tratamiento y control de osmosis inversa - programa aqa rev2
TRANSCRIPT
AQA QUIMICA S.A.
Proporciona: Soporte y Asesora Tcnica, as como Productos Qumicos y Servicios para la Tecnologa de Desalacin del Agua por Membranas de Osmosis Inversa. Importa: prevenir, reducir y controlar ensuciamientos que ocurren en las membranasIng. Antenor Torres S. Ingeniero Quimico [email protected] 999573598
Principios de Osmosis Inversa Flujos Tangencial: Alimentacin y Rechazo Flujo Perpendicular: Permeado La alta velocidad de los flujos de alimentacin y rechazo reduce eficientemente el ensuciamiento, alejndolo de la superficie de las membranas.
Pre-tratamientoMembranasMicrofiltracin (MF) Ultrafiltracin (UF)
El Sistema TotalPost-tratamientoMembranasMicrofiltracin (MF) Ultrafiltracin (UF) Pulidor de O.I.
FiltracinCamas Mltiples Cartuchos Arenas verdes Carbn Activado
Intercambio Inico
Intercambio IonicoSuavizacin Camas separadas Camas mezcladas
O.I.
Camas separadas Camas Mezcladas ED/EDR
Dosificacin QumicaAjuste de pH Cloracin
Dosificacin QumicaAnti-incrustante Dispersante Coagulacion / floculacion Ajuste de pH Cloracin/Decloracin
OtrosFiltracin sub-micrnica Desgasificacin Almacenamiento
OtrosIntercambio de calor Desgasificadores UV
Control Integral
Configuracion del SistemaI Paso
Flujo de Permeado I Paso 12 m3/h Flujo de Concentrado 18 m3/h
Bomba de Alta presin
Flujo de alimentacin 30 m3/h
I Etapa Flujo de Permeado III paso 5 m3/hII Paso
Flujo de Permeado II paso 10,2 m3/h
III Paso
Bomba de Alta presin Flujo de alimentacin 12 m3/h II Etapa I Etapa Flujo de Concentrado 1,8 m3/h
I Etapa Flujo de Concentrado 0,8 m3/h
Descripcion al interior del tubo de presion
Perfil de FlujosPermeado 71,6 m3/dia
19,2
16,8
12
9,6
7,2
6,6
178,6 m3/dia Concentrado 107,0 m3/dia Alimentacin 178,6 m3/dia
Perfil de PresionesPermeado
58,6
58,4
58,2
58,1
57,9
57,8
Concentrado 57,8 Bar Alimentacin 58,8 Bar
Perfil del Total de Solidos DisueltosPermeado 116 ppm
57,5
66,2
76,3 48840
87,8
101
115,3
38995
43692
53330
57560
61201
Concentrado 64914 ppm Alimentacin 38995 ppm
Normalizacion de datos Los calculos de normalizacion son necesarios para corregir la influencia de los cambios de temperatura y de sales disueltas del agua de alimentacion, sobre el flujo de permeado, presion de alimentacion y calidad del agua producto, que estan relacionados directamente con el ensuciamiento. Ejemplo: Una disminucion de 10 grados en la temperatura de alimentacion causa un 30% de perdida en el flujo de permeado.
Efectos de la temperatura en las variables de operacion
Cuando la temperatura aumenta, el flujo de permeado incrementa. Cuando la temperatura aumenta, el rechazo de sales decrece (incrementa las sales en el permeado).
Temperatura Performance vs. Temperatura
Efectos de la presion en las variables de operacion Cuando la presion aumenta, el rechazo de sales incrementa (mejora la salinidad del permeado). Cuando la presion aumenta, el flujo de permeado incrementa.
Pressure Performance vs. Pressure
Condicion de Ensuciamiento200 180 160 140 120 Temperatura 100 80 60 40 20 0 Flujo Presion
Flujo Normalizado105 100 95 90 85 Flujo normalizado 80
Cinco Ensuciamientos principales
Ensuciamiento por Incrustaciones. Ensuciamiento coloidal. Ensuciamiento Qumico. Ensuciamiento Biolgico. Limpiezas Inadecuadas.
Ensuciamiento por Incrustaciones Incrustacion ocurre cuando minerales solubles se concentran en osmosis inversa y exceden los limites de solubilidad. Obtener un analisis Fisico-quimico completo. Evaluar potencial de incrustacion. Asegurarse que el potencial de incrustacion es puede mantenerse bajo control.
