MÉTODO DE TRATAMIENTO, REUTILIZACIÓN Y MINIMIZACIÓN DE CORRIENTES

INDUSTRIALES ACUOSAS

SECTOR DE LA INVENCIÓN

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

ESTADO DE LA TÉCNICA

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

Como ejemplo de esta problemática, dentro de la industria alimentaria, puede tomarse la industria de la aceituna de mesa. En ella se consume entre dos y cuatro metros cúbicos de agua por tonelada de aceituna procesada, produciendo por tanto un gran volumen de vertidos que son corrientes líquidas con alta concentración de sales (denominadas comúnmente salmueras de aceituna), valores extremos de pH, elevada carga de sólidos en suspensión, grasas y aceites, así como un alto contenido de materia orgánica.

En la actualidad no existe un tratamiento satisfactorio para los efluentes procedentes de este tipo de industrias que consiga aportar una solución plenamente eficaz. En el caso de las corrientes de alta conductividad (lejías y salmueras) una de las pocas alternativas viables a su tratamiento es el uso de sistemas de evaporación, pero presentan altos costes energéticos y un agua de salida que necesita otros tratamientos adicionales para cumplir con la legislación de vertidos, motivo por el cual se utilizan balsas de evaporación para tratamiento de sus efluentes. Esta solución sólo puede considerarse transitoria, ya que exige grandes superficies de terreno y plantea serios problemas medioambientales (olores y contaminación de suelos y acuíferos por vertidos).

Se conocen también otras medidas paliativas dirigidas a la reducción de los vertidos industriales, como el tratamiento de las salmueras para reutilización o regeneración de las mismas mediante purificación. La reutilización de salmueras para una nueva fermentación o para la etapa de envasado como salmuera blanca presenta graves inconvenientes, como son su alta acidez, alto contenido en ácido láctico y polifenoles (con estructuras químicas muy estables que dificultan la tratabilidad biológica de estos vertidos), la presencia de sólidos en suspensión y de sólidos disueltos generados por el proceso de fermentación, etc. Por ello, no es posible su aplicación industrial. Se ha estudiado la regeneración de la salmuera para su empleo como líquido de gobierno en el envasado final de productos alimenticios, por ejemplo de la aceituna de mesa. Para ello, se han desarrollado sistemas de purificación de tecnología compleja, como la adsorción con carbón activo y filtración tangencial para separar el adsorbente (ES 2016470 A6), que si bien se muestra como un método que permite adaptar la intensidad del tratamiento a las necesidades en función de las propiedades del vertido, requiere en contraposición un gasto elevado porque exige la utilización de importantes cantidades de carbón activo por litro de efluente a tratar, que además exige un mantenimiento frecuente. Otra alternativa es la ultrafiltración, que permite separar sustancias en suspensión pero para ello requiere una inversión inicial elevada, principalmente por el uso de membranas filtrantes muy particulares con poros susceptibles a la obstrucción y composiciones químicas especiales que plantean en ocasiones problemas de regeneración de las mismas, y en las que el permeado resultante aumenta con la presión y la temperatura del proceso, de tal forma que su correcto funcionamiento exige la aportación de calor y presiones externas. Además, la ultrafiltración exige un acondicionamiento previo del caudal a tratar (floculación con bentonita) y suele emplearse más bien para complementar otros procesos, como es la osmosis inversa (EP1734013 A2) o directa (ES2364968 T3).

En efecto, existen también procesos de membrana viables para el tratamiento de los efluentes acuosos industriales (productos lácteos, concentración de zumos, recuperación de proteínas y almidones, o salmueras de industrias conserveras de pescado por ejemplo), como es la purificación por osmosis inversa. Sin embargo, se ha probado que esta osmosis inversa lleva asociados numerosos problemas técnicos que dificultan y encarecen su aplicación industrial cuando se aplican a efluentes acuosos contaminados: genera un alto ensuciamiento de la membrana (fouling por sales depositadas, contaminantes biológicos y partículas suspendidas), y obliga a trabajar a muy alta presión hidráulica.

