Qué espurificador de ósmosis inversa El artículo está dirigido a personas que tienen poca o ninguna experiencia conpurificador de ósmosis inversa agua e intentará explicar los conceptos básicos en términos simples que deberían dejar al lector con una mejor comprensión general depurificador de ósmosis inversa Tecnología del agua y sus aplicaciones.

Comprensiónpurificador de ósmosis inversa

El purificador de ósmosis inversa (RO) es una técnica de desmineralización basada en membrana que se utiliza para separar sólidos disueltos, como iones, de la solución (la mayoría de las aplicaciones involucran soluciones a base de agua, que es el enfoque de este trabajo). purificador de ósmosis inversaMembranasen general actúan como barreras selectivas para la permanente, barreras que permiten que algunas especies (como el agua) penetren selectivamente a través de ellas mientras retienen selectivamente otras especies disueltas (como los iones). La Figura 1.1 muestra cómo se compara la selectividad permanente de RO con muchas otras técnicas de filtración convencionales y basadas en membranas. Como se muestra en la figura, la OI ofrece la mejor filtración disponible actualmente, rechazando la mayoría de los sólidos disueltos y suspendidos. (Tenga en cuenta que aunquemembranas de ósmosis inversaeliminará los sólidos suspendidos, estos sólidos, si están presentes en el agua de alimentación de OI, se acumularán en la superficie de la membrana y ensuciarán la membrana.

Figura 1.1 Selectividad de la membrana

Ósmosis

La ósmosis es el proceso donde el agua fluye a través de un membrana semipermeable desde una solución con una baja concentración de sólidos disueltos hasta una solución con una alta concentración de sólidos disueltos.

Imagine una célula dividida en 2 compartimentos por una membrana semipermeable, como se muestra en la Figura 1.2. Esta membrana permite que el agua y algunos iones la atraviesen, pero es impermeable a la mayoría de los sólidos disueltos. Un compartimento de la celda tiene una solución con una alta concentración de sólidos disueltos mientras que el otro compartimento tiene una solución con una baja concentración de sólidos disueltos. La ósmosis es el proceso natural en el que el agua fluirá desde el compartimento con baja concentración de sólidos disueltos al compartimento con alta concentración de sólidos disueltos. El agua continuará fluyendo a través de la membrana hasta que la concentración se iguale en ambos lados de la membrana.

Figura 1.2 Diagrama de flujo del proceso de ósmosis

En equilibrio, la concentración de sólidos disueltos es la misma en ambos compartimentos (Figura 1.2); ya no hay flujo neto de un compartimento al otro. Sin embargo, el compartimento que alguna vez contuvo la solución de mayor concentración ahora tiene un nivel de agua más alto que el otro compartimento.

La diferencia de altura entre los 2 compartimentos corresponde a la presión osmótica de la solución que ahora está en equilibrio.

Purificador de ósmosis inversa

El purificador de ósmosis inversa es el proceso de ósmosis inversa. Mientras que la ósmosis ocurre naturalmente sin necesidad de energía, para revertir el proceso de ósmosis es necesario aplicar energía a la solución más salina. Una membrana purificadora de ósmosis inversa es una membrana semipermeable que permite el paso demoléculas de aguapero no la mayoría de las sales disueltas, sustancias orgánicas, bacterias y pirógenos. Sin embargo, es necesario "empujar" el agua a través de la membrana del purificador de ósmosis inversa aplicando una presión mayor que la presión osmótica natural para desalinizar (desmineralizar o desionizar) el agua en el proceso, permitiendo el paso del agua pura mientras retiene una mayoría de los contaminantes.

Figura 1.3 Diagrama de flujo del proceso de ósmosis inversa

Cómopurificador de ósmosis inversa ¿Trabajar?

Purificador de ósmosis inversa es un tecnología de tratamiento de agua con operación continua que utiliza presión para pasar la fuente agua a través de la membrana, es estaño y por lo tanto separa las impurezas del agua.

Purificador de ósmosis inversa(RO) funcionainvirtiendo el principio de ósmosis, la tendencia natural del agua con sales disueltas a fluir a través de una membrana de menor a mayor concentración de sal. Este proceso se encuentra en toda la naturaleza. Las plantas lo utilizan para absorber agua y nutrientes del suelo. En humanos y otros animales, los riñones utilizan la ósmosis para absorber agua de la sangre.

El principio del purificador por ósmosis inversa invierte ese proceso. en unsistema de ósmosis inversa, la presión, generalmente de una bomba, se utiliza para superar la presión osmótica natural, forzando el agua de alimentación con su carga de sales disueltas y otras impurezas a través de una membrana semipermeable altamente sofisticada que elimina un alto porcentaje de las impurezas. El producto de este proceso es agua altamente purificada.

Las sales e impurezas rechazadas se concentran y se acumulan encima de la membrana y pasan del sistema al drenaje o a otros procesos. Entonces, en una aplicación comercial o industrial típica, el 75% del agua de alimentación se purifica. En aplicaciones en las que la conservación del agua es importante, el 85% del agua de alimentación se agua purificada.

