WO2012113957A1 - Procedimiento de remineralización de fluidos - Google Patents

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WO2012113957A1
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remineralization
fluid
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water
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Arturo BUENAVENTURA POUYFAUCON
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Abengoa Water, S. L. U.
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Definitions

  • the present invention relates to a fluid remineralization process with final turbidity control. Said process comprises the steps of reagent dosing, remineralization and filtration.
  • the present invention falls within the technical field of fluid treatment. More specifically, the invention falls within the technical field of water treatment for human consumption, industrial processes, agricultural use or other uses that require adjustment of parameters of hardness, alkalinity, pH, Langelier saturation index (LSI), etc.
  • LSI Langelier saturation index
  • the product water must be conditioned to comply with current legislation according to the end user, that is, water for human, industrial, agricultural consumption, etc.
  • Remineralization is a process commonly used to adapt the quality of the product water. It consists in providing the water with some components that it does not possess or has been partially or totally eliminated in a previous process, usually Ca 2+ , HCO3 " , Mg 2+ , etc. In addition, this procedure must guarantee the control of pH, alkalinity and hardness, LSI, etc. These parameters are crucial to establish the quality of the product water and prevent it from being encrusting or corrosive.
  • MgCaCOs Calcium-magnesium carbonate
  • calcium hydroxide it is usually prepared in the form of a suspension known as lime milk.
  • the aforementioned carbonates can be added micronized forming a suspension.
  • the suspension can be conducted to a saturator that acts as a decanter, precipitating both the undissolved impurities completely (Fe 2 O3, AI 2 O3, SiO 2 , etc.) and the excess of undissolved reagent or other products of suspension reaction, thus obtaining a theoretically saturated solution.
  • Said patent proposes a microfiltration system in the lime slurry dosing system providing a continuous dosing method of the lime slurry and without suspended substances causing excess turbidity.
  • the present invention relates to a remineralization process that is an improvement over the closest state of the art since filtration is applied after the remineralization process. Furthermore, in the present invention, in order to reduce investment and operating costs, as an alternative to treating the total flow of fluid to be remineralized, it is possible to treat only a part of it by remineralizing excessively and once the process of filtration, reunify it with the untreated flow, where by dilution it would be adjusted to the remineralization values initially established for the total fluid to be treated.
  • a first aspect of the present invention relates to a fluid remineralization process comprising the following steps: a. Divide the total flow, Q t of a fluid to be remineralized, into 2 flows Qi and Q2. b. Dose reagents at flow rate Q1. C. Remineralize the flow rate Q1, from stage b). This step is carried out in a chemical reactor that provides a Hydraulic Residence Time (THR) sufficient to ensure that any of the remineralization reactions known to any person skilled in the art occur quantitatively. d. Filter the flow rate Q1 from step c). and. Mix the flow rate Q1 from stage d) with the flow rate Q2 from stage a).
  • TTR Hydraulic Residence Time
  • the fluid to be remineralized is water. Taking into account the term water as general and without excluding, for example and without limitation, permeate water.
  • the flow rate Q1 represents between 0 and 100% of Q t .
  • Q1 represents between 0 and 50% of Q t . More preferably Q1 represents between 0 and 25% of Q t .
  • the flow rate Q2 represents between 100 and 0% of Q t .
  • Q2 represents between 100 and 50% of Q t .
  • Q 2 represents between 100 and 75% of Q t .
  • the reagents that are dosed are selected from the group consisting of: CaC0 3 , MgCa (C0 3 ) 2, Ca (OH) 2 , CaO or MgO in combination or not with:
  • the reagents that are dosed are selected from the group consisting of CaC0 3 , MgCa (C0 3 ) 2 , CaO and Ca (OH) 2 in combination with CO 2 , either in exact amounts, or in excess to favor the reaction and ensure greater efficiency.
  • Ca (OH) 2 when Ca (OH) 2 is dosed, it is dosed as a slurry with or without prior passage through the saturator.
  • Ca (OH) 2 when Ca (OH) 2 is dosed as a slurry, it is prepared by:
  • CaCO 3 or MgCa (CO 3 ) 2 when CaCO 3 or MgCa (CO 3 ) 2 is dosed, it is arranged in the form of a bed, preferably granular, either by percolating the fluid to be remineralized by it or by circulating in ascending mode or added to the fluid at remineralize micronized, in the form of slurry, with or without prior passage through the saturator.
  • the reagents are dosed in exact amounts as determined by the corresponding equilibrium or if they are dosed in excess, it is to favor the reaction. When the reagents are added in excess, the portion that has not reacted will remain in suspension which will be subsequently recovered by washing the filtration system and can be sent to the plant head.
  • the reagents are dosed online or in mixing chambers, either open or closed.
  • the dosage of CO2 is carried out by one of the following possibilities: - in line;
  • an absorption tower partially flooded with a rain sprayer or with a spray type sprayer, and with or without filling.
  • the excess of unreacted CO2 is recycled from head to tail of the corresponding dosing system, for example from head to tail of the absorption tower.
  • the flow rate Q1 is introduced into a remineralization chamber where the remineralization reaction is carried out (any of those known to a person skilled in the art) and which provides a Time Hydraulics of Residence (THR) sufficient to reach the maximum possible performance.
  • THR Time Hydraulics of Residence
  • the Hydraulic Residence Time (THR) less than or equal to 120 minutes; less than or equal to 60 minutes and more preferably less than or equal to 30 minutes.
  • the remineralized solution contains, as stated above, undissolved materials that may lead to turbidity in the final product, to To solve this problem, this solution is passed through a filtration system.
  • the filtration system is selected from metal filters, cartridge filters, microfiltration, ultrafiltration or any combination thereof.
  • the filtration system is a microfiltration system.
  • the microfiltration system is under pressure.
  • pressure microfiltration is performed in cross-flow or blind-end (dead-end).
  • the flow is tangential to the filtration surface by recirculating part of the flow rate at the head of the filtration system.
