Quais são os diferentes métodos de tecnologia de pré-tratamento antes de executar uma planta de osmose reversa?

A pressão de permeado da planta de osmose reversa é uma função da concentração de sal ou matéria orgânica contida na água, quanto maior o teor de sal, maior a pressão de permeado aumentará, a pressão líquida diminuirá e a produção de água será reduzida.

Se a pressão da água de alimentação permanecer inalterada, a permeabilidade ao sal é proporcional à diferença na concentração de sal entre os lados dianteiro e traseiro da membrana de osmose reversa.

Quanto maior o teor de sal da água de alimentação, maior a diferença de concentração e maior a permeabilidade do sal, o que leva a uma diminuição na taxa de dessalinização.

Para o mesmo sistema, o teor de sal da água de alimentação é diferente, e a pressão de operação e a condutividade da água do produto também diferem, para cada aumento de l00ppm no teor de sal da água de alimentação, a pressão da água de alimentação precisa ser aumentada em cerca de 0,007MPa, enquanto a a condutividade da água do produto também aumenta proporcionalmente devido ao aumento da concentração.

Matéria suspensa na água é o material que permanece na superfície do material filtrante enquanto a água é filtrada, tendo como corpo principal o componente particulado.

O alto teor de matéria suspensa levará a sérios entupimentos do sistema de osmose reversa e nanofiltração em breve, afetando o rendimento hídrico do sistema e a qualidade da água produzida.

Todos os tipos de plantas de osmose reversa têm uma faixa de pH permissível, e o valor de pH da água de alimentação quase não tem efeito na produção de água; mas mesmo dentro da faixa permitida, o valor do pH tem uma grande influência na taxa de dessalinização.

O valor do pH tem um efeito direto na forma de impurezas na água de alimentação, por exemplo, a taxa de retenção de matéria orgânica dissociável diminui com a diminuição do valor do pH. A taxa de recuperação tem grande influência na queda de pressão de cada seção.

Sob a condição de que a vazão total de água de alimentação seja mantida em um determinado nível, a taxa de recuperação aumenta e a queda de pressão total diminui devido à redução da vazão de água concentrada que flui pelo lado de alta pressão do reverso planta de osmose.

A taxa de recuperação diminui e a queda de pressão total aumenta, e a operação real mostra que mesmo uma pequena alteração na taxa de recuperação, como 1%, causará uma alteração de cerca de 0,02 MPa na diferença de pressão total.

Como o CO₂ dissolvido na água é influenciado pelo valor do pH, ele existe na forma de CO₂ gasoso quando o valor do pH é baixo e pode passar facilmente pela membrana de osmose reversa, de modo que a taxa de dessalinização é baixa quando o pH é baixo e a dessalinização taxa sobe gradualmente.

Quando o pH aumenta e o CO₂ gasoso é convertido em íons CO3⁻ e CO3²⁻, a taxa de dessalinização atinge seu pico quando o pH está entre 7,5 e 8,5.

O efeito da taxa de recuperação na condutividade da água produzida depende da quantidade de permeação de sal e da quantidade de água produzida.

Quais são as características da tecnologia de pré-tratamento antes da planta de osmose reversa?

Para melhorar o desempenho operacional do sistema de osmose reversa, alguns dos seguintes agentes podem ser adicionados à água de alimentação: ácidos, bases, biocidas, inibidores de incrustação e dispersantes.

♦ Adicionar ácido – impedir escala

Ácido clorídrico (HCl) e ácido sulfúrico (H2SO4) podem ser adicionados à água de alimentação para reduzir o pH. o ácido sulfúrico é mais barato, não emana e não corrói os componentes metálicos circundantes, e a membrana tem uma taxa de remoção mais alta de íons sulfato do que íons cloreto; portanto, o ácido sulfúrico é mais comumente usado do que o ácido clorídrico.

O ácido sulfúrico de grau industrial sem outros aditivos é adequado para uso em osmose reversa e está disponível em duas concentrações, 20% e 93%. O ácido sulfúrico a 93% também é conhecido como ácido sulfúrico 66 BoM. Deve-se ter cuidado ao diluir ácido sulfúrico a 93%, pois o calor pode elevar a temperatura da solução para 138°C ao diluir para 66%.

Certifique-se de adicionar o ácido lentamente à água com agitação para evitar a ebulição localizada da solução aquosa. O ácido clorídrico é usado principalmente quando é provável que ocorra incrustação de sulfato de cálcio ou sulfato de estrôncio.

O uso de ácido sulfúrico aumenta a concentração de íons sulfato na água de alimentação da osmose reversa, o que leva diretamente a um aumento na tendência de incrustação de sulfato de cálcio. O ácido clorídrico de grau industrial (sem aditivos) é muito fácil de comprar, e o ácido clorídrico comercial normalmente contém 30-37%.

O principal objetivo da redução do pH é reduzir a tendência de incrustação de carbonato de cálcio em água concentrada RO, ou seja, reduzir o Índice de Langley (LSI), que é a saturação de carbonato de cálcio em água salobra de baixa salinidade e indica o potencial de carbonato de cálcio escamação ou corrosão.

