GE Power & WaterWater & Process Technologies
PRE TRATAMENTO POR OSMOSE REVERSATreinamento Básico BWT
CONCEITOS BÁSICOS
304/12/23
APLICAÇÕES
Alimentação de Caldeiras Reposição de Torres de Resfriamento Aplicações de Descarga Zero Tratamento de EfluentesRecuperação de Metais (ex.:Ni, Cr, Zn,CN) Deságüe de soro de queijos (concentração) Deságüe de Leite Concentração de Sucos Produção de Água Potável Indústria Farmacêutica
404/12/23
PROCESSOS COM MEMBRANAS
Osmose Reversa (RO) Nanofiltração (NF) Ultrafiltração (UF) Microfiltração (MF/CFMF) Eletrodeionização (EDI) Membranas de Transferência de Gases
504/12/23
GUIA DE APLICAÇÃO
804/12/23
Propriedade Membrana CA Membrana TFC(PA)
Carga Superfície Neutra Negativa
Pressão 300 - 600 psi 150 - 400 psi
Temperatura 35oC (95oF) 45oC (113oF)
pH (operação) 4 - 6 3 - 11
Cloro, livre até 1.0 ppm Zero
Vida Útil Típica 2 - 3 anos 2 - 5 anos
Custo (elemento): US$500-$800 US$500-$800
Produtividade - 2xCA (1/2 pressão)
Propriedades ComparativasPropriedades Comparativas
TIPOS DE MEMBRANAS MEMBRANAS
904/12/23
PERFORMANCE DAS MEMBRANAS
Soluto Membrana CA Membrana PASódio 85 - 99 96 - 99Cloreto 85 - 99 96 - 99Cálcio 90 - 99+ 98 - 99+Magnésio 90 - 99+ 98 - 99+Sulfato 90 - 99+ 98 - 99+Carbonato 90 - 99+ 98 - 99+Condutividade 85 - 99 97 - 99Sílica 80 - 90 98 GASES 0 0
1004/12/23
FILTRAÇÃO TRANSVERSALREQUERIDO PARA OR
Varre os foulants da membrana.
Gera uma corrente de concentrado (rejeito) e uma corrente de permeado (produto).
1204/12/23
TROCA IÔNICAS vs OSMOSE REVERSA
>150 ppm TDS? RO!
1304/12/23
PROCESSO DE OSMOSEPressãoPressão Osmótica Net
Solução Concentrada
Água Pura
P P
P = (P2 - P1) = PO
POpressão osmótica
1404/12/23
Osmose
PP
PP
2
PROCESSO OSMOSEPROCESSO OSMOSE
SoluçãoConcentrada
ÁguaPura
1504/12/23
PressãoOsmose Reversa
PPP
PP
PROCESSO OSMOSE REVERSAPROCESSO OSMOSE REVERSA
SoluçãoConcentrada
ÁguaPura
1604/12/23
ELEMENTO DE MEMBRANA
1804/12/23
DESENHO DO SISTEMA DE RO
Módulo (Elemento): Contém a Membrana
Tubo/Vaso: Módulos em Séries (2 - 8)
Estágio: Set de Vasos em Paralelo
Arranjo: No. de Estágios, Vasos/Estágio
Trem/Banco: Set de tudo descrito acima
1904/12/23
SKID E OSMOSE REVERSA
2004/12/23
Rejeição = x 100%(ConcAlim. - ConcPermeado)
ConcAlim.
