WO1996031436B1 - Plant and process for desalting marine water by reverse osmosis, by means of hydrostatic pressure - Google Patents

Plant and process for desalting marine water by reverse osmosis, by means of hydrostatic pressure

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Abstract

The invention relates to a plant for desalting marine water by reverse osmosis. The desalting plant comprises a salted water tapping point (1), salted water transporting means (2), salted water column forming means (3), reverse osmosis desalting means (4) which are situated in the area of the lower end (3b) of the salted water column (3) and which may be situated above or under the sea surface, the salted water transporting means (5) and brine conveying means (6). The means (3) which form the salted water column have a height such that its weight exerts a pressure which contributes substantially to generate the reverse osmosis phenomenon, so that the salted water is separated into desalted water and brine. The plant includes at least one salted water head tank (7) located at a predetermined height at the upper zone (3a) of the water column (3), said head tank (7) being in fluid communication with said water column. The invention also relates to the corresponding process.

Claims

2 6REIVINDICACIONES MODIFICADAS[recibidas por la oficina Internacional el 23 de septiembre de 1996 (23.09.96); reivindicaciones originales 1-45 reemplazadas por reivindicaciones 1-42 modificadas (10 páginas)] 2 6 MODIFIED REVINDICATIONS [received by the International Office on September 23, 1996 (09/23/96); original claims 1-45 replaced by modified claims 1-42 (10 pages)]
1.- Planta desalinizadora, que comprende al menos una toma de agua salada (1, 101); medios para conducir agua salada proveniente de dicha toma de agua salada (2); - medios para establecer una columna de agua salada (3,1. Desalination plant, comprising at least one salt water intake (1, 101); means for conducting salt water from said salt water intake (2); - means for establishing a salt water column (3,
104); medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) situados en la zona del extremo inferior (3b) de dicha columna de agua salada (3, 104), estando dichos medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) situados a una cota por debajo del nivel del mar; medios para conducir agua desalinizada (5, 107) proveniente de dichos medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105); - medios para conducir salmuera (6, 109) proveniente de dichos medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105); donde dichos medios para establecer una columna de agua salada (3, 104) tienen una altura tal que el peso de dicha columna de agua salada ejerce una presión que contribuye de forma sustancial a que se produzca el fenómeno de osmosis inversa en los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105), de forma que el agua salada se separa en agua desalinizada y salmuera; caracterizada porque incluye al menos un depósito de cabecera (7, 117) de agua salada situado a una determinada altura sobre el nivel del mar, estando dicho depósito de cabecera104); reverse osmosis desalting means (4, 105) located in the lower end zone (3b) of said salt water column (3, 104), said reverse osmosis desalination means (4, 105) being located at a height below sea level; means for conducting desalinated water (5, 107) from said desalination means by reverse osmosis (4, 105); - means for conducting brine (6, 109) from said desalination means by reverse osmosis (4, 105); where said means for establishing a salt water column (3, 104) have a height such that the weight of said salt water column exerts a pressure that contributes substantially to the occurrence of the reverse osmosis phenomenon in the reverse osmosis desalination means (4, 105), so that the salt water is separated into desalinated water and brine; characterized in that it includes at least one header tank (7, 117) of salt water located at a certain height above sea level, said header tank being
(7, 117) en comunicación fluida con dicha columna de agua, estando dicho depósito de cabecera (7, 117) situado a una altura suficiente como para que la salmuera alcance la superficie sin necesidad de bombear dicha salmuera.(7, 117) in fluid communication with said water column, said header tank (7, 117) being located at a height sufficient for the brine to reach the surface without the need to pump said brine.
2.- Planta desalinizadora según la reivindicación 1, caracterizada porque existen medios de bombeo (8, 118) para bombear agua salada desde dicha toma de agua salada hasta dicho depósito de cabecera (7, 117).2. Desalination plant according to claim 1, characterized in that pumping means (8, 118) exist for pumping salt water from said salt water intake to said header tank (7, 117).