  • the flow is perpendicular to the filtration surface so that 100% of the flow passes through it and therefore there is no recirculation.
  • pressure microfiltration is performed in a blind end.
  • a step f) of periodic backwashing of the filtration system is additionally carried out in order to control the fouling thereof.
  • This backwash is carried out with:
  • - fluid without remineralization such as permeate from a reverse osmosis system, with or without air and with or without chemicals.
  • chemical backwashing it is conducted from a cleaning tank to the filtration system (opposite direction to the filtration mode), where the reagents for this purpose are selected from HCI, H2SO4, C 6 H 8 0 7 (citric acid), C 6 H 8 0 6 (ascorbic acid), NaOH, NaOCI, etc.
  • the reagent is HCI.
  • a step g) of chemical washing of the filter is carried out, being able to use:
  • the reagents for this purpose are selected from HCI, H2SO4, ⁇ 8 ⁇ 7 ( citric acid), ⁇ 8 ⁇ 6 (ascorbic acid), NaOH, NaOCI, etc.
  • the reagent is HCI.
  • the periodicity of all washes and contralavados, variants thereof and the type and concentration of chemicals may vary from one filter to another according to the manufacturer's recommendations.
  • step e After the passage of the flow rate Q1, through the filtration system, in step e) it is mixed with the flow rate Q2 without remineralization and the total flow rate Qt is obtained with a very reduced turbidity in addition to the rest of the parameters adjusted to the values initially established .
  • a new step h) of fine pH adjustment is carried out by adding acids or bases until the desired pH of the remineralized fluid from stage e) is reached.
  • the fine adjustment of the pH is carried out by adding HCI or NaOH to the remineralized fluid from step e).
  • the backwash water of step f) will be recirculated at the top of the plant in order to take advantage of the remaining reagents and that have not reacted (prior separation of the insoluble contained in this stream by any means of physical and / or chemical separation) .
  • a second aspect of the present invention relates to the flow rate Q t , obtainable by the procedure described above.
  • Figure 1 It shows a particular scheme of the procedure to carry out the remineralization of the permeate of a reverse osmosis system installed in a desalination station characterized in that the addition of calcium hydroxide and CO2 that is carried out in line, in this way, the flow rate of total water to be treated Q t , they are separated into the flow rate Q1, (1) and the flow rate Q2 (2).
  • (3) represents the online dosing of the reagents (4) lime slurry prepared with part of Q1 and (5) C0 2 .
  • (6) is the remineralization chamber
  • (7) is the filtration system
  • (8) represents the mixing point
  • (9) is a filtering storage tank
  • (10) represents the backwash
  • (1 1) represents chemical washes
  • (12) represents the backwashing of water from the backwash
  • (14) represents its recirculation at the top of the plant.
  • (15) represents the discharge of chemical washing waters and (16) represents its recirculation to plant header.
  • (13) represents the possible addition of acid or base for fine adjustment of the pH after the mixing point (8).
  • (17) represents an inlet of fluid without remineralization.
  • (6) is the remineralization chamber
  • (7) is the filtration system
  • (8) represents the mixing point
  • (9) is a filtering storage tank
  • (10) represents the backwash
  • (1 1) represents chemical washes
  • (12) represents the backwashing of water from the backwash
  • (14) represents its recirculation at the top of the plant.
  • (15) represents the discharge of chemical washing waters and (16) represents its recirculation at the plant head.
  • (13) represents the possible addition of acid or base for fine adjustment of the pH after the mixing point (8).
  • (17) represents an inlet of fluid without remineralization.
  • Figure 3 It shows a scheme of the procedure to carry out the remineralization of the permeate of a reverse osmosis system installed in a desalination station characterized in that the addition of C0 2 is carried out in an absorption tower, followed by an addition of Ca (OH ) 2 in the form of whitewash.
  • the total water flow to be treated Q t is separated into the flow Q1, (1) and the flow Q2 (2).
  • (3) represents a partially flooded absorption tower with internal filling and rain sprayer, with CO2 dosing (5).
  • (4) represents the addition of lime slurry in line which is prepared with part of Q1. In this case, Q1 is divided into two flows: a fraction to dilute C0 2 and the other to prepare the lime slurry (preparation with fluid without remineralize).
  • (6) is the remineralization chamber
  • (7) is the filtration system
  • (8) represents the mixing point
  • (9) is a filtering storage tank
  • (10) represents the backwash
  • (1 1) represents chemical washes
  • (12) represents the backwashing of water from the backwash
  • (14) represents its recirculation at the top of the plant.
  • (15) represents the discharge of chemical washing waters and (16) represents its recirculation at the plant head.
  • (13) represents the possible addition of acid or base for fine adjustment of the pH after the mixing point (8).
  • (17) represents an inlet of fluid without remineralization.
  • Figure 4 It shows a scheme of the procedure to carry out remineralization of the permeate of a reverse osmosis system, characterized in that the addition of CO2 is carried out in an absorption tower, followed by an addition of CaC03 or MgCa (C03) 2 by a granular bed through which the fluid percolates.
  • the configuration of Figure 1 is used to remineralize the permeate of a reverse osmosis system installed in a desalination station with a concentration of 3.2ppm of Ca 2+ ions, an LSI of -3.97, a pH of 6.09 and a turbidity of 0.09 NTU.
  • the objectives of remineralization are to obtain a Ca 2+ concentration greater than or equal to 35 ppm, a turbidity of less than 0.2NTU and an LSI between -0.5 and +0.5 in the product water.
  • the total water flow to be treated Q t (1 .1 m 3 / h) is separated into two flows: the flow rate Qi (1) representing 50% of Q t , and the flow rate Q2 (2).
  • Q1 (1) is added in line (3) CO2 (5) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) (4) in the form of lime slurry (0.3%) prepared with part of the permeate of reverse osmosis, without prior passage through the saturator. Thus, 2 and 220ml / min are added. respectively.
  • the backwashing of the filter (10) is carried out every 30 minutes using permeate water with air and without chemicals for 5 minutes with entry through (17).