Efectos de Recuperacion
En un sistema que produce 1000 m3/dia.Recuperacin 40 % 50% 66% 75% 80% 90% Flujo Alim. Factor de Conc. 2500 m3/d 1.67 x 2000 m3/d 2x 1500 m3/d 3x 1330m3/d 4x 1250 m3/d 5x 1110 m3/d 10x
Ultimo elemento con Incrustacion
Incrustaciones de CaCO3
Incrustacion de sulfato
Incrustacion de Sulfato de Bario
Salida de membrana muy incrustada
Ensuciamiento Coloidal
Materia coloidal esta presente en casi todos tipos de aguas, y estas pueden ser: silica coloidal, arcilla, partculas de oxido, y bacteria. Tomar muestras de SDI y Turbidez. Evaluar el funcionamiento de los filtros media u otro equipo de prefiltrado
Ensuciamiento Coloidal
Ensuciamiento coloidal en los filtros cartuchos
Membrana con ensuciamiento de Fe
Fe + CaCO3
Ensuciamiento coloidal : Fuga de medio filtrante
Ensuciamiento coloidal Fugas de Carbon
Ensuciamiento coloidal : Ingreso de particulados
Taponamiento Coloidal
Ensuciamiento Coloidal
Problemas Ensuciamiento Coloidal.
Formacion de BorrasAguas con alto contenido de solidos suspendidos fomenta la formacion de aglomerados o bolas de lodo (Cake). Cuando se retrolava y no se rompe el cake, estas bolas de lodo bajan al fondo del filtro, empeorando la calidad de filtracion.
Aplicacion de Aire
Es necesario una inyeccion de aire para romper y poder retrolavar eficientemente el medio filtrante. Lavado a presion superficial tambien ayuda.
RetrolavadoPosterior a la aplicacion de aire se retrolava.
Control de ensuciamiento Coloidal
Clarificadores. Filtros Multimedia. Adicion de Coagulantes en linea. Filtros de Cartucho. Adicion de Dispersante.
Unidad de Monitoreo Turbidez
Turbidez Vs Frecuencia de Limpieza
Unidad de Monitoreo SDI
Ensuciamiento Quimico
El ensuciamiento qumico puede ser causado por el uso de productos qumicos que no son compatibles entre s, en el agua de alimentacin a la osmosis. Identificar todos los productos qumicos utilizados previo a Osmosis y checar su compatibilidad.
Ensuciamiento Quimico.
Compatibilidad
Dao quimico en membrana.
Ensuciamiento Biologico
El ensuciamiento biologico puede ser el ms difcil de remover. Causas de ensuciamiento Biologico: Sobredosificacion de Bisulfito de Sodio. Incrementos de Temperatura y baja velocidad. Metodos de Clorinacion/Declorinacion. No Sanitizar las membranas durante limpiezas.
Desarrollo de Bacterias0 0.33 0.67 1 1.33 1.67 2 3 4 5 6 7 8 16 24 (Primer turno) (Segundo turno) (Tercer turno) 1 2 4 8 16 32 64 512 4,096 32,768 262,144 2,097,152 16,777,216 281,470,000,000,000 4,722,400,000,000,000,000,000
Biological FoulingSlime in feedspacer La babaza biologica puede ser atrapada en el separador de Membranas
1st half of membrane slimed and the last half was clean.
Ensuciamiento BiologicoFlujo concentrado Flux= Sal disuelta = Bacteria Delta P Babasa hidratada
Membrana
Material de soporte
Se incrementa el paso de sales por Incremento de concentracion de sales Factor Beta ( max 1.3 )
Se incrementa el paso de sales por Dao causado por el residuo de bacteria en Superficie de membrana
Ensuciamiento Biologico
Importancia de limpiezas efectivasEffective vs. Ineffective Cleanings110
Normalized Flow , %
100
90
80
70 0 20 40 60 80
Time, Weeks Effective Clean Ineffective Clean
Limpieza de Membranas
Criteria de Limpiezas Preventivas.- Caida de Flujo Permeado Norm. 10-15% - Incremento de Presion aplicada. 10-15% - Incremento de paso de Sales de 2-10%
Dilucion de limpiadoresConcentracion de solucion de limpieza sera al 1% por peso, ejemplo por cada 1,000 litros de agua usar 10 kg de producto de limpieza.
Limpieza de Membranas
Criteria de Limpiezas Correctivas.- Caida de Flujo Permeado Norm. > 15% - Incremento de Presion aplicada. > 15% - Incremento de paso de Sales de > 10%
Dilucion de limpiadoresConcentracion de solucion de limpieza sera al 2% por peso, ejemplo por cada 1,000 litros de agua usar 20 kg de producto de limpieza.
Estudios de Limpieza Se evalua la Combinacion de Limpiadores. Desarrollo de nuevos productos. Las caracteristicas de flujo y calidad antes y despues del uso de limpiadores son evaluadas.
Limpieza de Membranas Habilidad de realizar tecnicas de limpieza imposibles en el sitio. Permite diagnosticar membranas fuera de sitio. Membranas son evaluadas individualmente. Protocol de Limpieza es demostrado.
