de la presente invencion, principalmente para production de agua potable mediante regeneration y purification por desalacion de agua de mar o de aguas residuales urbanas (US 7914680 B2 y US 6391205B1). Normalmente, este proceso de osmosis directa empleado en el ambito industrial se caracteriza por ir acompanado de una etapa posterior adicional de recuperation de soluto y solvente de la solution concentrada a la que se enfrenta la corriente salada a tratar (WO 2011059751 A2). En otros casos, como propone la solicitud de patente internacional WO2011144778 (A1), el caudal de salida obtenido en una etapa de osmosis directa a partir de dos soluciones salinas, una procedente de una planta de desalacion y otra de una planta de tratamiento terciario, puede emplearse para producir energia, aprovechando el incremento en su presion hidraulica; esta se consigue gracias al empleo de un modulo de membranas de osmosis inversa para realizar la osmosis directa o natural.

La osmosis directa genera un menor ensuciamiento de la membrana, ya que trabaja a baja presion hidraulica y proporciona un elevado rechazo de una gran variedad de contaminantes y sales. Ademas, las salmueras de fermentacion (salmueras madre) se suelen desechar tras el proceso, una vez finalizada la etapa de fermentacion, y se vuelve a preparar una nueva salmuera, lo que conlleva un gran consumo de agua asi como una gran generation de efluentes cuyo tratamiento conlleva un gran coste energetico y con ello un gran coste economico. Estos dos problemas se solucionan aplicando el proceso de la presente invencion, primero porque se emplea una etapa de osmosis directa para depurar la linea de agua de salida de un proceso industrial, y segundo porque el agua resultante de dicha osmosis presenta las condiciones apropiadas para reutilizarse en un proceso industrial, con el ahorro que esto conlleva tanto de consumo de materia prima a la entrada de la planta industrial a la que se redirige como en terminos economicos en el tratamiento del volumen de rechazo generado. Asi, la reduction del volumen de salmuera concentrada de desecho es la tercera ventaja a destacar de la alternativa que aqui se ofrece de tratamiento de corrientes industriales acuosas.

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De este modo, el objeto de la presente invencion es aportar una nueva alternativa a los procesos conocidos de tratamiento y recuperacion de corrientes acuosas y en particular, con salinidad en la industria, como las salmueras. El metodo que se ilustra a continuation, esta basado en el hecho de que en el tratamiento de corrientes industriales acuosas, cuando coexisten corrientes de distinta presion osmotica, existe la posibilidad de emplear la osmosis directa como proceso para recuperar y reutilizar el agua previamente empleada en el proceso industrial y disminuir as! el volumen de vertido de efluentes, con el aliciente de su bajo consumo energetico en comparacion a otros procesos de separation, como es la osmosis inversa antes comentada.

DESCRIPCION GENERAL DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un metodo de tratamiento, reutilizacion y minimization de corrientes industriales acuosas mediante osmosis directa entre dos corrientes que presentan diferente presion osmotica, donde la primera es una corriente industrial acuosa que presenta una presion osmotica menor que a la que se enfrenta, que es una disolucion osmotica concentrada. Por tanto, el metodo de manera general comprende las siguientes etapas:

a) hacer pasar una corriente industrial acuosa de alimentacion por uno o mas modulos de al menos una membrana semipermeable, y hacer pasar dicha corriente por uno de los lados de una o mas membranas semipermeables;

b) hacer pasar simultaneamente una corriente de disolucion osmotica concentrada por el otro lado de la al menos una membrana semipermeable, de tal forma que por osmosis directa se produce un flujo de solvente a traves de las membranas semipermeables desde la corriente de alimentacion a la corriente de disolucion osmotica concentrada, diluyendola, y dando lugar a una corriente de disolucion osmotica diluida y una corriente de alimentacion concentrada; y

c) retirar al exterior del modulo o modulos de membrana la corriente de alimentacion concentrada y la corriente de disolucion osmotica diluida, cada una por una salida del modulo de membranas; y

d) dirigir la corriente de la disolucion osmotica diluida a un proceso industrial donde esa corriente es empleada.

En el ambito de la presente invencion, se entiende por osmosis directa al proceso en el que se enfrentan dos corrientes que presentan diferente presion osmotica en las que las

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presiones hidrodinamicas de ambas corrientes pueden ser iguales o de valores distintos, siendo esta diferencia menor que la diferencia de presiones osmoticas de ambas corrientes.