  • Chemical washes (1 1) are also performed with hydrochloric acid (HCI) at pH 2 daily, as well as sodium hypochlorite washes for disinfection according to needs.
  • At least one tank (9) is necessary for this purpose.
  • the remineralized Q1 flow (turbidity between 3 and 4 NTU) is mixed (8) with the Q2 flow without remineralization and the total Qt flow is obtained with a very reduced turbidity ( ⁇ 0.2 NTU), a pH around of 8 and LSI between -0.5 and 0.5.
  • the pH is adjusted after mixing to exact values by the addition of soda (NaOH) (13).
  • the configuration of Figure 2 is used to remineralize the permeate of a reverse osmosis system installed in a desalination station with a concentration of 3.2ppm of Ca 2+ ions, an LSI of -4.06, a pH of 5.95 , and a turbidity of 0.08 NTU.
  • the objectives of remineralization are to obtain a Ca 2+ concentration greater than or equal to 35 ppm and a turbidity of less than 0.2NTU and an LSI between -0.5 and +0.5 in the product water.
  • the total water flow to be treated Q t (2.75m 3 / h) is separated into two flows: the flow rate Qi (1) that represents 20% of Q t , and the flow rate Q 2 (2).
  • Qi (1) that represents 20% of Q t
  • Q 2 (2) On Q 1 (1) CO 2 (5) is added with a flow rate of 5 l / min, in a fully flooded absorber with internal filling (3).
  • Ca (OH) 2 calcium hydroxide (4)
  • Ca (OH) 2 calcium hydroxide (4)
  • the mixture is passed through the remineralization chamber with a hydraulic residence time of 5 minutes.
  • Filter backwashing is performed every 60 minutes using permeate water with air and no chemicals for 5 minutes with entry through (17). Chemical washes are also carried out with hydrochloric acid (HCI) at pH 2 on a daily basis, as well as washes with sodium hypochlorite for disinfection according to needs.
  • HCI hydrochloric acid
  • the remineralized Qi flow rate (turbidity between 40 and 60 NTU) is mixed (8) with the Q2 flow rate without remineralization and the total flow rate Q t is obtained with a very reduced turbidity ( ⁇ 0.2 NTU), a pH around 8 and LSI between -0.5 and 0.5.
  • the pH is adjusted after mixing to exact values by the addition of soda (NaOH) (13).
  • the configuration of Figure 3 is used to remineralize the permeate of a reverse osmosis system installed in a desalination station with 8.33 ppm hardness expressed as calcium carbonate (CaCOs), setting as remineralization objectives to obtain a calcium hardness in the water product greater than or equal to 71 ppm of CaC0 3 , a turbidity of less than 0.2NTU and an LSI between -0.5 and +0.5, in the product water.
  • CaCOs calcium carbonate
  • the total water flow to be treated Q t (4000 m 3 / h) is separated into two flows: the flow rate Q1 (1) (70m 3 / h) representing 1.75% of Q t , and the flow rate Q 2 (2).
  • the flow rate Q1 (1) 70m 3 / h representing 1.75% of Q t
  • the flow rate Q 2 (2) From Q1 (1), 20m 3 / h are diverted for the preparation of the lime slurry, while the remaining 50m 3 / h are introduced into a partially flooded absorption tower with internal filling (3) by means of a rain sprayer . In this way, the water falls on the filling bed, in the form of rain, where it comes into contact with the C0 2 (5) that is bubbled from the bottom with a flow rate of 201 m 3 / h.
  • the mixture is passed through the remineralization chamber with a hydraulic residence time of 5 minutes. Finally, this solution is passed through a metal mesh filter (out-in filtration) and blind-end operation.
  • Filter backwashing is performed every 30 minutes using permeate water with inlet through (17).
  • the remineralized Qi flow is mixed with the Q2 flow without remineralization and the total flow Qt is obtained with an average turbidity of 0.1 NTU and at all times less than 0.2NTU.
  • the LSI is between - 0.5 and +0.5, the pH around 8 and a hardness greater than 71 ppm of calcium carbonate (CaCOs) is obtained.
  • the pH is adjusted after mixing to exact values by the addition of soda (NaOH) (13).

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Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento de remineralización de fluidos con control de la turbidez final. Dicho procedimiento comprende las etapas de dosificación de reactivos, remineralización y filtración. Más específicamente, la invención se refiere al tratamiento de agua para consumo humano, procesos industriales, uso agrícola u otros usos que requieran ajuste de parámetros de dureza, alcalinidad, pH, índice de saturación de Langelier (LSI), etc.

Description

PROCEDIMIENTO DE REMINERALIZARON DE FLUIDOS
La presente invención se refiere a un procedimiento de remineralización de fluidos con control de la turbidez final. Dicho procedimiento comprende las etapas de dosificación de reactivos, remineralización y filtración. La presente invención se encuadra dentro del campo técnico del tratamiento de fluidos. Más específicamente, la invención se encuadra dentro del campo técnico del tratamiento de agua para consumo humano, procesos industriales, uso agrícola u otros usos que requieran ajuste de parámetros de dureza, alcalinidad, pH, índice de saturación de Langelier (LSI), etc.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Debido al aumento de las necesidades de agua en la sociedad actual, resulta complejo conseguir una calidad de agua que reúna las condiciones físico- químicas y organolépticas adecuadas para los diferentes usos y suministros.
En la actualidad, existen diferentes tecnologías para obtener agua de diferente calidad. En muchos casos, el agua producto debe ser acondicionada para cumplir con la legislación vigente según el usuario final, es decir, agua de consumo humano, industrial, agrícola, etc.
La remineralización es un proceso empleado habitualmente para adecuar la calidad del agua producto. Consiste en proporcionar al agua algunos componentes que no posee o han sido eliminados parcial o totalmente en un proceso anterior, usualmente Ca2+, HCO3", Mg2+, etc. Además, este procedimiento debe garantizar el control del pH, la alcalinidad y dureza, el LSI, etc. Estos parámetros son cruciales para establecer la calidad del agua producto y evitar que esta sea incrustante o corrosiva.
