¿QUÉ ES LA ÓSMOSIS INVERSA?

Que es una Ósmosis Inversa (OI)?

La ósmosis inversa es un tema de interés muy discutido en la industria de tratamiento de agua. Con los requisitos más bajos de energía, algunos de los más altos índices de recuperación, y una de las mejores tasas de rechazo en el mercado, no es de extrañar porque la gente esté interesada en aprender más sobre él. ¿Pero qué es?, ¿Cómo funciona? Echemos un vistazo al corazón de un Sistema Ósmosis Inversa de Pure Aqua y desglosarlo para comprenderlo mejor.

La ósmosis inversa, es el proceso de ósmosis hacia atrás. La ósmosis es el paso del agua a través de una membrana de proteína (Por ejemplo: como nuestra piel o en el interior de una célula vegetal) para igualar la concentración de partículas disueltas en el agua. La membrana de proteínas permite que el agua pase a través, pero las moléculas más grandes que el agua (por ejemplo: cosas como minerales, sales y bacterias) no puede pasar. El agua fluye hacia atrás y adelante hasta que la concentración sea igual en ambos lados de la membrana, y se forma un equilibrio.

Apliquemos este conocimiento a la purificación del agua. Queremos beber agua de un lago o arroyo, pero este contiene una concentración demasiado alta de contaminantes como sal, minerales y bacterias, que la hacen imposible de beber. Al aplicar presión sobre el agua a medida que pasa a través de una membrana, se puede forzar al agua a alejarse de la membrana en lugar de intentar lograr un equilibrio como el normal. Este movimiento contra flujo es de donde viene el "revés" en "ósmosis inversa". Una bomba es un elemento esencial para este proceso. El agua es forzada a través de la membrana, la cual, como un filtro de partículas súper finas, bloquea la entrada de la mayoría de los contaminantes.

Como proceso de purificación, tiene una serie de ventajas y desventajas. En el tratamiento de agua, las membranas de TFC generalmente pueden eliminar entre el 96 y el 99% de la mayoría de los contaminantes, incluidas sales y minerales, colorantes, partículas, bacterias y metales peligrosos. Sin embargo, debido a la forma en que funciona la ósmosis inversa, nunca se puede eliminar realmente del todo los contaminantes. Puede purificar hasta una fracción de una fracción de un porcentaje, pero el contaminante nunca puede eliminarse completamente con ósmosis inversa. Los sistemas de tratamiento también requieren una bomba de alto grado, porque la tasa de rechazo depende principalmente de la presión aplicada a la membrana. Dicho esto, las unidades más pequeñas tienen proporciones más pequeñas de permeado (producto limpio y purificado) al agua residual. Esto hace que la filtración de medios u otra filtración convencional sea más efectiva en escalas más pequeñas (como entornos residenciales). 

Ahora que hemos respondido la pregunta más importante sobre los sistemas de membrana de Pure Aqua, analicemos más de cerca cómo construimos nuestros avanzados de tratamiento de agua y cómo funcionan.

•  ¿Cómo funciona un sistema ósmosis inversa?
• ¿Cuáles son los componentes básicos de un sistema ósmosis inversa?
• ¿Qué tipo de aplicaciones comerciales e industriales sirven los sistemas de OI?
• ¿Qué clase de fuentes de agua trata la ósmosis inversa?
• ¿Es necesario el pretratamiento?
• ¿Es requerido obtener un análisis de agua?
• ¿Qué determina el pretratamientos adecuado para un OI en particular?
• ¿El agua de alimentación debe ser suavizada por la OI?
• ¿Para qué se utiliza la de-cloración?
• ¿Es la inyección de ácido necesaria?
• ¿Cuál es la función del Anti-incrustante?
• ¿Todos los sistemas de ósmosis inversa requieren limpieza química?
• Resumen
• Solicitar una presupuesto.

 

 

• Como funciona un Sistema Ósmosis Inversa?

Ahora que tenemos una idea más clara de cómo funciona el proceso del Osmosis Inversa, apliquemos el conocimiento a un real y funcional sistema OI para tratar agua salobre y/o agua del grifo.