En el ambito de la presente invencion, se entiende por corriente de alimentacion una corriente industrial acuosa de menor presion osmotica que la corriente a la que se va a enfrentar por osmosis directa. La corriente a la que se enfrenta la alimentacion se conoce como disolucion osmotica concentrada. La corriente de alimentacion que se obtiene tras someterla al proceso de osmosis directa es una corriente de alimentacion concentrada; y la disolucion osmotica concentrada se diluye en el proceso de osmosis directa dando lugar a una corriente de disolucion osmotica diluida.

En los procesos conocidos de osmosis directa, el solvente que recibe la disolucion osmotica diluida debe ser extraido por algun metodo (termico, membranas, etc.) para su uso, a la vez que se reconcentra dicha disolucion para volver a ser empleada en un nuevo proceso de osmosis directa como disolucion osmotica concentrada. Sin embargo, en la presente invencion, no se Neva a cabo esta etapa de extraction del solvente y reconcentracion con la reduction de costes que supone frente a la solution convencional de osmosis directa. Asi, una vez llevado a cabo el proceso de osmosis directa, la disolucion osmotica diluida es susceptible de ser empleada directamente en un proceso industrial donde dicha corriente sea de interes dadas sus propiedades.

El metodo descrito puede comprender en una realizacion particular de la invencion emplear la corriente de disolucion osmotica diluida como corriente en el mismo proceso industrial del que proviene la corriente de alimentacion, empleando la disolucion osmotica diluida como corriente en dicho proceso industrial.

El metodo descrito puede comprender opcionalmente que la corriente de alimentacion concentrada sea bien vertida o tratada a menor coste, o bien empleada en un proceso industrial donde dicha corriente sea de interes, dadas sus propiedades. En una realizacion particular, el metodo descrito puede comprender opcionalmente que la corriente de alimentacion concentrada sea empleada como corriente en el mismo proceso industrial del que proviene la corriente de alimentacion, empleandose esta corriente de alimentacion concentrada como corriente en dicho proceso industrial.

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Asimismo, el metodo descrito puede comprender adicionalmente una etapa de pretratamiento de la corriente de alimentacion antes de ser introducida en el modulo o modulos de al menos una membrana donde se Neva a cabo la osmosis directa, para acondicionar y eliminar las cargas contaminantes diferentes a las sales que contiene y que pueden afectar a dicho proceso de osmosis directa; esto se debe a que sus propiedades varian en funcion del proceso industrial del que provenga dicha corriente.

Adicionalmente, en otra realizacion particular de la invencion, el metodo puede contener una etapa de acondicionamiento de la disolucion osmotica diluida antes de ser dirigida e integrada al proceso industrial donde se va a utilizar como corriente acuosa de alimentacion, por ejemplo del proceso de fermentacion de la aceituna. Este acondicionamiento puede comprender dilucion, dosificacion de algun reactivo, etc. de la disolucion osmotica diluida.

El metodo descrito puede comprender adicionalmente una etapa de pretratamiento de la corriente de disolucion osmotica concentrada antes de ser introducida en el modulo o modulos de membrana, para acondicionar y eliminar las cargas contaminantes diferentes a las sales que contiene.

Adicionalmente, en otra realizacion particular de la invencion, esta puede contener una etapa de acondicionamiento de la corriente de alimentacion concentrada antes de ser dirigida a un proceso industrial de interes dadas sus propiedades.

Por bastidor, elemento ampliamente conocido en el campo tecnico de la osmosis, debe entenderse la estructura que soporta al modulo o modulos de membrana, y que dispone de los correspondientes medios de entrada y de salida de corrientes en dichos modulos. La invencion puede llevarse a cabo con un unico bastidor, o con mas de uno; a su vez, un mismo bastidor permite configurar una unica linea de tratamiento a traves de todos los modulos de membrana, de forma interconectada, o configurar mas de una linea de tratamiento independiente, segun los intereses industriales del procedimiento. El proceso de osmosis directa puede llevarse a cabo configurando los modulos en serie o en paralelo, haciendo pasar las corrientes en isocorriente o en contracorriente, asi como operando la planta en una o varias etapas.

