¿Cuáles son los diferentes métodos de tecnología de pretratamiento antes de poner en marcha una planta de ósmosis inversa?

La presión del permeado de la planta de ósmosis inversa es función de la concentración de sal o materia orgánica contenida en el agua; cuanto mayor sea el contenido de sal, mayor aumentará la presión del permeado, la presión neta disminuirá y se reducirá la producción de agua.

Si la presión del agua de alimentación permanece sin cambios, la permeabilidad a la sal es proporcional a la diferencia en la concentración de sal entre los lados frontal y posterior de la membrana de ósmosis inversa.

Cuanto mayor es el contenido de sal del agua de alimentación, mayor es la diferencia de concentración y mayor es la permeabilidad de la sal, lo que conduce a una disminución de la tasa de desalinización.

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Para el mismo sistema, el contenido de sal del agua de alimentación es diferente, y la presión de operación y la conductividad del agua del producto también difieren; por cada aumento de 100 ppm en el contenido de sal del agua de alimentación, la presión del agua de alimentación debe aumentarse en aproximadamente 0,007 MPa, mientras que la La conductividad del agua del producto también aumenta en consecuencia debido al aumento de la concentración.

La materia suspendida en el agua es el material que permanece en la superficie del material filtrante mientras se filtra el agua, siendo el componente particulado el cuerpo principal.

El alto contenido de materia en suspensión provocará pronto una obstrucción grave del sistema de ósmosis inversa y nanofiltración, lo que afectará al rendimiento de agua del sistema y a la calidad del agua producida.

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Todos los tipos de plantas de ósmosis inversa tienen un rango de pH permitido y el valor de pH del agua de alimentación casi no tiene efecto en la producción de agua; pero incluso dentro del rango permitido, el valor del pH tiene una gran influencia en la tasa de desalinización.

El valor del pH tiene un efecto directo sobre la forma de impurezas en el agua de alimentación; por ejemplo, la tasa de retención de materia orgánica disociable disminuye con la disminución del valor del pH. La tasa de recuperación tiene una gran influencia en la caída de presión de cada sección.

Bajo la condición de que el caudal total de agua de alimentación se mantenga en un cierto nivel, la tasa de recuperación aumenta y la caída de presión total disminuye debido a la reducción del caudal de agua concentrada que fluye a través del lado de alta presión del reverso. planta de ósmosis.

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La tasa de recuperación disminuye y la caída de presión total aumenta, y la operación real muestra que incluso un pequeño cambio en la tasa de recuperación, como el 1%, provocará un cambio de aproximadamente 0,02 MPa en la diferencia de presión total.

Como el CO₂ disuelto en el agua está influenciado por el valor del pH, existe en forma de CO₂ gaseoso cuando el valor del pH es bajo y puede pasar fácilmente a través de la membrana de ósmosis inversa, por lo que la tasa de desalinización es baja cuando el pH es bajo y la desalinización la tasa aumenta gradualmente.

Cuando el pH aumenta y el CO₂ gaseoso se convierte en iones CO3⁻ y CO3²⁻, la tasa de desalinización alcanza su punto máximo cuando el pH está entre 7,5 y 8,5.

El efecto de la tasa de recuperación sobre la conductividad del agua producto depende de la cantidad de permeación de sal y de la cantidad de agua producto.

¿Cuáles son las características de la tecnología de pretratamiento antes de la planta de ósmosis inversa?

Para mejorar el rendimiento operativo del sistema de ósmosis inversa, se pueden agregar algunos de los siguientes agentes al agua de alimentación: ácidos, bases, biocidas, inhibidores de incrustaciones y dispersantes.

♦ Añadir ácido – prevenir la incrustación

Se pueden agregar ácido clorhídrico (HCl) y ácido sulfúrico (H2SO4) al agua de alimentación para reducir el pH. El ácido sulfúrico es más barato, no produce humo ni corroe los componentes metálicos circundantes, y la membrana tiene una tasa de eliminación de iones sulfato más alta que la de iones cloruro, por lo que el ácido sulfúrico se usa más comúnmente que el ácido clorhídrico.