REJEIÇÃO DE SAIS
% Rejeição é a quantidade de sais removidos (rejeitados) pelo Sistema de RO
2104/12/23
Recuperação = x 100%Vazão Permeado
Vazão Alimentação
RECUPERAÇÃO
Limitações - Recuperação: Pressão Osmótica Concentração de sais formadores de incrustação Qualidade do Permeado
2204/12/23
100 gpm
75 gpmPermeado50 gpm
25 gpm
50 gpm
25 gpmRejeito
RECUPERAÇÃO DE 75%
2304/12/23
FATOR DE CONCENTRAÇÃO
1
1- 75%
= 4
2504/12/23
Alimentação Permeado
Rejeito
(Concentrado)
DIAGRAMA BÁSICO DE OSMOSE
2704/12/23
ALIM
PERMEADO
CONCENTRADO1o. Estágio 2o. Estágio
100 gpm
50 gpm
50gpm
25 gpm
75 gpm
75% RECUP
50% MAX. RECUP. por ESTÁGIO
98% REJEIÇÃO
500 ppm
10 ppm
990 ppm
20 ppm
13 ppm
25 gpm1960 ppm
10-15 microSiemens/cm
DIAGRAMA DE FLUXO DE OSMOSE
2804/12/23
EFEITO DE PRESSÃO DE ENTRADA NA VAZÃO DE PERMEADO E REJEIÇÃO
Rejeição SaisRejeição Sais
Vazão de PermeadoVazão de Permeado
Pressão AlimentaçãoAssumindo que temperatura, recuperação e
concentração de sais na alimentação são constantes
Rej
eiçã
o d
e S
ais
Rej
eiçã
o d
e S
ais
Vaz
ão d
e P
erm
ead
oV
azão
de
Per
mea
do
2904/12/23
Rejeição de SaisRejeição de Sais(vazão constante)(vazão constante)
Vazão de PermeadoVazão de Permeado(pressão constante)(pressão constante)
Temperatura de Alimentação
Vazão d
e P
erm
ead
oV
azão d
e P
erm
ead
o(p
ressão c
on
sta
nte
)(p
ressão c
on
sta
nte
)
Reje
ição d
e S
ais
Reje
ição d
e S
ais
(vazão c
on
sta
nte
)(v
azão c
on
sta
nte
)
EFEITO DE TEMPERATURA DE ENTRADA NA VAZÃO E
REJEIÇÃO
3004/12/23
Rejeição de Sais
Vazão de Permeado
Concentração Alimentação
Assumindo que temperatura, recuperação e pressão de alimentação são constantes
AUMENTO DE CONCENTRAÇÃO DE SAIS NA
VAZÃO E REJEIÇÃO
3104/12/23
Rejeição de Sais
Vazão de Permeado
Recuperação
Assumindo que temperatura, pressão e concentração de sais na alimentação são constantes
EFEITO DE MAIOR RECUPERAÇÃO NA VAZÃO DE
PERMEADO E REJEIÇÃO
3204/12/23
NORMALIZAÇÃO DE DADOSMudanças de performance devem ser
monitoradas:
Fouling e/ou incrustação de
membranas Entupimento hidráulico Degradação da Membrana (química)
Falha mecânica (lesão mecânica, O-ring, linha de cola)
3304/12/23
Data (nome operador)
Leituras Totalizadas
(horas/m³)
Vazão Alimentação
pH Alimentação
Temperatura Alimentação
Pressão Alimentação
Condutividade Alimentação
Turbidez Alimentação
Vazão de Reciclo
Pressão Rejeito
Condutividade Rejeito
Vazão Rejeito
Delta P das Membranas
Pressão Permeado
Condutividade Permeado
Vazão Permeado
Condutividade Permeado – de cada vaso
Pressão inter-estágios
LEVANTAMENTO DE DADOS
3504/12/23
Vazão de Permeado varia com:
Pressão de Alimentação Temperatura de Alimentação Salinidade da Alimentação Recuperação Pressão de Permeado
VAZÃO DE PERMEADO NORMALIZADO
3604/12/23
VAZÃO AUMENTA QUANDO PRESSÃO AUMENTA
3704/12/23
AUMENTO DE PRESSÃO e FLUXO CONSTANTE
3804/12/23
VAZÃO AUMENTA COM AUMENTO DE TEMPERATURA
3904/12/23
AUMENTO DE TEMPERATURA e FLUXO CONSTANTE
4004/12/23
Gráfico de Gráfico de Vazão NormalizadaVazão Normalizada permite ao permite ao operador tomar medidas corretivas operador tomar medidas corretivas antesantes de um de um
dano irreversível ao sistema!dano irreversível ao sistema!