Por membrana semipermeable se entiende aquella barrera selectiva que permite el paso

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del solvente y no el soluto o especies en disolucion, pudiendo ser de diversos tipos y adoptar diferentes configuraciones. Asl, un modulo de membrana es el elemento con una configuracion especifica en cuyo interior se aloja la membrana o membranas semipermeables cuyas caras/lados estan en contacto con las corrientes que participan en el proceso de osmosis directa. El modulo dispone a su vez de conectores, puntos de entrada y salida de las corrientes y debe permitir la limpieza de la membrana o membranas para reducir el ensuciamiento y la concentracion de polarizacion interna y externa. Existen diferentes tipos de modulos en funcion de la configuracion adoptada y/o el tipo de membrana empleada:

- modulo piano,

- modulo de arrollamiento en espiral,

- modulo tubular, y

- modulo de fibra hueca,

entre otros, tal como se conocen; por ejemplo, en la realization ilustrada mas adelante, se emplea un modulo piano. Un sistema de osmosis directa puede contener uno o mas modulos para llevar a cabo el metodo de tratamiento descrito.

En un caso preferido de la invencion, la membrana semipermeable es una membrana semipermeable de osmosis directa.

La presente invencion se refiere a un metodo de tratamiento de corrientes industriales acuosas que presenten diferente presion osmotica. Preferiblemente, de corrientes industriales acuosas de contenido salino que presenten diferente presion osmotica. Para un caso particular, la corriente de alimentacion es una corriente de agua de contenido salino. Dicha corriente de alimentacion de contenido salino se caracteriza por tener una conductividad superior a 2500 pS/cm a 25°C y/o con un contenido en solidos totales disueltos (TDS, del ingles Total Dissolved Solids) igual o superior a 0,5 g/l, independientemente del proceso industrial del que provenga.

De manera preferida pero no limitativa, la corriente de alimentacion de contenido salino es el efluente salino de una industria seleccionada del grupo que consiste en: agroalimentaria, textil, industria del petroleo y del gas o lixiviado de vertederos, entre otras. Mas preferiblemente, la industria agroalimentaria es de la aceituna, del queso, de los encurtidos y salazones. Por su parte, la industria textil es preferentemente del curtido de pieles, de tal forma que la corriente industrial de salida en estos es una corriente de

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salmuera. Para una realization particular de la invention, la alimentation a tratar es una corriente acuosa o salmuera que tiene una concentration de sales superior o igual de 35 g/l de TDS y/o una conductividad electrica superior a 50 mS/cm a 25°C, donde la sal mas abundante es cloruro de sodio (NaCI); este es por ejemplo el caso de salmueras procedentes de la aceituna de mesa, que constituye el caso mas preferido de todos.

Por su parte, para un caso particular, con disolucion osmotica concentrada se hace referencia a una corriente acuosa que posee una concentration igual o inferior de 350 g/l de NaCI, llmite de saturation de la sal. De esta forma, la disolucion osmotica concentrada puede tener cualquier grado de salinidad y origen, pero siempre con la condition de que el valor de la presion osmotica sea mayor al de la corriente de alimentation de contenido salino a tratar, y nunca superior al llmite de saturation de las sales empleadas como soluto; ya que solo de esta forma se consigue el fenomeno de la osmosis directa deseado. Preferentemente, la disolucion osmotica concentrada es normalmente agua salina, por ejemplo salmuera concentrada. Dicha salinidad se produce por su contenido en NaCI, aunque es posible que contenga otras sales o compuestos que hagan variar el grado de salinidad. En el caso de la aceituna de mesa, la disolucion osmotica concentrada posee una concentration de sales igual o superior a 200 g/l (medido en concentration de NaCI).

El proceso de la presente invention, que se basa en el tratamiento, la reutilizacion y la minimization de corrientes industriales en la osmosis directa posee la ventaja frente a la osmosis inversa de no precisar de un aporte externo de presion hidraulica alta, por lo que el consumo de energia es bajo, reduciendose por tanto los costes de operation. Al no necesitar presion hidraulica alta, presenta una menor tendencia al ensuciamiento que implica un ahorro adicional en los costes de limpieza de la membrana o membranas.

En el caso de la osmosis directa, a diferencia de aquellos modulos destinados para osmosis inversa, no es preciso gran resistencia mecanica, proporcionada por soportes porosos, carcasas, etc.