El ácido sulfúrico de grado industrial sin otros aditivos es adecuado para uso en ósmosis inversa y está disponible en dos concentraciones, 20% y 93%. El ácido sulfúrico al 93% también se conoce como ácido sulfúrico 66 BoM. Se debe tener cuidado al diluir ácido sulfúrico al 93%, ya que el calor puede elevar la temperatura de la solución a 138°C cuando se diluye al 66%.

Asegúrese de agregar el ácido lentamente al agua revolviendo para evitar la ebullición localizada de la solución acuosa. El ácido clorhídrico se utiliza principalmente cuando es probable que se produzcan incrustaciones de sulfato de calcio o sulfato de estroncio.

El uso de ácido sulfúrico aumenta la concentración de iones sulfato en el agua de alimentación de ósmosis inversa, lo que conduce directamente a una mayor tendencia a la formación de incrustaciones de sulfato de calcio. El ácido clorhídrico de calidad industrial (sin aditivos) es muy fácil de comprar y el ácido clorhídrico comercial suele contener entre un 30 y un 37 %.

El objetivo principal de reducir el pH es reducir la tendencia a la formación de incrustaciones de carbonato de calcio en agua concentrada de ósmosis inversa, es decir, reducir el índice de Langley (LSI), que es la saturación de carbonato de calcio en agua salobre de baja salinidad e indica el potencial de carbonato de calcio. incrustaciones o corrosión.

En la química del agua por ósmosis inversa, el LSI es un indicador importante para determinar si se producirán incrustaciones de carbonato de calcio. Cuando el LSI es negativo, el agua corroerá las tuberías metálicas, pero no se formarán incrustaciones de carbonato de calcio. Si el LSI es positivo, el agua no es corrosiva, pero se producirán incrustaciones de carbonato de calcio.

LSI es el pH de saturación de carbonato de calcio menos el pH real del agua. la solubilidad del carbonato de calcio disminuye al aumentar la temperatura (así es como se forman incrustaciones en las teteras) y disminuye al aumentar el pH, la concentración de iones de calcio, es decir, la alcalinidad.

El valor LSI se puede ajustar inyectando ácido (normalmente ácido sulfúrico o clorhídrico) en el agua de alimentación de la ósmosis inversa, es decir, reduciendo el pH. El valor LSI recomendado para agua concentrada de ósmosis inversa es 0,2 (lo que indica una concentración de 0,2 unidades de pH por debajo de la concentración de saturación de carbonato de calcio).

Los inhibidores de incrustaciones poliméricos también se pueden usar para prevenir la precipitación de carbonato de calcio, y algunos proveedores de inhibidores de incrustaciones afirman que sus productos pueden alcanzar LSI de hasta +2,5 (un diseño más conservador es un LSI de +1,8) en agua concentrada de ósmosis inversa.

♦ La adición de álcali – aumentar la tasa de eliminación

La adición de álcali se utiliza menos en la ósmosis inversa primaria. El único agente alcalino que se utiliza generalmente es el hidróxido de sodio (NaOH), que es fácil de adquirir y soluble en agua. Para este fin suele ser suficiente hidróxido de sodio industrial sin otros aditivos.

El hidróxido de sodio comercial está disponible en soda 100% en escamas, así como en soda líquida al 20% y 50%. Se debe tener cuidado al agregar álcali para elevar el pH. El aumento del pH aumenta el LSI y disminuye el carbonato de calcio y la solubilidad del hierro y el manganeso.

La aplicación más común para la adición de álcali es la planta de ósmosis inversa secundaria. En una planta de ósmosis inversa de dos etapas, el agua producida por la ósmosis inversa primaria se suministra a la ósmosis inversa secundaria como agua cruda.

