¿Cómo funciona el sistema de RO y qué pasa con la contaminación de la membrana de RO?

25 de julio de 2022     Publicado por :

La ósmosis inversa, también conocida como RO (ósmosis inversa), es una tecnología de separación de membranas que ahorra energía muy avanzada y eficaz que utiliza la diferencia de presión entre los dos lados de la membrana como fuerza impulsora para lograr la separación y filtración de la membrana.

Fundamentos y ventajas de RO

Una membrana de ósmosis inversa es el componente central para realizar la tecnología de ósmosis inversa, que es una membrana semipermeable artificial con ciertas características, hecha de material polimérico, que simula el material de una membrana semipermeable biológica.

La ósmosis inversa, también conocida como ósmosis inversa, es una operación de separación por membrana que separa un disolvente de una solución acuosa utilizando la diferencia de presión como fuerza impulsora y es el proceso para lograr la filtración de impurezas en agua. Se llama ósmosis inversa porque es en dirección opuesta a la ósmosis natural.

El principio técnico es aplicar presión a un lado de la membrana bajo una presión osmótica mayor que la de la solución, y cuando la presión excede su presión osmótica, el solvente permea en la dirección opuesta, dejando estas sustancias y agua. El disolvente obtenido en el lado de baja presión de la membrana se llama permeado; la solución concentrada obtenida en el lado de alta presión se llama concentrado.

Si se trata agua de mar mediante ósmosis inversa, se obtiene agua dulce por el lado de baja presión de la membrana y salmuera por el lado de alta presión. Luego puede realizar presión de ósmosis inversa para lograr el propósito de separación, extracción, purificación y concentración.

La ósmosis inversa es una tecnología de tratamiento de agua que utiliza separación por membrana, que es un método físico de filtración de flujo cruzado. Sus ventajas son las siguientes.

Menores costes operativos a temperatura ambiente, confiando en la presión del agua como fuerza motriz.

No hay grandes cantidades de residuos de descarga de ácidos y álcalis, que no contaminan el medio ambiente.

Sistema simple, fácil operación y un alto grado de automatización.

Una amplia gama de adaptaciones a la calidad del agua cruda y a la calidad estable del agua efluente.

El tamaño reducido del equipo y la pequeña carga de trabajo de mantenimiento.

Proceso básico de tratamiento de agua RO

Primero, un proceso de tratamiento de etapa uno.

Después de que el líquido ingresa al módulo de membrana, se saca el agua pura y el líquido de concentración. En comparación con otros procesos de tratamiento de agua por ósmosis inversa, el proceso general es una operación más conveniente y simple, pero tiene grandes limitaciones y no puede cumplir con los requisitos más altos de calidad del agua.

El segundo es un proceso de tratamiento de varias etapas.

Según el proceso de tratamiento de una sola etapa, el líquido se concentra en varios pasos. En comparación con el proceso de tratamiento de una etapa, el proceso es más complejo y puede cumplir con requisitos más altos de calidad del agua y lograr el reciclaje de los recursos hídricos.

En tercer lugar, es el proceso de tratamiento de una etapa en dos etapas.

En el caso de que sea difícil utilizar un método de una etapa para alcanzar los requisitos reales de calidad del agua, se puede utilizar el proceso de tratamiento de una etapa y dos etapas. En comparación con los dos procesos principales anteriores, el uso de dos procesos de tratamiento de una etapa puede extender la vida útil de la membrana de ósmosis inversa y no requiere demasiada mano de obra para operar, y los costos de tratamiento correspondientes se han reducido.

Aplicación de RO en el tratamiento de agua:

Tratamiento profundo de aguas residuales municipales

En el tratamiento profundo de la contaminación del agua urbana, la tecnología de ósmosis inversa puede conducir a una mayor tasa de recuperación de aguas residuales y se utiliza más ampliamente.

Los diferentes materiales de la membrana de ósmosis inversa producen diferentes efectos de tratamiento profundo de la contaminación del agua. En términos generales, en el tratamiento profundo de la contaminación del agua urbana, después del tratamiento de las aguas residuales residenciales urbanas, los requisitos para la calidad del agua tratada son más altos (por ejemplo, reutilización del agua), en este momento, membrana de fibra hueca de triacetato de celulosa, alcohol polivinílico en espiral La membrana compuesta puede tener un mejor efecto.

En comparación con otras membranas de ósmosis inversa, ambas tienen una tasa de retención del 100 % de bacterias coliformes fecales, no más de 1 grado de cromaticidad y un permeado de 1 mg/l ~ 2 mg/l. Al mismo tiempo, estos dos materiales de membrana de ósmosis inversa tienen un mayor flujo de agua y una mayor capacidad anticontaminación.

Tratamiento de aguas residuales industriales

1) Tratamiento de iones de metales pesados.

La aplicación de la tecnología de tratamiento de agua por ósmosis inversa al tratamiento de aguas residuales industriales también es muy eficaz, de acuerdo con el principio de diseño general de economía y racionalidad industrial, que puede reducir el consumo de energía y los costos operativos, así como las dificultades de gestión operativa.