Para ello, se utilizan diferentes combinaciones de reactivos, algunas de las cuales se presentan a continuación: - Carbonato de calcio (CaCOs) en combinación con dióxido de carbono (CO2) o ácido (HCI, H2S04... )-
- Carbonato de calcio-magnesio (MgCaCOs) en combinación con dióxido de carbono (C02) o ácido (HCI, H2SO4... ).
- Hidróxido de calcio (Ca(OH)2) en combinación con dióxido de carbono (C02) o ácido (HCI, H2SO4... )
- Otros: CaO, MgO, etc.
En el caso de los carbonatos de calcio y/o magnesio, estos suelen estar dispuestos en forma de lecho de modo que el fluido a remineralizar pasa a través de él en modo ascendente o descendente.
En el caso del hidróxido de calcio, éste suele ser preparado en forma de suspensión que se conoce como lechada de cal. También los carbonatos anteriormente mencionados, pueden adicionarse micronizados formando una suspensión. En ambos casos, la suspensión puede ser conducida a un saturador que actúa como decantador, precipitando tanto las impurezas no disueltas completamente (Fe2O3, AI2O3, SiO2, etc.) como el exceso de reactivo no disuelto u otros productos de reacción en suspensión, obteniéndose así una disolución teóricamente saturada.
Los sistemas de remineralización basados en las técnicas explicadas anteriormente, han sido objeto de varias patentes, tales como: EP 0520826, US 5391302 y US 5695646.
Uno de los principales inconvenientes de los sistemas de remineralización, especialmente en el caso del hidróxido de calcio, es que la disolución teóricamente saturada, con frecuencia no se encuentra completamente clarificada, y, consecuentemente, aparece turbidez en el agua producto. En condiciones normales, este hecho no suele ser un problema, pero en ciertas aplicaciones prácticas se requieren rangos de turbidez más estrictos y, por lo tanto, tratar de ajustar el rango de turbidez puede condicionar el proceso desajustando el resto de parámetros. Para solucionar este problema, se puede optar por acoplar un sistema de filtración en algún punto del proceso, combinación que ha sido objeto de patentes, tales como: ES2259562 y US 4670150.
Utilizar una filtración en algún momento del proceso de remineralización, como se muestra en ES2259562, permite prescindir del saturador de cal que habitualmente se utiliza en este tipo de sistemas. Dicha patente propone un sistema de microfiltración en el sistema de dosificación de lechada de cal proporcionando un método de dosificación en continuo de la lechada de cal y sin sustancias en suspensión causantes del exceso de turbidez.
Sin embargo este tipo de procesos, conllevan el problema de que al aplicar una filtración sobre la propia lechada de cal, con un alto contenido de materia en suspensión no disuelta, supone un mayor ensuciamiento del sistema de filtración y consecuentemente se aumentan los costes de operación y mantenimiento debido al aumento del número de lavados necesarios e incluso de reposición de membranas. Por lo tanto se hace necesario encontrar o desarrollar un procedimiento de remineralización mediante el cual se eviten los problemas anteriormente enunciados.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento de remineralización que supone una mejora frente al estado de la técnica más cercano puesto que se aplica una filtración tras el proceso remineralización. Además, en la presente invención, con el fin de reducir costes de inversión y de operación, como alternativa a tratar el total del caudal de fluido a remineralizar, es posible tratar solo una parte del mismo remineralizando en exceso y una vez realizado el proceso de filtración, reunificarlo con el caudal no tratado, donde por dilución se ajustaría a los valores de remineralización establecidos inicialmente para el total de fluido a tratar.
Por lo tanto un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de remineralización de fluidos que comprende las siguientes etapas: a. Dividir el caudal total, Qt de un fluido a remineralizar, en 2 caudales Qi y Q2. b. Dosificar reactivos al caudal Q1 . c. Remineralizar el caudal Q1 , procedente de la etapa b). Esta etapa se lleva a cabo en un reactor químico que proporciona un Tiempo Hidráulico de Residencia (THR) suficiente para asegurar que se producen de manera cuantitativa cualquiera de las reacciones de remineralización conocidas por cualquier experto en la materia. d. Filtrar el caudal Q1 procedente de la etapa c). e. Mezclar el caudal Q1 procedente de la etapa d) con el caudal Q2 procedente de la etapa a).
Según una realización preferida el fluido a remineralizar es agua. Teniendo en cuenta el término agua como general y sin excluir por ejemplo y sin sentido limitativo el agua de permeado.
Según otra realización preferida el caudal Q1 representa entre un 0 y un 100% de Qt. Preferiblemente Q1 representa entre un 0 y un 50% de Qt. Más preferiblemente Q1 representa entre un 0 y un 25% de Qt.
Según otra realización preferida el caudal Q2 representa entre un 100 y un 0% de Qt. Preferiblemente Q2 representa entre un 100 y un 50% de Qt. Más preferiblemente Q2 representa entre un 100 y un 75% de Qt. Según otra realización preferida, los reactivos que se dosifican se seleccionan del grupo formado por: CaC03, MgCa(C03)2, Ca(OH)2, CaO ó MgO en combinación o no con:
- C02
- un ácido.
Según una realización preferida, los reactivos que se dosifican se seleccionan del grupo formado por CaC03, MgCa(C03)2, CaO y Ca(OH)2 en combinación con CO2, bien en cantidades exactas, o bien en exceso para favorecer la reacción y asegurar una eficiencia mayor.
Según otra realización preferida, cuando se dosifica Ca(OH)2, éste se dosifica como lechada con o sin previo paso por el saturador. En este caso en el que se dosifica Ca(OH)2 como lechada, ésta se prepara por:
- suspensión de Ca(OH)2 en agua; ó
- reacción del CaO con agua.