El RO secundario “pulimentos” el agua primaria producida por RO y el agua secundaria producida por RO pueden alcanzar 4 MΩ. Hay cuatro razones para agregar álcali al agua de alimentación de ósmosis inversa secundaria.

① Por encima de pH 8,2, todo el dióxido de carbono se convierte en iones de carbonato, que pueden eliminarse mediante ósmosis inversa. Y el dióxido de carbono en sí es un gas, que entrará libremente en el agua producida por RO con el permeado, provocando una carga indebida en el tratamiento de pulido del lecho de intercambio iónico aguas abajo.

② Algunos componentes del TOC se eliminan más fácilmente con un pH alto.

③ La solubilidad y la tasa de eliminación de la sílice son mayores a un pH alto (especialmente por encima de 9).

④ La eliminación de boro también es mayor a pH alto (especialmente por encima de 9).

Existe un caso especial de aplicación de adición alcalina, a menudo llamado proceso HERO (Sistema de ósmosis inversa de alta eficiencia), que ajusta el pH del agua de alimentación a 9 o 10.

La ósmosis inversa primaria se utiliza para tratar agua salobre, que puede tener problemas de contaminación (por ejemplo, dureza, alcalinidad, hierro, manganeso, etc.) a pH alto. El pretratamiento suele utilizar un sistema de resina catiónica débilmente ácida y una unidad de desgasificación para eliminar estos contaminantes.

♦ Agente decloración – Eliminar el cloro residual

El cloro libre en el agua de alimentación de OI y NF debe reducirse a menos de 0,05 ppm para cumplir con los requisitos de las membranas compuestas de poliamida. Existen dos métodos de pretratamiento para la eliminación del cloro, la adsorción con carbón activado granular y el uso de agentes reductores como el sulfito de sodio.

Los filtros de carbón activado se utilizan generalmente en sistemas pequeños (50-100 GPM), donde el costo de inversión es más razonable. Se recomienda utilizar carbón activado de alta calidad tratado y lavado con ácido para eliminar la dureza y los iones metálicos, y el contenido de finos debe ser muy bajo, de lo contrario, provocará contaminación en la membrana.

El medio filtrante de carbón recién instalado debe empaparse completamente hasta que se elimine por completo el polvo de carbón, lo que generalmente demora varias horas o incluso días. No podemos confiar en un filtro de seguridad de 5 μm para proteger la membrana de ósmosis inversa de la contaminación por finos de carbón.

La ventaja de los filtros de carbón es que eliminan la materia orgánica que puede causar contaminación de la membrana y son más confiables para el tratamiento de todo el agua afluente que agregar productos químicos.

Sin embargo, la desventaja es que el carbón puede convertirse en un alimento para los microorganismos, lo que genera bacterias en el filtro de carbón, lo que provoca una contaminación biológica de la membrana de ósmosis inversa.

El bisulfito de sodio (SBS) es el agente reductor típico elegido para plantas de ósmosis inversa más grandes. El metabisulfito de sodio sólido se disuelve en agua para preparar una solución con una pureza de metabisulfito de sodio comercial del 97,5-99 % y un período de almacenamiento en seco de 6 meses.

La solución SBS es inestable en el aire y reacciona con el oxígeno, por lo que el período de uso recomendado es de 3 a 7 días para una solución al 2 % y de 7 a 14 días para una solución de menos del 10 %. En teoría, 1,47 ppm de SBS (o 0,70 ppm de bisulfito de sodio) pueden reducir 1,0 ppm de cloro.

El diseño tiene en cuenta el factor de seguridad del sistema de agua salobre industrial y establece la adición de SBS en 1,8-3,0 ppm por 1,0 ppm de cloro. el puerto de inyección de SBS debe estar aguas arriba del elemento de membrana y la distancia de ajuste debe ser tal que haya un tiempo de reacción de 29 segundos antes de ingresar al elemento de membrana. Se recomienda un dispositivo de agitación en línea adecuado (agitador estático).