Un sistema de RO utiliza filtración cruzada, donde la solución cruza el filtro con dos salidas: el agua filtrada va por un lado y el agua contaminada por el otro. Entonces, para evitar la acumulación de contaminantes, la filtración de flujo cruzado permite que el agua elimine la acumulación de contaminantes y suficiente turbulencia para mantener limpia la superficie de la membrana.

¿Qué hacen los contaminantes?purificador de ósmosis inversa (RO) ¿Quitar?

• Purificador de ósmosis inversa Los sistemas tienen una eficacia muy alta para eliminar protozoos (por ejemplo, Cryptosporidium, Giardia);

• Los sistemas de RO tienen una eficacia muy alta para eliminar bacterias (por ejemplo, Campylobacter, Salmonella, Shigella, E. coli);

• Purificador de ósmosis inversa Los sistemas tienen una eficacia muy alta para eliminar virus (por ejemplo, entérico, hepatitis A, norovirus, rotavirus);

• Los sistemas de ósmosis eliminarán contaminantes químicos comunes (iones metálicos, sales acuosas), incluidos sodio, cloruro, cobre, cromo y plomo; puede reducir el arsénico, el fluoruro, el radio, el sulfato, el calcio, el magnesio, el potasio, el nitrato y el fósforo.

  
  

Cálculos de rendimiento y diseño parapurificador de ósmosis inversa (RO) Sistemas

Cuando diseñamos un purificador de ósmosis inversa sistema Primero, tenemos que conocer la fuente de agua, el informe de análisis del agua y su aplicación. Debido a que estos tres desafíos son importantes para elegir el material, aplicando presión y fluir. Mientras tanto, después de obtener esta información, para medir con precisión el rendimiento de un sistema de RO tratamiento de aguas necesita los siguientes parámetros de operación como mínimo para suministro de agua:

· Presión de alimentación

· Presión de permeado

· Presión de concentrado

· Conductividad de alimentación

· Conductividad del permeado

· Flujo de alimentación

· Flujo de permeado

· Temperatura

Recuperación

La recuperación (a veces denominada “conversión”) es un término utilizado para describir qué porcentaje de volumen del agua afluente se “recupera” como permeado. Generalmente, las recuperaciones del sistema de RO oscilan entre aproximadamente el 50% y el 85%, y la mayoría de los sistemas están diseñados para una recuperación del 75%. (Las recuperaciones individuales del módulo de membrana enrollada en espiral varían de aproximadamente 10 % a 15 %. Una recuperación del sistema del 75 % significa que por cada 100 gpm de afluente, 75 gpm se convertirán en permeado como ragua de ósmosis inversa y se retendrán 25 gpm como concentrado, es solución concentrada.

La recuperación se calcula utilizando la siguiente ecuación:

% Recuperación = (flujo de permeado / flujo de alimentación) * 100

Con una recuperación del 75%, el volumen de concentrado es un cuarto del volumen del afluente. Si se supusiera que la membrana retiene todos los sólidos disueltos, estos estarían contenidos en un cuarto del volumen de agua afluente. Por lo tanto, la concentración de sólidos disueltos retenidos sería cuatro veces mayor que la de la corriente entrante (dado que no todos los sólidos disueltos son retenidos por la membrana, esto es sólo una aproximación). Esto se llama "factor de concentración". Con una recuperación del 50%, el volumen del concentrado sería la mitad del agua entrante. En este caso, los sólidos disueltos se concentrarían por un factor de dos, por lo que el factor de concentración sería 2. La tabla muestra el factor de concentración en función de la recuperación. Comprender la concentración de rechazo es importante ya que el lado concentrado de la membrana es el área donde se produce la incrustación y la incrustación.

Rechazo

El rechazo es un término utilizado para describir qué porcentaje de una especie entrante retiene una membrana. Por ejemplo, un rechazo del 98 % de sílice significa que la membrana retendrá el 98 % de la sílice entrante. También significa que el 2% de la sílice afluente pasará a través de la membrana hacia el permeado (conocido como “paso de sal”).

El rechazo de una especie determinada se calcula mediante la siguiente ecuación:

% Rechazo = [(Cf – Cp)/ Cf] * 100
Cf = concentración afluente de un componente específico
Cp = concentración de permeado de un componente específico

% de paso de sal

Esto es simplemente lo inverso del rechazo de sal descrito en la ecuación anterior. Entonces, esta es la cantidad de sales expresada como porcentaje que pasan por el sistema de ósmosis inversa. Por lo tanto, cuanto menor sea el paso de sal, mejor funcionará el sistema. Un paso alto de sal puede significar que las membranas requieren limpieza o reemplazo.

% de paso de sal = (1 – % de rechazo de sal)

Flujo

El flujo se define como el caudal volumétrico de un fluido a través de un área determinada. En el caso de OI, el fluido es agua y el área es la de la membrana. En el lenguaje de RO, el flujo se expresa en galones de agua por pie cuadrado de área de membrana por día (gfd). Entonces, el flujo de agua a través de una membrana de OI es proporcional a la fuerza impulsora de presión neta aplicada al agua.