Según otra realización preferida, cuando se dosifica CaCO3 ó MgCa(CO3)2, éste se dispone en forma de lecho, preferiblemente granular, bien percolando el fluido a remineralizar por el mismo o bien circulando en modo ascendente o se adiciona al fluido a remineralizar micronizado, en forma de lechada, con o sin previo paso por el saturador. Además, los reactivos se dosifican en cantidades exactas según determine el equilibrio correspondiente o si se dosifican en exceso, es para favorecer la reacción. Cuando se añaden en exceso los reactivos, la porción que no ha reaccionado permanecerá en suspensión la cual se recuperará posteriormente mediante lavados del sistema de filtración pudiendo enviarlos a cabecera de planta.
Las cantidades exactas a añadir de reactivos, dependen de las condiciones iniciales del agua a remineralizar, de las condiciones deseadas en el agua producto (pH, dureza, alcalinidad...) y de las constantes de equilibrio de las especies en el medio.
Según una realización preferida la dosificación de reactivos se realiza en línea o en cámaras de mezcla, bien abiertas o cerradas.
Según otra realización preferida la dosificación de CO2 se realiza mediante una de las siguientes posibilidades: - en línea;
- en una cámara de mezcla y reacción mediante burbujeo;
- burbujeo en un absorbedor totalmente inundado, con o sin relleno, con el objetivo de conseguir una mayor eficiencia en la captación de este gas; o
- una torre de absorción parcialmente inundada con un rociador de lluvia o con un pulverizador de tipo spray, y con o sin relleno.
Según otra realización preferida, el exceso de CO2 no reaccionado se recircula de cabeza a cola del sistema de dosificación correspondiente, por ejemplo de cabeza a cola de la torre de absorción.
Según otra realización preferida, tras la etapa de dosificación de reactivos, el caudal Q1 , se introduce en una cámara de remineralización donde se lleva a cabo la reacción de remineralización (cualquiera de las conocidas por un experto en la materia) y que proporciona un Tiempo Hidráulico de Residencia (THR) suficiente para alcanzar el máximo rendimiento posible. De manera preferida el Tiempo Hidráulico de Residencia (THR) menor o igual a 120 minutos; menor o igual a 60 minutos y más preferiblemente menor o igual a 30 minutos.
Si la disolución remineralizada contiene, como se ha expuesto anteriormente, materias no disueltas que pueden dar lugar a turbidez en el producto final, para solventar este problema, a esta disolución se le hace pasar a través de un sistema de filtración.
Según una realización preferida, el sistema de filtración se selecciona entre filtros metálicos, filtros de cartuchos, microfiltración, ultrafiltración o cualquier combinación de los mismos.
Según otra realización preferida, el sistema de filtración es un sistema de microfiltración.
Según otra realización preferida, el sistema de microfiltración es a presión.
Cuando se emplea un sistema de microfiltración a presión, se consigue una ventaja tecnológica adicional por el aumento de la solubilidad de los reactivos suponiendo ahorros importantes por reducción de las pérdidas de los mismos y mayor eficiencia del proceso.
Según otra realización preferida, la microfiltración a presión se realiza en flujo cruzado (cross-flow) o final ciego (dead-end). En la primera, el flujo es tangencial a la superficie de filtración recirculando parte del caudal a cabecera del sistema de filtración. En la segunda, el flujo es perpendicular a la superficie de filtración de manera que el 100% del caudal atraviesa la misma y por lo tanto no hay recirculación. Según otra realización preferida, la microfiltración a presión se realiza en final ciego.
Según una realización preferida, adicionalmente se lleva a cabo una etapa f) de contralavado periódico del sistema de filtración con el objetivo de controlar el ensuciamiento del mismo. Este contralavado se lleva a cabo con:
- agua, con o sin aire y con o sin químicos.
- fluido sin remineralizar, como por ejemplo permeado procedente de un sistema de osmosis inversa, con o sin aire y con o sin químicos. Cuando se lleva a cabo el contralavado con químicos, se conduce desde un tanque de limpieza hasta el sistema de filtración (sentido contrario al modo de filtración), donde los reactivos para tal fin, son seleccionados entre HCI, H2SO4, C6H807 (ácido cítrico), C6H806 (ácido ascórbico), NaOH, NaOCI, etc. Preferiblemente el reactivo es HCI.
Según otra realización preferida, además del contralavado, se lleva a cabo una etapa g) de lavado químico del filtro pudiéndose emplear:
- agua con agentes químicos con o sin aire; o
- fluido sin remineralizar con agentes químicos, como por ejemplo permeado procedente de un sistema de osmosis inversa, con o sin aire.
Cuando se lleva a cabo el lavado químico, se conduce desde el tanque de limpieza hasta el sistema de filtración (mismo sentido que el modo de filtración), donde los reactivos para tal fin, son seleccionados entre HCI, H2SO4, ΟβΗ8Ο7 (ácido cítrico), ΟβΗ8θ6 (ácido ascórbico), NaOH, NaOCI, etc. Preferiblemente el reactivo es HCI. La periodicidad de todos los lavados y contralavados, variantes de los mismos y el tipo y concentración de los químicos pueden variar de unos filtros a otros según recomendaciones del fabricante.
Finalmente tras el paso del caudal Q1 , por el sistema de filtración, en la etapa e) se mezcla con el caudal Q2 sin remineralizar y se obtiene el caudal total Qt con una turbidez muy reducida además del resto de parámetros ajustados a los valores establecidos inicialmente.
De manera opcional se lleva a cabo una nueva etapa h) de ajuste fino de pH mediante la adición de ácidos o bases hasta alcanzar el pH deseado del fluido remineralizado procedente de la etapa e). Según una realización preferida, el ajuste fino del pH se lleva a cabo mediante la adición de HCI o NaOH al fluido remineralizado procedente de la etapa e).
Opcionalmente, el agua de contralavado de la etapa f) se recirculará a cabecera de planta con objeto de aprovechar los reactivos sobrantes y que no hayan reaccionado (previa separación de los insolubles contenidos en esta corriente por cualquier medio de separación física y/o química).