Adicionalmente, el fenómeno de la osmosis directa ya ha sido utilizado en múltiples procesos industriales, aunque con objetivos y aplicaciones muy diferentes a los de la presente invención, principalmente para producción de agua potable mediante regeneración y purificación por desalación de agua de mar o de aguas residuales urbanas (US 7914680 B2 y US 6391205B1). Normalmente, este proceso de osmosis directa empleado en el ámbito industrial se caracteriza por ir acompañado de una etapa posterior adicional de recuperación de soluto y solvente de la solución concentrada a la que se enfrenta la corriente salada a tratar (WO 2011059751 A2). En otros casos, como propone la solicitud de patente internacional WO2011 144778 (A1), el caudal de salida obtenido en una etapa de osmosis directa a partir de dos soluciones salinas, una procedente de una planta de desalación y otra de una planta de tratamiento terciario, puede emplearse para producir energía, aprovechando el incremento en su presión hidráulica; ésta se consigue gracias al empleo de un módulo de membranas de osmosis inversa para realizar la osmosis directa o natural.

La osmosis directa genera un menor ensuciamiento de la membrana, ya que trabaja a baja presión hidráulica y proporciona un elevado rechazo de una gran variedad de contaminantes y sales. Además, las salmueras de fermentación (salmueras madre) se suelen desechar tras el proceso, una vez finalizada la etapa de fermentación, y se vuelve a preparar una nueva salmuera, lo que conlleva un gran consumo de agua así como una gran generación de efluentes cuyo tratamiento conlleva un gran coste energético y con ello un gran coste económico. Estos dos problemas se solucionan aplicando el proceso de la presente invención, primero porque se emplea una etapa de osmosis directa para depurar la línea de agua de salida de un proceso industrial, y segundo porque el agua resultante de dicha osmosis presenta las condiciones apropiadas para reutilizarse en un proceso industrial, con el ahorro que esto conlleva tanto de consumo de materia prima a la entrada de la planta industrial a la que se redirige como en términos económicos en el tratamiento del volumen de rechazo generado. Así, la reducción del volumen de salmuera concentrada de desecho es la tercera ventaja a destacar de la alternativa que aquí se ofrece de tratamiento de corrientes industriales acuosas. De este modo, el objeto de la presente invención es aportar una nueva alternativa a los procesos conocidos de tratamiento y recuperación de corrientes acuosas y en particular, con salinidad en la industria, como las salmueras. El método que se ilustra a continuación, está basado en el hecho de que en el tratamiento de corrientes industriales acuosas, cuando coexisten corrientes de distinta presión osmótica, existe la posibilidad de emplear la osmosis directa como proceso para recuperar y reutilizar el agua previamente empleada en el proceso industrial y disminuir así el volumen de vertido de efluentes, con el aliciente de su bajo consumo energético en comparación a otros procesos de separación, como es la osmosis inversa antes comentada.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales acuosas mediante osmosis directa entre dos corrientes que presentan diferente presión osmótica, donde la primera es una corriente industrial acuosa que presenta una presión osmótica menor que a la que se enfrenta, que es una disolución osmótica concentrada. Por tanto, el método de manera general comprende las siguientes etapas:

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

b) hacer pasar simultáneamente una corriente de disolución osmótica concentrada por el otro lado de la al menos una membrana semipermeable, de tal forma que por osmosis directa se produce un flujo de solvente a través de las membranas semipermeables desde la corriente de alimentación a la corriente de disolución osmótica concentrada, diluyéndola, y dando lugar a una corriente de disolución osmótica diluida y una corriente de alimentación concentrada; y

c) retirar al exterior del módulo o módulos de membrana la corriente de alimentación concentrada y la corriente de disolución osmótica diluida, cada una por una salida del módulo de membranas; y

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

En el ámbito de la presente invención, se entiende por osmosis directa al proceso en el que se enfrentan dos corrientes que presentan diferente presión osmótica en las que las presiones hidrodinámicas de ambas corrientes pueden ser iguales o de valores distintos, siendo esta diferencia menor que la diferencia de presiones osmóticas de ambas corrientes.