Na química da água de osmose reversa, o LSI é um indicador importante para determinar se ocorrerá incrustação de carbonato de cálcio. Quando o LSI é negativo, a água irá corroer os tubos de metal, mas nenhuma incrustação de carbonato de cálcio se formará. Se o LSI for positivo, a água não é corrosiva, mas ocorrerá incrustação de carbonato de cálcio.

LSI é o pH da saturação de carbonato de cálcio menos o pH real da água. a solubilidade do carbonato de cálcio diminui com o aumento da temperatura (é assim que a incrustação se forma nas caldeiras) e diminui com o aumento do pH, a concentração de íons de cálcio, ou seja, alcalinidade.

O valor LSI pode ser ajustado injetando ácido (geralmente ácido sulfúrico ou clorídrico) na água de alimentação da osmose reversa, ou seja, diminuindo o pH. O valor LSI recomendado para água concentrada de osmose reversa é 0,2 (indicando uma concentração de 0,2 unidades de pH abaixo da concentração de saturação de carbonato de cálcio).

Inibidores de incrustações poliméricas também podem ser usados ​​para evitar a precipitação de carbonato de cálcio, e alguns fornecedores de inibidores de incrustações afirmam que seus produtos podem atingir LSIs de até +2,5 (um projeto mais conservador é um LSI de +1,8) em água concentrada de osmose reversa.

♦ A adição de álcali – aumentar a taxa de remoção

A adição de álcalis é menos usada na osmose reversa primária. O único agente alcalino geralmente usado é o hidróxido de sódio (NaOH), que é fácil de comprar e solúvel em água. Hidróxido de sódio de grau industrial sem outros aditivos geralmente é suficiente para essa finalidade.

O hidróxido de sódio comercial está disponível em 100% de refrigerante em flocos, bem como em 20% e 50% de refrigerante líquido. Deve-se ter cuidado ao adicionar álcalis para aumentar o pH. O aumento do pH aumenta o LSI e diminui o carbonato de cálcio e a solubilidade do ferro e do manganês.

A aplicação mais comum para adição de álcali é a planta de RO secundária. Em uma planta de osmose reversa de dois estágios, a água produzida por RO primário é fornecida ao RO secundário como água bruta.

O RO secundário “esmaltes” a água produzida por RO primário e a água produzida por RO secundário podem atingir 4 MΩ. Existem quatro razões para adicionar álcalis à água de alimentação de RO secundário.

① Acima de pH 8,2, todo o dióxido de carbono é convertido em íons de carbonato, que podem ser removidos por osmose reversa. E o próprio dióxido de carbono é um gás, que entrará livremente na água produzida por RO com o permeado, causando uma carga indevida no tratamento de polimento do leito de troca iônica a jusante.

② Alguns componentes do TOC são mais facilmente removidos em pH alto.

③ A solubilidade e a taxa de remoção da sílica são maiores em pH alto (especialmente acima de 9).

④ A remoção de boro também é maior em pH alto (especialmente acima de 9).

Há um caso especial de aplicação de adição alcalina, muitas vezes chamado de processo HERO (Sistema de Osmose Reversa de Alta Eficiência), que ajusta o pH da água de alimentação para 9 ou 10.

A osmose reversa primária é usada para tratar água salobra, que pode ter problemas de contaminação (por exemplo, dureza, alcalinidade, ferro, manganês, etc.) em pH alto. O pré-tratamento geralmente usa um sistema de resina catiônica fracamente ácida e uma unidade de desgaseificação para remover esses contaminantes.

♦ Agente de descloração – Elimine o cloro residual

O cloro livre na água de alimentação RO e NF deve ser reduzido para menos de 0,05 ppm para atender aos requisitos das membranas compostas de poliamida. Existem dois métodos de pré-tratamento para remoção de cloro, adsorção granular de carvão ativado e o uso de agentes redutores, como sulfito de sódio.

Filtros de carvão ativado são geralmente usados ​​em sistemas pequenos (50-100 GPM), onde o custo de investimento é mais razoável. Recomenda-se o uso de carvão ativado de alta qualidade lavado com ácido e tratado para remover dureza e íons metálicos, e o teor de finos deve ser muito baixo, caso contrário, causará poluição à membrana.

O meio filtrante de carvão recém-instalado deve ser totalmente encharcado até que o pó de carbono seja completamente removido, o que geralmente leva várias horas ou até dias. Não podemos confiar em um filtro de segurança de 5 μm para proteger a membrana de osmose reversa da contaminação por finos de carbono.

A vantagem dos filtros de carvão é que eles removem a matéria orgânica que pode causar contaminação da membrana e são mais confiáveis ​​para todo o tratamento de água influente do que a adição de produtos químicos.

No entanto, a desvantagem é que o carbono pode se tornar um alimento para microorganismos, criando bactérias no filtro de carvão, resultando em contaminação biológica da membrana de osmose reversa.