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere al caudal Qt, obtenible mediante el procedimiento anteriormente descrito.
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 dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Muestra un esquema particular del procedimiento para llevar a cabo la remineralización del permeado de un sistema de osmosis inversa instalado en una estación desaladora caracterizado porque la adición de hidróxido de calcio y CO2 que se realiza en línea, De esta manera, el caudal de agua total a tratar Qt, se separan en el caudal Q1 , (1 ) y el caudal Q2 (2). (3) representa la dosificación en línea de los reactivos (4) lechada de cal preparada con parte de Q1 y (5) C02. (6) es la cámara de remineralización, (7) es el sistema de filtración, (8) representa el punto de mezcla, (9) es un tanque de almacenamiento de filtrado, (10) representa los contralavados, (1 1 ) representa los lavados químicos, (12) representa el vertido de aguas de contralavado y (14) representa su recirculación a cabecera de planta. (15) representa el vertido de aguas de lavado químico y (16) representa su recirculación a cabecera de planta. (13) representa la posible adición de ácido o base para ajuste fino del pH tras el punto de mezcla (8). (17) representa una entrada de fluido sin remineralizar. Figura 2. Muestra un esquema del procedimiento para llevar a cabo la remineralización del permeado de un sistema de osmosis inversa instalado en una estación desaladora caracterizado porque la adición de CO2 se realiza mediante un absorbedor, seguida de una adición de calcio que se realiza en forma de lechada de cal. De esta manera, el caudal de agua total a tratar Qt, se separan en el caudal Q1 , (1 ) y el caudal Q2 (2). (3) representa un absorbedor totalmente inundado con relleno sumergido previa dosificación de CO2 (5). (4) representa la adición de lechada de cal en línea preparada con parte de Q1 . (6) es la cámara de remineralización, (7) es el sistema de filtración, (8) representa el punto de mezcla, (9) es un tanque de almacenamiento de filtrado, (10) representa los contralavados, (1 1 ) representa los lavados químicos, (12) representa el vertido de aguas de contralavado y (14) representa su recirculación a cabecera de planta. (15) representa el vertido de aguas de lavado químico y (16) representa su recirculación a cabecera de planta. (13) representa la posible adición de ácido o base para ajuste fino del pH tras el punto de mezcla (8). (17) representa una entrada de fluido sin remineralizar.
Figura 3. Muestra un esquema del procedimiento para llevar a cabo la remineralización del permeado de un sistema de osmosis inversa instalado en una estación desaladora caracterizado porque la adición de C02 se realiza en una torre de absorción, seguida de una adición de Ca(OH)2 en forma de lechada de cal.
De esta manera, el caudal de agua total a tratar Qt, se separan en el caudal Q1 , (1 ) y el caudal Q2 (2). (3) representa una torre de absorción parcialmente inundada con relleno interno y rociador de lluvia, con dosificación de CO2 (5). (4) representa la adición de lechada de cal en línea la cual se prepara con parte de Q1 . En este caso, Q1 se divide en dos caudales: una fracción para diluir el C02 y la otra para preparar la lechada de cal (preparación con fluido sin remineralizar). (6) es la cámara de remineralización, (7) es el sistema de filtración, (8) representa el punto de mezcla, (9) es un tanque de almacenamiento de filtrado, (10) representa los contralavados, (1 1 ) representa los lavados químicos, (12) representa el vertido de aguas de contralavado y (14) representa su recirculación a cabecera de planta. (15) representa el vertido de aguas de lavado químico y (16) representa su recirculación a cabecera de planta. (13) representa la posible adición de ácido o base para ajuste fino del pH tras el punto de mezcla (8). (17) representa una entrada de fluido sin remineralizar.
Figura 4. Muestra un esquema del procedimiento para llevar a cabo la remineralización del permeado de un sistema de osmosis inversa, caracterizado porque la adición de CO2 se realiza en una torre de absorción, seguida de una adición de CaC03 o MgCa(C03)2 mediante un lecho granular por el que el fluido percola.
De esta manera, el caudal de agua total a tratar Qt, se separan en el caudal Q1 , (1 ) y el caudal Q2 (2). (3) representa una torre de absorción parcialmente inundada con relleno interno y rociador de lluvia, con dosificación de CO2 (5). (4) representa el lecho granular de CaC03 o MgCa(C03)2- (6) es la cámara de remineralización, (7) es el sistema de filtración, (8) representa el punto de mezcla, (9) es un tanque de almacenamiento de filtrado, (10) representa los contralavados, (1 1 ) representa los lavados químicos, (12) representa el vertido de aguas de contralavado y (14) representa su recirculación a cabecera de planta. (15) representa el vertido de aguas de lavado químico y (16) representa su recirculación a cabecera de planta. (13) representa la posible adición de ácido o base para ajuste fino del pH tras el punto de mezcla (8). (17) representa una entrada de fluido sin remineralizar. EJEMPLOS
La presente invención se ilustra adicionalmente mediante 3 ejemplos preferidos de realización que no pretenden en absoluto limitar el alcance de la misma. EJEMPLO 1.
Se utiliza la configuración de la Figura 1 para remineralizar el permeado de un sistema de osmosis inversa instalado en una estación desaladora con una concentración de 3,2ppm de iones Ca2+, un LSI de -3,97, un pH de 6,09 y una turbidez de 0,09 NTU. Se fijan como objetivos de remineralización obtener una concentración Ca2+ superior o igual a 35 ppm, una turbidez inferior a 0,2NTU y un LSI entre -0,5 y +0,5, en el agua producto. El caudal de agua total a tratar Qt (1 .1 m3/h) se separa en dos caudales: el caudal Qi (1 ) que representa el 50% de Qt, y el caudal Q2 (2). A Q1 (1 ) se le adiciona en línea (3) el CO2 (5) y el hidróxido de calcio (Ca(OH)2) (4) en forma de lechada de cal (0,3%) preparada con parte del permeado de la osmosis inversa, sin previo paso por el saturador. Así, se añaden 2 y 220ml/min. respectivamente.