Adicionalmente con este proceso no hay necesidad de recuperar el soluto, pudiendose emplear las corrientes generadas en el proceso.

En osmosis inversa la separation se produce por el contacto de la alimentation con la

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capa densa, a elevadas presiones, mientras que por la otra cara de la membrana, la presion del permeado vendra definida por el flujo transmembrana, es decir, por el flujo de agua que atraviesa la membrana, y la configuration hidrodinamica del elemento. En osmosis directa nos encontramos con que se tiene que asegurar que se mantenga el gradiente osmotico a lo largo de toda la longitud de la membrana. Con ese fin se ha de establecer una circulation continua por ambas caras de la membrana, tanto de la alimentacion como de la disolucion osmotica.

En el caso mas preferido, se aplica al modulo de membranas semipermeables una alimentacion constante (en continuo) por ambos lados de cada una de las membranas, con el fin de alcanzar una alta eficiencia en la separation al mantener constante la diferencia de presiones osmoticas entre las dos corrientes enfrentadas. No obstante, en otra realization alternativa, la alimentacion de corrientes al interior del modulo de membranas se puede realizar de forma discontinua, en lotes. Si se tienen en cuenta las diferentes configuraciones de los modulos de membrana y de las propias membranas que se conocen en el campo de la osmosis directa, debe entenderse en el ambito de la presente memoria que cuando se afirma que una corriente se hace pasar por “un lado/cara de la membrana” y la otra corriente “por el lado/cara contrario/a”, ambas corrientes se introducen en el modulo y enfrentan una con otra dependiendo de la disposition de la membrana dentro del modulo, pero siempre con dicha membrana actuando de barrera entre ellas; por ejemplo, en un modulo piano de membrana la corriente de alimentacion de contenido salino circula por un lado/cara de la membrana mientras que la disolucion osmotica concentrada lo hace por el otro lado/ cara de las mismas.

Un segundo objeto de la presente invention esta constituido por una instalacion de tratamiento, reutilizacion y minimization de corrientes industriales acuosas que presentan diferente presion osmotica mediante osmosis directa segun el metodo descrito anteriormente, en cualquiera de sus variantes, que comprende:

- al menos un bastidor de uno o mas modulos de al menos una membrana semipermeable, donde el modulo comprende medios de entrada de las dos corrientes enfrentadas, de alimentacion y de disolucion osmotica concentrada; y medios de salida de las dos corrientes resultantes de la osmosis directa, de alimentacion concentrada y de la disolucion osmotica diluida, y

- medios de conduction de la corriente de la disolucion osmotica diluida a un

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proceso industrial en el que se emplea dicha corriente.

Esta instalacion puede comprender adicionalmente unos medios de pretratamiento de la corriente de alimentacion antes de ser introducida en el modulo o modulos de membranas para llevar a cabo la osmosis directa. En otra realizacion particular de la instalacion, esta puede contener unos medios de acondicionamiento de la corriente de la disolucion osmotica diluida antes de ser dirigida por los medios de conduccion al proceso industrial del que proviene la corriente de alimentacion.

Esta instalacion puede comprender adicionalmente unos medios de pretratamiento de la corriente de disolucion osmotica concentrada antes de ser introducida en el modulo o modulos de membranas para llevar a cabo la osmosis directa. En otra realizacion particular de la instalacion, esta puede contener unos medios de acondicionamiento de la corriente de alimentacion concentrada antes de ser dirigida a un proceso industrial de interes dadas sus propiedades.

De manera particular, en la instalacion de la presente invencion se trata de forma preferente una corriente de alimentacion de contenido salino.

En un caso preferido, esta instalacion puede acoplarse como elemento constituyente de la planta industrial de la que se extrae la corriente de alimentacion de contenido salino, de tal forma que la invencion tambien contempla como objeto de proteccion una planta industrial que comprende la instalacion de tratamiento, reutilizacion y minimization de la corriente industrial de alimentacion descrita anteriormente, estando dicha instalacion acoplada en su entrada a la llnea de evacuation de la corriente de alimentacion de contenido salino de la planta, y en su salida a la entrada de la llnea de aguas de la planta. Dichas entradas y salidas de la instalacion y de la planta estan conectadas mediante medios de conduccion y canalization de las corrientes. Esta planta industrial es preferiblemente una planta de cualquier sector en el que se tratan y generan corrientes acuosas de diferente presion osmotica, como la industria agroalimentaria, textil o similar. Particularmente, en un caso preferido, se trata de una planta industrial de production de aceituna de mesa.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

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FIGURA 1 (ESTADO DE LA TECNICA). Esquema generico de un proceso de osmosis directa aplicado al tratamiento de la corriente acuosa proveniente de una linea de produccion industrial, que ilustra el estado de la tecnica previo conocido.

