Planta industrial de osmose reversa: regras, instruções de instalação, filtros e princípio de operação

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

As plantas industriais de osmose reversa são caracterizadas por um alto grau de purificação da água e baixos custos operacionais. O elemento principal do módulo de trabalho é um bloco de membranas através do qual o fluido passa. O excesso de pressão criado contribui para o processo de osmose reversa - o fluxo de "solvente" (água pura) através da membrana. Ao contrário da dessalinização química tradicional, esta tecnologia é mais ecológica, pois não requer o uso de reagentes agressivos.

Destino

As plantas industriais de osmose reversa são usadas para purificar a água de sais minerais para uso posterior em fins industriais, comerciais e domésticos. Essa tecnologia é muito promissora, pois permite remover partículas muito pequenas do líquido - até 0,0001 mícron (sais de cálcio e magnésio que afetam a dureza da água, sulfatos, nitratos, moléculas de corante).

A purificação da água por este método é usada emáreas como:

• redução da quantidade de sais em águas extraídas de fontes locais acima do solo (nascentes, rios, lagos) e subterrâneas;
• dessalinização da água do mar (salobra);
• preparação de soluções para processos tecnológicos;
• tratamento de água de caldeiras e caldeiras;
• finalização do tratamento de efluentes em circuito fechado de água;
• desinfecção da água para fins médicos;
• indústria alimentícia - clarificação, estabilização e concentração de sucos, refrigerantes e vinhos.

Na maioria das vezes, as plantas industriais de osmose reversa fazem parte de sistemas de purificação de dois estágios. Na primeira etapa, o líquido passa por filtração mecânica, que remove partículas maiores.

Essência da tecnologia

O princípio de funcionamento da planta de osmose reversa é que o líquido a ser purificado passa por membranas semipermeáveis que retêm total ou parcialmente as moléculas. Com osmose direta, a água flui em direção à solução. Se você aplicar pressão na primeira composição acima do valor de equilíbrio (osmótico), a água se moverá na direção oposta. Isso garante a seletividade da limpeza.

O nível de pressão necessário na instalação do filtro de osmose reversa depende da concentração de sais (quanto maior, maior a pressão). Então, com uma mineralização de 20-30 g/l, é 5-10 MPa. O equipamento de limpeza pode usar sua própria pressãosistemas de abastecimento de água industrial ou pressão média aumentada (uso de bombas). O tipo de membrana afeta o grau de pureza da água. Quando fica entupido, o sistema perde sua eficácia, por isso é necessário realizar a manutenção desta unidade a tempo.

Pacote

Os principais componentes das plantas industriais de osmose reversa são:

• base (suporte);
• filtro pré-fino (equipamento de tratamento de água);
• unidades de membrana (seu número é determinado com base no desempenho de uma unidade e de toda a instalação como um todo);
• bombas de alta pressão para fornecer a pressão diferencial necessária;
• tubulação com instrumentação e válvulas;
• unidade de descarga para limpeza de membrana;
• armário de controle elétrico e controladores.

As unidades modernas têm design modular, permitindo a montagem final no local com especificações selecionadas que podem ser modificadas, se necessário. A unidade principal são vasos de pressão com membranas de osmose reversa. Adicionalmente, a instalação de um sistema de osmose reversa pode ser equipada com os seguintes tipos de equipamentos:

• sistema de tratamento de água antes do tratamento osmótico;
• capacidade de líquido puro ou original;
• sistema de despacho.

O equipamento também pode incluir um sistema de inibiçãodepósitos de sais (carbonatos, sulfatos e fosfatos) nas membranas, que inclui uma bomba doseadora para fornecimento de reagentes, sensores de nível, válvulas e tubos. A instalação da bomba de osmose reversa é realizada separadamente. Ele é montado no tanque de reagente usando um suporte, após o qual a linha de entrada de reagente e o sensor de nível no tanque são montados. Este equipamento tecnológico permite prolongar a vida útil das membranas e reduzir os custos de manutenção. Antiincrustante (inibidor de sedimentação) é adicionado à água a uma concentração de 2-5 mg/l.

Esquemas recomendados

Existem várias opções de layout para plantas industriais de osmose reversa, que são selecionadas dependendo das propriedades da fonte de água:

1. Tratamento da água mineralizada proveniente do poço: filtro grosso (CSF) - unidade de osmose reversa (ROO).
2. Purificação de água com alto teor de ferro, suspensões, alta cor: CSF - filtros de preenchimento mecânico (através de uma camada de carga filtrante) - filtros de purificação por sorção - UOO.
3. Tratamento de água de alta mineralização: CSF - ultrafiltração (amolecimento da água) - filtros de purificação por sorção - UOO.