La disolución resultante se introduce en una cámara de remineralización (6) que proporciona un Tiempo Hidráulico de Residencia (THR) de 10 min. Finalmente, esta disolución se hace pasar a través de un sistema de microfiltración a presión (7) con fibra hueca (filtración fuera-dentro) de PVDF y operación en final ciego (dead-end) con un flux de 80±10 Imh.
El contralavado del filtro (10) se realiza cada 30 minutos empleando agua de permeado con aire y sin químicos durante 5 minutos con entrada por (17). Se realizan además lavados químicos (1 1 ) con ácido clorhídrico (HCI) a pH 2 con periodicidad diaria, así como lavados con hipoclorito sódico para desinfección según necesidades. Es necesario al menos un tanque (9) a tal efecto. Una vez sometido a filtración, el caudal Q1 remineralizado (turbidez entre 3 y 4 NTU) se mezcla (8) con el caudal Q2 sin remineralizar y se obtiene el caudal total Qt con una turbidez muy reducida (<0.2 NTU), un pH alrededor de 8 y LSI entre -0,5 y 0,5. El pH se ajusta después de la mezcla hasta valores exactos mediante la adición de sosa (NaOH) (13).
EJEMPLO 2.
Se utiliza la configuración de la Figura 2 para remineralizar el permeado de un sistema de osmosis inversa instalado en una estación desaladora con una concentración de 3,2ppm de iones Ca2+, un LSI de -4,06, un pH de 5,95, y una turbidez de 0,08 NTU. Se fijan como objetivos de remineralización obtener una concentración Ca2+ superior o igual a 35 ppm y una turbidez inferior a 0,2NTU y un LSI entre -0,5 y +0,5, en el agua producto.
El caudal de agua total a tratar Qt (2.75m3/h) se separa en dos caudales: el caudal Qi (1 ) que representa el 20% de Qt, y el caudal Q2 (2). Sobre Q1 (1 ) se adiciona CO2 (5) con un caudal de 5 l/min, en un absorbedor totalmente inundado con relleno interno (3). Posteriormente, se adiciona el hidróxido de calcio (4) (Ca(OH)2) en forma de lechada de cal (0,3%) preparada con parte del permeado de la osmosis inversa, sin previo paso por el saturador, con un caudal de 550ml/min.
Posteriormente se hace pasar la mezcla por la cámara de remineralización con un tiempo hidráulico de residencia de 5 minutos.
Finalmente, esta disolución se hace pasar a través de un sistema de microfiltración a presión (7) con fibra hueca (filtración fuera-dentro) de PVDF y operación en final ciego (dead-end) con un flux de 80±10 Imh.
El contralavado del filtro se realiza cada 60 minutos empleando agua de permeado con aire y sin químicos durante 5 minutos con entrada por (17). Se realizan además lavados químicos con ácido clorhídrico (HCI) a pH 2 con periodicidad diaria, así como lavados con hipoclorito sódico para desinfección según necesidades. Una vez sometido a filtración, el caudal Qi remineralizado (turbidez entre 40 y 60 NTU) se mezcla (8) con el caudal Q2 sin remineralizar y se obtiene el caudal total Qt con una turbidez muy reducida (<0.2 NTU), un pH alrededor de 8 y LSI entre -0,5 y 0,5.
El pH se ajusta después de la mezcla hasta valores exactos mediante la adición de sosa (NaOH) (13).
EJEMPLO 3.
Se utiliza la configuración de la Figura 3 para remineralizar el permeado de un sistema de osmosis inversa instalado en una estación desaladora con 8,33 ppm de dureza expresada como carbonato cálcico (CaCOs), fijando como objetivos de remineralización obtener una dureza cálcica en el agua producto superior o igual a 71 ppm de CaC03, una turbidez inferior a 0,2NTU y un LSI entre -0,5 y +0,5, en el agua producto.
El caudal de agua total a tratar Qt (4000 m3/h) se separa en dos caudales: el caudal Q1 (1 ) (70m3/h) que representa el 1 ,75% de Qt, y el caudal Q2 (2). De Q1 (1 ), se desvían 20m3/h para la preparación de la lechada de cal, mientras que los 50m3/h restantes, se introducen en una torre de absorción parcialmente inundada con relleno interno (3) mediante un rociador de lluvia. De esta forma, el agua cae sobre el lecho de relleno, en forma de lluvia, donde entra en contacto con el C02 (5) que se burbujea desde el fondo con un caudal de 201 m3/h.
Para la preparación de la lechada de cal (4), se añade a los 20m3/h desviados de Q1 , 140 kg/h de hidróxido de calcio CaO, obteniéndose la lechada de cal al 1 %. Esta lechada se adiciona a la mezcla que sale de la torre de absorción (3).
Posteriormente se hace pasar la mezcla por la cámara de remineralización con un tiempo hidráulico de residencia de 5 minutos. Finalmente, esta disolución se hace pasar a través de un filtro de malla metálica (filtración fuera-dentro) y operación en final ciego (dead-end).
El contralavado del filtro se realiza cada 30 minutos empleando agua de permeado con entrada por (17).
Una vez sometido a filtración, el caudal Qi remineralizado se mezcla con el caudal Q2 sin remineralizar y se obtiene el caudal total Qt con una turbidez media de 0,1 NTU y, en todo momento inferior a 0,2NTU. El LSI se sitúa entre - 0,5 y +0,5, el pH alrededor de 8 y se obtiene una dureza superior a 71 ppm de carbonato cálcico (CaCOs).
El pH se ajusta después de la mezcla hasta valores exactos mediante la adición de sosa (NaOH) (13).

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Procedimiento de remineralización de fluidos, que comprende las siguientes etapas: a. dividir un caudal inicial, Qt del fluido en 2 caudales Qi y Q2; b. dosificar reactivos al caudal Q1 procedente de la etapa a); c. remineralizar el caudal Q1 , procedente de la etapa b); d. filtrar el caudal Q1 procedente de la etapa c); y e. mezclar el caudal Q1 procedente de la etapa d) con el caudal Q2 procedente de la etapa a).
