Manejo de salmuera

Definición de nuevos límites en la minimización de salmuera

Todas las tecnologías de desalinización producen el mismo subproducto: concentrado o salmuera. La cantidad varía dependiendo del origen de la fuente de agua que se está desalando. Las plantas de desalinización de agua de mar producen más salmuera, casi el 50% del agua de alimentación. El porcentaje es menor en las plantas de desalinización de agua salobre, la salmuera constituye entre el 15% y el 30% de la alimentación.

El incremento de la presión regulatoria, la creciente conciencia ambiental, y un mayor número y más grandes plantas de desalinización por membrana están impulsando la necesidad de una mejor minimización de salmuera, uno de los mayores desafíos que enfrenta actualmente el sector de tratamiento de agua.

El proceso actual de minimización de salmuera utiliza una combinación de 3 tecnologías: la ósmosis inversa, seguida de la evaporación térmica y seguida de la cristalización térmica. Existen diferencias significativas en los costos de estas tecnologías.

Tecnología Inversión de capital, USD/m3/día Consumo de energía,

Producto kW/m3

Salmuera final
Ósmosis inversa 500 – 1,000 3 – 4 Hasta 10% de salmuera de TDS
Evaporación térmica 2,000 – 5,000 8 – 20 Hasta 20% – 25% de salmuera de TDS
Cristalización térmica 8,000 – 12,000 40 – 60 Hasta sólidos

El enfoque más económico sería aumentar la carga en la ósmosis inversa y maximizar su recuperación tanto como sea posible, y de esta manera reducir el tamaño de la unidad de cristalización térmica al mínimo.

Sin embargo, existen tres factores principales que limitan la recuperación de cualquier sistema de RO:

  • Presión osmótica.
  • Química del agua de alimentación.
  • Flujo de salmuera bajo a través membranas asociadas con la alta recuperación.

IDE ha desarrollado un proceso que supera estas limitaciones.

IDE ofrece dos soluciones de tecnología para la minimización de salmuera.

 

La Desaladora MAXH2O

  •  Supera el cambio variable en el flujo de alimentación y composición.
  • Opera con una recuperación muy alta sin reducir la membrana de flujo cruzado.
  • Impulsa los límites de precipitación de carbonato de calcio, sulfato de calcio y sílice.

La Desaladora MAXH2O funciona haciendo recircular el agua tratada a través del sistema del RO a una alta velocidad de corte, y precipitando de manera continua las sales sobresaturadas de la salmuera recirculada. Esto reduce de manera considerable la concentración de sal acumulada cerca de la pared de la membrana de RO y previene la precipitación de sales poco solubles en las membranas. La unidad de precipitación salina aguas abajo reduce la saturación de las sales poco solubles en la salmuera recirculada. Esto permite ciclos continuos a través del sistema de RO hasta alcanzar la máxima presión osmótica de la salmuera.

TANQUE DE AGUA
RO
Filtración de TSS
La salmuera fluye a través de la filtración y el tratamiento de RO para minimizar la salmuera
TANQUE DE AGUA 1
TANQUE DE AGUA 2
Un proceso continuo

Se repite todo el proceso hasta que la concentración de salmuera alcance el límite de presión osmótica.

 

Al final del ciclo, el tanque de alimentación es drenado y rellenado con agua dulce de alimentación mientras que el proceso por lotes continúa con el segundo tanque de alimentación.

Precipitación de sales parcialmente solubles

La salmuera de la RO vuelve a circular al tanque de alimentación a través de un reactor de lecho fluidizado donde las sales se precipitan.

Razones para elegir la Desaladora MAXH2O

 

  • Altas tasas de recuperación: limitada solo por la presión osmótica y no por la sobresaturación de sales poco solubles.
  • Capaz de lograr diferentes niveles de recuperación total en el mismo sistema: la recirculación de la salmuera se puede detener en cualquier recuperación, en cualquier nivel de salmuera de RO.
  • Alta flexibilidad: Opera con las calidades, concentraciones, flujos y recuperaciones variables del agua de alimentación.
  • Los elementos de la membrana están expuestos a una concentración de sal variable o presión osmótica variable durante la operación, lo que recude el potencial de biofouling (bioincrustación).
  • Al principio de cada ciclo los últimos elementos se exponen a las condiciones subsaturadas de agua, lo que reduce la tendencia de formación de incrustaciones y mejora la capacidad para disolver incrustaciones.
  • Sistema de RO semicontinuo con un ciclo de precipitación de sal integrado para la desaturación continua de la salmuera de RO.
  • Bajos costos de inversión y de operación.

 

Ventajas del reactor de pellets

(unidad de precipitación de sal)

  • Tiempo de residencia corto.
  • Huella pequeña.
  • Menor consumo químico.
  • Manejo mínimo de lodos (alto porcentaje de contenido sólido).

