RECUPERACIÓN DE SALMUERAS CON LA TECNOLOGÍA DE DESIONIZACIÓN CAPACITIVA

Transcripción

1 Autores: Presentador: RECUPERACIÓN DE SALMUERAS CON LA TECNOLOGÍA DE DESIONIZACIÓN CAPACITIVA Antonio Ordóñez, Belén Gutiérrez, Fernando Huertas (GS Inima Environment, SA) Jesús Palma, Julio Lado, Enrique García-Quismondo (Imdea Energía) Ángel de Miguel (Proingesa) Belén Gutiérrez (GS Inima Environment, SA), Enrique García-Quismondo (Imdea Energía)

2 ÍNDICE 1. Introducción al Proyecto DC-SOIAS 1.1 Motivación 1.2 Proyecto DC-SOIAS 1.3 Objetivos del Proyecto 1.4 La Desionización Capacitiva 1.5 Osmosis Inversa + Desionización Capacitiva 2. Desarrollo Experimental 3. Resultados 4. Conclusiones

3 1. INTRODUCCIÓN

4 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Motivación Mejora de la gestión de las salmueras procedentes de plantas de Ósmosis Inversa de Agua Salobre usando tecnologías energéticamente eficientes Deep Well injection Balsas de Evaporación Zero Liquid Discharge Tech. - MVCD DESVENTAJAS: Gran impacto medioambiental, costes de transporte del efluente, elevado consumo energético

5 1. INTRODUCCIÓN 1.2 Proyecto

6 1. INTRODUCCIÓN 1.3 Objetivos Desarrollo de la tecnología de desionización capacitiva para incrementar la producción en procesos de desalación de aguas salobres subterráneas. Producir una salmuera con mayor contenido salino y menor caudal volumétrico y por tanto con un mínimo impacto medioambiental. Uso mas eficiente de los recursos hídricos, logrando un aumento aprox. del 20% de la producción de agua dulce con el mismo caudal de entrada y con un menor consumo energético, reduciendo la presión hídrica sobre los recursos naturales.

7 1. INTRODUCCIÓN 1.4 Desionización Capacitiva (CDI) Se trata de una tecnología capaz de eliminar los iones presentes en el agua mediante la aplicación de una diferencia de potencial entre dos electrodos inmersos en la disolución de agua a tratar. ETAPA DE ADSORCIÓN: los electrodos, encerrados en el interior de celdas de flujo son recorridos por una disolución de alimentación a la vez que se aplica una diferencia de potencial entre ambos electrodos, reteniendo cada uno de ellos a la gran mayoría de iones de signo contrario. ETAPA REGENERACIÓN: Con los electrodos parcial o totalmente saturados por los iones adsorbidos, éstos son regenerados cortocircuitando la celda o aplicando un voltaje de signo contrario al aplicado en la etapa inicial coincidiendo con la circulación de una disolución de lavado que dará lugar a la salmuera del proceso.

8 1. INTRODUCCIÓN 1.4 Desionización Capacitiva (CDI) Aspectos Relevantes No se usan membranas Proceso de baja presión No es necesario adicionar químicos Tecnología de supercondensador La recuperación de energía es posible durante la regeneración

9 1. INTRODUCCIÓN 1.5 ÓSMOSIS INVERSA + Desionización Capacitiva (CDI) Agua salobre ÓSMOSIS INVERSA Ósmosis Inversa L L Permeado Agua tratada DESIONIZACIÓN CAPACITIVA Esquema de Proceso DC-SOIAS Rechazo Agua Regenerada Salmuera con menor caudal volumétrico Agua Desionizada Se plantea utilizar la CDI como tecnología para el tratamiento de salmueras de rechazo de una planta de osmosis inversa de agua salobre

10 1. INTRODUCCIÓN 1.5 ÓSMOSIS INVERSA + Desionización Capacitiva (CDI) En la etapa de carga, parte de las sales contenidas en la salmuera son retenidas en los electrodos dando lugar a un efluente menos concentrado 2 corrientes que se alternan En la etapa de descarga, se logra aumentar la concentración en la salmuera mediante la recirculación del efluente

11 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL

12 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL A) DEL LABORATORIO A LA ESCALA PILOTO

13 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL B) STACK DEL CDI Electrodos modificados: Fieltros de grafito dopados con carbón activado. Configuración 3D: el agua atraviesa la estructura porosa de los electrodos. Los iones de carga opuesta se adsorben durante la etapa de desionización y se desorben en la regeneración. Conexión Eléctrica en Serie Proceso de preparación de electrodos de carbón activado 2400 cm 2 Reactor de Desionización Capacitiva ensamblado Conexión Hidráulica en Paralelo

14 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL C) PROTOTIPO DE DESIONIZACIÓN (1.200 cm2) CARACTERÍSTICAS Caudal: 4 15 L/h Presión: 0-4 bar Temperatura: 0-60 ºC Conductividad: ms/cm ph: 0 12 SISTEMA DE GESTIÓN DE ENERGÍA Voltaje Constante. Corriente Constante. Potencia: Voltaje: +6V/-6V. Intensidad: +5A. / -5A. INSTRUMENTOS 1 presión, 1 temperatura 1 caudalímetro, 1 ph, 1 conductivímetro

15 3. RESULTADOS

16 3. RESULTADOS Adsorción (Carga) Desorción (Descarga) Voltaje / V Energía Almacenada Energía No Almacenada Energía Recuperada Tiempo

17 3. RESULTADOS RESULTADOS: Adsorción específica por cinética Diferente movilidad de iones CONCENTRACIÓN DE IONES: Salto de concentración limitado

18 3. RESULTADOS RESULTADOS: El consumo está condicionado por la eficiencia de desalación (%) Depende de la concentración de iones

19 3. RESULTADOS Escalado a Sistema Piloto de electrodos de 2400 cm 2 10 celdas PLANTA PILOTO DC-SOIAS CARACTERÍSTICAS Caudal: L/h Presión: mbar Temperatura: ºC GESTOR DE ENERGÍA Voltaje Constante. Corriente Constante. Potencia: Voltaje: +15V/0V. Intensidad: +24A. / -40A. INSTRUMENTOS 1 presión, 1 temperatura 1 caudal, 1 ph, 2 conductivímetro

20 3. RESULTADOS RESULTADOS: Escalado verificado Diferente reversibilidad de iones CONCENTRACIÓN DE IONES: Salto de concentración limitado

21 4. CONCLUSIONES

22 4. CONCLUSIONES La CDI se presenta como una alternativa tecnológica prometedora para afrontar la reducción del volumen de salmueras. El proceso de escalado de la tecnología se ha realizado de forma satisfactoria desde las celdas de laboratorio hasta la escala de planta piloto. El sistema de CDI permite la recuperación de energía llegándose a eficiencias de ciclo del 70%. La tecnología presenta una gran versatilidad dado que permite operar a distintas voltajes/densidades de corriente en función del agua de proceso. Para la implementación de esta tecnología se requieren estrategias operacionales, esfuerzo en ingeniería y estudio del diseño del sistema completo de CDI.

23 AGRADECIMIENTOS Este proyecto está siendo financiado parcialmente por el Ministerio de Economía y Competitividad mediante el Programa Retos Colaboración 2015 (RTC (Proyecto DC-SOIAS)).