FIGURA 2 (INVENCION). Esquema esencial del proceso de tratamiento, reutilizacion y minimizacion de una corriente industrial acuosa. En el caso del ejemplo que se ilustra, se emplea para una corriente de alimentacion de contenido salino un modulo con una unica membrana semipermeable, por simplificacion de la figura y de su explicacion.

FIGURA 3. Esquema del proceso de tratamiento, reutilizacion y minimizacion de una corriente salina industrial de acuerdo con la presente invencion tal como se ilustra en la Figura 2, pero que ademas incorpora medios opcionales de pretratamiento y acondicionamiento de las corrientes de entrada, tanto al modulo de osmosis como a la linea de produccion industrial de la planta. Tambien en este caso, se emplea un modulo de membrana semipermeable con una unica membrana, por simplificacion de la figura y de su explicacion.

FIGURA 4. Detalle del balance de corrientes en el proceso de osmosis directa que tiene lugar segun el metodo descrito en la presente invencion, de acuerdo con el Ejemplo 1.

REALIZACION PREFERIDA DE LA INVENCION

En el campo de la tecnica relativo al tratamiento de corrientes acuosas de contenido salino de salida de procesos industriales, es habitual recuperar la corriente de disolucion osmotica diluida, obtenida en el proceso de osmosis directa, y tratarla mediante un proceso de reconcentracion de la disolucion osmotica que permite volver a emplear dicha corriente como disolucion osmotica concentrada en el proceso de osmosis directa. Este esquema se ilustra a modo de diagrama en la Figura 1, donde estan representados los siguientes elementos:

1. Corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar.

2. Modulo de membrana semipermeable.

3. Bastidor del modulo de membrana.

4. Membrana semipermeable.

5. Toma de entrada/alimentacion al modulo de la corriente (1).

6. Corriente de disolucion osmotica concentrada.

7. Toma de entrada/alimentacion al modulo de la corriente (6).

8. Flujo de agua que atraviesa la membrana por fenomeno de osmosis directa.

9. Corriente de alimentacion de contenido salino concentrada.

10. Toma de salida del modulo de la corriente (9).

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11. Corriente de disolucion osmotica diluida.

12. Toma de salida del modulo de la corriente (11).

13. Dispositivo de reconcentracion de la disolucion osmotica.

14. Toma de alimentacion del dispositivo (13).

15. Toma de salida del dispositivo (13) para la corriente de disolucion osmotica concentrada (6).

16. Corriente de agua recuperada.

17. Toma de salida del dispositivo (13) para la corriente de agua recuperada (16).

Puede observarse que la corriente de disolucion osmotica diluida (11) que sale del modulo de membrana semipermeable (2), en cuyo interior ha tenido lugar el proceso de osmosis directa al enfrentar la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1) y la corriente de disolucion osmotica concentrada (6), es dirigida a un dispositivo de reconcentracion de la disolucion osmotica (13), en el cual se obtiene de nuevo una corriente de disolucion osmotica concentrada (6) y una corriente de agua recuperada. La corriente de disolucion osmotica concentrada (6) vuelve a dirigirse al modulo de membrana semipermeable (2) contenido en el bastidor del modulo de membrana (3).

Como se explica en el apartado anterior, el metodo de la presente invencion prescinde de dicha etapa para reconcentrar la disolucion osmotica y volver a generar una corriente de disolucion osmotica concentrada, y por el contrario se procede a la utilizacion de la corriente de disolucion osmotica diluida (11) como corriente de entrada en el proceso industrial.

A continuation se describe un esquema detallado de una realizacion particular del proceso de osmosis directa de la presente invencion para el tratamiento de corrientes acuosas de contenido salino de procesos industriales, tal como se ilustra en el diagrama de la Figura 2. Dicha figura, ademas de reproducir los elementos 1 a 12 de la Figura 1 y prescindir de los elementos 13 a 17 porque no incluye ninguna etapa de reconcentracion de la corriente de disolucion osmotica, incorpora ademas el elemento (18), que representa la planta industrial de la que procede la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1).