En el ámbito de la presente invención, se entiende por corriente de alimentación una corriente industrial acuosa de menor presión osmótica que la corriente a la que se va a enfrentar por osmosis directa. La corriente a la que se enfrenta la alimentación se conoce como disolución osmótica concentrada. La corriente de alimentación que se obtiene tras someterla al proceso de osmosis directa es una corriente de alimentación concentrada; y la disolución osmótica concentrada se diluye en el proceso de osmosis directa dando lugar a una corriente de disolución osmótica diluida.

En los procesos conocidos de osmosis directa, el solvente que recibe la disolución osmótica diluida debe ser extraído por algún método (térmico, membranas, etc.) para su uso, a la vez que se reconcentra dicha disolución para volver a ser empleada en un nuevo proceso de osmosis directa como disolución osmótica concentrada. Sin embargo, en la presente invención, no se lleva a cabo esta etapa de extracción del solvente y reconcentración con la reducción de costes que supone frente a la solución convencional de osmosis directa. Así, una vez llevado a cabo el proceso de osmosis directa, la disolución osmótica diluida es susceptible de ser empleada directamente en un proceso industrial donde dicha corriente sea de interés dadas sus propiedades.

El método descrito puede comprender en una realización particular de la invención emplear la corriente de disolución osmótica diluida como corriente en el mismo proceso industrial del que proviene la corriente de alimentación, empleando la disolución osmótica diluida como corriente en dicho proceso industrial.

El método descrito puede comprender opcionalmente que la corriente de alimentación concentrada sea bien vertida o tratada a menor coste, o bien empleada en un proceso industrial donde dicha corriente sea de interés, dadas sus propiedades. En una realización particular, el método descrito puede comprender opcionalmente que la corriente de alimentación concentrada sea empleada como corriente en el mismo proceso industrial del que proviene la corriente de alimentación, empleándose esta corriente de alimentación concentrada como corriente en dicho proceso industrial. Asimismo, el método descrito puede comprender adicionalmente una etapa de pretratamiento de la corriente de alimentación antes de ser introducida en el módulo o módulos de al menos una membrana donde se lleva a cabo la osmosis directa, para acondicionar y eliminar las cargas contaminantes diferentes a las sales que contiene y que pueden afectar a dicho proceso de osmosis directa; esto se debe a que sus propiedades varían en función del proceso industrial del que provenga dicha corriente.

Adicionalmente, en otra realización particular de la invención, el método puede contener una etapa de acondicionamiento de la disolución osmótica diluida antes de ser dirigida e integrada al proceso industrial donde se va a utilizar como corriente acuosa de alimentación, por ejemplo del proceso de fermentación de la aceituna. Este acondicionamiento puede comprender dilución, dosificación de algún reactivo, etc. de la disolución osmótica diluida.

El método descrito puede comprender adicionalmente una etapa de pretratamiento de la corriente de disolución osmótica concentrada antes de ser introducida en el módulo o módulos de membrana, para acondicionar y eliminar las cargas contaminantes diferentes a las sales que contiene.

Adicionalmente, en otra realización particular de la invención, ésta puede contener una etapa de acondicionamiento de la corriente de alimentación concentrada antes de ser dirigida a un proceso industrial de interés dadas sus propiedades.

