CÓMO DISEÑAR UNA PLANTA DE ÓSMOSIS INVERSA EN 10 PASOS
Hoy, explicaremos 10 pasos de diseño de sistema de osmosis inversa. fornido es profesional Planta de osmosis inversa fabricante de Guangzhou, China. Diseñamos más de 1000 sistemas de purificación de agua por ósmosis inversa para aplicaciones comerciales e industriales.
Ahora, revisamos el diseño paso a paso de la planta de ósmosis inversa.
1. Evaluar la fuente de agua de alimentación, la calidad del agua de alimentación y la calidad del agua tratada
Como saben, en la tierra, solo el 2% del agua es agua dulce. Todas las demás aguas, como aguas subterráneas, agua de río, agua de mar, agua de océano, agua de lago, no son adecuadas para beber o usar directamente en su aplicación. Porque estas aguas tienen peligrosos compuestos orgánicos e inorgánicos, bacterias y virus. Entonces, tenemos que purificar estas aguas. El resultado de la prueba es importante para diseñar una planta de ósmosis inversa.
Tienes fuente de agua, primero debes saber más sobre tu agua. La mejor manera es enviar una botella de agua al laboratorio de pruebas de tu ciudad.
Te dan un resultado de análisis algo como esto. A partir de este informe, primero verifique su nivel de TDS. TDS significa sólidos totales disueltos, para obtener más detalles sobre TDS, le sugiero que vea nuestro video. Pongo enlace abajo y aquí.
Con respecto a su aplicación, qué nivel de TDS desea lograr para el agua tratada. Por ejemplo, si usa agua tratada para la industria farmacéutica, el nivel de TDS debe ser inferior a 1 ppm, si es para riego, el nivel de TDS debe ser inferior a 500 ppm, si es para beber, el nivel de TDS debe estar entre 100 y 500 ppm.
2. Determinar el tipo de flujo
Hay dos tipos de flujo. Flujo pistón y recirculación de concentrado.
Normalmente, todos nuestros sistemas son de flujo pistón continuo. En el flujo pistón, el agua de alimentación pasa una vez por el sistema.
Aquí se ve el diagrama de flujo de pistón. El agua de alimentación pasa por los elementos de la membrana y se obtiene agua permeada y agua concentrada. Pero a veces, si es posible, para aumentar la cantidad de permeado y la eficiencia en todo el sistema, devolvemos agua concentrada a la fuente de agua de alimentación. Este tipo de flujo es recirculación de concentrado. Depende del nivel de TDS del agua concentrada, la tasa de recuperación de la membrana y el tipo de membrana. Entonces, el tipo de flujo es otro criterio importante para diseñar una planta de ósmosis inversa.
Aquí puede ver el diagrama del sistema de ósmosis inversa tipo recirculación de agua concentrada.
Determinar el tipo de flujo necesita experiencia y conocimiento técnico.
3. Seleccione Membrana y Tipo de membrana
En el diseño de una planta de ósmosis inversa, los elementos se seleccionan de acuerdo con la salinidad del agua de alimentación, la tendencia al ensuciamiento del agua de alimentación, el rechazo requerido y los requisitos de energía. El primer factor que debe tenerse en cuenta es la fuente de alimentación. Si la alimentación es agua salobre, se deben seleccionar los tipos BW para membranas. Si la alimentación es agua de mar, SW tipos de membrana ro debe ser considerada. El TDS para agua salobre está entre 1000 y 15 000 mg/l, y en agua de mar es más de 15 000 mg/l. Mientras tanto, mg/l y ppm es la misma unidad.
4. Selección del flujo de diseño
Las empresas de tratamiento de agua están diseñando una planta de ósmosis inversa con respecto a la tasa de flujo de permeado específico y la tasa de recuperación. Tasa de recuperación significa cuánto por ciento del agua de alimentación se convierte en agua tratada permeada.
El factor que tiene la mayor influencia en el diseño del sistema de membranas es la tendencia al ensuciamiento y la formación de incrustaciones del agua de alimentación. Para obtener más información sobre las incrustaciones y las incrustaciones, le sugiero que vea nuestro video, en la sección de explicación y aquí, le comparto el enlace.
Un sistema de membrana debe diseñarse de manera que cada elemento del sistema opere dentro de un rango de condiciones operativas recomendadas para minimizar la tasa de ensuciamiento y ayudar a evitar daños mecánicos. Las condiciones de funcionamiento de estos elementos están limitadas por:
• recuperación máxima
• caudal máximo de permeado
• caudal mínimo de concentrado
• caudal máximo de alimentación
Aquí hay una tabla para la tasa de flujo, con respecto al SDI (índice de densidad de sedimentos), algunos fabricantes de membranas RO sugirieron tasas de flujo, ahora vemos cómo usarlo. Por ejemplo, si tiene agua de pozo, su índice SDI es inferior a 3, el flujo promedio de su sistema como L/m2.h es 22 -29. 22 es la tasa de flujo mínima y 29 es la tasa de flujo máxima, y la tasa máxima de recuperación del elemento es 19%. Estos valores son importantes para diseñar una planta de ósmosis inversa.
