IT201800010527A1 - CENTRIFUGAL REVERSE OSMOSIS SEA WATER DESALINATION PROCESS - Google Patents

CENTRIFUGAL REVERSE OSMOSIS SEA WATER DESALINATION PROCESS Download PDF

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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

PROCESSO DI DISSALAZIONE DELLE ACQUE MARINE A OSMOSI INVERSA CENTRIFUGATA SETTORE TECNICO CENTRIFUGATED REVERSE OSMOSIS SEA WATER DESALINATION PROCESS TECHNICAL SECTOR

La presente invenzione presenta un processo di dissalazione delle acque marine basato sul principio della osmosi inversa realizzata in centrifughe industriali. Nei prossimi venti anni l'acqua potabile sarà il nuovo oro perché con inquinamento e surriscaldamento della terra dovrà essere conteso il territorio alla crescente desertificazione. Il processo proposto offre i vantaggi di non avere bisogno di energia termica o chimica per realizzarsi, ha solo energia elettromeccanica, dove vantaggiosamente l'energia elettrica può essere generata localmente da impianti eolici o fotovoltaici. The present invention presents a seawater desalination process based on the principle of reverse osmosis carried out in industrial centrifuges. In the next twenty years, drinking water will be the new gold because with pollution and overheating of the earth, the territory will have to be contested by increasing desertification. The proposed process offers the advantages of not needing thermal or chemical energy to be realized, it has only electromechanical energy, where advantageously the electricity can be generated locally by wind or photovoltaic systems.

STATO DELL'ARTE STATE OF THE ART

a) Il processo di dissalazione è noto. Si ottiene l’estrazione del sale dall’acqua utilizzando fonti di calore che cambiano lo stato fisico dell'acqua, o azioni chimiche o azioni meccaniche. Vantaggiosamente il processo a osmosi inversa, che si basa su spingere l’acqua su un filtro chimico con una pressione osmotica necessità di azione meccanica e non fonti termiche di energia. Quindi può essere completamente attivato con energia elettrica, vantaggiosamente ottenibile in zona con impianti fotovoltaici o eolici. a) The desalination process is known. Salt is extracted from water using heat sources that change the physical state of the water, or chemical or mechanical actions. Advantageously, the reverse osmosis process, which is based on pushing the water on a chemical filter with an osmotic pressure, requires mechanical action and not thermal sources of energy. Therefore it can be completely activated with electricity, advantageously obtainable in the area with photovoltaic or wind power plants.

b) Le centrifughe industriali per la separazione di liquidi da solidi hanno vasti campi di applicazione e possono essere a ciclo continuo o discontinuo. Si va dall’ecologia per trattamento di acque industriali alla industria chimica, agli oli combustibili e lubrificanti nonché per alimentazione e bevande, trattamento dei fanghi di perforazione o di oleochimica, prodotti di derivazione animale o prodotti lattieri. In alcuni casi il prodotto finito è il "liquido" e in altri è il "solido". b) Industrial centrifuges for separating liquids from solids have wide fields of application and can be continuous or batch. They range from ecology for industrial water treatment to the chemical industry, fuel and lubricating oils as well as for food and beverages, treatment of drilling or oleochemical muds, animal products or dairy products. In some cases the finished product is the "liquid" and in others it is the "solid".

SINTESI DELL’INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

L’invenzione prevede di ottenere la dissalazione dell’acqua marina o lacustre salata col principio della osmosi inversa in cui una azione meccanica porta l’acqua su una barriera filtrante ad azione chimica con una pressione superiore alla pressione osmotica, in modo che la barriera filtrante sottragga gli ioni di sale all’acqua. The invention provides for the desalination of sea or salt lake water with the principle of reverse osmosis in which a mechanical action brings the water onto a filtering barrier with chemical action with a pressure higher than the osmotic pressure, so that the filtering barrier subtract the salt ions from the water.

L’invenzione concerne un processo per la dissalazione di acqua marina salata mediante osmosi inversa comprendente le seguenti fasi: The invention concerns a process for the desalination of salt sea water by reverse osmosis including the following steps:

1) Prelievo di una quantità di acqua marina 1) Withdrawal of a quantity of sea water

2) Pompaggio di detta quantità di acqua marina ed invio ad una prima centrifuga per macrofiltrazione preventiva e sterilizzazione batterica 2) Pumping of said quantity of sea water and sending to a first centrifuge for preventive macro-filtration and bacterial sterilization

3) Pompaggio ed invio dell’acqua marina microfiltrata e sterilizzata ad una seconda centrifuga provvista di uno strato di materiale ad azione chimica per realizzare l'osmosi inversa, 3) Pumping and sending the microfiltered and sterilized sea water to a second centrifuge equipped with a layer of chemical action material to achieve reverse osmosis,

4) Distribuzione dell’acqua dissalata ad utilizzatori finali. 4) Distribution of desalinated water to end users.