Asi, en el caso de la realizacion de la Figura 2, que ilustra la presente invencion, se parte de una corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1) mediante el

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proceso de osmosis directa. El modulo de membrana semipermeable (2) contenido en el bastidor del modulo de membrana (3) cuenta con dos tomas de entrada/alimentacion al modulo (5, 7) y dos tomas de salida del modulo (10, 12) para las corrientes, una toma de entrada y una toma de salida a cada lado de la membrana semipermeable. Por la toma de entrada/alimentacion al modulo (5) se hace pasar la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1) y por la otra toma de entrada/alimentacion al modulo (7) la corriente de disolucion osmotica concentrada (6), con mayor presion osmotica que la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1). Ambas corrientes estan separadas por una membrana semipermeable (4).

Debido a la diferencia de presion osmotica entre ambas corrientes enfrentadas (1, 6) se produce un flujo de solvente, en este caso es agua, que atraviesa la membrana por fenomeno de osmosis directa (8) desde la corriente de menor presion osmotica que es la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1) a la corriente de mayor presion osmotica, que es la corriente de disolucion osmotica concentrada (6).

La corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1), al perder parte del contenido en agua, se concentra y sale del modulo de membrana semipermeable (2) como corriente de alimentacion de contenido salino concentrada (9). Por su parte, la corriente de disolucion osmotica concentrada (6) gana agua por lo que sale del proceso como disolucion osmotica diluida (11).

La corriente de alimentacion de contenido salino concentrada (9) puede ser vertida en balsas de evaporation o tratada en evaporadores a un menor coste al haberse reducido el volumen de la corriente inicial o bien ser empleada en un proceso industrial. La disolucion osmotica diluida (11) es la corriente que vuelve a dirigirse a la planta industrial (18) de la que procede la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1).

De este modo, como antes se ha recalcado, el metodo de la presente invention elimina la etapa de mayor coste en el proceso de osmosis directa tradicional para tratamiento de corrientes acuosas (ver Figura 1), que es la etapa de reconcentracion de la disolucion osmotica. En efecto, como se muestra en la Figura 1 que ilustra el estado de la tecnica, el proceso de osmosis directa suele llevar asociado una segunda etapa para reconcentrar la disolucion osmotica empleado en la preparation de la disolucion osmotica, como puede

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ser un proceso de osmosis inversa, nanofitlracion, procesos termicos, etc., en funcion del tipo de soluto, etapa que esta representada en la Figura 1 del estado de la tecnica mediante el dispositivo de reconcentracion de la disolucion osmotica (13). En el caso concreto de la presente invention, basada en la aplicacion de osmosis directa a corrientes acuosas industriales donde el soluto con el que se prepara la disolucion osmotica concentrada (6) es preferiblemente (y mayoritariamente) NaCI (pero no de forma limitativa), no es necesaria su recuperation debido a que la corriente de disolucion osmotica diluida (11) se utiliza como nueva corriente en la planta industrial (18) de la que procede la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1). Debe tenerse en cuenta ademas que, gracias a este metodo, hay un menor consumo de agua y en un menor vertido y por tanto menores costes de tratamiento de este vertido asi como un menor impacto ambiental.

La temperatura de operation a la que se puede llevar a cabo el metodo de tratamiento, reutilizacion y minimization de las corrientes industriales salinas objeto de interes de esta patente esta comprendida entre 0°C y 75°C, siendo preferible una temperatura comprendida entre 15°C y 30°C. Lo mas aconsejable es que la temperatura de las dos corrientes de entrada, aunque sea independiente una de otra, sea similar. No obstante, cualquier experto sabe que ligeras variaciones, como es un incremento de temperatura dentro del intervalo aqui descrito, favorece la solubilidad de la sal, y por tanto incrementa la presion osmotica, siempre teniendo en cuenta que estas variaciones en las propiedades del metodo deben ser soportadas por la membrana semipermeable.