Principais recursos

As instalações variam de várias maneiras:

• Pureza do fluxo através da membrana (80-99, 8%).
• O tamanho do poro da membrana osmótica (não são necessárias membranas extrafinas para remover partículas orgânicas pesadas).
• Desempenho.

Tipos de membranamódulos

Os seguintes tipos principais de membranas são diferenciados por localização e aparência:

• Tubular. A membrana está localizada ao longo da superfície cilíndrica interna do tubo, o fluxo de água purificada sai pelos orifícios laterais e as partículas suspensas se depositam. O diâmetro dos tubos é mais frequentemente na faixa de 4-25 mm, eles são colocados na caixa em paralelo ou em série. As vantagens de tal esquema são uma alta vazão (até 6 m/s), não há necessidade de filtragem fina preliminar e fácil manutenção. As desvantagens incluem grandes dimensões e altos custos de processamento.
• Fibra. São utilizadas fibras ocas com um diâmetro de 0,6-2 mm. A água pode fluir tanto para dentro como para fora. Em alguns modelos, as fibras são fixadas com uma malha de tecido. Esses módulos de membrana suportam pressão externa e interna e podem ser lavados regularmente. Os sistemas de fibra são usados principalmente para ultrafiltração, pois os orifícios ficam entupidos com partículas grandes.
• Placa. As membranas são fixadas em uma placa de suporte e o próprio módulo é um cassete com um conjunto de molduras retangulares. São fáceis de montar e limpar, mas a configuração tortuosa e complexa do bloco resulta em quedas de pressão e reduz a confiabilidade do equipamento.
• Espiral. As membranas e receptores de água purificada (permeado) são enrolados em várias camadas ao redor do tubo coletor central. Esses módulos são os mais compactos em termos decomparado a outros tipos, mas muito sensível à contaminação.

As membranas planas são geralmente feitas de acetato de celulose ou filmes de poliamida.

Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento de uma planta industrial de osmose reversa é o seguinte:

1. Pré-limpeza nos pré-filtros.
2. A água é fornecida por uma bomba de alta pressão ao módulo de membrana, onde é dividida em 2 fluxos - líquido purificado e concentrado com alta salinidade.
3. Saída da água purificada da unidade de osmose reversa, medindo sua vazão, coletando-a em um recipiente.
4. Descarte do concentrado no esgoto ou direcionando-o para a entrada da bomba (reciclagem de tratamento repetido).

Em caso de aumento inaceitável da contrapressão, é acionado um relé que desliga a instalação. O mesmo acontece quando o tanque de coleta de água tratada (interruptor de nível) está cheio. A descarga da membrana começa automaticamente.

Preparação da água

A tecnologia de membrana de osmose reversa assume a quase completa ausência de impurezas mecânicas no líquido de origem. A purificação da água industrial neste caso é ineficiente, pois partículas estranhas entram nela ao transportar água através de tubulações. Portanto, o sistema de osmose reversa deve incluir pré-filtros na entrada da unidade de membrana.

Tal equipamento geralmente é feito de forma universaldesign e consiste em pelo menos 3 tipos de filtros: filtros grossos e finos, bem como para coletar substâncias orgânicas (filtros de sorção). Opções adicionais são sistemas de ultrafiltração, remoção de ferro e clarificação. A não utilização desta unidade faz com que as membranas de trabalho entupam rapidamente, reduzindo a eficiência do processo de osmose reversa.

Instalação e comissionamento

De acordo com as instruções de instalação, a osmose reversa deve ser instalada em ambientes internos. Estas unidades não são projetadas para uso externo.

O trabalho de instalação é realizado na seguinte ordem:

• instalação do sistema de reagentes;
• ligação de adutoras para abastecimento de água bruta e recebimento de água tratada;
• programação do controlador (definição do valor máximo permitido de condutividade elétrica, temperatura da água, duração da lavagem das membranas antes do ciclo de trabalho, intervalo de tempo entre sua limpeza e outros parâmetros);
• Verificação do funcionamento em modo manual (abrir a fonte de abastecimento de água, as torneiras de saída do líquido purificado e concentrado, ligar a bomba de alta pressão);
• transfira a unidade para o modo automático.