Planta industrial de ósmosis inversa: reglas, instrucciones de instalación, filtros y principio de funcionamiento

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Las plantas industriales de ósmosis inversa se caracterizan por un alto grado de purificación del agua y bajos costos de operación. El elemento principal del módulo de trabajo es un bloque de membranas a través del cual pasa el fluido. El exceso de presión creado contribuye al proceso de ósmosis inversa: el flujo de "disolvente" (agua pura) a través de la membrana. A diferencia de la desalinización química tradicional, esta tecnología es más respetuosa con el medio ambiente, ya que no requiere el uso de reactivos agresivos.

Destino

Las plantas industriales de ósmosis inversa se utilizan para purificar el agua a partir de sales minerales con el fin de su posterior uso en fines industriales, comerciales y domésticos. Esta tecnología es muy prometedora, ya que le permite eliminar partículas muy pequeñas del líquido, hasta 0,0001 micras (sales de calcio y magnesio que afectan la dureza del agua, sulfatos, nitratos, moléculas de colorante).

La purificación del agua por este método se utiliza enáreas como:

• reducir la cantidad de sales en las aguas extraídas de fuentes locales superficiales (manantiales, ríos, lagos) y subterráneas;
• desalinización de agua de mar (salobre);
• preparación de soluciones para procesos tecnológicos;
• tratamiento de agua de salas de calderas y plantas de calderas;
• terminar el tratamiento de aguas residuales en un circuito cerrado de agua;
• desinfección del agua para fines médicos;
• industria alimentaria - clarificación, estabilización y concentración de zumos, refrescos y vinos.

La mayoría de las veces, las plantas industriales de ósmosis inversa forman parte de sistemas de purificación de dos etapas. En la primera etapa, el líquido se somete a una filtración mecánica, que elimina las partículas más grandes.

Esencia de la tecnología

El principio de funcionamiento de la planta de ósmosis inversa es que el líquido a purificar pasa a través de membranas semipermeables que atrapan total o parcialmente las moléculas. Con la ósmosis directa, el agua fluye hacia la solución. Si aplica presión en la primera composición por encima del valor de equilibrio (osmótico), entonces el agua se moverá en la dirección opuesta. Esto asegura la selectividad de la limpieza.

El nivel de presión necesario en la instalación del filtro de ósmosis inversa depende de la concentración de sales (cuanto mayor sea, mayor será la presión). Entonces, con una mineralización de 20-30 g/l, es de 5-10 MPa. El equipo de limpieza puede usar su propia presiónSistemas de abastecimiento de agua industrial o media presión aumentada (uso de bombas). El tipo de membrana afecta el grado de pureza del agua. Cuando se obstruye, el sistema pierde su eficacia, por lo que es necesario realizar el mantenimiento de esta unidad a tiempo.

Paquete

Los principales componentes de las plantas industriales de ósmosis inversa son:

• base (soporte);
• filtro prefino (equipo de tratamiento de agua);
• unidades de membrana (su número se determina en función del rendimiento de una unidad y de toda la instalación en su conjunto);
• bombas de alta presión para proporcionar la presión diferencial necesaria;
• tuberías con instrumentación y válvulas;
• unidad de lavado para limpieza de membranas;
• armario de control eléctrico y controladores.

Las unidades modernas tienen un diseño modular, lo que permite el ensamblaje final en el sitio con especificaciones seleccionadas que se pueden modificar si es necesario. La unidad principal son recipientes a presión con membranas de ósmosis inversa. Adicionalmente, la instalación de un sistema de ósmosis inversa puede equiparse con los siguientes tipos de equipos:

• sistema de tratamiento de agua antes del tratamiento osmótico;
• capacidad de líquido puro u original;
• sistema de despacho.

El equipo también puede incluir un sistema de inhibicióndepósitos de sales (carbonatos, sulfatos y fosfatos) sobre membranas, que incluye bomba dosificadora para suministro de reactivos, sensores de nivel, válvulas y tubos. La instalación de la bomba de ósmosis inversa se realiza por separado. Se monta en el tanque de reactivo mediante un soporte, después de lo cual se montan la línea de entrada de reactivo y el sensor de nivel en el tanque. Este equipamiento tecnológico permite alargar la vida de las membranas y reducir los costes de mantenimiento. Se añade al agua un antiincrustante (inhibidor de la sedimentación) a una concentración de 2-5 mg/l.

