Osmose reversa3

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