J=K(ΔP-ΔP)

dónde:

J = flujo de agua

K = coeficiente de transporte de agua = permeabilidad / espesor de la capa activa de la membrana

ΔP = diferencia de presión a través de la membrana

ΔΠ = diferencia de presión osmótica a través de la membrana

Polarización de concentración

En términos más simples, el flujo de agua que pasa a través de una membrana de ósmosis inversa es similar al flujo de agua a través de una tubería, Figura 1.4. Entonces, el flujo en la solución en masa es convectivo, mientras que el flujo en la capa límite es difusivo y es perpendicular al flujo convectivo de la solución en masa. Por lo tanto, no se produce ningún flujo convectivo en la capa límite.

Figura 1.4 Capa límite hidráulica formada con el flujo de fluido en una tubería.

Entonces, cuanto más lenta es la velocidad del agua a través de la tubería, más gruesa se vuelve la capa límite. Consideremos ahora el flujo a lo largo de la superficie de una membrana. Se forma la misma capa límite que con el flujo a través de una tubería. Sin embargo, con un sistema de membrana, debido a que hay un flujo neto que sale a través de la membrana, hay flujo convectivo hacia la membrana, pero solo flujo por difusión fuera de la membrana. Dado que la difusión es menor que la convección, los solutos rechazados por la membrana tienden a acumularse en la superficie y en la capa límite. Por tanto, la concentración de solutos en la superficie de la membrana es mayor que en la solución en masa.

Purificador de ósmosis inversa (RO) Sistema: Comprender la diferencia entre pases y etapas en unpurificador de ósmosis inversa (RO) Sistema

Los términos etapa y paso a menudo se confunden con la misma cosa en un sistema de RO y pueden ser una terminología confusa para un operador de RO. Es importante comprender la diferencia entre un RO de 1 y 2 etapas y un RO de 1 y 2 pasos.

Figura 1.5 Sistema de ósmosis inversa de 1 etapa

matrices

Centrándose en los módulos de membrana enrollados en espiral como el tipo más común de módulos de membrana utilizados en la industria actual, una matriz de RO o "patín" o "tren" consta de una serie de recipientes a presión dispuestos en patrones específicos. En consecuencia, la Figura 1.6 muestra una serie de 3 recipientes a presión.

Figura 1.6 Sistema de ósmosis inversa de 2 etapas

Los recipientes a presión están dispuestos en 2 conjuntos, con 2 recipientes a presión en paralelo seguidos de 1 solo recipiente a presión. Los 2 juegos de recipientes a presión están en serie. Cada conjunto de recipientes a presión en paralelo (incluso si solo hay 1 recipiente) se denomina ETAPA.

El sistema de OI que se muestra en la Figura 1.6 se llama conjunto de 2 etapas, o conjunto 2:1, lo que indica que hay 2 etapas (por los 2 números), y la primera etapa tiene 2 recipientes a presión y la segunda etapa tiene 1. recipiente a presión. Una matriz 10:5 tendría 2 etapas; la primera etapa tendría 10 recipientes a presión mientras que la segunda etapa tendría 5 recipientes a presión. Una matriz 4:2:1 tendría 3 etapas, con 4 recipientes a presión en la primera etapa, 2 recipientes a presión en la segunda etapa y 1 recipiente a presión en la tercera etapa.

Reciclar

La Figura 5.6 muestra un conjunto de RO con reciclaje de concentrado. Generalmente se utiliza un reciclado de concentrado en sistemas de RO más pequeños, donde la velocidad del flujo cruzado no es lo suficientemente alta como para mantener un buen lavado de la superficie de la membrana. El retorno de parte del concentrado a la alimentación aumenta la velocidad del flujo cruzado y reduce la recuperación del módulo individual, reduciendo así el riesgo de contaminación.

Figura 1.7 Conjunto dos por uno con reciclaje de concentrado.

Reciclar también tiene algunas desventajas:

· Menor calidad general del producto. Esto se debe a que se agrega un rechazo de concentración relativamente alta al afluente de menor concentración.

· Mayores requisitos de bomba de alimentación, porque la bomba de alimentación de OI ahora debe presurizar tanto la corriente afluente como la corriente de rechazo reciclada. Como resultado, la bomba de alimentación de RO debe ser más grande, lo que puede significar un mayor capital para el sistema de RO.

· Mayor consumo de energía, nuevamente debido a que las corrientes rechazadas e entrantes se juntan y deben represurizarse. Esto da como resultado mayores costos operativos para el sistema.

Pase doble

El doble paso (o dos pasos) se refiere a una purificación adicional del permeado de un RO pasándolo por otro RO. La primera RO, como se describe en el Capítulo 5.1, sería la primera pasada. Luego, el permeado del primer paso se envía a otro RO conocido como RO de segundo paso. La RO de segundo paso “pule” el producto de RO del primer paso para producir agua de mayor calidad.

Figura 1.8 Ósmosis inversa de doble paso

La Figura 1.8 muestra un sistema de RO de doble paso. Los principios de diseño para la segunda pasada son generalmente los mismos que para la primera pasada. Sin embargo, debido a la baja concentración de sólidos disueltos y suspendidos en el afluente del segundo paso, los flujos de afluente y concentrado pueden ser mayores y menores, respectivamente, que para el sistema de OI del primer paso.