3.- Planta desalinizadora según la reivindicación 2, caracterizada porque el depósito de cabecera (7, 117) tiene capacidad de acumulación de agua salada suficiente como para que pueda abastecer la planta desalinizadora con agua salada durante un tiempo substancial sin necesidad de recibir agua desde los correspondientes medios de bombeo (8, 118).3. Desalination plant according to claim 2, characterized in that the header tank (7, 117) has sufficient salt water accumulation capacity so that it can supply the desalination plant with salt water for a substantial time without the need to receive water from the corresponding pumping means (8, 118).
4.- Planta desalinizadora según reivindicación 3, caracterizada porque dicha capacidad de acumulación corresponde a 2/3 del total de agua salada tratada diariamente.4. Desalination plant according to claim 3, characterized in that said accumulation capacity corresponds to 2/3 of the total salt water treated daily.
5.- Planta desalinizadora según cualquiera de las 285.- Desalination plant according to any of the 28
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye medios de pretratamiento del agua (9, 116), para el pretratamiento del agua salada a la salida del depósito de cabecera (7, 117) estando dichos medios de pretratamiento situados a una altura intermedia entre el depósito de cabecera (7, 117) de agua salada y la zona superior (3a) de la columna de agua salada (3, 104).previous claims, characterized in that it includes means for pretreating the water (9, 116), for the pre-treatment of the salt water at the outlet of the header tank (7, 117), said pre-treatment means being located at an intermediate height between the header tank (7, 117) of salt water and the upper zone (3a) of the salt water column (3, 104).
6.- Planta desalinizadora según la reivindicación 5, caracterizada porque los medios de pretratamiento del agua (9, 116) están situados aproximadamente 40 metros por debajo del depósito de cabecera (7, 117).6. Desalination plant according to claim 5, characterized in that the water pre-treatment means (9, 116) are located approximately 40 meters below the header tank (7, 117).
7.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la columna de agua salada (3, 104) tiene una altura de aproximadamente 700 metros.7. Desalination plant according to any of the preceding claims, characterized in that the salt water column (3, 104) has a height of approximately 700 meters.
8.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el depósito de cabecera está situado aproximadamente 740 metros por encima de los medios de desalinización por osmosis inversa.8. Desalination plant according to any of the preceding claims, characterized in that the header tank is located approximately 740 meters above the desalination means by reverse osmosis.
9.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizadaporque incluye medios para la generación de energía eléctrica (10) mediante el aprovechamiento de la energía residual de la salmuera.9. Desalination plant according to any of the preceding claims, characterized in that it includes means for the generation of electric power (10) through the use of the residual energy of the brine.
10.- Planta desalinizadora según reivindicación 9 caracterizada porque dichos medios de generación de energía eléctrica (10) consisten en al menos una turbina acoplada a un generador que es accionada por la salmuera proveniente de los medios de desalinización por osmosis 2910. Desalination plant according to claim 9, characterized in that said electric power generating means (10) consist of at least one turbine coupled to a generator that is driven by the brine coming from the osmosis desalination means. 29
inversa.reverse.
11.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones 9-10, caracterizada porque incluye un depósito de salmuera (11) para almacenar salmuera situado a una cota superior a la de los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105).11. Desalination plant according to any of claims 9-10, characterized in that it includes a brine tank (11) for storing brine located at a higher level than that of the desalination means by reverse osmosis (4, 105).
12.- Planta desalinizadora según la reivindicación 11, caracterizada porque los medios de conducción de la salmuera (6, 109) conducen dicha salmuera desde la salida de los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) hasta el depósito de salmuera (11).12. Desalination plant according to claim 11, characterized in that the means for conducting the brine (6, 109) lead said brine from the exit of the desalination means by reverse osmosis (4, 105) to the brine tank (11). ).
13.- Planta desalinizadora según la reivindicación 11, caracterizada porque los medios de conducción de la salmuera (6, 109) conducen dicha salmuera desde la salida de los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) hasta la turbina.13. Desalination plant according to claim 11, characterized in that the means for conducting the brine (6, 109) lead said brine from the outlet of the desalination means by reverse osmosis (4, 105) to the turbine.
14.- Planta desalinizadora según la reivindicación 12, caracterizada porque la cota a la que se encuentra el depósito de salmuera (11) es tal que la salmuera alcanza dicho depósito sin necesidad de bombeo.14. Desalination plant according to claim 12, characterized in that the level at which the brine tank (11) is located is such that the brine reaches said reservoir without the need for pumping.