Esquemas recomendados

Hay varias opciones de diseño para las plantas industriales de ósmosis inversa, que se seleccionan en función de las propiedades del agua de origen:

1. Tratamiento del agua mineralizada proveniente del pozo: filtro grueso (CSF) - unidad de ósmosis inversa (ROO).
2. Purificación de agua con alto contenido en hierro, suspensiones, alto color: CSF - filtros de relleno mecánico (a través de una capa de carga de filtro) - filtros de purificación por sorción - UOO.
3. Tratamiento de agua de alta mineralización: CSF - ultrafiltración (ablandamiento del agua) - filtros de purificación por sorción - UOO.

Características principales

Las instalaciones varían de varias maneras clave:

• Pureza del flujo a través de la membrana (80-99, 8%).
• El tamaño de poro de la membrana osmótica (no se requieren membranas extrafinas para eliminar partículas orgánicas pesadas).
• Rendimiento.

Tipos de membranamódulos

Los siguientes tipos principales de membranas se distinguen por su ubicación y apariencia:

• Tubular. La membrana está ubicada a lo largo de la superficie cilíndrica interna de la tubería, el flujo de agua purificada sale a través de los orificios laterales y las partículas suspendidas se depositan. El diámetro de los tubos suele estar en el rango de 4-25 mm, se colocan en la carcasa en paralelo o en serie. Las ventajas de un esquema de este tipo son un alto caudal (hasta 6 m/s), la ausencia de necesidad de filtración fina preliminar y un fácil mantenimiento. Las desventajas incluyen grandes dimensiones y altos costos de procesamiento.
• Fibra. Se utilizan fibras huecas con un diámetro de 0,6-2 mm. El agua puede fluir tanto dentro como fuera. En algunos modelos, las fibras se fijan con una malla de tela. Estos módulos de membrana resisten la presión externa e interna y se pueden lavar a contracorriente con regularidad. Los sistemas de fibra se utilizan principalmente para la ultrafiltración, ya que los orificios se obstruyen con partículas grandes.
• Plato. Las membranas se fijan en una placa de soporte y el módulo en sí es un casete con un conjunto de marcos rectangulares. Son fáciles de montar y limpiar, pero la configuración tortuosa y compleja del bloque provoca caídas de presión y reduce la fiabilidad del equipo.
• Espiral. Las membranas y los receptores de agua purificada (permeado) se envuelven en varias capas alrededor del tubo colector central. Tales módulos son los más compactos en términos deen comparación con otros tipos, pero muy sensible a la contaminación.

Las membranas planas suelen fabricarse con películas de acetato de celulosa o poliamida.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de una planta industrial de ósmosis inversa es el siguiente:

1. Prelavado en prefiltros.
2. El agua es suministrada por una bomba de alta presión al módulo de membrana, donde se divide en 2 flujos: líquido purificado y concentrado con alta salinidad.
3. Salida de agua purificada del equipo de ósmosis inversa, midiendo su caudal, recogiéndola en un recipiente.
4. Descarga del concentrado al alcantarillado o direccionándolo a la entrada de la bomba (tratamiento repetido reciclado).

En caso de aumento inaceptable de la contrapresión, se activa un relé que apaga la instalación. Lo mismo ocurre cuando se llena el depósito de recogida de agua tratada (interruptor de nivel). El lavado de membrana se inicia automáticamente.

Preparación del agua

La tecnología de membrana de ósmosis inversa asume la ausencia casi total de impurezas mecánicas en el líquido fuente. La purificación de agua industrial en este caso es ineficiente, ya que entran partículas extrañas al transportar agua a través de tuberías. Por lo tanto, el sistema de ósmosis inversa debe incluir prefiltros a la entrada de la unidad de membrana.

Tales equipos generalmente se fabrican en un formato universaldiseño y consta de al menos 3 tipos de filtros: filtros gruesos y finos, así como para la recogida de sustancias orgánicas (filtros de sorción). Las opciones adicionales son los sistemas de ultrafiltración, eliminación de hierro y clarificación. Si no se usa esta unidad, las membranas de trabajo se obstruyen rápidamente, lo que reduce la eficiencia del proceso de ósmosis inversa.

Instalación y puesta en marcha

Según las instrucciones de instalación, la ósmosis inversa debe instalarse en interiores. Estas unidades no están diseñadas para uso en exteriores.

El trabajo de instalación se realiza en el siguiente orden:

• instalación del sistema de reactivos;
• conexión de tuberías para suministro de agua cruda y recepción de agua tratada;
• programar el controlador (establecer el valor máximo permitido de conductividad eléctrica, temperatura del agua, duración del lavado de las membranas antes del ciclo de trabajo, intervalo de tiempo entre su limpieza y otros parámetros);
• Comprobación del funcionamiento en modo manual (apertura del suministro de agua de la fuente, los grifos de salida del líquido purificado y concentrado, encendido de la bomba de alta presión);
• transfiere la unidad al modo automático.