A) Sistema de dosificación de pre-cloración

Si el agua de alimentación contiene trazas de metales pesados ​​o está contaminada, es altamente recomendado dosificar algo de cloro para transformar los metales pesados ​​disueltos a su forma física, así el filtro de medios podrá filtrar la mayor parte de ellos.

B) Tanque de almacenamiento de agua cruda

Aunque algunos sistemas de OI pueden extraer agua directamente de un pozo o de una tubería, la mayoría de los sistemas comienzan con un tanque grande que almacena el agua contaminada. No tener suficiente agua de alimentación puede dañar una bomba, por lo que tener un gran tanque de almacenamiento para el agua de entrada es una manera fácil de asegurarse de que su bomba dure el mayor tiempo posible.

C) Bomba de agua de alimentación

Una bomba comercial o industrial proporciona la presión inicial para el Sistema de tratamiento. Este motor generalmente proporciona suficiente presión de agua para pasar a través de cualquier pretratamiento así como también de las membranas OI, pero si no lo hace, puede ser necesaria una bomba de refuerzo más adelante en la línea.

D) Filtro de medios o capas múltiples

Hablando honestamente, sabemos que hay algunas cosas que las membranas no pueden purificar. Por ejemplo, los nitratos, un contaminante común que se encuentra en los fertilizantes y desechos de animales, son partículas que se disuelven demasiado bien en el agua para que la ósmosis inversa las atrape. Cosas como el mal olor y el gusto generalmente no son prevenidos por la ósmosis inversa. Un filtro de capas múltiples/ filtro de medios puede llenarse con media que se dirige específicamente a las cosas que su sistema OI no puede atrapar. Si necesita eliminar estos contaminantes, un filtro multicapas es obligatorio. Un ejemplo de filtros MMF o multimedia es nuestra serie MF-1000.

E) Filtro de carbón activado

Los filtros de carbón activado son una buena solución para reducir elementos orgánicos como el mal sabor y el olor, también el cloro del agua.

F) Ablandador de agua automático

Los ablandadores de agua automáticos están diseñados para eliminar la dureza del agua, el calcio y los iones de magnesio. Para sistemas OI pequeños, generalmente recomendamos ablandadores de agua en lugar de la dosificación química anti-incrustante.

G) Sistema de Dosificación Química Anti-incrustante

Para sistemas de OI más grandes, utilizamos sistemas de dosificación anti-incrustante para dosificar nuestro agente químico OI anti-incrustante PA0100, que ayuda a prevenir el ensuciamiento de las membranas. Consulte nuestra serie de bombas de dosificación de productos químicos para obtener más información Serie CDS.

H) Sistema de Ósmosis Inversa

Finalmente tenemos nuestro Sistema de Ósmosis Inversa. Si se necesita una bomba de refuerzo, por lo general será justo antes de este paso. El sistema de ósmosis inversa puede producir hasta un millón de galones de agua producida al día a partir de un suministro constante, así como también una cantidad considerable de desechos. Por lo general, los desechos (aguas residuales) se pueden tirar por el desagüe, pero consulte con las autoridades locales de agua en caso de que sea necesario manipularlas con cuidado.

I) Tanque de almacenamiento de agua del producto

El permeado del sistema de purificación OI generalmente irá a un tanque grande de almacenamiento para su uso. Si no fuera así, el sistema debería estar funcionando constantemente para tener acceso a agua dulce, lo que podría ser inconveniente. En muchas de las industrias o aplicaciones en las que se utiliza un Sistema de tratamiento OI, este bombea agua directamente a un pozo o acuífero para recargarse en lugar de ser utilizada en las industrias en las que se utiliza.

J) Sistema de dosificación post-cloración

Si el agua filtrada está destinada a almacenarse durante más de un día, es muy recomendable dosificar algo de cloro para mantener el agua limpia y no contaminada.

K) Bomba de agua producto (Re-presurización)

Esta bomba re-presuriza el agua permeada al punto de uso. Esto se selecciona en función de la distancia de desplazamiento general y la altura requerida. Esta bomba debe seleccionarse en acero inoxidable para evitar cualquier contaminación del agua permeada.

L) Esterilizador Ultravioleta para tratar el agua producto

El esterilizador Ultravioleta se coloca después del tanque de almacenamiento como dispositivo de desinfección final. La mayoría de las veces, utilizamos la post cloración como agente desinfectante o la esterilización ultravioleta.