Pretratamiento parapurificador de ósmosis inversa

El rendimiento y la operación exitosa de un sistema de ósmosis inversa depende directamente de la calidad del agua que alimenta la ósmosis inversa. La naturaleza de los componentes del agua de alimentación puede influir en el rendimiento de la membrana al provocar incrustaciones, incrustaciones o degradación de la membrana.

Calidad del agua Es importante que antes de enviar agua a membranas de ósmosis inversa semipermeables, el tratamiento previo sea eficaz para reducir el problema de contaminación, incrustaciones o degradación de la membrana.

Sólidos suspendidos

Los sólidos en suspensión normalmente se miden mediante turbidez. La turbidez mide la capacidad de dispersión de la luz de las partículas en el agua. Las pautas de calidad del agua exigen una turbidez del afluente de menos de 1 unidad nefelométrica de turbiedad (NTU), lo que también es un requisito de garantía de los fabricantes de membranas. Exceda 1 NTU y la garantía de la membrana quedará anulada. Cuanto menor sea la turbidez, es menos probable que las membranas se ensucien con sólidos en suspensión. Las mejores prácticas de ósmosis inversa exigen una turbidez del agua de alimentación inferior a 0,5 NTU.

microbios

La contaminación microbiana de las membranas de ósmosis inversa es un problema importante. Las colonias bacterianas crecerán prácticamente en cualquier lugar del módulo de membrana donde las condiciones sean favorables. La polarización por concentración proporciona un entorno junto a la superficie de la membrana que está enriquecido en nutrientes para los microbios. Las colonias satélite pueden desprenderse y comenzar a crecer en otras partes dentro del módulo de membrana, aumentando la superficie de la membrana cubierta de microbios y su biopelícula asociada. La contaminación microbiana reducirá la productividad de la membrana, aumentará la presión de funcionamiento y aumentará la caída de presión.

Orgánicos

Los compuestos orgánicos se adsorben en la superficie de la membrana, lo que produce una pérdida de flujo que puede ser permanente en algunos casos.4 La adsorción se favorece a un pH inferior a 9 y donde los compuestos orgánicos están cargados positivamente. Particularmente problemáticos son los compuestos orgánicos emulsionados, que pueden formar una película orgánica sobre la superficie de la membrana. Las incrustaciones orgánicas exacerban las incrustaciones microbianas, ya que muchas sustancias orgánicas son nutrientes para los microbios. Se recomienda que la concentración orgánica, medida como carbono orgánico total (TOC), sea inferior a 3 ppm para minimizar el potencial de contaminación. La contaminación orgánica de la membrana disminuirá la productividad de la misma.

Color

El color también se adsorbe en la superficie de la membrana de RO. El color generalmente se compone de sustancias húmicas naturales que se forman cuando sustancias orgánicas como las hojas se pudren. Las sustancias húmicas se componen a su vez de tres tipos diferentes de compuestos orgánicos. El ácido húmico es aquel color que precipita durante la acidificación; Estos compuestos orgánicos son de color marrón oscuro a negro. El ácido fúlvico no precipita durante la acidificación; estas sustancias son de color amarillo a amarillo-marrón. Finalmente, la humina no es soluble a ningún pH y es de color negro.

Rieles

Las membranas de ósmosis inversa se ensucian fácilmente con metales precipitados, incluidos hierro, manganeso y aluminio. El hierro y el manganeso solubles (y el cobalto presente en algunas soluciones de bisulfito utilizadas para la decloración) también son un problema para las membranas de ósmosis inversa. Estos metales catalizarán la oxidación de la membrana de OI, lo que provocará una degradación de la membrana. Al bajar el pH y reducir la concentración de oxígeno, se pueden tolerar concentraciones más altas de hierro soluble. Las incrustaciones de metal aumentarán la caída de presión y disminuirán la productividad. La oxidación de la membrana con metales solubles dará como resultado un menor rechazo de sal y una mayor productividad.

Sulfuro de hidrógeno

El sulfuro de hidrógeno se encuentra típicamente en agua de pozo que carece de oxígeno. Este compuesto se oxida y libera fácilmente azufre elemental, que es muy pegajoso y provoca una obstrucción irreversible de las membranas de ósmosis inversa. También se pueden formar sulfuros metálicos que pueden precipitar. Los depósitos pueden ser de color negro hollín o gris pastoso. La contaminación con azufre elemental o sulfuros metálicos provocará una disminución del flujo y un aumento en el paso de sal.

Sílice

La sílice, como silicatos insolubles y como sílice soluble o “reactiva”, puede causar problemas en un sistema de ósmosis inversa. Los silicatos insolubles se forman cuando precipita la sílice. Cuando hay hierro y aluminio presentes, los silicatos de estos metales se pueden formar rápidamente y con una concentración de sílice menor que la saturación. La saturación de sílice soluble es función de la temperatura y el pH. La sílice es más soluble a temperaturas más altas y a un pH inferior a 7,0 y superior a 7,8.

