Reminrealizacion agua desalada

1. 1998 - 2009
Fundación
Objetivos y técnicas para la
remineralización del agua
osmotizada
Dr. Manuel Hernández
Planta desaladora Alicante II
29 de julio de 2009

2. % de eliminación de la membranas de ósmosis inversa
Rendimiento de la ósmosis
100%
95%
90%
85%
80%
75%
70%
SO4 Mg Ca K Cl Na HCO3 B P Br Si N

3. Composición media del agua osmotizada
140
125,9
112
84 78,1
mg/L
56
28
6,8 3,9
0,9 2,1 0,8
0
Cl SO4 HCO3 Na K Mg Ca

4. Indice de Langelier (1936, UC Berkeley)
“pH del agua respecto pH en equilibrio con calcita”
incrustante
2,0
0,5
± equilibrada
-0,5
-2,0
corrosiva
-5,5 agua osmotizada

5. daños muy importantes
12
daños importantes
agua osmotizada
9
problemas crecientes
6
primeros problemas [Na]
5 SAR =
[Ca] + [Mg]
bajo riesgo
2
3
Indice de adsorción de sodio
sin peligro
(1954, USDA Riverside, CA)
1

6. Los objetivos de la remineralización
80 ≈ 75 mg/L
70
60
50
40
30 ≈ 24 mg/L
20
≈ 8 mg/L
10 ≈ 0,65 mg/L
≈0
0
-10
LSI (x10) pH HCO3 Ca CO2
LI pH HCO3 Ca CO2
osmotizada remineralizada

7. 7
6,75
6,5
6,25
pH
6
pH
5,75
Evolución de un
5,5
5,25
permeado
Evolución del permeado en un sistema abierto
5
30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
expuesto a la
Tiempo (horas)
25 atmósfera
mg CO2/L
20
CO2
15
10
5
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tiempo (horas)

8. Evolución de un permeado expuesto a la atmósfera
Evolución del permeado en un sistema abierto
-3,5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-4
-4,5
Langelier
-5
-5,5
-6
Tiempo (horas)

9. 100% CO2 aq CO3=
agua superficial
120 mg HCO3/L
2,2 mg CO2/L
pH = 7,95 HCO3-
agua
remineralizada
50% 75 mg HCO3/L
0,7 mg CO2/L
pH = 8,2
agua osmotizada
100% 4,0 mg HCO3/L
0% 0 % 3,0 mg CO2/L
2 4 6 8 10 12 14 pH = 6
pH

10. Agua
CO2 remineralizada
pH = 8,2 100%
75 mg HCO3/L
50%
agua osmotizada
4,0 mg HCO3/L
3,0 mg CO2/L
pH = 6,0
100%
0,7 mg CO2/L
0% 0%
2 4 6 8 10 12 14
pH

11. Tratamientos de remineralización
bicarbonato 2HCO3Na + CaCl2
cal Ca(OH)2 + 2CO2
calcita CaCO3 + CO2

12. El proceso de remineralización con cal (Ca(OH)2)

13. Agua osmotizada a 21ºC
+2 mgCO2/L
+22 mgCO2/L
+44 mgCO2/L
11 pHeq = 9,7
9 mg HCO3/L
0 mg CO2/L
pHeq = 8,4
10
37 mg HCO3/L
0,2 mg CO2/L
pHeq = 7,8
9
64 mg HCO3/L
1,4 mg CO2/L
pH
8
7
6
5
10 20 30 40 50 60 70
Dosis de Ca(OH)2 en g/m3

14. cal hidratada
Ca(OH)2
5-11% insoluble Tratamiento con Ca(OH)2
suspensión solución saturada
20-50 g/L Ca(OH)2 1,4-1,6 g/L Ca(OH)2
pH=12.5

15. Aplicación de Ca(OH)2 (planta de Irún)
CO2 Ca(OH)2
Ca(OH)2
CO2

16. Difusores de
CO2
Fotos gentileza de Sadyt (Tenerife)

17. CO 2 Ca(OH)2
Ca2+ + HCO3-
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2
Inyección de lechada en tubería
- dosis 0,5-1 litro lechada/m3 caudal
- inyección de la lechada a gran velocidad
- mezclador delante del punto de inyección y maximizar distancia hasta la cal
- evitar pulsar la dosificación

18. Problemas del tratamiento con Ca(OH)2

19. silo silo
concentrador

20. polvo de cal en la sala de
bombas
Fotos gentileza del GE-Water y del CIATF

21. Exceso de CO2 en
el saturador
Fotos gentileza de Emaya

22. Fotos gentileza de Aguas del Norte de
GC y el CIAGC

23. Remineralización insuficiente (planta de Carboneras)
balsa de
antes del después del estanque
riego
Ca(OH)2 Ca(OH)2 + Ca(OH)2
(aireada)
pH 5,7 8,5 9,5 7,8
CO2 22 0,05 0,0 0,7
HCO3 6,2 18,8 29,2 22,3
Ca 1,1 6,9 8,3 7,9
Langelier -4,9 -0,6 0,3 -1,5
Datos cortesía de Acuamed

24. 8,5
8,4
8,3
8,2
pH
8,1
8
Evolución de un
7,9
agua 7,8
1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
insuficientemente Tiempo (horas)
remineralizada 0,75
CO2
0,5
0,25
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