5. Cálculo del número de módulo
Para calcular el número de módulo, tenemos que saber:
· Caudal de permeado (Qp) (m3/día)
· Área activa de la membrana, (Ae) (m2)
· Flujo de diseño, (f) (L/m2.h)
El flujo de permeado es la capacidad de su máquina, cuánta agua necesita por día. Área activa de la membrana, puede obtenerla del proveedor de membranas Especificación de la membrana RO y flujo de diseño L/m2.h, ya se los indiqué en la tabla.
Después de determinar el tipo de módulo, como SW o BW, según la fuente de alimentación y el TDS, puede seleccionarlo del catálogo. Puede obtener información importante en el catálogo, como el rendimiento especificado, la descripción general del producto, el uso del producto y las restricciones.
Por ejemplo, usamos Dupont Especificación del elemento Filmtec BW30-400. Os dejo un enlace, también podéis descargarlo desde su página oficial. Aquí vemos, el área activa es de 37 m2, el caudal de permeado es de 40 m3/d, el rechazo de sal es del 99 %.
También aquí, el tamaño de la membrana se puede ver. El diámetro (C) es de 7,9 pulgadas, es casi 8 y la longitud (A) es de 40 pulgadas. Por lo que se llama en el mercado como 8040.
Ahora, hacemos un ejemplo. Entonces, no olvide, si diseña un sistema de ósmosis inversa de 250 a 2000 lph, debe usar un elemento de tamaño 4040, 3000 lph y más, debe usar un elemento de tamaño 8040.
Para calcular el número de elemento, es decir, el número de membrana de ósmosis inversa, usamos esta ecuación:
Ecuación para número de elemento:
Por ejemplo, tenemos agua de pozo, el índice SDI es inferior a 3. Verificamos nuestra tabla. La tasa de flujo es 22-29, si desea calcular el número máximo de elementos, debe usar 22, para el número mínimo de elementos, debe usar 29.
Por ejemplo, necesitamos agua 6000 litros por hora. Este es nuestro caudal de permeado (Qp). Nuestro TDS de agua de pozo es superior a 10000 ppm, es agua salobre, elegimos membrana tipo BW. Esta es la especificación del elemento Dupont Filmtec BW30-400. El área activa del elemento es 37m2 (Ae). Ahora, usamos la ecuación y ponemos el número en la ecuación para diseñar una planta de ósmosis inversa.
Sin min= 6000/(37×29)= 7.3 = 6
Ne máx = 6000/(37×22) =5,59 = 7
Como puede ver, para un sistema de 6000 lph, puede usar 6 piezas de membrana RO.
6. Cálculo del número de recipientes a presión (Nv)
Número total de recipientes a presión necesarios = (número total de módulos) / (número de módulos en un recipiente a presión).
El número calculado debe redondearse al entero más próximo. Tal como encuentras el número 5.89, por lo que puedes usar 6 recipientes. Para sistemas grandes, los recipientes de 6 elementos son estándar, pero están disponibles recipientes con hasta 8 elementos. Para sistemas más pequeños y/o compactos, se pueden seleccionar recipientes más cortos.
Sistemas pequeños como 250, 500 litros por hora, solo un elemento 4040 o dos 4040 pueden ser suficientes.
Por ejemplo, si vamos nuestro 6000lph Sistema de ósmosis inversa Por ejemplo, encontramos que necesitamos 6 membranas de ro, si elegimos una carcasa de membrana de 2 elementos, necesitamos una carcasa de 3 membranas.
Mientras tanto, la carcasa de membrana y los recipientes de elementos son lo mismo, cada país usa un término diferente para ello.
7. Cálculo de recuperación (S) %
La recuperación es la relación entre el flujo de permeado y el flujo de agua de alimentación, se calcula como esta ecuación.
Con una mayor recuperación, la presión puede aumentar un poco, pero la salmuera estará más concentrada, lo que puede dificultar la eliminación.
En el sistema RO, la recuperación es una función del rechazo de sal. Por lo tanto, las capacidades de rechazo de las membranas de OI se especifican con un porcentaje de rechazo de sal o un valor de corte de peso molecular (MWCO). Por lo tanto, el rechazo de sal se usa típicamente para las membranas de RO como esta ecuación:
Abreviatura
· El rechazo es adimensional y (expresado como una fracción).
