ES2619113B1 - Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa - Google Patents

Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa Download PDF

Info

Publication number
ES2619113B1
ES2619113B1 ES201531881A ES201531881A ES2619113B1 ES 2619113 B1 ES2619113 B1 ES 2619113B1 ES 201531881 A ES201531881 A ES 201531881A ES 201531881 A ES201531881 A ES 201531881A ES 2619113 B1 ES2619113 B1 ES 2619113B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
extracting solution
flow rate
membrane
magnesium
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES201531881A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2619113A1 (es
Inventor
Beatriz CORZO GARCÍA
Jorge MALFEITO SÁNCHEZ
Mª Del Mar MICO RECHE
Adolfo MOLINA FERNANDEZ
Teresa DE LA TORRE GARCÍA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Acciona Agua SA
Original Assignee
Acciona Agua SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acciona Agua SA filed Critical Acciona Agua SA
Priority to ES201531881A priority Critical patent/ES2619113B1/es
Priority to EP16838025.1A priority patent/EP3395430A1/en
Priority to MA044157A priority patent/MA44157A/fr
Priority to PCT/ES2016/070925 priority patent/WO2017109260A1/es
Publication of ES2619113A1 publication Critical patent/ES2619113A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2619113B1 publication Critical patent/ES2619113B1/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/005Osmotic agents; Draw solutions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002Forward osmosis or direct osmosis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/0024Controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027Nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/04Feed pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/12Controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58Multistep processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/16Flow or flux control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/24Quality control
    • B01D2311/246Concentration control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50Specific extra tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50Specific extra tanks
    • B01D2313/502Concentrate storage tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/08Polysaccharides
    • B01D71/12Cellulose derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40Liquid flow rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Procedimiento de control de ósmosis directa.#Procedimiento para tratar agua por nanofiltración u ósmosis inversa con un sistema de ósmosis directa como pretratamiento que comprende un sistema de control por el cual la diferencia de caudal entre la entrada y la salida de la membrana en cualquiera de los dos lados de la membrana es regulada mediante un sistema de adición de una disolución de una presión osmótica inferior o superior al agua a tratar.