L'invenzione prevede di ottenere questa pressione con una centrifugazione con centrifughe industriali come descritte al punto b) del precedente paragrafo. Necessità di sostituire periodicamente l'elemento filtrante porta ad adottare tecnologie strutturali come le centrifughe del mondo tessile, dove c'è un coperchio apribile incernierato lateralmente e una struttura di sollevamento che solleva il cestello rotante fuori dalla centrifuga. Vantaggiosamente a questa struttura di centrifuga descritta in figura 2) si abbina una centrifuga per una macrofiltrazione iniziale. Come descritto in b) del paragrafo precedente e in dettaglio nella figura 1). l'impianto complessivo assume la struttura di quello descritto nella figura 3) dove si va dal mare, elemento 1 di Fig. 2) all'utilizzatore finale (elemento 10 di fig. 3). The invention provides for obtaining this pressure with a centrifugation with industrial centrifuges as described in point b) of the previous paragraph. The need to periodically replace the filter element leads to the adoption of structural technologies such as centrifuges in the textile world, where there is a laterally hinged opening lid and a lifting structure that lifts the rotating basket out of the centrifuge. Advantageously, this centrifuge structure described in figure 2) is combined with a centrifuge for an initial macro-filtration. As described in b) of the previous paragraph and in detail in Figure 1). the overall system assumes the structure of the one described in figure 3) where it goes from the sea, element 1 of Fig. 2) to the end user (element 10 of fig. 3).

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In Fìg.1 possiamo distinguere i seguenti elementi: In Fig. 1 we can distinguish the following elements:

1) Centrifuga ad asse verticale con coperchio apribile per l’estrazione del cestello destinata alla macrofiltrazione e alla igienizzazione batterica: l'acqua passa attraverso i fori dei due cestelli e lascia le impurità più grandi, inoltre i cestelli in rame o alluminio forniscono una disinfestazione batterica dell'acqua trattata La centrifuga può essere caricata in modo continuo o discontinuo. Quando il cestello è saturo, viene aperto il coperchio 9) col paranco 11) e viene sollevato il doppio cestello e sostituito con altro pulito. 1) Centrifuge with vertical axis with opening lid for the extraction of the basket intended for macrofiltration and bacterial sanitation: the water passes through the holes of the two baskets and leaves the largest impurities, furthermore the copper or aluminum baskets provide disinfestation bacterial of the treated water The centrifuge can be loaded continuously or discontinuously. When the basket is saturated, the lid 9) is opened with the hoist 11) and the double basket is lifted and replaced with another clean one.

2) Cestello in rame o argento per la disinfezione dell'acqua dai batteri 2) Copper or silver basket for disinfecting water from bacteria

3) Motore con perno centrale che imprime la rotazione ai cestelli 2) e 4) 4) Cestello in rame o argento per la disinfezione dell'acqua dai batteri con fori sfalsati rispetto a quelli del cestello 2) 3) Motor with central pin that rotates the baskets 2) and 4) 4) Copper or silver basket for the disinfection of water from bacteria with holes offset from those of the basket 2)

5) Impianto di fuoriuscita dell'acqua purificata 5) Purified water outlet system

6) Flusso di ingresso dell'acqua marina 6) Seawater inlet flow

7) Tubo mobile di arrivo dell'acqua marina 7) Mobile seawater inlet pipe

8) Cerniera per l'apertura del coperchio 8) Hinge for opening the lid

9) Sistema di aggancio di 12) per l’apertura del coperchio con rotazione intorno alla cerniera 8) 9) 12) coupling system for opening the lid with rotation around the hinge 8)

10) Coperchio apribile della centrifuga: quando la centrifuga lavora sta chiuso, quando si deve asportare il cestello viene tirato verso l'alto dai dispositivi 11) e 12). La cerniera 8) gli permette solo la rotazione intorno a 8) 10) Openable lid of the centrifuge: when the centrifuge is working it stays closed, when it is necessary to remove the basket it is pulled upwards by the devices 11) and 12). The hinge 8) only allows it to rotate around 8)

11) Paranco o dispositivo di sollevamento dei cestelli 2) e 4) 11) Hoist or basket lifting device 2) and 4)

12) Gancio o dispositivo meccanico che apre il coperchio agendo sull’anello 9) e facendolo ruotare sulla cerniera 8) 12) Hook or mechanical device that opens the lid by acting on the ring 9) and rotating it on the hinge 8)

Successivamente il dispositivo di sollevamento 11) e 12) solleva i cestelli 2) e 4) depositandoli a lato e posiziona 2 cestelli puliti, quindi richiude il coperchio 10) Subsequently the lifting device 11) and 12) lifts the baskets 2) and 4) depositing them to the side and positions 2 clean baskets, then closes the lid 10)