250
270
290
310
330
350
370
390
0 20 40 60 80 100 120
Dados - LeituraDados Normalizados
Tempo Operação (dias)
Vazão(gpm)
VAZÃO DE PERMEADO NORMALIZADO
TRATAMENTOS REQUERIDOS
4204/12/23
Gaste agora ou gaste mais tarde !! Limpezas nunca substituem um pré-tratamento adequadoAgentes de limpeza não são 100% efetivos na remoção de foulants Agentes de limpeza podem acarretar queda da rejeição de sais
PRÉ TRATAMENTO PARA OSMOSE REVERSA
4304/12/23
Incrustação
Fouling
Degradação da Membrana
PRÉ TRATAMENTO ADEQUADO MINIMIZA
4504/12/23
Foulants coloidais e particulados:Sílica Coloidal, lodo, areia, argila
Hidróxidos Metálicos:Ferro, manganês, alumínio
Precipitados de Sais:BaSO4; SrSO4; CaSO4; SiO2 reativa
PREVENÇÃO DE FOULING
4604/12/23
ColoidalDeterminado pelo SDIMMF (Filtro Multi Mídia) se SDI > 3Coagulantes / Floculantes
Lodo/Argila:MMF Filtros de Cartucho
PRÉ TRATAMENTO PARA FOULING
4704/12/23
Válvula de Bloqueio
Regulador de Pressão(ajustado para 30 psi)
Medidor Pressão
Suporte de Membrana/Filtro (0.45- m)
10:23
Cronômetro
100
200
300
400
500
Proveta Graduada 500 ml
SDI – SILT DENSITY INDEX
4804/12/23
Onde:»T = tempo total, minutos (usualmente
15 min)
»tinicial = tempo gasto para coletar 500 ml de amostra, em segundos
»tfinal = tempo gasto para coletar 500 ml de amostra em segundos
Este método é válido apenas para sistemas com baixo nível de particulados.
SDIT
=
1 - tinicial/tfinalT
x 100
CÁLCULO DE SDI
4904/12/23
Tempo, T Máximo SDIT
5 minutos 15
10 minutos 7.5
15 minutos 5
Se o SDI ficar acima dos valores acima, utilize outros métodos analíticos (contagem de partículas)para avaliar a condição do sistema.
VALORES DE SDI MÁXIMOS
5004/12/23
Microbiológico (bactéria/alga & subprodutos) Cloração Biocidas não-oxidantes Carvão ativado
Orgânicos: Ácido húmico/fúlvico, óleo, outros 0.5 –2.0 ppm TOC ; Pré-tratamento se TOC > 2 ppm Melhorar coag./floc. Ultrafiltração (UF) Evitar carvão ativado
PRÉ TRATAMENTO PARA FOULING
5104/12/23
Com Coagulantes Catiônicos:Evitar superdosagem de coagulanteEvitar anti-incrustante aniônico
PRÉ TRATAMENTO PARA FOULING
5204/12/23
• Sólidos < 3 SDI15 ; < 1 NTU ; < 1 TSS• Fe & Mn < 50 ppb• Orgânicos 1-3 ppm TOC• CaCO3 LSI < 1 ; (pH < 6.5)• Ba < 50 ppb (ideal < 10 ppb)• Sr < 100 ppb• SiO2 < 240 ppm (no rejeito); f(pH,T)• Microbiol. Manter baixo• pH 4-6 (CA) ; 3-11 (TFC/PA)• Temp. < 35C (CA) ; < 45C (TFC/PA)• Cl2 livre <1.0 (CA) ; 0 (TFC/PA)• LSI f (anti-incrustante)
QUALIDADE DE ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
LINHA DE PRODUTOSCOAGULANTES
ANTINCRUSTANTESDECLORAÇÃO