Description

5
10
15
20
25
30
35
Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa DESCRIPCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento de dosificación de una disolución extractora (DS) para mantener el caudal de agua nanofiltrada producida por un sistema de ósmosis directa (FO) y nanofiltración (NF) u ósmosis inversa (RO) mediante la diferencia en la medida del caudal de la DS o del caudal de agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema de FO o mediante la diferencia en la medida del caudal del agua de alimentación a la entrada y la salida del sistema FO.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En una planta de producción de agua es de vital importancia suministrar un caudal de agua constante al usuario final. Así, el caudal de permeado, es decir, el caudal de agua producto, es la variable a fijar en un proceso de un sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa.
Para ello, el sistema de control consiste en añadir más o menos disolución extractora al otro lado de la membrana para aumentar o disminuir la diferencia de presión osmótica. Hasta la fecha los sistemas de control descritos para sistemas de FO están basados en la fijación de la conductividad eléctrica (mS/cm) de la DS (ver, por ejemplo, Alturki et al. Bioresource Technology 2012, 113, 201-206; Chen et al. nd. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 16170-16175; y Zhang et al. Journal of Membrane Science 2012, 403-404, 8-14). Así, cuando por dilución con el permeado la conductividad baja por debajo de un valor concreto, se activa la dosificación de DS para restablecer la conductividad. Sin embargo, no existe una relación directa entre la conductividad eléctrica de la DS (mS/cm) y el caudal de permeado obtenido (m3/s) puesto que el caudal de permeado obtenido depende de la conductividad del agua a purificar, pero también de otros factores como son la capa de suciedad de la membrana, el caudal de paso por la membrana (Akther et al. Chemical Engineering Journal 2015, 281, 502-522) y de la composición de la DS que puede ir cambiando con el tiempo. Por tanto, el control basado en la conductividad no permite conseguir un caudal de agua producto constante.
5
10
15
20
25
30
35
Por tanto, sería deseable disponer de un procedimiento de ósmosis directa que permita el control del caudal obtenido de agua nanofiltrada/osmotizada y, además, que las etapas de nanofiltración/ósmosis inversa y de ósmosis directa de dicho procedimiento sean estables mediante su regulación en serie.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de filtración de agua en un sistema de ósmosis forzada que comprende una etapa de dosificación de una disolución extractora caracterizada por medir el caudal de la disolución extractora o el caudal de agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema, donde:
i) cuando la diferencia entre el caudal de la disolución extractora o del agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema es menor de entre un 1% y un 10% del caudal se produce la dosificación de disolución extractora concentrada; o
ii) cuando la diferencia entre el caudal de la disolución extractora o del agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema es mayor de entre un 1% y un 10% del caudal se produce la dosificación de disolución extractora diluida, caracterizado por que el caudal al que se refieren las etapas (i) y (ii) es de entre 2 y 15 L/ h por metro cuadrado de superficie de membrana.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular, fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l.
5
10
15
20
25
30
35
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (Thin Film Composite o TFC) o de triacetato de celulosa (CTA).
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde la membrana de filtración está configurada como fibra hueca, placa plana o espiral.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde la membrana es TFC configurada como placa plana.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular,
fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas; y
la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular,
fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas; y
la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular,
fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas;
la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l; y
la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l.
5
10
15
20
25
30
35
la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano; y
la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano; y
la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano;
la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l; y
la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular, fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas; y
el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (TFC) o de Triacetato de Celulosa (CTA), y preferiblemente donde la membrana es TFC y está configurada como placa plana.
5
10
15
20
25
30
35
la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular, fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas; y
el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (TFC) o de Triacetato de Celulosa (CTA), preferiblemente donde la membrana de filtración está configurada como fibra hueca, placa plana o espiral, y más preferiblemente donde la membrana es TFC y está configurada como placa plana.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano; y