La sílice soluble a menudo limita la recuperación de un sistema de ósmosis inversa debido al potencial de formación de incrustaciones y la dificultad para eliminar las incrustaciones de sílice de las membranas. Hay disponibles antiincrustantes de sílice que pueden soportar hasta aproximadamente 200 ppm de sílice (según las condiciones y el fabricante del antiincrustante).

Carbonato de calcio

La incrustación de carbonato de calcio es quizás el tipo de problema más común, con la posible excepción de la contaminación microbiana, que experimentan las membranas de OI. Afortunadamente, es bastante fácil de detectar y manejar. Básicamente, si el producto iónico (IP) del carbonato de calcio en el rechazo de RO es mayor que la constante de solubilidad (Ksp) en las condiciones de rechazo, entonces se formarán incrustaciones de carbonato de calcio. Si IP < Ksp, el escalado es poco probable.

Metales traza: bario y estroncio

El bario y el estroncio forman incrustaciones de sulfato que no son fácilmente solubles. De hecho, el bario es el menos soluble de todos los sulfatos alcalinotérreos. Puede actuar como catalizador de las incrustaciones de sulfatos de estroncio y calcio. Es necesario realizar análisis del producto iónico con las constantes de solubilidad de los sulfatos de bario y estroncio para determinar el potencial de incrustación con estas especies. Si el producto iónico (IP) del sulfato de bario excede la constante de solubilidad, se formarán incrustaciones. Tenga en cuenta que en el caso del sulfato de estroncio, si IP>Es probable que se produzca un escalado de 0,8 Ksp. Sin embargo, el período de inducción (el tiempo que tarda en formarse incrustaciones) es más largo para estas incrustaciones a base de sulfato que para las incrustaciones de carbonato de calcio.

El bario y el estroncio se pueden reducir en el agua de alimentación de ósmosis inversa mediante ablandamiento con sodio. El antiincrustante se puede utilizar para controlar o inhibir la incrustación sin reducir la concentración de ninguna de las especies.

Cloro

Las membranas compuestas de poliamida son muy sensibles al cloro libre (recuerde del Capítulo 4.2.1 que las membranas de acetato de celulosa pueden tolerar hasta 1 ppm de cloro libre de forma continua). La degradación de la membrana compuesta de poliamida ocurre casi inmediatamente después de la exposición y puede resultar en una reducción significativa del rechazo después de 200 y 1000 ppm de horas de exposición al cloro libre (en otras palabras, después de 200 a 1000 horas de exposición a 1 ppm de cloro libre). La tasa de degradación depende de dos factores importantes:

1) la degradación es más rápida a pH alto que a pH neutro o bajo,
2) la presencia de metales de transición como el hierro, catalizará la oxidación de la membrana.

El mecanismo de degradación es la pérdida de reticulación del polímero. Esto da como resultado que el polímero de la membrana se disuelva, de manera similar a una media de nailon cuando se expone a blanqueador con cloro. El daño es irreversible y continuará mientras la membrana esté expuesta al oxidante.

Soluciones de pretratamiento

Filtros de presión multimedia

Los filtros de presión multimedia están diseñados para reducir la turbidez y los coloides (medidos como SDI) en el agua. Estos filtros pueden eliminar partículas. hasta aproximadamente 10 micrones de tamaño. Si se agrega un coagulante a la corriente de entrada del filtro, a veces se puede lograr la reducción de partículas hasta 1-2 micrones. La eficiencia de eliminación típica de los filtros de presión multimedia es de aproximadamente el 50 % de las partículas en el rango de tamaño de 10 a 15 micrones. La turbidez del afluente para el pretratamiento con OI se limita a aproximadamente 10 NTU. Con una turbidez superior a 10 NTU, estos filtros pueden lavarse a contracorriente con demasiada frecuencia para proporcionar una calidad constante del efluente en recorridos razonables.

Los filtros de presión multimedia contienen capas graduadas de antracita sobre arena y granate. La Figura 1.9 muestra una sección transversal de un filtro multimedia. El material fino del granate es más denso que el material grueso de la antracita. No existe un límite discreto entre cada una de las capas; hay una transición gradual de una densidad y aspereza del material a la siguiente. De lo contrario, se produciría una acumulación de partículas en cada interfaz. Posteriormente, las partículas se eliminan a través del filtro mediante atrapamiento físico. Las partículas más grandes se eliminan en la parte superior mediante la antracita, mientras que las partículas más pequeñas se eliminan posteriormente mediante la arena y el granate. Los filtros multimedia ofrecen una filtración más fina que los filtros de doble medio (antracita y arena) debido a la naturaleza relativamente fina del granate.

Filtros de carbón

Filtros de carbón activado se utilizan para reducir la concentración de compuestos orgánicos en el agua de alimentación de RO. Estos filtros también se utilizan para eliminar oxidantes como el cloro libre de Agua de alimentación RO.

El carbón activado se deriva de materiales naturales como el carbón bituminoso, el lignito, la madera, los huesos de frutas, los huesos y las cáscaras de coco, por nombrar algunos. Las materias primas se queman en un ambiente con poco oxígeno para crear carbón, que luego se activa con vapor, dióxido de carbono u oxígeno. Para la mayoría de las aplicaciones industriales se utiliza carbón bituminoso. Esto se debe al menor tamaño de los poros, mayor área superficial y mayor densidad que otras formas de carbono, lo que da al carbono bituminoso una mayor capacidad para el cloro. El carbono también puede presentarse en una de tres formas: en polvo (PAC), en bloque extruido (CB) y granular (GAC).