♦ Filtro multimedia

Un método común para eliminar los sólidos suspendidos del agua es la filtración multimedia. Los filtros multimedia tienen capas de antracita, arena de cuarzo, granate finamente triturado u otros materiales como lecho.

La capa superior de la cama se compone de materiales ligeros y gruesos, mientras que los materiales más pesados ​​y de mejor calidad se colocan en la parte inferior de la cama.

El principio es la filtración profunda. – las partículas más grandes del agua se eliminan en la capa superior y las partículas más pequeñas se eliminan en la parte más profunda del medio filtrante.

El proceso de operación de una planta de ósmosis inversa requiere atención a varios asuntos

1, la hidrólisis de la membrana de acetato de celulosa es fácil de deteriorar el rendimiento del dispositivo de ósmosis inversa, por esta razón, el valor de PH del agua debe controlarse estrictamente, el valor de PH del agua de alimentación debe mantenerse en 5-6, mientras que la membrana compuesta puede funcionar bajo el rango de agua de alimentación PH3-PH11.

2. Cuando la cantidad de hipoclorito de sodio inyectado es insuficiente y no se puede medir el cloro libre en el agua de alimentación, se formará limo en el módulo de membrana de la unidad de ósmosis inversa y la diferencia de presión de la unidad de ósmosis inversa aumentará.

Pero para las membranas compuestas y las membranas de poliamida, la cantidad de cloro libre que ingresa al módulo de la membrana debe controlarse estrictamente; exceder el valor especificado provocará la oxidación y descomposición de la membrana.

3. Si el valor FI excede el suministro de agua estándar a la planta de ósmosis inversa como agua de alimentación, la superficie del módulo de membrana quedará adherida a la suciedad, por lo que se debe limpiar para eliminar la suciedad.

4. Un flujo excesivo de agua de alimentación hará que el componente de la membrana se deteriore de antemano, por lo que el flujo de agua de alimentación no debe exceder el valor estándar de diseño. Además, el caudal de agua concentrada debe evitar en la medida de lo posible un valor inferior al estándar de diseño.

Operar bajo la condición de que el caudal de agua concentrada sea demasiado pequeño provocará un flujo desigual en el recipiente de presión del dispositivo de ósmosis inversa y precipitará incrustaciones en el módulo de membrana debido a una concentración excesiva.

5. La bomba de alta presión de la planta de ósmosis inversa puede provocar un mal funcionamiento de la unidad incluso si hay una interrupción muy breve del funcionamiento.

6. La presión de entrada de la ósmosis inversa debe mantenerse con un margen adecuado; de lo contrario, la tasa de desalinización se reducirá debido a la falta de compactación adecuada.

7, la planta de ósmosis inversa se detiene cuando la aplicación de agua de alimentación a baja presión reemplaza el agua en la unidad de ósmosis inversa. Esto es para evitar la precipitación de sílice durante la parada (en invierno, cuando baja la temperatura del agua).

8. Es necesario prestar atención a la validez de la presión del filtro de precisión. La razón del fuerte aumento de la diferencia de presión es principalmente la fuga de turbidez del filtro de precisión. Por el contrario, la razón de la fuerte disminución en la diferencia de presión es la rotura del elemento filtrante de precisión y el aflojamiento del tornillo de fijación del elemento filtrante de precisión, etc.

9, cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la planta de ósmosis inversa excede el estándar, significa que la superficie de la membrana ha sido contaminada o el flujo de agua de alimentación está por encima del valor de diseño. Si el problema de presión diferencial no se puede resolver ajustando el flujo, se debe limpiar la superficie de la membrana.

10. En verano, cuando la temperatura del agua de alimentación es alta, el flujo de agua producida es demasiado y, a veces, es necesario reducir la presión de funcionamiento, lo que provocará una disminución en la calidad del agua producida. Para evitarlo, se puede reducir el número de componentes de la membrana manteniendo la presión de funcionamiento en un nivel alto.