PRODUTOS LIMPEZABIOCIDAS
5404/12/23
COAGULANTES: LINHA SOLISEPInorgânicos: Klaraid IC
Orgânicos: Solisep MPT150
Outros Produtos: Solisep MPT100 Solisep MPT102
5504/12/23
COAGULANTES: LINHA SOLISEP
5604/12/23
Avaliação por LSI Usar ácido Limitar Recuperação Tratamento Químico (anti-incrustantes)
PREVENÇÃO INCRUSTAÇÃO CaCO3
5704/12/23
Usar antincrustante Não usar H2SO4 para controle de pH Abrandamento com resinas Limitar recuperação
PREVENÇÃO INCRUSTAÇÃO CaSO4
5804/12/23
Usar um antincrustante Aumentar a temperatura de alimentação Aumentar o pH para > 8 Eliminar Fe/Al na alimentação Limitar recuperação
PREVENÇÃO INCRUSTAÇÃO SiO2
5904/12/23
HCl ou H2SO4 ; CO2
Prevenção de Incrustação Aumento da eficiência da cloração (CA) Ponto Dosagem: Depois do MMF se TSS elevado Piora na qualidade do permeado (CO2)
Aumento da carga iônica (ácido ou CO2 no LM)
INJEÇÃO DE ÁCIDO
6004/12/23
Suporta:Suporta:
Presença de Fe e AlPresença de Fe e Al
Elevados Teores de Sílica no rejeito Elevados Teores de Sílica no rejeito
(250/340 ppm)(250/340 ppm)
Presença de Ca, Sr, Ba (formação de SOPresença de Ca, Sr, Ba (formação de SO44 & &
COCO33
ANTINCRUSTANTES: LINHA HYPERSPERSE
6104/12/23
Incrustações específicas ou genéricas
Ponto de Dosagem: Depois da dosagem de ácido
Evitar superdosagem: < 25 ppm no rejeito
ANTINCRUSTANTES: LINHA HYPERSPERSE
6204/12/23
ANTINCRUSTANTES: LINHA HYPERSPERSE
Hypersperse MDC150 (1 Fosfonato)
Hypersperse MDC220 (2 Fosfonatos)
Hypersperse MDC700 (Fosfonato + HPS1)
Hypersperse MSI310 (Fosfonato + HPS2)
Hypersperse MSI410 (Indicado para SiO2)
6304/12/23
ANTINCRUSTANTES: LINHA HYPERSPERSE
6404/12/23
Método indicado para plantas de RO Dosagem 4 a 6 ppm / ppm Cl2 Dosar depois dos filtros de cartucho Superdosagem favorece proliferação de BRS Trocar a solução a cada três semanas Drenar e lavar o tanque totalmente
DECLORAÇÃO: BETDEARBORN DCL30
6604/12/23
PONTOS DE DOSAGEM
6704/12/23
Formulações Líquidas e em PóFormulações Líquidas e em Pó
Sinergia de ativosSinergia de ativos
Limpezas EspecíficasLimpezas Específicas
Segurança OperacionalSegurança Operacional
Limpezas Fracas, Médias e FortesLimpezas Fracas, Médias e Fortes
PRODUTOS DE LIMPEZA: LINHA KLEEN
6804/12/23
PRODUTOS DE LIMPEZA: LINHA KLEEN
6904/12/23
Redução na vazão de permeado normalizado entre 10 e 15%;
Aumento da pressão diferencial (DP) Normalizada em 15% em qualquer dos estágios;
Aumento na pressão de 10 a 15%;
Aumento da passagem de sais Normalizada em 10 a 15%;
Tempo > 4 mesesOBS.: Atentar para respeitar os critérios recomendados por cada fabricante de
membrana.