La mayoría de las aplicaciones industriales utilizan GAC, ya que es el costo más bajo de los 3 tipos de medios de carbono y este tipo de carbono se puede reutilizar.

Todo el carbono se caracteriza por una gran superficie. Un gramo de carbono puede tener una superficie superior a 500 m2, siendo alcanzables 1.500 m2. Es necesaria una superficie elevada para reducir los compuestos orgánicos y el cloro dentro de un tiempo de residencia razonable.

Filtros de hierro

Muchas aguas de pozo contienen hierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno solubles que se oxidan en presencia de oxígeno o cloro para formar hidróxidos insolubles y azufre elemental, todo lo cual ensucia las membranas de ósmosis inversa (en el caso del azufre elemental, la contaminación es irreversible).

Los medios de dióxido de manganeso se utilizan para oxidar y filtrar los metales oxidados. Específicamente, la arena verde de manganeso y alternativas como BIRM (a veces llamados mejores medios de eliminación de hierro) y Filox, son tres tipos de medios que contienen dióxido de manganeso que se utilizan para oxidar y filtrar hierro, manganeso y similares (BIRM es una marca registrada de Clack Corporation , Windsor, Wisconsin). Filox contiene la mayor cantidad de dióxido de manganeso y tiene la esperanza de vida más larga de los tres medios.

Suavizadores de sodio

Los ablandadores de sodio se utilizan para tratar el agua afluente de RO para eliminar la dureza soluble (calcio, magnesio, bario y estroncio) que puede formar incrustaciones en las membranas de RO. Una vez conocidas como suavizantes de zeolita de sodio, las zeolitas han sido reemplazadas por perlas de resina plástica sintética. Para los suavizantes de sodio, estas perlas de resina son resina de poliestireno catiónica fuertemente ácida (SAC) en forma de sodio. El grupo activo es el ácido bencenosulfónico, en forma de sodio, no de ácido libre.

Filtros de resina gastada

En ocasiones se ha utilizado resina gastada o agotada para filtrar el agua afluente de ósmosis inversa. Estos filtros están diseñados para eliminar el sedimento y reducir el SDI de las fuentes de agua superficial.

Irradiación ultravioleta

La irradiación ultravioleta (UV) se utiliza para destruir bacterias y reducir compuestos orgánicos (medidos como TOC), así como para destruir cloro y cloraminas. Esta técnica consiste en pasar agua sobre una lámpara ultravioleta que funciona con una longitud de onda de energía específica.

Las bacterias requieren una dosis de radiación equivalente a unos 10.000 – 30.000 microvatios-segundo/centímetro cuadrado. Esto se puede lograr utilizando una longitud de onda de 254 nanómetros. Esta longitud de onda altera el ADN de los microbios, provocando que no puedan reproducirse, provocando su muerte.

Pretratamiento químico

El pretratamiento químico se centra en las bacterias, las incrustaciones de dureza y los agentes oxidantes. Se utilizan productos químicos para eliminar, destruir, inhibir o reducir químicamente estas especies.

Oxidantes químicos para la desinfección depurificador de ósmosis inversa Sistemas

Los oxidantes químicos utilizados para desinfectar los sistemas de RO incluyen peróxido de hidrógeno (peróxido), halógenos y ozono. Aunque los halógenos (y específicamente el cloro) son los oxidantes más populares que se utilizan junto con el pretratamiento de ósmosis inversa, no tienen el mayor potencial de oxidación-reducción (ORP). Como muestra la tabla, el ozono y el peróxido tienen casi el doble de capacidad de desinfección o ORP que el cloro.

A pesar de la OW relativamente baja, el cloro es el desinfectante más comúnmente utilizado en el pretratamiento de ósmosis inversa de agua salobre debido a su facilidad de uso y su capacidad para proporcionar desinfección residual (para la desalinización de agua de mar usando ósmosis inversa, el bromo (como HOBr) se utiliza predominantemente porque el alto contenido de bromo concentración en agua de mar típica formaría rápidamente ácido hipobromoso si se utilizara ácido hipocloroso).

Antiincrustantes

Los agentes secuestrantes (también conocidos como inhibidores de incrustaciones o antiincrustantes) se utilizan para minimizar la posibilidad de que se formen incrustaciones en la superficie de una membrana de OI. Los antiincrustantes funcionan mediante uno de tres métodos:

· Umbral de inhibición: la capacidad de mantener sales sobresaturadas en solución

· Modificación de cristales: la capacidad de cambiar las formas de los cristales, lo que da como resultado escamas suaves y no adherentes.

· Dispersión: la capacidad de impartir una carga altamente negativa al cristal, manteniéndolos separados y evitando la propagación.