el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (TFC) o de Triacetato de Celulosa (CTA), preferiblemente donde la membrana de filtración está configurada como fibra hueca, placa plana o espiral, y más preferiblemente donde la membrana es TFC y está configurada como placa plana.
En otra realización, la invención se refiere al procedimiento definido anteriormente, donde:
la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular, fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas;
donde la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l;
la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l; y el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (TFC) o de Triacetato de Celulosa (CTA), preferiblemente donde la membrana de filtración está configurada como fibra hueca, placa plana o espiral, y más preferiblemente donde la membrana es TFC y está configurada como placa plana.
5
10
15
20
25
30
35
la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano;
donde la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l;
la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l; y el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (TFC) o de Triacetato de Celulosa (CTA), preferiblemente donde la membrana de filtración está configurada como fibra hueca, placa plana o espiral, y más preferiblemente donde la membrana es TFC y está configurada como placa plana.
A lo largo de la presente invención el término “filtración de agua” se refiere a nanofiltración y ósmosis directa, donde ambos son procesos de separación que utilizan membranas semipermeables. Se denomina membrana semipermeable a aquella estructura que permite el paso de unos compuestos y de otros no, en función de características del compuesto como tamaño, o carga. La nanofiltración y la ósmosis inversa son técnicas similares que se distinguen por el tipo de membrana que utilizan. Las membranas de nanofiltración tienen un tamaño de poro equivalente de 0,001 - 0,0001 micras, mientras que la ósmosis inversa tendría un tamaño de poro equivalente menor (< 0,0001 ^m).
“Membranas de placa plana” se refiere a láminas planas de membrana soportadas en placas de apoyo y se utilizan en módulos de placa y bastidor. Estos módulos tendrán dos entradas (una para la “feed” (agua de alimentación) y otra para la “draw solution” (disolución extractora)) y dos salidas, distribuidas en distintos puntos de la placa en función del tipo de flujo deseado.
“Membranas de fibra hueca” se refiere a un grupo de tubos huecos de pequeño diámetro (0,6 a 2 mm) que están construidos con membrana, donde el agua puede fluir o bien de dentro a fuera o bien de fuera a dentro.
5
10
15
20
25
30
35
"Membranas de espiral” se refieren a dos capas de membrana, situadas en un tejido colector de permeados. Esta funda de membrana envuelve a un desagüe de permeados situado en la posición central.
Así pues, las diferencias entre estas tres configuraciones radican en cómo está dispuesta la membrana:
- las membranas de placa planas son láminas de membrana plana, tipo folios;
- las membranas en espiral están enrolladas en espiral; y
- las membranas de fibra hueca están dispuestas en tubos huecos.
Los términos "agua de alimentación” o "agua de aporte” o "feed water” se refieren a la corriente de agua a tratar. Puede ser agua de mar, agua salobre, agua residual, etc., es decir, cualquier agua que se quiera desalinizar o concentrar.
Los términos "disolución extractora” o "draw solution” o "DS” se refieren a un fluido que tiene una concentración de soluto disuelto elevada y, por lo tanto, una presión osmótica mayor que la corriente llamada feed water o agua de aporte. Debido a la diferencia de presiones osmóticas entre ambas corrientes, si se ponen en contacto con una membrana semipermeable, la concentración con mayor presión osmótica tiende a diluirse con el objeto de igualar presiones, por consiguiente, esta corriente extrae el fluido hacia sí misma. La "disolución extractora concentrada” es aquella que aún no se ha puesto en contacto a través de la membrana semipermeable con el agua de alimentación, mientras que la "disolución extractora diluida” ya se ha puesto en contacto con el agua de alimentación y ha extraído parte de esa agua hacia sí misma diluyéndose. Ejemplos de DS incluyen entre otras:
- "polímeros de alto peso molecular”: los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Generalmente son moléculas orgánicas de alto peso molecular. Las moléculas preferidas deben tener un peso molecular de corte de 2-25 KDa. Moléculas con mayor peso molecular no deben considerarse debido a su alta viscosidad. Ejemplos de polímeros son: poliacrilato de sodio, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol, dextrano;
- "Fertilizantes”: es un tipo de sustancia la cual contiene nutrientes, en formas químicas saludables y asimilables por las raíces de las plantas, para mantener o incrementar el contenido de estos elementos en el suelo para que la planta los
5
10
15
20
25
30
35
absorba. Ejemplos de fertilizante: nitrato cálcico, nitrato magnésico, EDTA cálcico, EDTA magnésico, sulfato magnésico, pirofosfato sódico;
- "sales orgánicas”: se aplica a la sal formada por cationes (iones con carga positiva) unidos a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico, donde el anión se compone principalmente de compuestos de carbono, con enlaces C-C y C-H, siendo ejemplos el formiato potásico, EDTA cálcico, EDTA magnésico, acetato cálcico, acetato magnésico; y
- "sales inorgánicas”: se aplica a la sal formada por cationes (iones con carga positiva) unidos a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico, donde ninguna parte contiene compuestos de carbono con enlaces C-C y C-H. Siendo ejemplos: sulfato magnésico, nitrato cálcico, nitrato magnésico, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico.