· CP = concentración en permeado,
· CF = concentración en el agua de alimentación.
El rechazo se puede calcular para parámetros generales como TDS o conductividad.
Quizá sea mejor explicar con un ejemplo cómo usar esta ecuación en el diseño de una planta de ósmosis inversa:
Por ejemplo, tenemos agua salobre, su TDS es de 12000 ppm y queremos obtener agua permeada para riego de 500 ppm. Utilizamos membrana BW y su rechazo de sales es del 97%.
Tenemos ecuación:
Si no sabe cómo usar el cálculo de números logarítmicos y exponenciales, puede hacerlo fácilmente con el método de prueba y error, en este método, le da valor a S, para la tasa de recuperación del sistema de agua salobre entre 0,40 y 0,70, por lo que comenzamos con 0,45 , y encontramos que 0.56 significa una tasa de recuperación del 56%.
8. Cálculo de etapas
El número de etapas define por cuántos recipientes a presión en serie pasará la alimentación hasta que salga del sistema y se descargue como un concentrado. Cada etapa consta de un cierto número de recipientes a presión en paralelo.
Aquí, te daré dos tablas para agua salobre y agua de mar. Puede usar estas tablas para elegir el número de etapas correcto y la tasa de recuperación. Pero, normalmente estamos usando el software ROSA o WAVE para asegurarnos del número de etapas.
9. Determinar la relación entre etapas (R)
La relación del número de recipientes a presión en las etapas subsiguientes se denomina relación de escalonamiento, la mostramos con R.
Para un sistema con cuatro recipientes en la primera y dos recipientes en la segunda etapa, la relación de escalonamiento es 2:1. Por lo tanto, un sistema de tres etapas con cuatro, tres y dos recipientes en la primera, segunda y tercera etapa, respectivamente, tiene una relación de etapas de 4:3:2. En los sistemas de agua salobre, las relaciones de escalonamiento entre dos etapas subsiguientes suelen ser cercanas a 2:1 para recipientes de 6 elementos y menores que eso para recipientes más cortos. Por lo tanto, en los sistemas de agua de mar de dos etapas con recipientes de 6 elementos, la relación de etapas típica es de 3:2.
Por lo tanto, la etapa ideal de un sistema es tal que cada etapa opera en la misma fracción de la recuperación del sistema, siempre que todos los recipientes a presión contengan el mismo número de elementos. Entonces, la relación de etapas R de un sistema con n etapas y una recuperación del sistema S (como fracción) se puede calcular con esta ecuación para diseñar una planta de ósmosis inversa:
El número de recipientes a presión en la primera etapa Nv(1) se puede calcular con la relación de escalonamiento R a partir del número total de recipientes Nv.
10. Equilibre la tasa de flujo de permeado
El caudal de permeado del último módulo de un sistema es normalmente inferior al caudal de los primeros elementos. Entonces, esto es el resultado de la caída de presión en el canal de alimentación y el aumento de la presión osmótica de la alimentación al concentrado.
Bajo ciertas condiciones, la relación del caudal de permeado del primer elemento y el último elemento puede llegar a ser muy alta. Estas condiciones tales como:
· La alta recuperación del sistema
· Alta salinidad de alimentación
· Membranas de baja presión
· Alta temperatura del agua
· Nuevas membranas
El objetivo de diseñar una planta de ósmosis inversa
El objetivo de un buen diseño es equilibrar la tasa de flujo de elementos en diferentes posiciones en consecuencia. Esto se puede lograr por los siguientes medios:
• Aumento de la presión de alimentación entre etapas
• Aplique una contrapresión de permeado solo a la primera etapa de un sistema de dos etapas
• Sistema híbrido: utilice membranas con menor permeabilidad al agua en las primeras posiciones y membranas con mayor permeabilidad al agua en las últimas posiciones: por ejemplo, membranas de agua de mar de alto rechazo en la primera y membranas de agua de mar de alta productividad en la segunda etapa de un sistema de ósmosis inversa de agua de mar.
Quiero decir nuevamente, si diseña el sistema de acuerdo con estos pasos, existe la probabilidad de que el sistema diseñado tenga algunos problemas. Entonces, es necesario analizar el sistema usando algún software como ROSA o WAVE para corregir los errores. Porque como fabricante de tratamiento de agua, primero verificamos todos los sistemas con el software para ver si hay algún problema de diseño en consecuencia. Es muy importante, si desea aprender a usar estos softwares, por favor escriba un comentario.
Para obtener más información sobre el diseño de una planta de ósmosis inversa, puede contactarnos libremente. Si necesita una cotización, complete el siguiente formulario y nos comunicaremos con usted pronto.