Antiincrustante

La incrustación ocurre cuando los contaminantes se acumulan en la superficie de la membrana obstruyéndola efectivamente. Hay muchos contaminantes en el agua de alimentación municipal que son visibles para el ojo humano e inofensivos para el consumo humano, pero lo suficientemente grandes como para ensuciar (o tapar) rápidamente un sistema de ósmosis inversa. La contaminación generalmente ocurre en el extremo frontal de un sistema de RO y resulta en una mayor caída de presión a través del sistema de RO y un flujo de permeado más bajo. Esto se traduce en mayores costos operativos y, eventualmente, en la necesidad de limpiar o reemplazar las membranas de RO. Eventualmente se producirá suciedad hasta cierto punto, dado el tamaño de poro extremadamente fino de una membrana de ósmosis inversa, sin importar cuán efectivo sea su programa de pretratamiento y limpieza. Sin embargo, al contar con un tratamiento previo adecuado, minimizará la necesidad de abordar periódicamente los problemas relacionados con la contaminación en el agua tratada.

Las incrustaciones pueden deberse a lo siguiente:

· Materia particulada o coloidal (suciedad, limo, arcilla, etc.)

· Orgánicos (ácidos húmicos/fúlvicos, etc)

· Microorganismos (bacterias, etc). Las bacterias presentan uno de los problemas de incrustaciones más comunes, ya que las membranas de ósmosis inversa que se utilizan hoy en día no pueden tolerar un desinfectante como el cloro y, por lo tanto, los microorganismos a menudo pueden prosperar y multiplicarse en la superficie de la membrana. Pueden producir biopelículas que cubren la superficie de la membrana y provocan una gran contaminación.

· Avance del medio filtrante aguas arriba de la unidad de RO. Los lechos de carbón y los lechos suavizantes de GAC pueden desarrollar una fuga debajo del drenaje y, si no se realiza una posfiltración adecuada, los medios pueden contaminar el sistema de RO.

Metabisulfito de sodio

La decloración del agua de alimentación de las membranas compuestas de poliamida es necesaria ya que un polímero de membrana de poliamida no puede tolerar oxidantes de ningún tipo. Las opciones para la decloración incluyen carbón activado, alimentación química de metabisulfito de sodio y radiación UV. El carbono tiene su propio conjunto de dificultades, como se describió anteriormente, y la radiación ultravioleta puede requerir mucho capital. El metabisulfito de sodio es la técnica más comúnmente utilizada para declorar el afluente de RO.

Purificador de ósmosis inversa Patines

Un patín de OI incluye los recipientes a presión en los que están contenidos los módulos de membrana. Los derrapes también suelen incluir filtros de cartucho en una carcasa o carcasas y una bomba de alimentación de OI, aunque existen combinaciones solo con recipientes a presión o recipientes a presión con filtros de cartucho. Finalmente, en el patín se incluyen instrumentación y controles del sistema. La figura muestra un patín de RO con estos componentes.

La figura muestra un diagrama de flujo de proceso (PFD) detallado para un sistema de RO de matriz 2:1. La figura muestra los componentes principales de un sistema de ósmosis inversa, incluidos instrumentación, interruptores de control y válvulas.

Los componentes de un sistema de RO discutidos en este capítulo incluyen:

· Filtros de cartucho

· Bombas de alimentación RO (refuerzo)

· Recipientes a presión

· Colectores-materiales de construcción

· Instrumentación

· Control S

· Adquisición y gestión de datos.

· Bastidor deslizante RO

· Equipo auxiliar

Filtros de cartucho

Los filtros de cartucho generalmente se usan para pretratar directamente el agua afluente justo antes de las membranas de ósmosis inversa. Los filtros de cartucho están diseñados para evitar que la resina y los medios que pueden haberse transportado desde los suavizadores y filtros aguas arriba lleguen a la bomba de alimentación de RO y dañen el impulsor, así como también lleguen a los módulos de membrana de RO y bloqueen los canales de alimentación. También están diseñados para eliminar macropartículas que podrían desgastar o penetrar físicamente la fina capa de membrana. Los filtros de cartucho no están diseñados para la eliminación masiva de sólidos suspendidos, turbidez o SDI.

Purificador de ósmosis inversa Bombas de alimentación

El tipo más común de bomba de alimentación de RO industrial de agua salobre (a veces denominada bomba “de refuerzo”) es una bomba centrífuga, aunque algunas unidades más antiguas todavía usan bombas de desplazamiento positivo. Las bombas centrífugas son muy adecuadas para agua salobre. purificador de ósmosis inversa Filtrar aplicaciones porque estas bombas funcionan favorablemente con flujos medios (normalmente menos de 1000 gpm) a presiones relativamente bajas (hasta 400 psig). Las bombas de desplazamiento positivo tienen mayor eficiencia hidráulica, pero están plagadas de mayores requisitos de mantenimiento en comparación con las bombas centrífugas.