En una variante del caso ilustrado en la Figura 2, y que se presenta en la Figura 3, es posible adecuar la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1) antes de entrar en el modulo de membrana semipermeable (2) contenido en el bastidor del modulo de membrana (3) y ser sometida a la osmosis directa. Esta etapa se Neva a cabo por mecanismos convencionales mediante unos medios (20) disenados para tal fin, dependiendo de la naturaleza de la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1) (microfiltracion, uItrafiItracion, flotation, etc.). Asimismo, como muestra esta variante o realization particular, es posible tambien aplicar unos medios de acondicionamiento o de ajustes previos a la corriente de disolucion osmotica diluida (11) tras salir del modulo de membrana semipermeable (2) y previo a su entrada en la linea de production industrial de la planta (18) de la que procede la corriente de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1), en un modulo de acondicionamiento (19)

disenado con esta finalidad. Este modulo puede implicar dilucion, dosificacion de algun reactivo, etc. en funcion de las propiedades de dicha corriente de disolucion osmotica diluida (11).

5 EJEMPLOS

Eiemplo 1. Proceso de tratamiento, reutilizacion y minimizacion de corrientes industriales de contenido salino mediante osmosis directa de acuerdo con la presente invencion, aplicado a una corriente de salida de una planta de produccion de aceituna de mesa.

10 Se presenta como caso de demostracion del metodo de la presente invencion el tratamiento de una corriente industrial de alimentacion de contenido salino de proceso a tratar que es salmuera madre procedente de la industria de la aceituna de mesa. Dicha corriente, tenia una concentracion de 35 g/l de NaCI (presion osmotica, tt = 28 bar), se enfrento en contracorriente con una disolucion osmotica concentrada que era una

15 salmuera fuerte que tenia una concentracion de 200 g/l de NaCI (presion osmotica, tt = 132 bar) en un modulo semipermeable de membrana de osmosis directa como el que se describe en la Tabla 1. El balance de caudales en el proceso de osmosis directa se muestra en la Tabla 2.

20 __________ Tabla 1 Caracterlsticas de operation de

Tipo de membrana semipermeable

Membrana de poliamida y polisulfona (TFC del ingles Thin Film Composite)

Temperatura maxima de operation

49°C

Maxima presion transmembrana

70 kPa

Rango de pH

De 2 a 11

Contenido maximo de Cloro

<0,1 ppm

Tabla 2. Balance de corrientes en el proceso

Corriente

Temperatura (°C) Presion osmotica (bar) Presion (mbar) Caudal (l/min))

De alimentacion de contenido salino de proceso a tratar (1)

23 28 121 3

De disolucion osmotica concentrada (6)

23 132 82 1,5

De alimentation de contenido salino concentrada (9)

23 21

De disolucion osmotica diluida (11)

23 — 10 —

Entre ambas corrientes existla una diferencia de presiones osmoticas, Att = 104 bar, que hizo que se produjese un flujo de agua de 15 LMH (litros por metro cuadrado y hora) desde la salmuera madre a la salmuera fuerte, que atraviesa la membrana.

5

La temperatura de operation fue de 23 °C.

De esta forma, por el fenomeno de la osmosis directa se consiguio concentrar la salmuera madre, por lo que se obtuvo un menor rechazo. De este modo, al tener menos 10 caudal de rechazo se maximiza la balsa de vertidos y/o se reduce el consumo en los evaporadores en caso de ser tratada por los mismos. No obstante, este rechazo dadas sus propiedades puede de ser utilidad y ser empleado como corriente en este u otros procesos industriales. Por otra parte, se diluyo la salmuera fuerte para que pudiera presentar las condiciones necesarias para ser utilizada seguidamente como corriente de 15 entrada en el proceso de fermentation de la planta industrial de production de aceituna de mesa de la que procedia la salmuera madre.