Las unidades de ósmosis inversa para el tratamiento de aguas residuales industriales son generalmente componentes tubulares o enrollados de presión interna con una presión estable de aproximadamente 218 MPa, lo cual es excelente para la recuperación de iones de metales pesados. Entre ellos, la presión operativa de la planta de ósmosis inversa basada en componentes tubulares de presión interna es estable en 217 MPa, donde la tasa de recuperación de níquel es superior al 99 % y la tasa de separación de níquel está en el rango de 97,12 % a 97,17 %.

2）Tratamiento de aguas residuales aceitosas

En términos generales, el petróleo en las aguas residuales aceitosas existe en tres formas principales: petróleo emulsionado, petróleo disperso y petróleo flotante. En comparación, los métodos de tratamiento de petróleo disperso y petróleo flotante son relativamente simples y se basan en la separación mecánica, la precipitación y el tratamiento de adsorción con carbón activado, lo que puede conducir a una reducción significativa del contenido de petróleo correspondiente.

Sin embargo, el aceite emulsionado contiene sustancias orgánicas, puede desempeñar el papel de tensioactivos y el aceite generalmente existe en partículas del tamaño de una micra, por lo que tiene una estabilidad muy alta y es difícil lograr una separación agua-aceite de manera efectiva y rápida.

Con el apoyo de la tecnología de tratamiento de agua por ósmosis inversa, es posible lograr la concentración y separación sin destruir la emulsión, seguida de la incineración de la concentración, el reciclaje o la descarga del permeado.

En la actualidad, en el tratamiento de aguas residuales oleosas, la tecnología de tratamiento de agua por ósmosis inversa se utiliza comúnmente en combinación con otros métodos de tratamiento para considerar el efecto final del tratamiento y la calidad del efluente.

Por ejemplo, se usó DEMUL-B1, un rompedor de emulsión de formulación propia, para romper la alta concentración de aguas residuales de aceite de hilado O/W, y luego se usó la membrana de ósmosis inversa OSMONICS SE para tratar aún más la muestra de agua rota. Los resultados mostraron que la tasa de eliminación de DQO del agua purificada por el “ósmosis inversa rompedora de emulsión” El tratamiento alcanzó el 99,96% y el contenido de aceite fue casi indetectable.

Desalinización de agua salobre

En el proceso de desalinización de agua salobre, la introducción de la tecnología de tratamiento de agua por ósmosis inversa puede inhibir eficazmente los iones de sal inorgánicos, como los iones de magnesio y los iones de calcio contenidos en el agua salobre, y lograr la mejora de la calidad del agua pura.

En esta etapa, los requisitos de la gente sobre la calidad del agua pura, el método de tratamiento original (agregar inhibidor de incrustaciones en agua salobre) es difícil de cumplir con los requisitos realistas de la gente y la introducción de la tecnología de tratamiento de agua por ósmosis inversa es la elección inevitable.

En la operación de desalinización de agua salobre utilizando una planta de ósmosis inversa, es necesario probar periódicamente el índice SDI, controlar estrictamente la tasa de recuperación, prestar atención a la diferencia de presión entre los módulos de membrana y medir los cambios en la producción de agua y la tasa de desalinización en tiempo real. En la práctica, la tasa de desalinización de la planta de ósmosis inversa es superior al 96% y la calidad del agua desalinizada cumple con los estándares nacionales de agua potable de China.

Cómo lidiar con la contaminación de la membrana RO

La contaminación de la membrana se refiere a los cambios irreversibles causados ​​por la adsorción y deposición de partículas, partículas coloidales o macromoléculas de soluto en el líquido en contacto con la membrana debido a la interacción física o química con la membrana o la concentración de ciertos solutos en la superficie de la membrana que excede su solubilidad y efectos mecánicos sobre la superficie de la membrana o los poros de la membrana, lo que da como resultado la reducción del tamaño de los poros de la membrana o su bloqueo, lo que resulta en una disminución significativa del flujo de la membrana y de las características de separación.

Contaminación microbiana

1) Causas de formación

La contaminación microbiana se refiere a la acumulación de microorganismos en la interfaz membrana-agua, afectando así el rendimiento del sistema.

Estos microorganismos utilizan la membrana de ósmosis inversa como portador para reproducirse y crecer con las sales nutritivas en la sección de agua concentrada de la ósmosis inversa, formando una capa de biopelícula en la superficie de la membrana de ósmosis inversa, lo que resulta en un rápido aumento en la diferencia de presión entre el agua de entrada y salida del sistema de ósmosis inversa, una rápida disminución en la producción de agua y la tasa de desalinización, y la contaminación del agua producida.

Las biopelículas microbianas pueden degradar los polímeros de las membranas u otros componentes de la unidad de ósmosis inversa directamente (a través de la acción enzimática) o indirectamente (a través del pH local o la acción del potencial de reducción), lo que resulta en una vida útil más corta de la membrana y daños a la integridad estructural de la membrana, e incluso fallas importantes del sistema.