 

• Cuáles son los componentes básicos de un sistema ósmosis inversa?

 

Un sistema de ósmosis inversa se compone de cinco partes básicas:

1) Recipientes a presión y membranas

Obviamente, un Sistema de Ósmosis Inversa no llegaría muy lejos sin los elementos de membrana. Las proteínas que componen los elementos de membrana varían según el tipo de agua de entrada y la claridad final. Hay elementos de membrana para agua salobre, agua de mar, desinfección de grado hospitalario y membranas diseñadas para eliminar contaminantes específicos por nombrar algunos. Si hay una necesidad de tratamiento de agua especifico, puede estar seguro de que ciertamente hay un elemento de membrana para hacer el trabajo. El tamaño de la tarea (municipal, comercial o industrial) determinará el tamaño y la cantidad de membranas en un sistema. Puede haber desde una sola membrana de dos pulgadas y media (como en un Sistema de Ósmosis Inversa utilizado domésticamente debajo del fregadero) a cientos de membranas de ocho pulgadas que trabajan en conjunto (una típica planta de ósmosis inversa).

2) Ósmosis inversa en estructura deslizante (skid)

La mejor manera de hacer que su sistema de Ósmosis Inversa sea lo más duradero posible es con una estructura de acero al carbono con recubrimiento en polvo para montar todos sus componentes. Este tipo de estructura metálica es resistente a los elementos y diseñado para la gran vibración de las bombas de alta presión, y se puede sujetar en el suelo para garantizar que dure toda la vida.

3) Filtro de cartucho

La mayoría de los sistemas de ósmosis inversa incluyen un filtro de cartucho para garantizar que ninguna partícula lo suficientemente grande como para dañar las membranas pase a través de ellas. Este cartucho es generalmente un filtro de polipropileno hilado de cinco micras, pero la medida puede variar a pedido. El cartucho viene en una carcasa duradera que puede manejar la presión de la alimentación principal o las bombas de refuerzo.

4) Bomba de alta presión de ósmosis inversa

Sin una bomba de alto grado, la tasa de rechazo para un sistema de ósmosis inversa no es viable en la mayoría de los entornos comerciales o industriales. Es vital para el sistema asegurarse de que la bomba coincida con la cantidad y el tamaño de la membrana de forma adecuada. Por lo general, cuanto mayor sea la potencia de la bomba de admisión, mejores serán las tasas de rechazo y recuperación del permeado.

5) Panel de control

Por último, el sistema de ósmosis inversa debe ser controlado por un operador humano. En Pure Aqua, utilizamos un controlador PLC avanzado o un microprocesador de estado sólido dependiendo de cuán avanzados estos se requieran. Los controles también se pueden utilizar para administrar múltiples sistemas simultáneamente, haciendo una planta de producción de agua eficiente que requiera la operación de un solo hombre.

Los sistemas de ósmosis inversa también pueden tener una serie de otros componentes integrados en ellos como componentes adicionales que sean requeridos según la tarea específica en la que se trabajara. Toda la estructura puede integrarse en un sistema contenedor, por ejemplo, para que su sistema de desalinización ósmosis inversa sea móvil fácil de transportar. También hay una serie de estructuras suplementarias que se pueden conectar a un sistema OI para tareas como la limpieza de membranas, el pretratamiento, la dosificación de productos químicos y una serie de otros trabajos según sea necesario.

 

• Para qué tipo de aplicaciones comerciales e industriales son esenciales los Sistemas Ósmosis Inversa?

Si hay una necesidad de tratamiento de agua, es probable que un sistema de ósmosis inversa pueda hacer el trabajo. Hay una amplia gama de industrias que se benefician de tener agua de alta pureza, así como una gran cantidad de aplicaciones donde se requiere tratamiento de agua. Debido a los volúmenes extremos de agua requeridos, un sistema de ósmosis inversa es a menudo la solución ideal y económica, que requiere menos energía que la mayoría de los métodos de tratamiento a gran escala. Debido a que consumen menos energía, un sistema de ósmosis inversa es a menudo también una solución ecológica. En Pure Aqua, nos enorgullecemos de ser una fuente de información y servicio que lo ayuda a resolver sus necesidades de tratamiento de agua municipal, comercial o industrial.