15.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones 11-14, caracterizada porque la capacidad de acumulación de dicho depósito de salmuera (11) corresponde a 5/6 del total de salmuera generada diariamente.15. Desalination plant according to any of claims 11-14, characterized in that the accumulation capacity of said brine deposit (11) corresponds to 5/6 of the total brine generated daily.
16.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones 11-15, caracterizada porque los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) se encuentran a una cota intermedia entre la cota de la 3016. Desalination plant according to any of claims 11-15, characterized in that the means of desalination by reverse osmosis (4, 105) are at an intermediate level between the elevation of the 30
superficie del mar y una cota de 640 m por debajo de la superficie del mar.surface of the sea and an elevation of 640 m below the surface of the sea.
17.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la altura de la columna de agua salada (3, 104) es tal que el peso de dicha columna de agua ejerce una presión suficiente como para que se produzca el fenómeno de osmosis inversa en los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105).17. Desalination plant according to any of the preceding claims, characterized in that the height of the salt water column (3, 104) is such that the weight of said water column exerts a sufficient pressure to cause the phenomenon of osmosis Inverse in the desalination media by reverse osmosis (4, 105).
18.- Planta desalinizadora según la reivindicación 16, caracterizada porque la salmuera proveniente del depósito de salmuera (11) acciona la turbina de los medios de generación de energía eléctrica (10) durante un tiempo determinado.18. Desalination plant according to claim 16, characterized in that the brine coming from the brine tank (11) activates the turbine of the electric power generating means (10) for a determined time.
19.- Planta desalinizadora según la reivindicación 17, caracterizada porque incluye medios de bombeo (12) para bombear el agua desalinizada proveniente de los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) a la superficie.19. Desalination plant according to claim 17, characterized in that it includes pumping means (12) for pumping the desalinated water coming from the desalination means by reverse osmosis (4, 105) to the surface.
20.- Planta desalinizadora según las reivindicaciones 18 o 19, caracterizada porque la energía necesaria para bombear el agua desalinizada hasta la superficie se obtiene al menos parcialmente de los medios de generación de energía eléctrica (10).20. Desalination plant according to claims 18 or 19, characterized in that the energy necessary to pump the desalinated water to the surface is obtained at least partially from the means of generating electrical energy (10).
21.- Planta desalinizadora según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque la altura de la columna de agua salada (3, 104) es inferior a la altura necesaria para que el peso de dicha columna de agua ejerza una presión suficiente como para que se produzca el fenómeno de osmosis inversa en los medios de desalinización por 3121. Desalination plant according to claim 9 or 10, characterized in that the height of the salt water column (3, 104) is lower than the height necessary for the weight of said water column to exert a sufficient pressure so as to produce the phenomenon of reverse osmosis in the desalination media by 31
osmosis inversa (4).reverse osmosis (4).
22.- Planta desalinizadora según la reivindicación 21, caracterizada porque la presión necesaria para que se produzca el fenómeno de osmosis inversa en los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) se consigue complementando la presión ejercida por la columna de agua salada (3, 104) con la presión ejercida por al menos una bomba (13).22. Desalination plant according to claim 21, characterized in that the pressure required to produce the reverse osmosis phenomenon in the reverse osmosis desalination means (4, 105) is achieved by supplementing the pressure exerted by the salt water column ( 3, 104) with the pressure exerted by at least one pump (13).
23.- Planta desalinizadora según la reivindicación 22, caracterizada porque la energía necesaria para accionar dicha bomba (13) proviene de los medios de generación de energía eléctrica (10).23. Desalination plant according to claim 22, characterized in that the energy necessary to drive said pump (13) comes from the means of generating electric power (10).
24.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios de desalinización por osmosis inversa ( 4 , 105) comprenden filtros o membranas semipermeables (14).24.- Desalination plant according to any of the preceding claims, characterized in that the reverse osmosis desalting means (4, 105) comprise semipermeable filters or membranes (14).
25.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende un depósito (15, 110, 115) para recoger agua desalinizada.25.- Desalination plant according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises a tank (15, 110, 115) for collecting desalinated water.
