Tratamiento integrado y valorización de concentrados salobres de ósmosis inversa

Abstract

RESUMEN: La creciente demanda de agua de consumo es parcialmente satisfecha por las plantas de desalinización que utilizan tecnologías de membranas de forma creciente, destacando entre ellas la ósmosis inversa (OI). El rendimiento de las unidades de OI en la obtención del agua desalada oscila entre 35% y 85% (en función de la salinidad del agua de partida) y como resultado se genera un volumen de concentrados entre 15% y 65% del caudal de agua alimentada, en el que están contenidos los compuestos retenidos. La opción mayoritariamente utilizada en la gestión de estos concentrados es su vertido directo, o tras dilución, al mar o aguas superficiales constituyendo una seria amenaza para los ecosistemas receptores. Sin embargo es conveniente tener en cuenta que los concentrados, también llamados salmueras, son una fuente de compuestos orgánicos e inorgánicos que pueden ser recuperados aplicando la estrategia adecuada. Esta tesis profundiza en la recuperación de materiales a partir de los concentrados generados en procesos de desalinización por OI. Tras realizar una profunda revisión bibliográfica acerca de las tecnologías de tratamiento aplicables a concentrados de OI, se plantea un proceso de recuperación que contempla la obtención de HCl y NaOH como productos finales mediante la aplicación de la tecnología de electrodiálisis con membranas bipolares (EDBM). La aplicación de este proceso a concentrados reales procedentes de procesos de desalinización requiere un acondicionamiento previo de las salmueras. Por ello se estudian diversas opciones de pretratamiento como son el intercambio iónico y la nanofiltración. La tesis contribuye de forma especial al diseño de la separación de iones de distinta valencia (sulfato y cloruro) mediante la tecnología de nanofiltración.

ABSTRACT: The growing demand for fresh water is partially satisfied by desalination plants that increasingly use membrane technologies and among them reverse osmosis (RO) to produce purified water. The performance of RO units varies from 35% to 85% (according to the salinity of the inlet water) and huge volumes of concentrates, from 15% to 65% of the feed flowrate, are generated containing all the retained compounds. RO concentrates are commonly directly discharged or diluted and then discharged to water bodies and constitute a potentially serious threat to receiving ecosystems. However, it has to be noticed that these concentrates, also called brines, are a source of inorganic and organic compounds that can be recovered under the application of appropriate strategies. This thesis proposes to develop further research about recovery of valuable compounds from reverse osmosis concentrates generated in desalination processes. After the revision of the state of the art about treatment technologies of RO concentrates reported in literature, a recovery process for obtaining HCl and NaOH through bipolar membrane electrodialysis (BMED) is proposed. The application of this process to real RO concentrates from desalination plants requires a previous stage of brines conditioning. Therefore, several pre-treatment options such as ion exchange and nanofiltration are studied. This thesis contributes particularly to the design of the separation of ions with different valence (sulfate and chloride) through nanofiltration.