• Pretratamiento para agua de calderas
• Servicios de alimentos y bebidas
• Purificación de aguas residuales industriales
• Pretratamiento de agua DI
• Hoteles y complejos hoteleros (resorts)
• Fabricación de hielo
• Lavado de autos
• Etanol puro
• Industria láctea
• Miel de maple
• Productos farmacéuticos
• Embotellado de agua
• Hospitales
• Agricultura
• Humidificación

 

• Qué tipo de suministros de agua trata un Sistema Ósmosis Inversa?

La ósmosis inversa es una solución de tratamiento de agua ideal en la mayoría de las categorías de agua. En términos generales, todas las principales fuentes de agua desde el punto de vista del tratamiento se pueden dividir en tres categorías principales: agua del grifo, también conocida como fuente municipal, agua subterránea, que incluye agua salobre y agua salada. La mayor distinción entre estos tres tipos es el contenido total de sólidos disueltos (TDS) de cada tipo. Como regla general, la Asociación Estadounidense de Salud requiere que el agua potable tenga menos de 1000 ppm de TDS.

El agua del grifo generalmente viene a través de una infraestructura preexistente como tuberías de la ciudad o un sistema de represas. La ósmosis inversa se usa a menudo en un entorno de agua del grifo para reducir la dureza, o los residuos depositados en el agua al recorrer tuberías de metal. El total de sólidos disueltos es a menudo un objetivo de la purificación del agua en los sistemas para tratar agua del grifo. Este tipo de sistemas de ósmosis inversa son ideales en lugares como plantas de energía, productos farmacéuticos, laboratorios y hospitales, donde la pureza extrema del agua es crucial para la industria. El agua del grifo generalmente tiene un TDS de menos de 1000 PPM.

Los depósitos subterráneos de agua a menudo son salobres o muy salobres, lo que significa que contienen grandes volúmenes de sal, pero no lo suficiente como para considerarse agua salada. La ósmosis inversa de aguas subterráneas es muy común, y es uno de los mejores usos de un sistema de ósmosis inversa hasta la fecha. El agua subterránea a menudo se purifica para la industria agrícola, la industria minera y para uso residencial. El agua subterránea también es un objetivo apreciado de la industria embotelladora, porque las combinaciones minerales únicas a menudo tienen un sabor atractivo. El agua salobre generalmente tiene un TDS de 5000 PPM o menos, pero puede llegar en concentraciones de hasta 12000 PPM.

La ósmosis inversa de agua salada (a veces denominada simplemente desalinización) es la conversión del agua salada en agua potable. El agua del océano tiene hasta 45000 ppm de TDS. Normalmente, por razones ambientales, se excava un agujero en el océano para este tipo de ósmosis inversa, pero una toma abierta es más útil. Los mayores usos de la desalinización provienen del suministro de agua en áreas que carecen de un suministro regular de agua dulce.

 

• El pretratamiento es necesario?

Si trabajas con un OI, entiendes que el agua de alimentación debe estar pre acondicionada para proteger las membranas de las incrustaciones y las fallas prematuras. Una membrana OI funciona como un filtro de flujo cruzado. La membrana está construida de un material poroso que permite que el agua pase a través de la membrana, pero rechaza hasta el 99% de los sólidos disueltos en su superficie. Las sales disueltas se concentran en el agua de rechazo de ósmosis inversa, o corriente de salmuera, donde se descargan para desechar.

A medida que el sistema OI continúa funcionando, los sólidos disueltos suspendidos en el agua de alimentación tienden a acumularse a lo largo de la superficie de la membrana. Si se permite que estos sólidos se acumulen, eventualmente restringen el paso del agua a través de las membranas, lo que resulta en una pérdida de rendimiento. (La capacidad de rendimiento de las membranas se conoce comúnmente como la tasa de flujo, y se mide en galones por pie cuadrado de superficie de las membranas por día).

Al principio del desarrollo de los sistemas de membranas, se sabía poco acerca de qué impurezas en el agua de alimentación de ósmosis inversa son propensas a causar incrustaciones y una reducción correspondiente en el flujo. En la actualidad, se han identificado muchos de estos tratamientos problemáticos de impurezas, y se han ideado tratamientos preventivos que reducen en gran medida el ensuciamiento de las membranas, prolongando así la vida de la planta de OI.