Claims (18)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo de tratamiento, reutilizacion y minimization de corrientes industriales acuosas mediante osmosis directa entre dos corrientes que presentan diferente presion osmotica, donde la primera es una corriente industrial acuosa que presenta una presion osmotica menor que a la que se enfrenta, que es una disolucion osmotica concentrada, dicho metodo comprendiendo las siguientes etapas:

   a) hacer pasar una corriente industrial acuosa de alimentacion por uno o mas modulos de al menos una membrana semipermeable, y hacer pasar dicha corriente por uno de los lados de la al menos una membrana semipermeable;

   b) hacer pasar simultaneamente una corriente de la disolucion osmotica concentrada por el otro lado de la al menos una membrana semipermeable, de tal forma que por osmosis directa se produce un flujo de solvente a traves de las membranas semipermeables desde la corriente de alimentacion a la corriente de disolucion osmotica concentrada, diluyendola, y dando lugar a una corriente de disolucion osmotica diluida y una corriente de alimentacion concentrada; y

   c) retirar al exterior del modulo o modulos de al menos una membrana la corriente de alimentacion concentrada y la corriente de disolucion osmotica diluida, cada una por una salida del modulo de membranas;

   caracterizado por que comprende:

   d) dirigir la corriente de la disolucion osmotica diluida a un proceso industrial, empleando la disolucion osmotica diluida como corriente en dicho proceso industrial.
2. 2. El metodo segun la reivindicacion 1, donde la corriente de alimentacion es una corriente industrial acuosa de contenido salino que tiene una conductividad superior a 2500 pS/cm a 25°C de temperatura y/o un contenido en solidos totales disueltos igual o superior a 0,5 g/l.
3. 3. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 6 2, donde la corriente de alimentacion es un efluente de un proceso industrial del sector seleccionado del grupo que consiste en: agroalimentario, textil, industria del petroleo y del gas y de lixiviado de vertederos.
4. 4. El metodo segun la reivindicacion anterior, donde el proceso industrial es un proceso

   5

   10

   15

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   35

   de production de aceituna de mesa.
5. 5. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la corriente de la disolucion osmotica concentrada es una corriente acuosa con una concentration de sales igual o superior a 35 g/l de TDS y/o una conductividad electrica superior a 50 mS/cm a 25 °C donde la sal mas abundante es cloruro de sodio.
6. 6. El metodo segun la revindication anterior, donde la disolucion osmotica concentrada tiene una concentration de sales igual o superior a 200 g/l medido en concentration de NaCI.
7. 7. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de pretratamiento de la corriente de alimentation antes de hacer pasar dicha corriente por el modulo o modulos de al menos una membrana en la etapa a).
8. 8. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de pretratamiento de la corriente de disolucion osmotica concentrada antes de hacer pasar dicha corriente por el modulo o modulos de al menos una membrana en la etapa b).
9. 9. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la corriente de alimentation y la corriente de disolucion osmotica concentrada se hacen pasar simultaneamente por el modulo o modulos de al menos una membrana en las etapas a) y b) en contracorriente.
10. 10. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la corriente de alimentation y la corriente de disolucion osmotica concentrada se hacen pasar simultaneamente por el modulo o modulos de al menos una membrana en las etapas a) y b) en isocorriente.
11. 11. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el modulo de membrana semipermeable es un modulo de configuration plana.
12. 12. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de acondicionamiento de la corriente de la disolucion osmotica diluida antes de

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    10

    15

    20

    25

    30

    ser dirigida en la etapa d) al proceso industrial donde se emplea.
13. 13. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se Neva a cabo a una temperatura comprendida entre 0°C y 75°C.
14. 14. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la disolucion osmotica diluida es dirigida y empleada en el mismo proceso industrial del que proviene la corriente de alimentacion.
15. 15. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la corriente de alimentacion concentrada es vertida, tratada o dirigida y empleada en un proceso industrial.
16. 16. El metodo segun la reivindicacion anterior, que comprende una etapa de acondicionamiento de la corriente de alimentacion concentrada antes de ser dirigida y empleada en un proceso industrial.
17. 17. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 15 6 16, donde la corriente de alimentacion concentrada es dirigida y empleada en el mismo proceso industrial del que proviene la corriente de alimentacion.
18. 18. Una instalacion de tratamiento, reutilizacion y minimization de corrientes industriales acuosas que presentan diferente presion osmotica mediante osmosis directa segun el metodo que se define en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

    - al menos un bastidor de uno o mas modulos de al menos una membrana semipermeable, donde el modulo comprende medios de entrada de las dos corrientes enfrentadas, de alimentacion y de disolucion osmotica concentrada; y medios de salida de las dos corrientes resultantes de la osmosis directa, de alimentacion concentrada y de la disolucion osmotica diluida,

    caracterizado por que comprende:

    - medios de conduction de la corriente de la disolucion osmotica diluida a un proceso industrial en el que es empleada.