¿Cómo aumentar la tasa de recuperación de una membrana ro industrial?
En proyectos de tratamiento de agua, la tasa de recuperación es un parámetro comúnmente discutido. Se refiere a la proporción de agua de alimentación que se convierte en agua de producto (permeado). Es un indicador importante para evaluar la eficiencia y rentabilidad de los sistemas industriales de membranas de RO. Entonces, ¿cómo se puede mejorar la tasa de recuperación en los proyectos de tratamiento de agua?
1. ¿Cuál es la tasa de recuperación de un sistema RO?
La tasa de recuperación se refiere al porcentaje de agua de alimentación (después del pretratamiento) que se convierte en agua producto (permeado) en un sistema de ósmosis inversa (RO).
- Tasa de recuperación del sistema Y (%) = (Tasa de flujo de agua de producto / Tasa de flujo de agua de alimentación) × 100%
La tasa de recuperación de un proyecto de tratamiento de agua está estrechamente relacionada con las tasas de recuperación de los siguientes módulos:
① Tasa de recuperación de un solo elemento de membrana de RO: la determina el fabricante. Por ejemplo, suele ser de alrededor del 15% para las membranas de agua salobre y del 10% para las membranas de agua de mar. Para un elemento de membrana de RO estándar de 40 pulgadas (1 pulgada = 2,54 cm), generalmente no se recomienda que la tasa de recuperación operativa real exceda el 18% (excepto para los sistemas de RO de segundo paso, donde generalmente no supera el 30%).
② Tasa de recuperación de un solo paso de un sistema de OI: Esto se refiere a la tasa de recuperación de un solo paso, es decir, el agua producto de un paso dividida por el agua de alimentación de ese paso. Está determinado por la configuración y disposición de los elementos de la membrana.
③ Tasa de recuperación general del sistema Y de un sistema RO: esta es la tasa de recuperación total durante la operación real. Está influenciado tanto por la tasa de recuperación de un solo paso como por la tasa de reutilización del concentrado (salmuera), y es el parámetro de recuperación más comúnmente considerado en el diseño y operación del sistema.
2. ¿Cómo mejorar la tasa de recuperación del sistema de una unidad de RO?
① Aumentar el número de etapas de membrana para mejorar la recuperación.
El concentrado descargado de la primera etapa de membrana se puede alimentar directamente a la segunda etapa para su tratamiento adicional. Las configuraciones de múltiples etapas (como sistemas de tres o cuatro etapas) pueden lograr tasas de recuperación más altas.
En un sistema de ósmosis inversa por etapas, la etapa aguas arriba generalmente maneja un flujo mayor que la etapa aguas abajo; por lo tanto, el número de elementos de membrana en la primera etapa suele ser mayor que en las etapas posteriores.
A medida que aumenta el número de etapas de OI, también aumenta el factor de concentración del concentrado. Por ejemplo, con una recuperación del sistema del 50 %, el factor de concentración es aproximadamente 2; con una recuperación del 75%, aumenta a aproximadamente 4; y con una recuperación del 80%, llega a alrededor de 5.
Debido a la polarización de la concentración dentro del sistema de membranas, la salinidad cerca de la superficie de la membrana aumenta significativamente. Como resultado, la contaminación puede ocurrir más rápido de lo esperado porque el agua de alimentación se concentra progresivamente. En aplicaciones de desalinización de agua salobre, la recuperación normalmente se establece en el rango del 50 al 80 %. Sin embargo, la selección de recuperación final depende de las condiciones operativas, las características del agua cruda y otros factores de diseño. Establecer una tasa de recuperación excesivamente alta puede aumentar el riesgo de incrustaciones y suciedad.
Nota:Ampliar la longitud de la carcasa de la membrana también puede aumentar el número de elementos de membrana en serie. Sin embargo, los recipientes a presión demasiado largos pueden provocar una presión insuficiente en los últimos elementos y un flujo reducido, lo que afecta negativamente a la recuperación general del sistema. Al mismo tiempo, las carcasas más largas requieren una mayor presión de alimentación, lo que genera un mayor consumo de energía.
② Mejorar la recuperación mediante la recirculación del concentrado
La recirculación de concentrado se refiere a devolver una porción de la corriente de concentrado del sistema de OI a la entrada de la bomba de alta presión (con o sin pretratamiento adicional, lo que marca una diferencia significativa). Después de mezclarse con el agua de alimentación, vuelve a ingresar al sistema de membranas para un tratamiento adicional de ósmosis inversa. Este es un método eficaz para mejorar la recuperación del sistema, especialmente adecuado para sistemas con capacidad de producción relativamente baja donde el flujo no puede utilizar completamente los recipientes de membrana largos (por ejemplo, recipientes a presión de 12 metros).
Las estrategias de recirculación comunes incluyen:
- Recirculación parcial del concentrado de RO del primer paso de regreso al tanque de agua cruda
- Recirculación completa del concentrado de RO del segundo paso de regreso al tanque de agua cruda
- Agua de enjuague de electrodos EDI reciclada al tanque de permeado de RO de segundo paso o aguas arriba del sistema de RO de segundo paso
Sin embargo, la recirculación del concentrado aumenta la concentración de contaminantes en la entrada de alimentación, lo que aumenta el riesgo de incrustaciones y suciedad en el sistema de ósmosis inversa. Por lo tanto, un estricto control operativo y gestión del sistema son esenciales. Con base en el análisis de la calidad del agua cruda, es necesario diseñar adecuadamente el pretratamiento, las tasas de recuperación, la temperatura de funcionamiento y otros parámetros del sistema.
Se desaconseja encarecidamente aumentar la recuperación del sistema simplemente ajustando las aperturas y relaciones de las válvulas de alimentación/concentrado sin una consideración adecuada del diseño. Esta operación inadecuada puede acelerar el ensuciamiento de la membrana y provocar daños graves al sistema.
Nota:Cuando no se aplica recirculación de concentrado, la relación entre la recuperación del elemento de membrana y la recuperación del sistema generalmente sigue correlaciones de diseño estándar.