 

 

Las autopsias de los módulos de membranas fallidas han revelado una acumulación de incrustaciones causadas por escamas minerales como el carbonato de calcio, materiales coloidales como arcillas y sílice, microorganismo vivo y muerto, partículas de carbono y fijación química mediante agentes oxidantes como cloro, ozono o permanganato. Del mismo modo, los metales disueltos como el hierro y el aluminio, ya sea de origen natural o agregados como coagulante, pueden causar incrustaciones y fallas prematuras de la membrana.

 

• Es necesario obtener un análisis de agua?
  

Un análisis químico detallado del agua de alimentación a tratar por la OI es una necesidad absoluta para identificar posibles contaminantes. Esto debe incluir una medición de la dureza (calcio y magnesio), bario, estroncio, alcalinidad, pH y cloro. Los datos del análisis químico pueden ser utilizados por los diseñadores de equipos OI para determinar la matriz de membrana óptima que minimizará la tendencia de formación de depósitos y maximizará la recuperación y la tasa de flujo.

Por ejemplo, el índice de estabilidad de Langelier (LSI), una medida de la tendencia de escamas de carbonato de calcio del agua, se calcula a partir del análisis de agua para determinar la concentración máxima permisible de minerales disueltos en la corriente de rechazo antes de que la deposición de la escala se convierta en un problema. Debido a la cantidad de variables que se deben considerar, estos cálculos son difíciles de hacer con lápiz y papel. Afortunadamente, los fabricantes de membranas han desarrollado programas de computadora que hacen que estos cálculos sean rápidos y fáciles de realizar, donde el usuario puede proyectar el rendimiento de las membranas en las condiciones reales de alimentación.

Aunque un análisis de agua es útil para predecir la tendencia de los minerales disueltos a causar problemas en el sistema OI, no siempre pronostica la tendencia a la incrustación de los coloides y otros sólidos en suspensión finamente dispersados. El índice de densidad del cieno (SDI) es una herramienta útil para cuantificar la tendencia a la incrustación del agua de alimentación. Esta prueba se realiza filtrando una muestra a través de un filtro de 0.45 micras (μm) y midiendo el tiempo requerido para recolectar un volumen unitario de filtrado. Un número de índice se calcula a partir de estos datos. Tradicionalmente, un valor de SDI de menos de 3.0 es deseable para las aguas de alimentación de OI. La medición SDI tiene ciertas limitaciones en cuanto a que no modela el diseño de flujo cruzado de una membrana OI.

 

• Que determina el preciso tratamiento para un sistema de ósmosis inversa en particular?

 

 

En una palabra: análisis. Cada fuente de agua es diferente, y nunca se sabe qué hay en el agua hasta que la analicen. Los valores de análisis de agua, LSI, SDI o CFI se utilizan para determinar los requisitos precisos de pretratamiento para un sistema de OI particular. Dado que los suministros de agua varían considerablemente de un lugar a otro, cada requisito de pretratamiento será diferente. En promedio, la mayoría de los sistemas de ósmosis inversa necesitan un inyector anti-incrustante o un ablandador de agua para evitar daños a la membrana.

 

• El agua de alimentación debe ser suavizada por la ósmosis inversa?
  

El intercambio iónico es un método popular para reducir el potencial de formación de escamas minerales en la superficie de la membrana. El ablandamiento del intercambio iónico usa sodio para reemplazar los iones formadores de incrustaciones como calcio, magnesio, bario, estroncio, hierro y aluminio para evitar daños a los elementos de la membrana. El sodio forma sales muy solubles, que son fácilmente rechazadas por el sistema de ósmosis inversa y no forma fácilmente escamas minerales en la superficie de la membrana. Un suavizante de ciclo de sodio se regenera con salmuera de cloruro sódico. El regenerante gastado, junto con el agua de enjuague del ablandador, debe descargarse para desecharlo. Es por eso que el intercambio de iones se recomienda para aplicaciones que tienen altos contenidos de metal en el agua tratada.

 

• Para que se utiliza la de cloración?