25. Evolución de un agua insuficientemente remineralizada
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
-0,25
Langelier
-0,5
-0,75
-1
-1,25
Tiempo (horas)

26. El proceso de remineralización con calcita (CaCO3)

27. Lechos de calcita

28. Evolución alcalinidad según el tiempo de contacto y CO2
250
Total Alkalinity (mg CaCO3/L)
200
+150 mg CO2/L
150
100 +27 mg CO2/L
50
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
EBCT (min)

29. Relación entre el tiempo de contacto y la temperatura
25
EBCT to reach pH 8.2 (min)
20
EBCTpH8.2 = 72,185 T -T-0.6672
EBCT pH8.2 = 72.185
15
10
5
0
5 10 15 20 25 30
T (ºC)

30. Efecto de la temperatura en el pH del agua después de 12,2 min de contacto.
(datos de la piloto de El Prat)
8,5
8,4
y = 0,0904x + 6,9249
8,3 2
R = 0,8623
8,2
8,1
8
pH
7,9
7,8
7,7
7,6
7,5
7,4
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
ºC
Datos cortesía de ATLL y UTE-Dessaladora de El Prat

31. Perdida de carga en función de la velocidad ascensional
Pérdida de carga
(cm c.a./m de lecho)
120
fluidización
100
80
y = 2,1425x - 2,2753
R2 = 0,9888 expansión
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60
Velocidad ascensional m3/m2 y h

32. Ejemplos de plantas piloto
2001 - 2003

33. Medidas en continuo: Piloto IDAM Adeje-Arona
12.5
12
11.5
11
pH entrada y salida y caudal (m3/h)
10.5
m3/h
10
9.5
9
pH después
8.5
8
7.5
7
6.5
pH antes
6
5.5
5
1/8/03
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91
23/9/03
97 103 109 115 121 127 133 139

34. Primer prototipo
340 m3/day
Sección en 3D

35. Adeje-Arona (Tenerife)
(420 m3/d) Las Palmas III
(300 and 420 m3/d)

36. Evolución de la turbidez en función de la velocidad ascensional
1,4
1,2
1
Turbidity (NTU)
0,8
Plant 1 (2005)
< 1% fines (Abrera, ATLL)
0,6 Plant 2 (2006)
2-3% fines (Carboneras)
0,4
0,2
0
0 5 10 15 20 25
Superficial velocity (m/h)

37. Lechos de calcita de flujo
ascendente y altura
constante
(≈ 2001)

40. Mesas de crepinas
en PRFV

41. Alicante II (MCT)

44. Efecto de la sobredosificación de CO2
(planta de Galdar, Gran Canaria)
salida +10 min de distribución
calcita aireación (+24 h)
pH 6,78 7,6 8,2
CO2 48,8 6,41 1,18
Langelier -1,2 -0,33 +0,2

45. Evolución del agua remineralizada en sistema abierto
2,5
2
Evolución de un
1,5
agua
CO2
1
remineralizada
0,5
con pequeño Evolución del agua remineralizada en sistema abierto
0
exceso de CO2 8,35 0 20 40 60 80 100
Tiempo (horas)
120 140 160 180
8,3
8,25
8,2
pH
8,15
8,1
8,05
8
7,95
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tiempo (horas)

46. Evolución de un agua remineralizada con un pequeño exceso de CO2
(planta de Alicante II)
Evolución del agua remineralizada en sistema abierto
0,1
0,05
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-0,05
Langelier
-0,1
-0,15
-0,2
-0,25
-0,3
-0,35
Tiempo (horas)

47. impurezas insolubles de la calcita
> 100 µm ≈ 0,1-0,2% en peso
1 mm
después de 20 años habrá 4 - 7 % en peso

48. Calcita con restos de voladura

49. Calcita con el 4% en peso de finos

50. Calcita humedecida

51. Impacto del arranque de un bastidor en la turbidez
(planta de Alicante II)
12
11
10
Quality of the calcite
Calcite
9
Turbidity (NTU)
origin
8
not mm with > 4% fines
1-3 washed
7
not mm with > 4% fines
1-3 washed
6
not mm with > 4% fines
1-3 washed
5 washed with < 2% fines
2-4 mm
4
3
2
1
0
0 5 10 15 20 25 30 35
Time after rack start-up (min)

52. Comparativa para 180.000 m3/d
cal calcita
dosis de CO2 (kg/d) 8.240 4.140
consumo (kg/d) 7.020 9.360
precio incluido transporte (€/t) 120 57
coste del tratamiento (€/m3) 0,024 0,013
superficie (m2) 280 950
autonomía de la planta (días) 14 50
inversión (€/m3) 6 16

53. Comparativa para 180.000 m3/d
inversión de la calcita 2.880.000 €
inversión de la cal 1.080.000 €
diferencia calcita-cal 1.800.000 €
ahorro en explotación con la calcita 722.700 €/año
recuperación de la inversión ≈ 2 años y 6 meses

54. Costes de los distintos tipos de remineralización
0,045
0,040
0,035
€/m3 de agua remineralizada
0,030
CO2 + CaCO3
0,025
CO2 + Ca(OH)2
H2SO4 + CaCO3
0,020
HCl + CaCO3
0,015
0,010
0,005
0,000

55. 1998 - 2009
Fundación