Desenho do sistema
A instalação de dessalinização é um sistema completo, com entrada de água de alimentação e tubos de descarga separados para concentrado e permeado. Os dados dos tubos de entrada e saída devem sempre ser comparados com análise de água, pressão da água de alimentação e retenção de sal.
O projetista de um sistema de Osmose Reversa terá como objetivo a pressão de membrana e os custos de instalação mais baixos possíveis e recuperação máxima e retenção de sais.
A recuperação de uma instalação de dessalinização de água salobra ronda os 85%. Depende da solubilidade dos sólidos suspensos que estão presentes na água de alimentação. Durante a dessalinização da água do mar, é desejável uma recuperação de quarenta a cinquenta por cento. A recuperação da dessalinização da água do mar depende da pressão osmótica da água de alimentação e dos tipos de membranas aplicadas durante o processo de dessalinização.
Processo contínuo
Um sistema de filtração por membrana geralmente é projetado para atender a um processo contínuo. A escolha por um processo contínuo pode ser feita porque as condições do processo, como fluxo de água de alimentação e fluxo de permeado, são contínuas.
Representação esquemática de um processo contínuo
O mesmo vale para os sistemas de Osmose Reversa. Estes também são projetados para atender um processo contínuo com um fluxo contínuo de permeado e uma recuperação do sistema constante.
As variações na temperatura da água e no grau de incrustação da água de alimentação são compensadas por ajustes na pressão de alimentação.
Sistema de vários estágios
Sistemas que consistem em mais de um estágio são chamados de sistemas multiestágio. Esses sistemas podem atingir recuperações de sistema mais altas, sem exceder os limites de recuperação de elemento único. Para obter uma recuperação de até 70%, dois estágios devem ser implementados no sistema de tratamento de água de alimentação.
Representação esquemática de um sistema de dois estágios
Para recuperações maiores, três estágios devem ser usados. Esses valores são baseados na suposição de que são usados vasos de pressão padrão com seis elementos. Para vasos mais curtos o número de estágios deve ser dobrado.
Quando a recuperação do sistema é maior, mais elementos de membrana devem ser conectados em série. Um sistema típico de dois estágios usa uma proporção de estágio de 2:1 para a dessalinização da água do mar com alto teor de sólidos dissolvidos.
Plug-flow e recirculação de concentrado
O conceito de fluxo contínuo é o projeto padrão do sistema de Osmose Reversa para aplicações de dessalinização de água.
A água de alimentação passa por um sistema de fluxo contínuo apenas uma vez. Uma fração da água de alimentação passa por uma membrana para produzir permeado. O restante da água de alimentação não é derivado de sais e se tornará cada vez mais concentrado.
Quando o número de elementos de membrana em um sistema de fluxo contínuo é muito baixo para atingir uma recuperação do sistema alta o suficiente, a recirculação do concentrado pode estar implicada. Durante a recirculação, parte do concentrado é direcionado de volta para o lado da água de alimentação do módulo. O concentrado reciclado se mistura com a água de alimentação e será tratado novamente.
Representação esquemática de uma instalação com opções de recirculação de concentrado
O número de elementos em cada vaso de pressão
Sistemas de osmose reversa geralmente são projetados para um fluxo de permeado específico. Para atingir esse fluxo, vários elementos de membrana são necessários. O número de elementos de membrana colocados dentro da instalação depende do fluxo projetado.
Para a dessalinização da água do mar, o fator limitante é a pressão máxima de alimentação; isso não pode exceder 69 bar.
Com base no fluxo projetado, a produção por unidade de membrana pode ser determinada:
Produção por elemento = fluxo * superfície do elemento< br />
Número de elementos = fluxo de permeado / produção por elemento
Número de vasos de pressão = número de elementos / número de elementos por vaso
Por meio do fluxo de permeado e da recuperação necessária, o fluxo de água de alimentação é calculado:
Caudal de água de alimentação = fluxo de permeado / recuperação
Pressão da água de alimentação
É necessária uma certa pressão de alimentação, dependendo do projeto do sistema. O fluxo, a perda de energia no sistema e a pressão osmótica determinam a pressão de alimentação que o sistema requer. A pressão de alimentação necessária aumentará quando os elementos da membrana forem contaminados ao longo dos anos. Uma bomba de alimentação que permite uma vazão maior do que a vazão teoricamente necessária será então implicada em manter a pressão de alimentação contínua. Uma bomba de alimentação que aumenta a pressão de alimentação em 25% será satisfatória na prática.