Por bastidor, elemento ampliamente conocido en el campo técnico de la osmosis, debe entenderse la estructura que soporta al módulo o módulos de membrana, y que dispone de los correspondientes medios de entrada y de salida de corrientes en dichos módulos. La invención puede llevarse a cabo con un único bastidor, o con más de uno; a su vez, un mismo bastidor permite configurar una única línea de tratamiento a través de todos los módulos de membrana, de forma interconectada, o configurar más de una línea de tratamiento independiente, según los intereses industriales del procedimiento. El proceso de osmosis directa puede llevarse a cabo configurando los módulos en serie o en paralelo, haciendo pasar las corrientes en ¡socorriente o en contracorriente, así como operando la planta en una o varias etapas.

Por membrana semipermeable se entiende aquella barrera selectiva que permite el paso del solvente y no el soluto o especies en disolución, pudiendo ser de diversos tipos y adoptar diferentes configuraciones. Así, un módulo de membrana es el elemento con una configuración específica en cuyo interior se aloja la membrana o membranas semipermeables cuyas caras/lados están en contacto con las corrientes que participan en el proceso de osmosis directa. El módulo dispone a su vez de conectores, puntos de entrada y salida de las corrientes y debe permitir la limpieza de la membrana o membranas para reducir el ensuciamiento y la concentración de polarización interna y externa. Existen diferentes tipos de módulos en función de la configuración adoptada y/o el tipo de membrana empleada:

- módulo plano,

- módulo de arrollamiento en espiral,

- módulo tubular, y

- módulo de fibra hueca,

entre otros, tal como se conocen; por ejemplo, en la realización ilustrada más adelante, se emplea un módulo plano. Un sistema de osmosis directa puede contener uno o más módulos para llevar a cabo el método de tratamiento descrito.

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

La presente invención se refiere a un método de tratamiento de corrientes industriales acuosas que presenten diferente presión osmótica. Preferiblemente, de corrientes industriales acuosas de contenido salino que presenten diferente presión osmótica. Para un caso particular, la corriente de alimentación es una corriente de agua de contenido salino. Dicha corriente de alimentación de contenido salino se caracteriza por tener una conductividad superior a 2500 μβ/αη a 25°C y/o con un contenido en sólidos totales disueltos (TDS, del inglés Total Dissolved Solids) igual o superior a 0,5 g/l, independientemente del proceso industrial del que provenga.

De manera preferida pero no limitativa, la corriente de alimentación de contenido salino es el efluente salino de una industria seleccionada del grupo que consiste en: agroalimentaria, textil, industria del petróleo y del gas o lixiviado de vertederos, entre otras. Más preferiblemente, la industria agroalimentaria es de la aceituna, del queso, de los encurtidos y salazones. Por su parte, la industria textil es preferentemente del curtido de pieles, de tal forma que la corriente industrial de salida en estos es una corriente de salmuera. Para una realización particular de la invención, la alimentación a tratar es una corriente acuosa o salmuera que tiene una concentración de sales superior o igual de 35 g/l de TDS y/o una conductividad eléctrica superior a 50 mS/cm a 25°C, donde la sal más abundante es cloruro de sodio (NaCI); éste es por ejemplo el caso de salmueras procedentes de la aceituna de mesa, que constituye el caso más preferido de todos.

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

El proceso de la presente invención, que se basa en el tratamiento, la reutilización y la minimización de corrientes industriales en la osmosis directa posee la ventaja frente a la osmosis inversa de no precisar de un aporte externo de presión hidráulica alta, por lo que el consumo de energía es bajo, reduciéndose por tanto los costes de operación. Al no necesitar presión hidráulica alta, presenta una menor tendencia al ensuciamiento que implica un ahorro adicional en los costes de limpieza de la membrana o membranas.

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

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

En osmosis inversa la separación se produce por el contacto de la alimentación con la capa densa, a elevadas presiones, mientras que por la otra cara de la membrana, la presión del permeado vendrá definida por el flujo transmembrana, es decir, por el flujo de agua que atraviesa la membrana, y la configuración hidrodinámica del elemento. En osmosis directa nos encontramos con que se tiene que asegurar que se mantenga el gradiente osmótico a lo largo de toda la longitud de la membrana. Con ese fin se ha de establecer una circulación continua por ambas caras de la membrana, tanto de la alimentación como de la disolución osmótica.