Limpieza de Membranas Tip #1
Use las diluciones qumicas apropiadamente-Cuando diluya los limpiadores, tome en cuenta el volumen total de agua en el sistema: - Volumen del tanque qumico. - Volumen de la lnea y/o manguera. - Volumen de el portamembranas- las membranas 4 x 40 ~contienen 2 galones de agua - las membranas 8 x 40 ~contienen 6 galones de agua
Tcnicas de limpieza de Membranas Tip #1 (continuacin)
36 gallons
36 gallons
36 gallons 36 gallons Cleaning Tank 200 gall min. 36 gallons
36 gallons
72 gallons Second Array 144 gallons First Array
5u Cartridge Filter Concentrate Concentrate
Limpieza de Membranas Tip #2
Use Flujos apropiados para limpieza de las membranas.-La velocidad de la solucin que atraviesa la superficie de la membrana es critica.- Limpiar Membranas de 4 con un flujo de 10 a 12 gpm (2,5 m3/h) - Limpiar Membranas de 8 con un flujo de 40 a 44 gpm (10 m3/h) y nunca menos de 30 gpm (6,5 m3/h)
Minimizar siempre la presin. Nunca limpiar a presiones mayores de 60 psi
Tcnicas de limpieza de Membranas - Tip #2 (continuacin)
40 gpm
40 gpm
40 gpm 40 gpm Cleaning Tank 200 gall min. 40 gpm
40 gpm
Second Array 80 gpm First Array 160 gpm
5u Cartridge Filter Concentrate Concentrate
Tcnicas de limpieza de Membranas - Tip #3
Limpiar las membranas en paralelo- Si es necesario, separar portamembranas.
Nunca limpiar los bancos en serie. Si se realiza la limpieza en serie, es dificil asegurar los flujos apropiados para limpieza. Si se realiza la limpieza en serie, el material coloidal de el frente, puedes ser depositado en las membranas de los ultimos bancos.
Tcnicas de limpieza de Membranas Tip #3 (continuacin)
40 gpm
40 gpm
40 gpm 40 gpm Cleaning Tank 200 gall min. 40 gpm
40 gpm
Second Array 80 gpm First Array 160 gpm
5u Cartridge Filter Concentrate Concentrate
Tcnicas de limpieza de Membranas Tip #4 Use limpiadores que han sido diseados especficamente para osmosis inversa. Por la complejidad de los contaminantes de OI, los limpiadores deben contener variedad de ingredientes, incluyendo: Estabilizadores (Buffer)- para mantener pH consistente. Surfactantes - para llegar hasta las membranas. Quelatos - para secuestrar metales. Dispersantes - ayuda a dispersar coloides. Hidrotropos (detergentes) - ayuda a disolver orgnicos.
Tcnicas de limpieza de Membranas Tip #5 Tcnicas adicionales para una buena limpieza: Calentar la solucin al mximo permisible por el fabricante de membranas (42 oC mximo). Use Agua de permeado o suavizada para diluir las soluciones de limpieza (nunca use agua dura o con cloro). Reducir la espuma de limpieza, colocando el retorno abajo de el nivel de la solucin. Utilizar Limpiador Acido, Limpiador Alcalino y desinfectante.
Qumica de Membrana
O C O
O C O
O Carboxyl Groups C O
Membrane Surface
Mecanismo del ensuciamiento
Ensuciamiento Organico
RC O
RC O
RC O
O Ca O
O Mg O
O Fe O
C
O
C
O
C
O
Superficie de Membrana
Mecanismo de remocin durante la Limpieza qumica
Despues de la limpieza de bajo pH
RC O
RC O
RC O
O
O
O
H H O
H H O
H H O
C
O
C
O
C
O
Mecanismo de remocin durante la Limpieza qumica
RC
RC
O H
O
O O H H
H
O
O
O
C
O
C
O
C
O
Condiciones Ideales Es Critico conocer los parmetros de diseo y de inicio de la operacin. Nos permite evaluar estos datos contra los parmetros actuales. Los parmetros mas importantes son:Recuperacin, Flujo normalizado, Paso de sales, Rechazo de sales, Cada de presin, temperatura y Presiones de operacin. Otra ayuda para aislar el problema es el: Perfil del sistema, muestrear calidad de producto por tubo.
Productos Quimicos de Control para una SWROSWRO: 40% Recuperacion PretratamientoRaw Water
MMF
Permeado
5 micras Filtro Cartucho
Concentrado Sistema CIP (Limpiadores)Concentrate Inlet
Cloro
Coagulante ANCOFLOC 8640
SBS ANCOTREAT 5600
Antincrustante ANCOTREAT 5690M
Permeate
ANCOCIDE 4220
T
Biocida Intermitente ANCOCIDE 4050
P V2 V1 F P To System IH L CF SS
ANCOCLEAN 5740 ANCOCLEAN 5721
Muchas Gracias!!