Quando o sistema é iniciado, a situação inicial é registrada. Todos os parâmetros relevantes devem ser registrados e anotados em um log. Com base nesses dados, o desempenho da instalação pode ser examinado e regulado depois que o sistema for colocado em ação.
Monitoramento
Durante o monitoramento do sistema, serão realizadas medições de vazão, pressão e condutividade da água. Para verificar a afetividade hidráulica do sistema, a pressão de alimentação por estágio e o fluxo de permeado precisam ser medidos. A pressão de alimentação depende da temperatura da água de alimentação. Quando as temperaturas da água de alimentação são baixas, mais pressão é necessária para atingir a mesma recuperação que seria alcançada quando as temperaturas da água de alimentação são altas. Quando as temperaturas da água oscilam, é necessário normalizar o fluxo do permeado, para permitir a comparação com a situação inicial.
Quando as instalações funcionam corretamente, a condutividade do permeado é baixa, devido à remoção de univalentes e bivalentes íons. Quando um vazamento está situado no elemento de membrana, a condutividade aumentará. É por isso que as medições de condutividade são aplicadas.
Estas medições ocorrem no dreno de coleta de permeado. As medições podem ser realizadas para cada pilha individual ou para todas as pilhas presentes.
Um monitoramento suficiente do sistema permitirá ao usuário saber quando o sistema precisa de limpeza.
Proteção de materiais
Dentro das instalações de dessalinização, existe um ambiente de curso quando se trata de corrosão de partes separadas do sistema. Por isso, o material precisa possuir uma certa resistência à corrosão. Isso vale tanto para peças externas, que ficam expostas a uma atmosfera salina (derrames, vazamentos), quanto para peças internas. A corrosão das partes externas do sistema geralmente pode ser evitada fornecendo-lhes uma camada superficial (pintura, galvanização) e pela manutenção periódica do sistema e fechamento de vazamentos.
Apesar de os materiais serem protegidos contra corrosão potencial, eles também precisam ser capazes de resistir à pressão, vibrações e mudanças de temperatura.
Para evitar corrosão e reações químicas na parte do sistema onde as pressões são baixas (PVC e fibra de vidro são frequentemente aplicados. Para peças de alta pressão (10 -70 bar), como bombas, drenos e tampas, é preciso usar metais para fornecer o mesmo tipo de proteção.
PVC e alguns metais não resistem suficientemente à corrosão. Quando começam a corroer, podem contaminar as membranas. Quando a proteção anticorrosiva está em ordem, precisamos ter isso em mente.
O material principal usado para peças de alta pressão é o aço inoxidável. O benefício do stai menos aço é que é resistente à corrosão e corrosão por erosão. O aço inox raramente é acometido pela corrosão galvânica.
As tubulações e partes da instalação devem seguir as exigências da empresa onde está localizada a instalação. Tubos e componentes da instalação são geralmente construídos com os seguintes materiais:
Filtros de vela e vaso de pressão: filtro de polipropileno em PVC ou vaso de aço inoxidável
Bombas: aço inoxidável< br /> Tubos de baixa pressão: PVC
Tubos de alta pressão: aço inoxidável
Sistema de limpeza: PVC ou outro material sintético resistente a produtos químicos
Economia de energia
Em um sistema de dessalinização, o concentrado é liberado sob alta pressão, por isso é importante recuperar a energia do fluxo de concentrado. Isso pode ser feito pela aplicação de um trocador de pressão. O fluxo de concentrado das membranas é direcionado através do trocador de pressão, onde transfere energia diretamente para parte da entrada de água de alimentação com máxima afetividade.
O fluxo de água de alimentação agora tem o mesmo volume que o fluxo de concentrado. Ele será direcionado para uma pequena bomba de reforço que corrige as perdas hidráulicas do fluxo.
O fluxo de água de alimentação atualizado se juntará ao fluxo de água de alimentação da bomba de alta pressão.
Em uma instalação que usa um trocador de pressão, a bomba de alta pressão liberará 41% da energia, a bomba booster liberará 2% da energia e o trocador de pressão liberará os 57% restantes. O trocador de pressão não usa nenhuma energia externa, então a economia total de energia será de 57%.
Ao praticar a pressão diretamente na entrada da água do mar em um sistema de membrana, uma redução de 60% no tamanho -bomba de pressão pode ser alcançada. Isso não apenas economiza energia; também economiza custos de compra de bombas de alta pressão.
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