En el caso más preferido, se aplica al módulo de membranas semipermeables una alimentación constante (en continuo) por ambos lados de cada una de las membranas, con el fin de alcanzar una alta eficiencia en la separación al mantener constante la diferencia de presiones osmóticas entre las dos corrientes enfrentadas. No obstante, en otra realización alternativa, la alimentación de corrientes al interior del módulo de membranas se puede realizar de forma discontinua, en lotes. Si se tienen en cuenta las diferentes configuraciones de los módulos de membrana y de las propias membranas que se conocen en el campo de la osmosis directa, debe entenderse en el ámbito de la presente memoria que cuando se afirma que una corriente se hace pasar por "un lado/cara de la membrana" y la otra corriente "por el lado/cara contrario/a", ambas corrientes se introducen en el módulo y enfrentan una con otra dependiendo de la disposición de la membrana dentro del módulo, pero siempre con dicha membrana actuando de barrera entre ellas; por ejemplo, en un módulo plano de membrana la corriente de alimentación de contenido salino circula por un lado/cara de la membrana mientras que la disolución osmótica concentrada lo hace por el otro lado/ cara de las mismas.

Un segundo objeto de la presente invención está constituido por una instalación de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales acuosas que presentan diferente presión osmótica mediante osmosis directa según el método descrito anteriormente, en cualquiera de sus variantes, que comprende:

- al menos un bastidor de uno o más módulos de al menos una membrana semipermeable, donde el módulo comprende medios de entrada de las dos corrientes enfrentadas, de alimentación y de disolución osmótica concentrada; y medios de salida de las dos corrientes resultantes de la osmosis directa, de alimentación concentrada y de la disolución osmótica diluida, y

- medios de conducción de la corriente de la disolución osmótica diluida a un proceso industrial en el que se emplea dicha corriente.

Esta instalación puede comprender adicionalmente unos medios de pretratamiento de la corriente de alimentación antes de ser introducida en el módulo o módulos de membranas para llevar a cabo la osmosis directa. En otra realización particular de la instalación, ésta puede contener unos medios de acondicionamiento de la corriente de la disolución osmótica diluida antes de ser dirigida por los medios de conducción al proceso industrial del que proviene la corriente de alimentación.

Esta instalación puede comprender adicionalmente unos medios de pretratamiento de la corriente de disolución osmótica concentrada antes de ser introducida en el módulo o módulos de membranas para llevar a cabo la osmosis directa. En otra realización particular de la instalación, ésta puede contener unos medios de acondicionamiento de la corriente de alimentación concentrada antes de ser dirigida a un proceso industrial de interés dadas sus propiedades.

De manera particular, en la instalación de la presente invención se trata de forma preferente una corriente de alimentación de contenido salino.

En un caso preferido, esta instalación puede acoplarse como elemento constituyente de la planta industrial de la que se extrae la corriente de alimentación de contenido salino, de tal forma que la invención también contempla como objeto de protección una planta industrial que comprende la instalación de tratamiento, reutilización y minimización de la corriente industrial de alimentación descrita anteriormente, estando dicha instalación acoplada en su entrada a la línea de evacuación de la corriente de alimentación de contenido salino de la planta, y en su salida a la entrada de la línea de aguas de la planta. Dichas entradas y salidas de la instalación y de la planta están conectadas mediante medios de conducción y canalización de las corrientes. Esta planta industrial es preferiblemente una planta de cualquier sector en el que se tratan y generan corrientes acuosas de diferente presión osmótica, como la industria agroalimentaria, textil o similar. Particularmente, en un caso preferido, se trata de una planta industrial de producción de aceituna de mesa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS FIGURA 1 (ESTADO DE LA TÉCNICA). Esquema genérico de un proceso de osmosis directa aplicado al tratamiento de la corriente acuosa proveniente de una línea de producción industrial, que ilustra el estado de la técnica previo conocido.