Como se ha mencionado anteriormente, gracias al procedimiento de la invención se puede suministrar un caudal constante de agua (agua producto, caudal de permeado). En el sistema el caudal de agua producto es la variable que se mantiene fija. Para ello, se añade disolución extractora nueva o diluida a un lado de la membrana de ósmosis directa para subir o bajar así la diferencia de presión osmótica en el sistema y con ello modificar el caudal de agua producto. Una vez que el caudal de agua producto medido por la diferencia entre los caudalímetros de entrada y salida de la FO esté dentro del rango deseado, se deja de dosificar disolución extractora nueva o diluida.
Por otro lado, el proceso de la invención permite que el proceso de ósmosis y NF/RO sean estables, es decir, el permeado de la NF/RO se hace coincidir con la diferencia de caudales entre la entrada y la salida de la FO para que ambos procesos trabajen de forma sincronizada. Estos dos procesos trabajan en serie para evitar que la NF/RO se detenga por falta del agua producida por la FO o, al revés, que la FO se detenga y no produzca más agua. Si no es así, llegará un momento en que o bien la NF/RO no tendrá alimento y se parará, ya que depende del agua que produce la FO, o al revés, un momento en que la FO produzca más agua que la NF/RO.
Además, el proceso de la invención permite el ahorro de agua producto del sistema puesto que, cuando el caudal de agua producto a través de la FO aumenta, en lugar de añadir agua producto para disminuir la diferencia de presión osmótica y disminuir el flujo de agua que pasa por la membrana, lo que se hace en el proceso de la invención
5
10
15
20
25
30
35
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
FIG. 1 Muestra el esquema del proceso de ósmosis directa y nanofiltración. FO: Ósmosis directa Membranas de Porifera Company. Se configura mediante 2 racks de 6 elementos cada uno. Cada elemento tiene 7 m2, por consiguiente, el área total de las membranas de FO es 84 m2. NF: Membranas de NF de Dow Chemical Company. Se utilizan 2 contenedores de presión con 4 elementos de NF de las medidas 4x40” en serie o en paralelo. Cada membrana tiene 7,6 m2 de superficie, por lo tanto, 60,8 m2. T1: es el tanque que contiene la DS concentrada donde existe un agitador para mantener la mezcla uniforme. T2: es el tanque donde se almacena la DS diluida. 1: DS, caudal de 2.000L/h y presión de 0,7 bar. 2: DS diluida, caudal de 2.200L/h y presión de 0,2 bar. 3: agua producto, caudal de 200L/h y presión de 0,2 bar. 4: agua de alimentación (efluente de una EDAR), caudal de 3.000L/h y presión de 0,9 bar. 5: concentrado, caudal de 2.800 L/h y presión de 0,5 bar. 6: DS diluida, caudal de 2.200 L/h y presión de 10 bar. 7: DS concentrada (quizás menos concentrada que 1 si 3 contiene gran cantidad de DS). 8: DS diluida, caudal a demanda y presión de 0,2 bar. 9: DS nueva, caudal a demanda (rango de 0,6 a 4L/h dependiendo del tipo de DS) y presión de 0,2 bar.
EJEMPLOS
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores que ponen de manifiesto la efectividad del producto de la invención.
Durante el proceso global se mantiene constante el caudal de agua producida por la osmosis directa añadiendo la disolución extractora concentrada con una bomba
5
10
15
20
25
30
35
dosificadora en caso de que el caudal disminuya, y añadiendo DS diluida en caso de que el caudal aumente. El caudal de agua nanofiltrada será igual al caudal producido por la osmosis directa para mantener la estabilidad del sistema.
El estudio correspondiente a la invención se llevó a cabo en una planta piloto automática que permite realizar la secuencia de operación y de lavado y ajustar las condiciones de operación del sistema formado por la tecnología de FO/NF. Las membranas de FO utilizadas son de la empresa Porifera. Las membranas de NF fueron suministradas por la empresa Dow Chemical.
Ejemplo 1:
Se estudiaron caudales de entrada en la membrana de FO de agua a tratar de 3.000 L/h y caudales de 2.000L/h de DS. El agua de entrada fue agua residual tratada proveniente de un bioreactor de membrana con una calidad variable según la estacionalidad, con una conductividad de alrededor de 4-6 mS/cm y una concentración de boro de 0,9-1,3 ppm. Se ajustó el caudal de permeado a 200 L/h. Se utilizó una DS formada por poliacrilato de sodio. Las membranas de NF utilizadas en este ejemplo se caracterizaron por tener alto flujo. Al observarse una bajada en el flujo de la membrana de FO (lo cual fue observado en base a una disminución en la diferencia de caudales entre la entrada y la salida de la membrana), probablemente debida a un ensuciamiento en la membrana de FO, se dosificó DS en 9 para aumentar la concentración de DS a la entrada de la membrana de FO (1) para aumentar la diferencia de presión osmótica entre un lado y otro de la membrana y lograr restaurar así el flujo deseado. Durante la operación, la concentración de DS fue aumentando desde 100 g/L hasta 200 g/L. Se dosificaron de media un total de 6.900 kg/año de DS comercial y no fue necesario dosificar DS diluida debido a que el caudal de producción se situó en todo momento por debajo del caudal deseado. La membrana de NF respondió a la diferencia de concentración de la DS subiendo la presión de la bomba entre 7-16 bar para dar un caudal de permeado constante e igual al caudal de agua producida por la FO. El agua obtenida mostró una calidad alta, con 0,5 mS/cm de conductividad y 0,4 ppm de boro.
Ejemplo 2:
Se estudiaron caudales de entrada en la membrana de FO de agua a tratar de 3.000 L/h y caudales de 2.000L/h de DS. El agua de entrada fue agua residual tratada proveniente de un biorreactor de membrana con una calidad variable según la
5
10
15
20
25
30
estacionalidad, con una conductividad de alrededor de 4-6 mS/cm y boro de 0,9-1,3 ppm. Se ajustó el caudal de permeado a 200 L/h. Se utilizó una DS formada por sulfato magnésico. Las membranas de NF se caracterizaron por tener alto flujo. No se observó ensuciamiento en la membrana ni variaciones significativas en la calidad del agua de entrada ni en la temperatura, por lo tanto, la concentración de la DS a la entrada de la membrana de FO se mantuvo alrededor de 35 g/L. Se dosificaron de media un total de 6.300 kg/año de DS comercial y no fue necesario dosificar DS diluida debido a que siempre el caudal de producción se situó por debajo del caudal deseado. La membrana de NF respondió a la diferencia de concentración de la DS subiendo la presión de la bomba alrededor de 10 bar para dar un caudal de permeado constante e igual al caudal de agua producida por la FO. El agua obtenida mostró una calidad adecuada, con una conductividad de 2 mS/cm y 0,4 ppm de boro.
Ejemplo 3:
Se estudiaron caudales de entrada en la membrana de FO de agua a tratar de 3.000 L/h y caudales de 2.000 L/h de DS. El agua de entrada fue agua residual tratada proveniente de un biorreactor de membrana con una calidad variable según la estacionalidad, con una conductividad de alrededor de 4-6 mS/cm y boro de 0,9-1,3 ppm. Se ajustó un caudal de permeado de 200 L/h. Se usó una DS formada por sulfato magnésico. Las membranas de NF utilizadas se caracterizaron en este caso por mostrar un alto rechazo. No se observó ensuciamiento en la membrana ni variaciones significativas en la calidad del agua de entrada ni en la temperatura, con lo cual la concentración de la DS a la entrada de la membrana de FO se mantuvo alrededor de 35 g/L. Se dosificaron aproximadamente un total de 3.200 kg/año de DS comercial y no fue necesario dosificar DS diluida debido a que el caudal de producción se situó en todo momento por debajo del caudal deseado. La membrana de NF respondió a la diferencia de concentración de la DS subiendo la presión de la bomba alrededor de 11,5 bar para dar un caudal de permeado constante e igual al caudal de agua producida por la FO. El agua obtenida mostró una alta calidad, con una conductividad de 0,5 mS/cm y 0,4 ppm de boro.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de filtración de agua en un sistema de ósmosis forzada que comprende una etapa de dosificación de una disolución extractora caracterizada por medir el caudal de la disolución extractora o el caudal de agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema, donde:
    i) cuando la diferencia entre el caudal de la disolución extractora o del agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema es menor de entre un 1% y un 10% del caudal se produce la dosificación de disolución extractora concentrada; o
    ii) cuando la diferencia entre el caudal de la disolución extractora o del agua de alimentación a la entrada y a la salida del sistema es mayor de entre un 1% y un 10% del caudal se produce la dosificación de disolución extractora diluida,
    caracterizado por que el caudal al que se refieren las etapas (i) y (ii) es de entre 2 y 15 L/ h por metro cuadrado de superficie de membrana.
  2. 2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde la disolución extractora se selecciona de un polímero de alto peso molecular, fertilizantes, sales inorgánicas y sales orgánicas.
  3. 3. El procedimiento según la reivindicación 2, donde la disolución extractora se selecciona de poliacrilato de sodio, sulfato magnésico, EDTA disódico de calcio, EDTA disódica de magnesio, nitrato de calcio, nitrato de magnesio, acetato de calcio y acetato de magnesio, cloruro sódico, cloruro cálcico, cloruro magnésico, pirofosfato sódico, formiato potásico, poliacrilamida, polietilenglicol, polivinil alcohol y dextrano.
  4. 4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la disolución extractora concentrada tiene una concentración de entre 10 g/l y 500 g/l.
  5. 5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la disolución extractora diluida tiene una concentración de entre 5 g/l y 400 g/l.
  6. 6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el sistema de ósmosis forzada comprende una membrana de filtración seleccionada de composite de capa fina (TFC) o de triacetato de celulosa (CTA).
  7. 7. El procedimiento según la reivindicación 6, donde la membrana de filtración está configurada como fibra hueca, placa plana o espiral.
    5 8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, donde la
    membrana es TFC configurada como placa plana.
ES201531881A 2015-12-22 2015-12-22 Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa Active ES2619113B1 (es)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531881A ES2619113B1 (es) 2015-12-22 2015-12-22 Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa
EP16838025.1A EP3395430A1 (en) 2015-12-22 2016-12-22 Method for controlling a combined system of forward osmosis and nanofiltration or reverse osmosis
MA044157A MA44157A (fr) 2015-12-22 2016-12-22 Procédé de commande de système combiné d'osmose directe et de nanofiltration ou d'osmose inverse
PCT/ES2016/070925 WO2017109260A1 (es) 2015-12-22 2016-12-22 Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531881A ES2619113B1 (es) 2015-12-22 2015-12-22 Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2619113A1 ES2619113A1 (es) 2017-06-23
ES2619113B1 true ES2619113B1 (es) 2018-05-08

