Mejoramiento de la Tasa de Recuperación de Ósmosis Inversa

Figura 1. El esquema de las fases básicas del proceso de Ósmosis Inversa y los puntos de interés para la aplicación de estrategias de mejoramiento de la Tasa de Recuperación de RO.

 

La tasa de Recuperación de Ósmosis Inversa es principalmente influenciada por la calidad del alimento. Usualmente, los contaminantes son sales inorgánicas y orgánicas que 1) aumentan la presión osmótica (π) y 2) ensucian las membranas del sistema.

Veámoslo desde el principio. El agua puede ser clasificada de acuerdo con el total de sólidos disueltos (TDS) que contienen las siguientes categorías:

Así que, a menor TDS que tenga, menos presión aplicada necesita para empujar el agua a través de los poros de las membranas de Ósmosis Inversa (RO). Esto es porque la Ósmosis Inversa de Agua Salobre (BWRO) puede alcanzar hasta un 70-97% de recuperación (especialmente con nuevas configuraciones del sistema) y la Ósmosis Inversa de Agua de Mar (SWRO) es limitada hasta 35-45%. Si usted aplica demasiada presión en la membrana 1) puede crear precipitación de sales súper-saturadas y 2) las membranas tienen una presión de rotura límite (85bar) que no puede ser superada.

Los cationes y aniones que componen el TDS tienen la tendencia de crear incrustación mineral en la superficie de las membranas. Esto pasa debido a un fenómeno llamado Polarización por Concentración que incrementa la concentración alrededor de la superficie de la membrana hasta ca. +20% que puede conducir ala formación de cristales y por lo tanto la incrustación. Esto causa:

Las sospechas usuales son sales escasamente solubles como CaCO₃ (caliza), CaSO₄ (yeso) y cuando tenemos aguas superficiales, Bario, Estroncio y Fluoruros. También tenemos que tomar en consideración los componentes de baja solubilidad como la concentración de Sílice.

Los orgánicos crean una capa en la parte superior de las membranas (biopelícula) que tiene el mismo efecto de la incrustación.

Algunas impurezas también pueden causar daño físico a la misma membrana, disminuyendo su rendimiento y periodo de vida útil.

Las incrustaciones y el bio-ensuciamiento son las razones por las que aplicamos un pretratamiento antes de que el agua de alimentación alcance la membrana, pretratamiento que varía caso-por-caso, pero que en general está compuesto por filtración por cartucho, adsorción, filtración, ajuste de pH y químicos antiincrustantes.

Además, podemos aplicar limpieza con químicos (CIP)que son realizados lo menos posible y se diseñan caso por caso.

Con el fin de superar las limitaciones de la desalinización, tenemos un par de trucos bajo la manga que pueden ser categorizados como (Fig. 1):

• Pretratamiento de Alimento Mejorado
• Tecnología Avanzada de Membrana
• Nuevas Configuraciones de Flujo
• Tecnologías de Tratamiento de Salmuera

1) Pretratamiento de Alimento Mejorado

Con nuevas tecnologías de membrana, el alimento puede librarse de los iones problemáticos que causan incrustación. Un buen ejemplo es el uso de membranas de nanofiltración (NF) para cortar los bivalentes (Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-) que seguramente crearán problemas en nuestras membranas. Asi, podemos asegurar mejor y más permeado para nuestro sistema.

Otra opción es el uso de antiincrustantes. Estos son aditivos químicos que crean lapso entre el bicarbonato y la formación de calcio magnesio permitiendo que el agua pase a través de la membrana antes de que ocurra la incrustación. Los antiincrustantes son productos relativamente baratos y no generan costos adicionales.

2) Tecnología Avanzada de Membrana

Nuevas membranas con mejorada:

• Área superficial activa
• Límite de presión de rotura
• Permeabilidad
• Resistencia a la Bioincrustación
• Diámetro enrollado en espiral

Puede incrementar la eficiencia del sistema y recuperar agua a una tasa más alta que las predecesoras.

3) Nuevas Configuraciones de Flujo

La industria ha regresado con nuevas configuraciones de sistema que permiten:

• Recirculación de Concentrado
• Etapa de Concentrado
• Etapa de Permeado

4) Tecnologías de Tratamiento de Salmuera

En la últimas décadas ha habido muchos esfuerzos para sacar tanta agua como sea posible del concentrado de Ósmosis Inversa (Salmuera de RO) y muchas tecnologías han sido desarrolladas dirigiendo el sistema hacia la Descarga Mínima o Cero de Líquidos.  

Cada una de estas optimizaciones pueden ayudar a optimizar el sistema e incrementar la tasa de recuperación de agua. Nuestros ingenieros en Lenntech pueden proporcionarle la mejores y más adecuadas soluciones para su caso, con el fin de incrementar la eficiencia en su sistema y disminuir los costos. Llámenos o envíenos un email y estaremos felices de ayudarlo.