FIGURA 2 (INVENCIÓN). Esquema esencial del proceso de tratamiento, reutilización y minimización de una corriente industrial acuosa. En el caso del ejemplo que se ilustra, se emplea para una corriente de alimentación de contenido salino un módulo con una única membrana semipermeable, por simplificación de la figura y de su explicación.

FIGURA 3. Esquema del proceso de tratamiento, reutilización y minimización de una corriente salina industrial de acuerdo con la presente invención tal como se ilustra en la Figura 2, pero que además incorpora medios opcionales de pretratamiento y acondicionamiento de las corrientes de entrada, tanto al módulo de osmosis como a la línea de producción industrial de la planta. También en este caso, se emplea un módulo de membrana semipermeable con una única membrana, por simplificación de la figura y de su explicación.

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

REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN

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

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

2. Módulo de membrana semipermeable.

3. Bastidor del módulo de membrana.

4. Membrana semipermeable.

5. Toma de entrada/alimentación al módulo de la corriente (1).

6. Corriente de disolución osmótica concentrada.

7. Toma de entrada/alimentación al módulo de la corriente (6).

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

9. Corriente de alimentación de contenido salino concentrada.

10. Toma de salida del módulo de la corriente (9). 1 1. Corriente de disolución osmótica diluida.

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

13. Dispositivo de reconcentración de la disolución osmótica.

14. Toma de alimentación del dispositivo (13).

15. Toma de salida del dispositivo (13) para la corriente de disolución osmótica concentrada (6).

16. Corriente de agua recuperada.

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

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

Como se explica en el apartado anterior, el método de la presente invención prescinde de dicha etapa para reconcentrar la disolución osmótica y volver a generar una corriente de disolución osmótica concentrada, y por el contrario se procede a la utilización de la corriente de disolución osmótica diluida (11) como corriente de entrada en el proceso industrial.

A continuación se describe un esquema detallado de una realización particular del proceso de osmosis directa de la presente invención para el tratamiento de corrientes acuosas de contenido salino de procesos industriales, tal como se ilustra en el diagrama de la Figura 2. Dicha figura, además de reproducir los elementos 1 a 12 de la Figura 1 y prescindir de los elementos 13 a 17 porque no incluye ninguna etapa de reconcentración de la corriente de disolución osmótica, incorpora además el elemento (18), que representa la planta industrial de la que procede la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1).

Así, en el caso de la realización de la Figura 2, que ilustra la presente invención, se parte de una corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1) mediante el proceso de osmosis directa. El módulo de membrana semipermeable (2) contenido en el bastidor del módulo de membrana (3) cuenta con dos tomas de entrada/alimentación al módulo (5, 7) y dos tomas de salida del módulo (10, 12) para las corrientes, una toma de entrada y una toma de salida a cada lado de la membrana semipermeable. Por la toma de entrada/alimentación al módulo (5) se hace pasar la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1) y por la otra toma de entrada/alimentación al módulo (7) la corriente de disolución osmótica concentrada (6), con mayor presión osmótica que la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1). Ambas corrientes están separadas por una membrana semipermeable (4).