In Fig. 2 possiamo distinguere i seguenti elementi: In Fig. 2 we can distinguish the following elements:

1) Centrifuga ad asse verticale con coperchio apribile per la estrazione del cestello destinata alla dissalazione con osmosi inversa. La struttura meccanica è uguale a quella della centrifuga descritta nella Figura 1. Per semplicità il motore con perno descritto al punto 3 della figura 1 è presente ma non è indicato in questa figura. La dissalazione si ottiene col processo di osmosi inversa dove il cestello interno 2) della figura 1) viene sostituito da un filtro capace di assorbire il sale quando la pressione sulle molecole d'acqua supera quella della pressione osmotica il cestello esterno in rame o argento provoca ulteriore igienizzazione batterica: La centrifuga può essere caricata in modo continuo o discontinuo. Quando il filtro è saturo viene aperto il coperchio 9) col paranco 11) e viene sollevato il doppio cestello e sostituito con un altro pulito e col filtro nuovo. 1) Centrifuge with vertical axis with opening lid for the extraction of the basket intended for desalination with reverse osmosis. The mechanical structure is the same as that of the centrifuge described in Figure 1. For simplicity, the motor with pin described in point 3 of Figure 1 is present but is not indicated in this figure. Desalination is obtained with the reverse osmosis process where the inner basket 2) of figure 1) is replaced by a filter capable of absorbing the salt when the pressure on the water molecules exceeds that of the osmotic pressure the outer copper or silver basket causes further bacterial sanitation: The centrifuge can be loaded continuously or discontinuously. When the filter is saturated, the lid 9) is opened with the hoist 11) and the double basket is lifted and replaced with another clean one and with a new filter.

2) Cestello che contiene un filtro circonferenziale che realizza il principio di osmosi inversa; vantaggiosamente questo cestello può essere in rame o argento per ulteriore disinfestazione batterica 2) Basket that contains a circumferential filter that realizes the principle of reverse osmosis; advantageously, this basket can be made of copper or silver for further bacterial disinfestation

3) Cestello in rame o argento per la disinfezione dell'acqua dai batteri con fori sfalsati rispetto a quelli del cestello 2) 3) Copper or silver basket for the disinfection of water from bacteria with holes offset from those of the basket 2)

4) Impianto di fuoriuscita dell'acqua purificata 4) Purified water outlet system

5) Flusso di uscita dell’acqua purificata 5) Purified water outlet flow

6) Tubo mobile di arrivo dell'acqua proveniente dalla prima centrifuga 6) Mobile pipe for the arrival of the water coming from the first centrifuge

7) Flusso di arrivo dell'acqua 7) Flow of arrival of the water

8) Cerniera per l'apertura del coperchio 8) Hinge for opening the lid

9) Sistema di aggancio di 12) per l’apertura del coperchio con rotazione intorno alla cerniera 8). 9) 12) coupling system for opening the lid with rotation around the hinge 8).

10) Coperchio apribile della centrifuga quando la centrifuga lavora sta chiuso, quando si deve asportare il cestello viene tirato verso l'alto dai dispositivi 11) e 12). La cerniera 8) gli permette solo la rotazione intorno a 8) 10) Openable lid of the centrifuge when the centrifuge is working it is closed, when it is necessary to remove the basket it is pulled upwards by the devices 11) and 12). The hinge 8) only allows it to rotate around 8)

11 ) Paranco o dispositivo di sollevamento analogo all’elemento 11 ) della figura 1 ) 12) Sistema di aggancio dei cestelli e del coperchio analogo all’elemento 12) della figura 1) 11) Hoist or lifting device similar to element 11) of figure 1) 12) Hooking system of baskets and lid similar to element 12) of figure 1)

In Fig. 3 possiamo distinguere i seguenti elementi che identificano complessivamente l'impianto proposto: In Fig. 3 we can distinguish the following elements that identify the proposed system as a whole:

1) Mare o lago salato 1) Sea or salt lake

2) Tubo di aspirazione dell'acqua marina o lacustre 2) Sea or lake water intake pipe

3) Griglia di interdizione a pesci e materiali più grossi 3) Grid of interdiction to fish and larger materials

4) Pompa idraulica per la spinta nel tubo di alimentazione della centrifuga descritta nella figura 1 ) 4) Hydraulic pump for pushing into the centrifuge feed pipe described in figure 1)

5) Centrifuga ad asse verticale, apribile, come descritta nella figura 1) 5) Centrifuge with vertical axis, openable, as described in figure 1)

6) Tubo di uscita da 5) di acqua macro filtrata per alimentare la centrifuga 8) con una o più pompe idrauliche 6) 5) outlet pipe of filtered macro water to feed the centrifuge 8) with one or more hydraulic pumps

7) Pompa per la spinta dell'acqua nella centrifuga 8) 7) Pump for pushing the water into the centrifuge 8)