Recipientes a presión

Un recipiente a presión es la carcasa de presión para los módulos de membrana y contiene el agua de alimentación a presión. Hay varios niveles de presión disponibles según la aplicación:

· Ablandamiento de agua: 50 psig hasta 150 psig

· Agua salobrepurificador de ósmosis inversa: 300 psig hasta 600 psig

· Agua de marpurificador de ósmosis inversa: 1000 psig hasta 1500 psig

Los recipientes a presión están hechos específicamente para adaptarse a cualquier diámetro del módulo de membrana que se utilice, ya sea un módulo de membrana de agua del grifo de 2,5 pulgadas de diámetro hasta un módulo de membrana industrial de 18 pulgadas de diámetro. La longitud del recipiente a presión puede ser desde un módulo de membrana tan corto como hasta siete módulos de membrana en serie.

Colectores-Materiales de Construcción

La tubería de baja presión en un patín de OI suele ser de PVC cédula 80. Esto incluye la alimentación, el concentrado de baja presión y las tuberías de producto. Las tuberías de alta presión suelen ser de acero inoxidable cédula 10,316L (adecuadas para aguas con corrientes de concentrado inferiores a 7000 ppm TDS). Las aplicaciones sanitarias (como procesamiento alimentario, farmacéutico o biotécnico) generalmente son todas de acero inoxidable para permitir la desinfección del sistema.

Las consideraciones sobre las tuberías de distribución de permeado de OI deben tener en cuenta el hecho de que el permeado es altamente corrosivo. Es difícil modernizar un sistema de ósmosis inversa en una instalación con tuberías de permeado de acero al carbono, ya que las tuberías se corroerán. Se recomiendan materiales no metálicos como plásticos y fibra de vidrio para tuberías de distribución de productos de OI de baja presión.

Instrumentación

La instrumentación es clave para operar y monitorear un sistema de RO. Desafortunadamente, existe poca uniformidad entre los proveedores de equipos de ósmosis inversa en la instrumentación que ofrecen.

La mayoría de los proveedores suministran los instrumentos de afluente, rechazo y permeado enumerados con la excepción de los monitores de pH, temperatura y cloro u ORP, que a veces están disponibles como opciones. Sin embargo, muchos proveedores no incluyen la instrumentación entre etapas. Esta es una omisión importante, ya que esta instrumentación es vital para determinar si los problemas con un sistema de RO se deben a incrustaciones en la primera etapa de un RO o a incrustaciones en la última etapa de un RO.

Control S

La mayoría de los patines de ósmosis inversa están equipados con un microprocesador o un controlador lógico programable (PLC). Tanto el microprocesador como el PLC reemplazaron los paneles de relés mecánicos, que eran de tamaño muy grande y tenían tendencia a solucionar problemas difíciles. Desde los inicios de la fabricación de RO, los paneles de control en la mayoría de los casos eran lo suficientemente grandes como para que un ser humano de tamaño promedio pudiera estar de pie. La tecnología actual permite que los controles se monten directamente en las unidades de RO y ahorren una gran cantidad de espacio. El PLC y el microprocesador ofrecen tecnología de relé digital que se conectan dentro de módulos básicos, también conocidos como ladrillos (o conjuntos de chips). Esto se opone al relé electromecánico.

Los microprocesadores generalmente se encuentran en sistemas de RO más pequeños o de menor precio, mientras que los controles PLC se utilizan para sistemas más grandes y complicados que requieren un mayor control sobre las condiciones del proceso. Los principales proveedores de unidades PLC para sistemas de RO incluyen Allen-Bradley y Siemens.

Adquisición y gestión de datos

Se utiliza una interfaz de operador para registrar los datos recopilados por el PLC. La interfaz de operador suele ser otra computadora (a veces llamada interfaz hombre-máquina o HMI). La HMI utiliza pantallas de proceso con lecturas de sensores en tiempo real para que el operador pueda evaluar rápidamente el estado del sistema. El operador utiliza el panel de control para ajustar la configuración de alarma y encender y apagar el equipo de proceso. Sin embargo, una vez en ejecución, el PLC controla y ejecuta el sistema automáticamente, sin más intervención del operador. Los indicadores de estado comunes de HMI se enumeran a continuación:

· Todas las alarmas de apagado

· Tiempo total de ejecución

· Modo de funcionamiento RO

· Recuperación

· Flujo de afluencia

· Flujo de rechazo

· Flujo de permeado

· Estado de la bomba

· Estado de la válvula

Purificador de ósmosis inversa Marco deslizante

Purificador de ósmosis inversa Los patines suelen estar contenidos dentro de un marco de acero inoxidable 304, acero galvanizado o recubierto de uretano. Los patines deben diseñarse para facilitar el acceso para el seguimiento y el mantenimiento. El acceso a los controles, instrumentos, válvulas, bomba y motor y membranas es esencial. A menudo se pasa por alto el acceso al permeado desde cada recipiente a presión. Sin dicho acceso, no es posible crear perfiles y sondear para solucionar problemas de rendimiento deficiente.

Sistema CIP de limpieza in situ

Las membranas de ósmosis inversa inevitablemente requerirán una limpieza periódica, entre 1 y 4 veces al año, dependiendo de la calidad del agua de alimentación. Como regla general, si la caída de presión normalizada o el paso de sal normalizado ha aumentado en un 15%, entonces es el momento de limpiar las membranas de RO. El sistema CIP realiza este trabajo de limpieza de forma automática o manual en filtración de agua proceso.

—— por Louisa@gzchunke.com