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

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

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

De este modo, como antes se ha recalcado, el método de la presente invención elimina la etapa de mayor coste en el proceso de osmosis directa tradicional para tratamiento de corrientes acuosas (ver Figura 1), que es la etapa de reconcentración de la disolución osmótica. En efecto, como se muestra en la Figura 1 que ilustra el estado de la técnica, el proceso de osmosis directa suele llevar asociado una segunda etapa para reconcentrar la disolución osmótica empleado en la preparación de la disolución osmótica, como puede ser un proceso de osmosis inversa, nanofitlración, procesos térmicos, etc., en función del tipo de soluto, etapa que está representada en la Figura 1 del estado de la técnica mediante el dispositivo de reconcentración de la disolución osmótica (13). En el caso concreto de la presente invención, basada en la aplicación de osmosis directa a corrientes acuosas industriales donde el soluto con el que se prepara la disolución osmótica concentrada (6) es preferiblemente (y mayoritariamente) NaCI (pero no de forma limitativa), no es necesaria su recuperación debido a que la corriente de disolución osmótica diluida (1 1) se utiliza como nueva corriente en la planta industrial (18) de la que procede la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1). Debe tenerse en cuenta además que, gracias a este método, hay un menor consumo de agua y en un menor vertido y por tanto menores costes de tratamiento de este vertido así como un menor impacto ambiental.

La temperatura de operación a la que se puede llevar a cabo el método de tratamiento, reutilización y minimización de las corrientes industriales salinas objeto de interés de esta patente está comprendida entre 0°C y 75°C, siendo preferible una temperatura comprendida entre 15°C y 30°C. Lo más aconsejable es que la temperatura de las dos corrientes de entrada, aunque sea independiente una de otra, sea similar. No obstante, cualquier experto sabe que ligeras variaciones, como es un incremento de temperatura dentro del intervalo aquí descrito, favorece la solubilidad de la sal, y por tanto incrementa la presión osmótica, siempre teniendo en cuenta que estas variaciones en las propiedades del método deben ser soportadas por la membrana semipermeable.

En una variante del caso ilustrado en la Figura 2, y que se presenta en la Figura 3, es posible adecuar la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1) antes de entrar en el módulo de membrana semipermeable (2) contenido en el bastidor del módulo de membrana (3) y ser sometida a la osmosis directa. Esta etapa se lleva a cabo por mecanismos convencionales mediante unos medios (20) diseñados para tal fin, dependiendo de la naturaleza de la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1) (microfiltración, ultrafiltración, flotación, etc.). Asimismo, como muestra esta variante o realización particular, es posible también aplicar unos medios de acondicionamiento o de ajustes previos a la corriente de disolución osmótica diluida (11) tras salir del módulo de membrana semipermeable (2) y previo a su entrada en la línea de producción industrial de la planta (18) de la que procede la corriente de alimentación de contenido salino de proceso a tratar (1), en un módulo de acondicionamiento (19) diseñado con esta finalidad. Este módulo puede implicar dilución, dosificación de algún reactivo, etc. en función de las propiedades de dicha corriente de disolución osmótica diluida (11).

EJEMPLOS

Ejemplo 1. Proceso de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales de contenido salino mediante osmosis directa de acuerdo con la presente invención, aplicado a una corriente de salida de una planta de producción de aceituna de mesa.

Se presenta como caso de demostración del método de la presente invención el tratamiento de una corriente industrial de alimentación de contenido salino de proceso a tratar que es salmuera madre procedente de la industria de la aceituna de mesa. Dicha corriente, tenía una concentración de 35 g/l de NaCI (presión osmótica, π = 28 bar), se enfrentó en contracorriente con una disolución osmótica concentrada que era una salmuera fuerte que tenía una concentración de 200 g/l de NaCI (presión osmótica, π = 132 bar) en un módulo semipermeable de membrana de osmosis directa como el que se describe en la Tabla 1. El balance de caudales en el proceso de osmosis directa se muestra en la Tabla 2.

Tabla 1. Características de operación de la membrana utilizada

Tabla 2. Balance de corrientes en el proceso

Temperatura Presión Presión Caudal

Corriente (°C) osmótica (mbar) (l/min))

(bar)

De alimentación de contenido 23 28 121 3 salino de proceso a tratar (1)

De disolución osmótica

23 132 82 1 ,5 concentrada (6) De alimentación de contenido 23 21

salino concentrada (9)

De disolución osmótica diluida (1 1) 23 10

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

La temperatura de operación fue de 23 °C.

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