26.- Planta desalinizadora según la reivindicación 25, caracterizada porque dicho depósito (15, 110, 115) se encuentra elevado sobre los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) a una altura tal que el agua desalinizada alcanza dicho depósito por presión natural sin necesidad de bombeo.26.- Desalination plant according to claim 25, characterized in that said tank (15, 110, 115) is elevated on the desalination means by reverse osmosis (4, 105) at a height such that the desalinated water reaches said deposit by pressure natural without the need for pumping.
27.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones 1-26, caracterizada porque los medios para conducir agua salada (2), los medios para conducir 3227.- Desalination plant according to any of claims 1-26, characterized in that the means to drive salt water (2), the means to drive 32
salmuera (6, 109) y los medios para establecer la columna de agua (3, 104), consisten en una pluralidad de tuberías (16) esencialmente verticales situadas en la periferia interior de una tubería principal (17, 119) esencialmente vertical de mayor diámetro que las anteriores.brine (6, 109) and the means for establishing the water column (3, 104), consist of a plurality of essentially vertical pipes (16) located on the inner periphery of an essentially vertical main pipe (17, 119) diameter than the previous ones.
28.- Planta desalinizadora según la reivindicación 27, caracterizada porque dicha tubería principal (17, 119) de mayor diámetro incluye un espacio interior libre (18) para una plataforma deslizante (19).28.- Desalination plant according to claim 27, characterized in that said main pipe (17, 119) of greater diameter includes a free interior space (18) for a sliding platform (19).
29.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones 1-26, caracterizada porque los medios para conducir salmuera y los medios para establecer la columna de agua, incluyen primeros y segundos pozos realizados en el suelo.29. Desalination plant according to any of claims 1-26, characterized in that the means for conducting brine and the means for establishing the water column, include first and second wells made in the soil.
30.- Planta desalinizadora según cualquiera de las reivindicaciones 1-26, caracterizada porque dicha planta desalinizadora es subterránea comunicando el depósito de cabecera ( 7 , 117) con los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) mediante tuberías alojadas en perforaciones verticales.30. Desalination plant according to any of claims 1-26, characterized in that said desalination plant is underground communicating the header tank (7, 117) with the desalination means by reverse osmosis (4, 105) by pipes housed in vertical perforations. .
31.- Método para la desalinización de agua mediante osmosis inversa, por presión natural, según el que se introduce agua salada en al menos un conducto en el que se han previsto medios para la desalinización por osmosis inversa (4, 105), estando dichos medios para la desalinización por osmosis inversa situados a una cota por debajo del nivel del mar; estando los medios de desalinización por osmosis inversa ( 4 ,' 105) situados de forma que una columna de agua salada (3, 104) que se encuentra encima de dichos medios de desalinización por osmosis inversa 3331.- Method for the desalination of water by reverse osmosis, by natural pressure, according to which salt water is introduced into at least one duct in which means have been provided for desalination by reverse osmosis (4, 105), said means for desalination by reverse osmosis located at a level below sea level; the reverse osmosis desalination means (4, ' 105) being located such that a column of salt water (3, 104) which is above said desalination means by reverse osmosis 33
en dicho conducto, ejerce una presión que contribuye de forma sustancial a que se produzca el fenómeno de osmosis inversa en los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105), obteniéndose agua desalinizada y salmuera; caracterizaado porque antes de introducir el agua salada en dicho conducto, el agua salada es conducida hasta un depósito elevado de cabecera (7, 117), situado a una altura suficiente como para que la salmuera proveniente de los medios de desalinización por osmosis inversa alcance la superficie sin necesidad de bombear dicha salmuera.in said duct, it exerts a pressure that contributes substantially to the occurrence of the reverse osmosis phenomenon in the reverse osmosis desalination means (4, 105), obtaining desalinated water and brine; characterized in that before introducing the salt water into said duct, the salt water is conducted to a raised header tank (7, 117), located at a sufficient height so that the brine coming from the desalination means by reverse osmosis reaches the surface without the need to pump said brine.
32.- Método según la reivindicación 31, caracterizado porque la salmuera resultante del proceso de osmosis inversa se utiliza para mover al menos una turbina que está acoplada a un generador eléctrico, utilizando la energía eléctrica generada para consumo propio y/o para devolverla a la red.32. Method according to claim 31, characterized in that the brine resulting from the reverse osmosis process is used to move at least one turbine that is coupled to an electric generator, using the electric power generated for own consumption and / or to return it to the net.