O bissulfito de sódio (SBS) é o agente redutor típico escolhido para plantas RO maiores. Metabissulfito de sódio sólido é dissolvido em água para fazer uma solução com uma pureza de metabissulfito de sódio comercial de 97,5-99% e um período de armazenamento a seco de 6 meses.

A solução SBS é instável ao ar e reage com o oxigênio, portanto, o período de uso recomendado é de 3 a 7 dias para uma solução a 2% e de 7 a 14 dias para uma solução inferior a 10%. Teoricamente, 1,47 ppm de SBS (ou 0,70 ppm de bissulfito de sódio) pode reduzir 1,0 ppm de cloro.

O projeto leva em consideração o fator de segurança do sistema industrial de água salobra e define a adição de SBS em 1,8-3,0 ppm por 1,0 ppm de cloro. a porta de injeção do SBS deve estar a montante do elemento de membrana e a distância de ajuste deve ser tal que haja 29 segundos de tempo de reação antes de entrar no elemento de membrana. Recomenda-se um dispositivo de agitação em linha adequado (agitador estático).

♦ Filtro multimídia

Um método comum de remoção de sólidos suspensos da água é a filtração multimídia. Os filtros multimídia são revestidos com antracito, areia de quartzo, granada finamente triturada ou outros materiais como o leito.

A camada superior da cama consiste em materiais leves e de qualidade grosseira, enquanto os materiais mais pesados ​​e de qualidade mais fina são colocados na parte inferior da cama.

O princípio é a filtragem de profundidade – as partículas maiores na água são removidas na camada superior e as partículas menores são removidas na parte mais profunda do meio filtrante.

O processo de operação da planta de osmose reversa RO requer atenção a vários assuntos

1, a hidrólise da membrana de acetato de celulose é fácil de causar a deterioração do desempenho do dispositivo de osmose reversa, por esta razão, o valor de PH da água deve ser rigorosamente controlado, o valor de PH da água de alimentação deve ser mantido em 5-6, enquanto a membrana composta pode operar sob a faixa de água de alimentação PH3-PH11.

2, Quando a quantidade de hipoclorito de sódio injetado for insuficiente e o cloro livre na água de alimentação não puder ser medido, o lodo ocorrerá no módulo de membrana da unidade de osmose reversa e a diferença de pressão da unidade de osmose reversa aumentará.

Mas para membranas compostas e membranas de poliamida, a quantidade de cloro livre que entra no módulo de membrana deve ser rigorosamente controlada, exceder o valor especificado levará à oxidação e decomposição da membrana.

3, se o valor FI exceder o fornecimento de água padrão para a planta de osmose reversa como água de alimentação, a superfície do módulo de membrana será anexada à sujeira, portanto, deve ser limpa para remover a sujeira.

4. O fluxo excessivo de água de alimentação fará com que o componente da membrana se deteriore antecipadamente, portanto, o fluxo de água de alimentação não deve exceder o valor padrão do projeto. Além disso, a vazão de água concentrada deve evitar, tanto quanto possível, menos do que o valor padrão do projeto.

Operar sob a condição de que a taxa de fluxo de água concentrada é muito pequena causará fluxo desigual no recipiente de pressão do dispositivo de osmose reversa e precipitará incrustações no módulo de membrana devido à concentração excessiva.

5, A bomba de alta pressão da planta de osmose reversa pode causar o mau funcionamento da unidade, mesmo se houver uma interrupção muito curta na operação.

6, A pressão de entrada da osmose reversa deve ser mantida com margem adequada, caso contrário, a taxa de dessalinização será reduzida devido à falta de compactação adequada.

7, A planta de osmose reversa é interrompida quando a aplicação de água de alimentação de baixa pressão substitui a água na unidade de osmose reversa. Isso evita a precipitação de sílica durante o desligamento (no inverno, quando a temperatura da água cai).

8, precisa prestar atenção à validade da pressão do filtro de precisão. A razão para o aumento acentuado da diferença de pressão é principalmente o vazamento da turbidez do filtro de precisão. Pelo contrário, a razão para a diminuição acentuada na diferença de pressão é a quebra do elemento filtrante de precisão e o afrouxamento do parafuso de fixação do elemento filtrante de precisão, etc.

9, quando a diferença de pressão entre a entrada e a saída da planta de osmose reversa excede o padrão, isso significa que a superfície da membrana foi contaminada ou o fluxo de água de alimentação está acima do valor de projeto. Se o problema de pressão diferencial não puder ser resolvido pelo ajuste de fluxo, a superfície da membrana deve ser limpa.

10, No verão, quando a temperatura da água de alimentação é alta, o fluxo de água produzida é muito alto e, às vezes, a pressão de operação deve ser reduzida, o que levará a uma diminuição na qualidade da água produzida. Para evitar isso, o número de componentes da membrana pode ser reduzido, enquanto a pressão operacional ainda é mantida em um nível alto.