 

¿La tecnología de la DESALADORA MAXH2O es adecuada para sus necesidades?

La Desaladora MAXH2O aplica para la salmuera de RO y los efluentes industriales con alta tendencia de formación de incrustaciones y salinidad de baja a moderada (0,1 a 7,0% w).

Lo último para el manejo de salmuera

 

Ósmosis inversa de flujo pulsado de la MAXH2O

 La ósmosis inversa de flujo pulsado (PFRO) reemplaza a la tecnología estándar de desalinización por ósmosis inversa (RO).

La ósmosis inversa convencional dosifica el antiincrustante para prevenir la formación de incrustaciones en un proceso de RO de alta recuperación, y cloramina o biocidas para prevenir el biofouling (bioincrustación). La estabilidad en la concentración, el flujo, la presión manométrica y osmótica es la mejor condición para la formación de incrustaciones, fouling y biofouling. La estabilidad de la geometría de la superficie de la membrana también contribuye de manera significativa a todas las formas de fouling.

La tecnología de ósmosis inversa de flujo pulsado (PFRO), patentada y de propiedad de IDE, es totalmente contraria a la operación convencional de RO. El flujo no es estable, y la presión osmótica manométrica cambia con frecuencia y rápidamente. La geometría de la membrana respira según los cambios en la alimentación y la presión del permeado.

 

Ósmosis inversa convencional Ósmosis inversa de flujo pulsado
El flujo de salmuera es el mínimo permitido por el fabricante de la membrana. El flujo es continuo e ininterrumpido. El flujo de salmuera se descarga como pulsos en un tiempo muy corto en el flujo máximo permitido por el fabricante de la membrana.

Este método tiene seis veces más la capacidad del proceso estándar de RO para eliminar los iones de soluto concentrado o las partículas de fouling.

Entre los pulsos de la descarga de la salmuera, la membrana de RO funciona en modo de punto muerto, con una recuperación del 100%.

 

Biofouling en la RO convencional y en la RO de flujo pulsado

Las bacterias se convierten en un problema para el proceso de RO solamente cuando la biopelícula está bien desarrollada. Durante el ciclo de producción, la presión manométrica y osmótica se intercambian en un patrón paralelo no exacto. Las bacterias se exponen a los cambios rápidos en la presión manométrica y osmótica.

La capacidad de los organismos para responder a las fluctuaciones en ambientes manométricos y osmóticos es limitada, y estos cambios rápidos no les permiten reproducirse.

 

Estructura del tren de RO convencional y el tren de PFRO

El tren de ósmosis inversa de flujo pulsado (PFRO) es de una sola etapa, mientras que el tren de ósmosis inversa de agua salobre (BWRO) convencional y el de aguas residuales es de varias etapas.

El tren de RO de flujo pulsado abarca una sola etapa, con todos los vasos de presión que funcionan en paralelo.

 

Estructura del tren de BWRO convencional Estructura del tren de BWRO de flujo pulsado
Diseño en etapas para mantener una velocidad mínima en la corriente de salmuera. A medida que más y más flujo de alimentación se vuelve permeado, la corriente de salmuera restante es redirigida a la siguiente etapa, en la que hay menos vasos a presión El tren de una sola etapa funciona con una caída de presión muy baja (de 0,1 a 0,2 bar) en la fase de la producción de punto muerto. Esta disposición reduce el número de vasos de presión y membranas, ya que la presión está distribuida de manera más equitativa entre las membranas. Una sola etapa tiene una tubería más simple y no requiere una bomba booster entre etapas.
Esta disposición permite mantener una velocidad mínima de flujo de salmuera, pero da como resultado una baja recuperación, incrustaciones, fouling y problemas de biofouling. Las pérdidas de energía y la complejidad estructural son mayores. Como resultado del bombeo no continuo de la salmuera, se reduce el consumo de energía, y se disminuyen las caídas de la presión en las etapas.

La revolución

 La continuidad del flujo de salmuera ha sido una base inquebrantable del proceso de desalinización por ósmosis inversa convencional durante casi 50 años. El salto que se ha dado desde el flujo continuo hasta el flujo pulsado permite alcanzar una concentración de soluto considerablemente mayor en el flujo de salmuera, así como tasas de recuperación más altas. Esto previene el biofouling y otros tipos de fouling.

El consumo de energía se reduce debido al bombeo no continuo de la salmuera y la disminución de las caídas de presión en las etapas.

El flujo pulsado reduce el número de vasos de presión y membranas, debido a una distribución más equitativa de la presión entre las membranas. Una estructura de una sola etapa sin boosters entre etapas reduce costos.

 

Revolución de la recuperación de una planta de RO de agua salobre

 

Ambas soluciones de IDE para la minimización de salmuera pueden ser diseñadas en nuevas plantas o reacondicionadas en instalaciones existentes.

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