QUANDO FAZER UMA LIMPEZA
7004/12/23
PRODUTIVIDADE EM FUNÇÃO DO TEMPO DE
OPERAÇÃO
Tempo de Operação
Vazão De
Permeado
Pré-Tratamento adequado
Pré-Tratamento “médio”. Limpezas periódicas
Pré-Tratamento inadequado. Limpezas Freqüentes
7104/12/23
Não há uma regra
Geralmente a seqüência é Acida -> Alcalina
Se deposição é orgânica, material particulado ou espécies microbiológicas, geralmente a fase alcalina é a inicial
Também para contaminações com O&G, Sulfatos e Sílica
COMO FAZER UMA LIMPEZA ?
7204/12/23
Problemas no 1º. Estágio: Deposição
Problemas no 2º. Estágio: Incrustação
REGRAS GERAIS PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS
7304/12/23
Ocorre primariamente nos últimos estágios
Perdas de vazão e diminuição de rejeição de sais, além de aumento da pressão diferencial
Estratégia de Limpeza:pH abaixo de 4“Molho” durante a noiteTroca de soluções ao longo das limpezas
Avaliação e correção constante de pH
Ácida -> Alcalina
INCRUSTAÇÃO CaCO3 & MgCO3
7404/12/23
INCRUSTAÇÃO SULFATOSMuito difícil de limpar
Perdas de vazão e diminuição de rejeição de sais, além de aumento da pressão diferencial
Estratégia de Limpeza:pH alto“Molhos” e temperatura elevadaAvaliação e correção constante de pH
Alcalina -> Ácida
BaSO4 e SrSO4 são quase impossíveis de serem removidos.
7504/12/23
Conseqüência da baixa solubilidade destes compostos
Indicativo de necessidade de melhoria no pré-tratamento
Limite básico: < 0,05 ppm
Ocorre primariamente nos primeiros estágiosEstratégia de Limpeza:pH < 2,5Ácida -> Alcalina
DEPOSIÇÃO DE Fe & Mn
7604/12/23
Saturação de sílica solúvel nos estágios finais devido a alta concentração
Polimerização da sílica solúvel
Deposição de sílica coloidal não removida no pré-tratamento Comum onde há deposição microbiológica
Estratégia de Limpeza:Quase impossível de remover
pH alto com altos tempos de “molho” (12-24h)
Sílica Coloidal: pH alto e temperatura elevada
Alcalina -> Ácida
INCRUSTAÇÃO SÍLICA
7704/12/23
Comum nos primeiros estágios
Redução da vazão de permeado e aumento da pressão diferencial
Acompanhe/evite via análise de SDI
Estratégia de Limpeza:Ácida -> AlcalinaQuando não há metais geralmente apenas a alcalina é suficiente
Quando severa, altas velocidades e temperaturas são requeridas
DEPOSIÇÃO COLOIDAL
7804/12/23
Redução da vazão de permeado, aumento da pressão de entrada e diferencial de pressão. Rejeição pode ser muito reduzida
Estratégia de Limpeza:Alcalina -> ÁcidapH 12 é 10 vezes mais efetivo do que pH 10,5. Atentar para limites das membranas
Programa preventivo deve ser proposto com biocida
DEPOSIÇÃO MICROBIOLÓGICA
7904/12/23
Devido produtos químicos adicionados (geralmente catiônicos)
Redução da vazão de permeado com grande dificuldade em restabelecer a mesma
Estratégia de Limpeza:Limpeza AlcalinapH elevado e alta concentração de sabão
Pode requerer pH 11 com 5% de NaCl a alta vazão e baixa pressão. Não fazer esta limpeza com alta pressão e em todo sistema
DEPOSIÇÃO ORGÂNICA OU QUÍMICA
8004/12/23
Produtos EspecíficosProdutos Específicos
Desinfecção de toda a planta (pré-tratamento e Desinfecção de toda a planta (pré-tratamento e
membranas de osmose reversa)membranas de osmose reversa)
Conservação de Plantas paradasConservação de Plantas paradas
Utilização em limpezas químicas ou em operaçãoUtilização em limpezas químicas ou em operação
BIOCIDAS: LINHA BIOMATE
8104/12/23
BIOCIDAS: LINHA BIOMATE
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