8) Centrifuga ad asse verticale con cestello estraibile come descritta in figura 2) per la dissalazione a osmosi inversa. L'acqua deve mantenere una certa salinità e alcuni Sali minerali necessari ad uomini, animali e piante 8) Vertical axis centrifuge with removable basket as described in figure 2) for reverse osmosis desalination. The water must maintain a certain salinity and some mineral salts necessary for humans, animals and plants

9) Impianto di utilizzo dell'acqua dissalata, con eventuali pompe, serbatoi di accumulo e tubazioni di distribuzione 9) Plant for the use of desalinated water, with any pumps, storage tanks and distribution pipes

10) Utilizzatore dell'acqua dissalata 10) User of desalinated water

Generalmente la motorizzazione delle centrifughe industriali è elettrica, ma non si può escludere che vi siano motorizzazioni di altro tipo, per esempio con motori a combustione endotermica. Generally the motorization of industrial centrifuges is electric, but it cannot be excluded that there are other types of motorization, for example with endothermic combustion engines.

Vantaggiosamente la motorizzazione elettrica delle due centrifughe può essere alimentata da un sistema autonomo di produzione di energia elettrica con pannelli solari o impianti eolici o altri sistemi similari. Advantageously, the electric motorization of the two centrifuges can be powered by an autonomous system for producing electricity with solar panels or wind power plants or other similar systems.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI 1. Processo per la dissalazione di acqua marina salata mediante osmosi inversa comprendente le seguenti fasi: a) prelievo di una quantità di acqua marina, b) pompaggio di detta quantità di acqua marina ed invio ad una prima centrifuga per macrofiltrazione preventiva e sterilizzazione batterica, c) pompaggio ed invio dell'acqua marina microfiltrata e sterilizzata ad una seconda centrifuga provvista di uno strato di materiale ad azione chimica per realizzare l'osmosi inversa, d) distribuzione dell’acqua dissalata ad utilizzatori finali. CLAIMS 1. Process for desalination of seawater by reverse osmosis comprising the following steps: a) withdrawal of a quantity of sea water, b) pumping of said quantity of sea water and sending to a first centrifuge for preventive macro-filtration and bacterial sterilization, c) pumping and sending of microfiltered and sterilized sea water to a second centrifuge equipped with a layer of chemical action material to achieve reverse osmosis, d) distribution of desalinated water to end users. 2. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui la motorizzazione delle due centrifughe definite nei punti b) e c) della rivendicazione 1 è una motorizzazione elettrica. 2. Process according to claim 1 in which the motorization of the two centrifuges defined in points b) and c) of claim 1 is an electric motorization. 3. Processo secondo le rivendicazione 1 e 2 in cui detta motorizzazione elettrica delle due centrifughe è alimentata mediante un sistema autonomo di produzione di energia elettrica con pannelli solari o impianti eolici o altri sistemi similari. 3. Process according to claims 1 and 2 in which said electric motorization of the two centrifuges is powered by means of an autonomous system for producing electricity with solar panels or wind power plants or other similar systems. 4. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui una griglia di trattenimento di pesci o di materiali ingombranti è collocata a monte delle tubazioni di pompaggio dell'acqua marina. 4. The process of claim 1 wherein a fish or bulky material retention grid is located upstream of the seawater pumping pipes. 5. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui la centrifuga descritta al punto b) delia rivendicazione 1) comprende due cestelli di contenimento dell’acqua da trattare costituiti da materiale ad azione antibatterica, come argento o rame. 5. Process according to claim 1 in which the centrifuge described in point b) of claim 1) comprises two baskets for containing the water to be treated consisting of material with antibacterial action, such as silver or copper. 6. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui la centrifuga descritta al punto c) della rivendicazione 1) comprende due cestelli di contenimento dell'acqua da trattare di cui il secondo (3) è costituito da materiale ad azione antibatterica, come argento o rame. Mentre il primo (2) cestello contenente lo strato di filtrazione inversa può essere costruito in rame o argento se compatibile con le azioni chimiche della osmosi inversa. 6. Process according to claim 1 wherein the centrifuge described in point c) of claim 1) comprises two baskets for containing the water to be treated, of which the second (3) is made up of material with antibacterial action, such as silver or copper. While the first (2) basket containing the reverse filtration layer can be constructed of copper or silver if compatible with the chemical actions of reverse osmosis. 7. Processo secondo le rivendicazioni precedenti in cui i fori dei cestelli interno ed esterno delle due centrifughe definite ai punti b) e c) della rivendicazione 1 ) sono sfalsati per potenziare l'azione di filtraggio. 7. Process according to the preceding claims in which the holes of the inner and outer baskets of the two centrifuges defined in points b) and c) of claim 1) are offset to enhance the filtering action.
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