El proceso de desalinización de agua de mar por ósmosis inversa.

La desalinización de agua de mar es una tecnología y un proceso para obtener agua dulce a partir de agua de mar, lo cual es de gran importancia para las regiones con escasez de agua. Actualmente, existen dos métodos principales para la desalinización de agua de mar a gran escala: la destilación y la ósmosis inversa. Este artículo se centrará en el proceso de desalinización de agua de mar por ósmosis inversa.

Proceso de desalinización de agua de mar por ósmosis inversa

Los principales pasos del proceso de desalinización de agua de mar por ósmosis inversa incluir:

Toma y pretratamiento de agua de mar

1. Toma de agua de mar: Cavar pozos o construir instalaciones de toma en la orilla del mar para introducir agua de mar en el sistema de pretratamiento.

2. Desinfección y eliminación de algas: Agregue agentes químicos como cloro líquido, hipoclorito de sodio o sulfato de cobre al agua de mar de entrada para eliminar microorganismos, bacterias y algas. Este paso evita que la contaminación biológica afecte el funcionamiento normal de equipos y tuberías posteriores.

3. Coagulación y sedimentación: agregue coagulantes para hacer que los sólidos suspendidos y las partículas coloidales en el agua de mar se agreguen en partículas más grandes y se asienten.

4. Filtración multimedia: el agua de mar después de la coagulación y sedimentación pasa a través de filtros multimedia para eliminar aún más pequeños sólidos y partículas suspendidos, mejorando la calidad del agua.

5. Ajuste de temperatura y calentamiento: Caliente el agua de mar pretratada a 20 °C-30 °C para mejorar la eficiencia de la ósmosis inversa.

Tratamiento químico

6. Adición de inhibidor de incrustaciones: debido a la alta dureza y alcalinidad del agua de mar, es propensa a formar incrustaciones en los equipos. Agregar inhibidores de incrustaciones puede evitar las incrustaciones y garantizar un funcionamiento estable a largo plazo del sistema.

7. Adición de agente reductor: dado que se agregaron oxidantes durante el proceso de desinfección, es necesario agregar agentes reductores antes de ingresar al sistema de ósmosis inversa para reducir el contenido de cloro residual por debajo de 0,1 ppm (o ORP).<200mV) para proteger las membranas de ósmosis inversa.

Filtración de seguridad

8. Filtración de seguridad: utilice filtros de seguridad hechos de acero inoxidable 316L con un tamaño de poro del cartucho de filtro de normalmente 5 μm para filtrar impurezas de partículas de más de 5 μm de diámetro, protegiendo las bombas de alta presión posteriores, los dispositivos de recuperación de energía y los elementos de membrana de ósmosis inversa.

Bomba de Alta Presión y Recuperación de Energía

9. Presurización de bomba de alta presión: utilice bombas de alta presión para presurizar el agua de mar pretratada a 5-7 MPa, proporcionando la presión requerida para el proceso de ósmosis inversa.

10. Recuperación de energía: emplear dispositivos de recuperación de energía, como turbinas hidráulicas, para utilizar la presión del agua de mar concentrada descargada por ósmosis inversa, aumentando la presión del agua de entrada en aproximadamente un 30%, reduciendo el consumo de energía y los costos operativos.

Proceso de ósmosis inversa

11. Separación por ósmosis inversa: el agua de mar presurizada ingresa a la unidad de ósmosis inversa, donde las moléculas de agua se separan de las moléculas de sal a través de membranas semipermeables. El agua pura pasa a través de la membrana como agua producto, mientras que el agua de mar concentrada se descarga por el otro lado.

12. Elementos de membrana de ósmosis inversa: seleccione membranas de ósmosis inversa de alto rendimiento adecuadas para la desalinización de agua de mar, que presentan un alto rechazo de sal, resistencia a la presión, resistencia a la oxidación y resistencia a las incrustaciones.

Tratamiento de agua del producto

13. Ajuste de pH: Ajuste el valor de pH del agua del producto de ósmosis inversa para que sea adecuada para usos específicos.

14. Mineralización: Si es necesario, realice un tratamiento de mineralización en el agua producto para ajustar la calidad del agua.

Control y monitoreo del sistema

15. Control de automatización: utilice controladores lógicos programables (PLC) para construir un sistema de control con muestreo distribuido y monitoreo centralizado.

16. Monitoreo de parámetros: Monitoreo en tiempo real de la presión del sistema, caudal, conductividad y otros parámetros, con interruptores de protección de alta y baja presión y dispositivos de conmutación automática.

17. Control de frecuencia variable: aplique control de frecuencia variable a las bombas de alta presión, logrando un arranque y parada suaves, ahorrando energía y protegiendo el equipo.

18. Lavado automático: realice un lavado automático a baja presión antes y después del arranque y el apagado para desplazar el agua de mar concentrada y proteger las superficies de las membranas de la contaminación.

19. Gestión de datos: muestre, almacene, analice e imprima parámetros del sistema como temperatura, caudal, calidad del agua y producción de agua.

Ventajas y desventajas de la desalinización de agua de mar por ósmosis inversa

Ventajas

1. Bajo consumo de energía: el proceso de ósmosis inversa no implica cambio de fase, con un consumo de electricidad de sólo 3,0-5,5 kWh por tonelada de agua.

2. Equipo compacto: La instalación ocupa un espacio reducido, adecuado para aplicaciones de diversas escalas.

3. Operación sencilla: la operación y el mantenimiento del sistema son relativamente simples.

4. Alta adaptabilidad: la escala de producción de agua se puede ajustar de manera flexible según la demanda.

Desventajas

1. Alto costo de la membrana: El costo de los materiales de las membranas de ósmosis inversa es relativamente alto, lo que afecta los costos operativos.

2. Requisitos estrictos de pretratamiento: Los altos requisitos para la calidad del agua de entrada requieren procesos de pretratamiento complejos.

3. Calidad del agua del producto: El contenido de sal del agua del producto es generalmente superior a 50 mg/L, inferior al de los métodos de destilación.

4. Incrustaciones e incrustaciones de las membranas: las membranas de ósmosis inversa son propensas a incrustaciones e incrustaciones, por lo que requieren limpieza y reemplazo regulares.

Desalinización de agua de mar por ósmosis inversa La tecnología se ha convertido en una de las principales tecnologías para la desalinización de agua de mar debido a su bajo consumo de energía y equipo compacto. Con avances continuos en la tecnología de materiales de membranas y mejoras en los procesos de pretratamiento, la eficiencia y la viabilidad económica de la desalinización de agua de mar por ósmosis inversa mejorarán aún más. Sin embargo, en la aplicación, aún se debe prestar atención a la importancia del pretratamiento y la prevención y control de la contaminación de la membrana y los problemas de incrustación para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo del sistema.

En el futuro, el desarrollo de la tecnología de desalinización de agua de mar avanzará hacia direcciones más eficientes, respetuosas con el medio ambiente y económicas. Combinada con nuevas tecnologías como la energía renovable y el control inteligente, la desalinización del agua de mar contribuirá en mayor medida a aliviar los problemas mundiales de escasez de agua.