2) Métodos de control

La contaminación biológica se puede controlar mediante la desinfección continua o intermitente del agua entrante. Para el agua cruda de la superficie y del subsuelo poco profundo se debe instalar un dispositivo de dosificación de esterilización, biocidas de tipo cloro, la cantidad de dosificación generalmente se basa en el contenido de cloro residual del agua entrante. > Prevalecerá 1 mg/L.

Contaminacion Quimica

1) Causas de formación

La contaminación química común es la deposición de incrustaciones de carbonato dentro del elemento de membrana; en la mayoría de los casos, se debe a un mal funcionamiento, un sistema de dosificación del inhibidor de incrustaciones imperfecto, interrupción de la dosificación del inhibidor de incrustaciones en el proceso de operación, etc.

Si no se encuentra a tiempo, la presión de operación aumentará, la diferencia de presión aumentará y la tasa de producción de agua disminuirá en unos pocos días, si el inhibidor de incrustaciones seleccionado no coincide con la calidad del agua o la cantidad de dosificación. No es suficiente, también se producirá el fenómeno de incrustaciones dentro del elemento de membrana, las incrustaciones más ligeras dentro del elemento de membrana se pueden restaurar mediante limpieza química, pero en casos graves, también provocará el desguace de algunos elementos de membrana con contaminación grave.

2）Método de control

Para evitar incrustaciones en el elemento de membrana, en primer lugar, seleccione el inhibidor de incrustaciones de ósmosis inversa adecuado para la calidad del agua del sistema y determine la mejor cantidad de dosificación.

En segundo lugar, fortalecer el control del sistema de dosificación, prestar mucha atención a los cambios sutiles en los parámetros operativos y encontrar las causas de las anomalías a tiempo.

Además, la mayoría de las razones del alto contenido de Fe3+ en el agua son causadas por el sistema de tuberías, por lo tanto, las tuberías del sistema, incluidas las tuberías de la fuente de agua, adoptan tuberías de plástico revestidas de acero en la medida de lo posible para reducir el contenido de Fe3+.

Partículas en suspensión y contaminación coloidal

1) Causas de formación

Las partículas en suspensión y los coloides son las principales sustancias que ensucian la membrana de ósmosis inversa y son la principal causa de que el SDI (índice de densidad de lodos) supere el estándar en el efluente.

La composición de las partículas suspendidas y los coloides también varía mucho debido a las diferentes fuentes de agua y regiones. Por lo general, los componentes principales de las aguas superficiales no contaminadas y de las aguas subterráneas poco profundas son bacterias, arcilla, sílice coloidal, óxidos de hierro, productos de ácidos húmicos y floculantes coagulantes que se introducen artificialmente en exceso (como sales de hierro, sales de aluminio, etc.) en el sistema de pretratamiento. .

Además, la formación de precipitaciones mediante la combinación de polímeros cargados positivamente en el agua bruta y inhibidores de incrustaciones cargados negativamente en el sistema de ósmosis inversa es también una de las causas de dicha contaminación.

2）Método de control

Cuando el contenido de materia suspendida en el agua cruda sea >Generalmente se utiliza 70 mg/L, el método de pretratamiento de coagulación, clarificación y filtración; cuando el contenido de materia suspendida en el agua cruda es <70 mg/L, se suele utilizar el método de pretratamiento de coagulación y filtración; cuando el contenido de materia suspendida en el agua cruda es <10 mg/L, se suele utilizar el método de pretratamiento de filtración directa.

Además, la microfiltración o ultrafiltración es una forma eficaz de tratamiento con membrana de turbidez y materia orgánica no disuelta que ha surgido recientemente, que puede eliminar toda la materia suspendida, bacterias, la mayoría de los coloides y la materia orgánica no disuelta, y es un proceso de pretratamiento más ideal. Para sistema de ósmosis inversa.

Precauciones para la aplicación de RO

En la tecnología de ósmosis inversa en el proceso de aplicaciones de tratamiento de agua, se debe realizar la filtración necesaria de las aguas residuales. La filtración es la base para que funcione la tecnología de ósmosis inversa, y el proceso de filtración debe controlarse estrictamente para evitar que entren impurezas en el sistema de ósmosis inversa mezcladas con agua para proteger la membrana de permeado y el equipo, mejorar la salida de agua y reducir la posibilidad de corrosión.

El dispositivo de ósmosis inversa debe lavarse periódicamente, especialmente para la limpieza de incrustaciones, para mantener el buen rendimiento de la membrana semipermeable y prolongar la vida útil del dispositivo.

Cuando no está en uso, la unidad de ósmosis inversa se ve afectada por la acumulación de aguas residuales, que pueden generar microorganismos. Por lo tanto, es necesario lavarlo y desinfectarlo durante el tiempo de inactividad de la unidad, y la temperatura durante el tiempo de inactividad debe estar bien configurada para proteger la membrana de ósmosis inversa.

Los operadores deben cumplir estrictamente los procedimientos operativos y las especificaciones operativas, mejorar continuamente su calidad profesional y verificar cuidadosamente el dispositivo antes de usarlo para evitar daños al dispositivo debido a errores del operador, a fin de garantizar que el dispositivo pueda funcionar normalmente y eliminar aguas residuales. El tratamiento funciona sin problemas.