Family

ID=58094455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201531881A Active ES2619113B1 (es) 2015-12-22 2015-12-22 Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3395430A1 (es)
ES (1) ES2619113B1 (es)
MA (1) MA44157A (es)
WO (1) WO2017109260A1 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023028281A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 Massachusetts Institute Of Technology Harnessing metal ions from brines
EP4349459A1 (en) * 2022-10-05 2024-04-10 BioSpring Gesellschaft für Biotechnologie mbH Ultrafiltration methods using osmolytes on the permeate side

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006047577A1 (en) * 2004-10-25 2006-05-04 Cascade Designs, Inc. Forward osmosis utilizing a controllable osmotic agent
US8021553B2 (en) * 2008-12-18 2011-09-20 Nrgtek, Inc. Systems and methods for forward osmosis fluid purification using cloud point extraction
WO2012102677A1 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 Nano-Mem Pte. Ltd. Method and apparatus for recovering water from a source water
JP5941629B2 (ja) * 2011-07-01 2016-06-29 株式会社日立製作所 水浄化システム及び水浄化方法
EP2969145A4 (en) * 2013-03-15 2017-01-25 Porifera Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including multi-stage purification
JP6269241B2 (ja) * 2014-03-27 2018-01-31 東洋紡株式会社 正浸透処理システム
WO2016094835A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Artesion, Inc. A membrane and gas recycling system for forward osmosis water treatment systems using switchable polar solvents

Also Published As

Publication number Publication date
EP3395430A1 (en) 2018-10-31
WO2017109260A1 (es) 2017-06-29
MA44157A (fr) 2018-10-31
ES2619113A1 (es) 2017-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. Performance of UF–NF integrated membrane process for seawater softening
CN102985373B (zh) 淡水制造装置及其运转方法
US20170036171A1 (en) Liquid Purification System
Song et al. Evaluation of scaling potential in a pilot-scale NF–SWRO integrated seawater desalination system
Maddah et al. Evaluation of various membrane filtration modules for the treatment of seawater
US11655166B2 (en) Water treatment of sodic, high salinity, or high sodium waters for agricultural application
US20130112603A1 (en) Forward osmotic desalination device using membrane distillation method
Song et al. Investigation on high NF permeate recovery and scaling potential prediction in NF–SWRO integrated membrane operation
JP2016016384A (ja) 浸透膜モジュールの評価装置及び評価方法
Su et al. Pilot study of seawater nanofiltration softening technology based on integrated membrane system
Song et al. Improvement of overall water recovery by increasing RNF with recirculation in a NF–RO integrated membrane process for seawater desalination
ES2619113B1 (es) Procedimiento de control de sistema combinado de ósmosis directa y nanofiltración u ósmosis inversa
KR101555781B1 (ko) 담수화 시스템 및 담수화 방법
Gullinkala et al. Desalination: reverse osmosis and membrane distillation
US11014834B2 (en) Osmotic concentration of produced and process water using hollow fiber membrane
JP2014097444A (ja) 淡水製造装置およびその運転方法
JP2020062620A (ja) 水処理システム及び水処理方法
Kattan et al. Membrane contactors: An alternative for de-aeration of salt solutions?
Mohammed et al. Effect of operating conditions on reverse osmosis (RO) membrane performance
ES2906437T3 (es) Método para mejorar el rendimiento de inhibición de membrana semipermeable
BR102015026107A2 (pt) System and method of water treatment with recovery of reverse osmosis reject and other critical sources
WO2008121030A2 (ru) Опреснительная установка обратного осмоса (варианты)
WO2021140374A1 (en) Apparatus for filtration and purification of water
Kim et al. Boron removal from seawater by combined system of seawater reverse osmosis membranes and ion exchange process: a pilot-scale study
Macedonio et al. Pressure-driven membrane processes

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2619113

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20180508