33.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 31 ó 32, caracterizado porque el agua salada se bombea hasta el depósito elevado de cabecera (7, 117) durante un espacio de tiempo determinado.33.- Method according to any of claims 31 or 32, characterized in that the salt water is pumped to the header header tank (7, 117) for a certain period of time.
34.- Método según la reivindicación 33, caracterizado porque el agua salada que se conduce hasta el depósito elevado de cabecera (7, 117), se almacena en dicho depósito durante un espacio de tiempo determinado complementario al espacio de tiempo correspondiente al bombeo de agua salada.34.- Method according to claim 33, characterized in that the salt water that is conducted to the header head tank (7, 117), is stored in said tank for a determined period of time complementary to the space of time corresponding to the pumping of water salty
35.- Método según la reivindicación 34, caracterizado porque dicho espacio de tiempo determinado de almacenamiento de agua salada corresponde a 2/3 del 3 435.- Method according to claim 34, characterized in that said determined space of time of storage of salt water corresponds to 2/3 of the 3. 4
tiempo total de funcionamiento diario.Total daily operating time.
36.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 31- 35, caracterizado porque la salmuera proveniente de los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105) se conduce antes de ser llevada a las turbinas, hasta un depósito elevado de salmuera (11) situado a una altura tal que dicha salmuera asciende hasta dicho depósito por presión natural sin necesidad de bombeo.36.- Method according to any of claims 31-35, characterized in that the brine coming from the desalination means by reverse osmosis (4, 105) is conducted before being taken to the turbines, up to a high brine tank (11) located at such a height that said brine rises to said reservoir by natural pressure without the need of pumping.
37.- Método según la reivindicación 36, caracterizado porque dicha salmuera se almacena en dicho depósito de salmuera (11) durante un espacio de tiempo determinado.37.- Method according to claim 36, characterized in that said brine is stored in said brine tank (11) for a determined period of time.
38.- Método según la reivindicación 37, caracterizado porque dicho espacio de tiempo corresponde a 5/6 del tiempo total de funcionamiento diario.38.- Method according to claim 37, characterized in that said period of time corresponds to 5/6 of the total daily operating time.
39.- Método según la reivindicación 38, caracterizado porque dicha salmuera se utiliza para mover las turbinas durante un espacio de tiempo que corresponde a 1/6 de tiempo total de funcionamiento diario.39.- Method according to claim 38, characterized in that said brine is used to move the turbines during a period of time corresponding to 1/6 of total daily operating time.
40.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 36- 39, caracterizado porque la energía eléctrica generada se utiliza para alimentar una bomba (12) para la extracción del agua desalinizada a la salida de los medios de desalinización por osmosis inversa (4, 105).40.- Method according to any of claims 36-39, characterized in that the electric energy generated is used to feed a pump (12) for the extraction of the desalinated water at the outlet of the desalination means by reverse osmosis (4, 105) .
41.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 31- 39, caracterizado porque la energía eléctrica producida se emplea en alimentar una bomba (13) que impulsa el agua salada y que complementa la presión ejercida por el peso de la columna de agua salada (3, 104). 3541. Method according to any of claims 31-39, characterized in that the electrical energy produced is used to feed a pump (13) that drives the salt water and that complements the pressure exerted by the weight of the salt water column (3). , 104). 35
42.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 31- 41, caracterizado porque aprovecha la posible ubicación topográfica de las plantas de desalinización para establecer la cota a la que se encuentran - los medios de desalinización por osmosis inversa (4,42. Method according to any of claims 31-41, characterized in that it takes advantage of the possible topographic location of the desalination plants to establish the level to which they are located - the means of desalination by reverse osmosis (4,
105); - el depósito elevado de cabecera de agua salada (7,105); - the raised salt water header tank (7,
117); las turbinas; de tal forma que permita que la diferencia entre el consumo de energía eléctrica empleada por las bombas y la producción de energía eléctrica producida por las turbinas sea mínima. 117); the turbines; in such a way that allows the difference between the consumption of electrical energy used by the pumps and the production of electrical energy produced by the turbines to be minimal.
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