2. El procedimiento según la reivindicación 1 , donde el fluido a remineralizar es agua.
3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el caudal Q1 representa entre un 0 y un 100% con respecto a Qt.
4. El procedimiento según la reivindicación 3, donde Q1 representa entre un 0 y un 50% con respecto a Qt.
5. El procedimiento según la reivindicación 4, donde Q1 representa entre un 0 y un 25% con respecto a Qt.
6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el caudal Q2 representa entre un 100 y un 0% con respecto a Qt.
7. El procedimiento según la reivindicación 6, donde el caudal Q2 representa entre un 100 y un 50% con respecto a Qt.
8. El procedimiento según la reivindicación 7, donde el caudal Q2 representa entre un 100 y un 75% con respecto a Qt.
9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde los reactivos que se dosifican en la etapa b) se seleccionan del grupo formado por CaC03, MgCa(C03)2, Ca(OH)2, CaO, ó MgO en combinación o no con:
a) C02; ó
b) un ácido.
10. El procedimiento según la reivindicación 9, donde los reactivos que se dosifican en la etapa b) se seleccionan del grupo formado por CaC03, MgCa(C03)2 CaO ó Ca(OH)2 en combinación con CO2.
1 1 . El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, donde el reactivo que se dosifica es el Ca(OH)2.
12. El procedimiento según la reivindicación 1 1 , donde el Ca(OH)2, se dosifica como lechada con o sin previo paso por un saturador.
13. El procedimiento según la reivindicación 12, donde la lechada se prepara mediante:
a. suspensión de Ca(OH)2 en agua; o
b. reacción de CaO con agua.
14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, donde el reactivo que se dosifica se selecciona entre CaCO3 ó MgCa(CO3)2-
15. El procedimiento según la reivindicación 14, donde el reactivo que se dosifica se dispone en forma de lecho, bien percolando el fluido a remineralizar por el mismo o bien circulando en modo ascendente o adicionando al fluido a remineralizar micronizado, en forma de lechada, con o sin previo paso por saturador.
16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde la dosificación de los reactivos se realiza en línea o en cámaras de mezcla.
17. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, donde la dosificación del CO2 se realiza: a) en línea; o
b) en una cámara de mezcla y reacción mediante burbujeo; o
c) burbujeo en un absorbedor totalmente inundado, con o sin relleno interno; o
d) una torre de absorción parcialmente con rociador de lluvia, o con pulverizador de spray, con o sin relleno interno.
18. El procedimiento según la reivindicación 17, donde el exceso de CO2 no reaccionado se recircula de cabeza a cola del sistema de dosificación correspondiente.
19. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, donde en la etapa c) de remineralización, el caudal Q1 , procedente de la etapa b) se introduce en una cámara de remineralización durante un tiempo hidráulico de residencia menor o igual a 120 minutos.
20. El procedimiento según la reivindicación 19, donde el tiempo hidráulico de residencia es menor o igual a 60 minutos.
21 . El procedimiento según la reivindicación 20, donde el tiempo hidráulico de residencia es menor o igual a 30 minutos.
22. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 , donde en la etapa d) se hace pasar al caudal Qi , procedente de la etapa c) de remineralización por un sistema de filtración seleccionado del grupo formado por: filtros metálicos, filtros de cartuchos, mediante microfiltración, mediante ultrafiltración o mediante cualquier combinación de los mismos.
23. El procedimiento según la reivindicación 22, donde el sistema de filtración es un sistema de microfiltración.
24. El procedimiento según la reivindicación 23, donde el sistema de microfiltración es a presión.
25. El procedimiento según la reivindicación 24, donde la microfiltración a presión se realiza en flujo cruzado o final ciego.
26. El procedimiento según la reivindicación 25, donde la microfiltración a presión se realiza en final ciego.
27. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, donde se lleva a cabo una etapa f) de contralavado del sistema de filtración de la etapa d).
28. El procedimiento según la reivindicación 27, donde el contralavado se lleva a cabo con:
a) agua, con o sin aire y con o sin agentes químicos; o
b) fluido sin remineralizar.
29. El procedimiento según la reivindicación 28, donde el fluido sin remineralizar procede de un sistema de osmosis inversa con o sin aire y con o sin agentes químicos.
30. El procedimiento según la reivindicación 28, donde los agentes químicos se seleccionan entre HCI, H2S04, ácido cítrico, ácido ascórbico, NaOH ó NaOCI.
31 . El procedimiento según la reivindicación 30, donde el agente químico es HCI.
32. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 31 , donde tras la etapa f) de contralavado, se recircula el agua procedente de esta etapa a cabecera de planta.
33. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 31 , donde tras la etapa f) de contralavado, se lleva a cabo una etapa g) de lavado químico del sistema de filtración.
34. El procedimiento según la reivindicación 33, donde el lavado químico se lleva a cabo mediante:
a) agua, con agentes químicos con o sin aire; o
b) fluido con agentes químicos sin remineralizar.
35. El procedimiento según la reivindicación 34, donde el fluido sin remineralizar procede de un sistema de osmosis inversa con o sin aire y con o sin agentes químicos.
36. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 34 ó 35, donde los agentes químicos se seleccionan entre HCI, H2S04, ácido cítrico, ácido ascórbico, NaOH ó NaOCI.
37. El procedimiento según la reivindicación 36, donde el agente químico es el HCI.
38. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, donde tras la etapa e) de mezclado de los caudales Qi procedente de la etapa d) y Q.2 procedente de la etapa a), se lleva a cabo una etapa h) de ajuste de pH mediante la adición de un ácido o una base.
39. El procedimiento según la reivindicación 38, donde el ácido es el HCI.
40. El procedimiento según la reivindicación 38, donde la base es la NaOH.
41. El caudal Qt, obtenible mediante el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4
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