En términos generales, la cloración es un arma de doble filo cuando se trata de sistemas de ósmosis inversa. Como método de desinfección, la cloración no solo es eficiente y práctica, sino también muy útil. El único problema es que el cloro es demasiado cáustico para los elementos de la membrana y puede causar daños graves. La de cloración es un tipo de inyección química que agrega una sustancia química que forma sales con cloro, por lo que es fácilmente rechazado por los elementos de la membrana. En esta circunstancia, la de cloración es una necesidad en lo que respecta al tratamiento del agua. Sin de cloración, las membranas de ósmosis inversa no solo son ineficaces cuando se trata de agua tratada con cloro, sino que el cloro simplemente destruirá la membrana proteica.

 

• La inyección de ácido es necesaria?

Del mismo modo que la solución ácida no es buena para las membranas, las soluciones cáusticas son igualmente dañinas para los elementos de la membrana. La inyección de ácido se puede incorporar en el sistema de pretratamiento de OI para controlar el pH y minimizar la tendencia a la formación de incrustaciones del agua de alimentación. La inyección de ácido se indica si la tendencia a la formación de incrustaciones de la corriente de salmuera es superior a +0.3, medida por el LSI. Se puede usar ácido sulfúrico o clorhídrico para este fin. Sin embargo, el ácido sulfúrico es menos costoso y se usa más comúnmente.                       

• Que hace in Anti-incrustante?

Los agentes anticontaminantes han demostrado ser efectivos para extender los intervalos entre limpiezas químicas de las membranas de OI. Estos productos generalmente están formulados para incluir fosfatos inorgánicos, organofosfonatos y dispersantes. Use los productos anti incrustantes que han sido aprobados por el fabricante de la membrana y siga todas las instrucciones al aplicar y controlar la dosificación del producto. Algunos anti incrustantes contienen polímeros y dispersantes con carga negativa que pueden reaccionar con polímeros catiónicos que se pueden dosificar en la secuencia antes de los filtros de medios. El anti incrustante debe ser compatible con estos polímeros; de lo contrario, el producto de reacción ensuciará las membranas.

Todos los Sistemas Ósmosis Inversa requieren limpieza química?

 

 

A pesar de todos los esfuerzos para proteger el sistema ósmosis inversa del ensuciamiento y la pérdida de flujo, eventualmente las membranas requerirán limpieza química. Un sistema OI bien diseñado incluirá elementos incluir una estación de limpieza CIP y facilitar el proceso de limpieza de las membranas. El sistema CIP debe incluir un tanque de químicos, calentador de solución, bomba de recirculación, drenajes, mangueras y todas las demás conexiones y accesorios necesarios para lograr una limpieza química completa de los módulos de OI.

Varios agentes químicos de limpieza están disponibles para mantener las membranas OI. El tipo y la cantidad de ensuciamiento dictarán el agente de limpieza más efectivo. Los limpiadores ácidos eliminan mejor los depósitos minerales a escala. El peróxido de hidrógeno se usa comúnmente para limpiar y desinfectar membranas para corregir o prevenir problemas de bio incrustaciones. En algunos casos, se usa un solvente suave tal como metanol. Debido a la cantidad de variables involucradas en la selección y aplicación de estos agentes de limpieza, comuníquese con el fabricante de la membrana, el proveedor del equipo o un asesor químico calificado para obtener consejos específicos y recomendaciones sobre cómo lograr una limpieza efectiva.

El funcionamiento del sistema OI debe supervisarse cuidadosamente para predecir cuándo las membranas necesitarían limpieza. Como regla general, la limpieza se indica cuando la tasa de flujo normalizada disminuye en un 10%. En condiciones ideales, suponiendo que el sistema de pretratamiento OI esté diseñado y operado adecuadamente, la frecuencia entre las limpiezas de membrana debe ser de 3 meses o más. La limpieza cada 1 a 3 meses se considera un rendimiento justo, y sugiere que se deben considerar algunas mejoras en el sistema de pretratamiento. Limpiar las membranas cada mes o más indica un cambio en la calidad del agua sin tratar, un problema con el sistema de pretratamiento o un problema con el funcionamiento de la unidad OI.

 

 

• Resumen
  

La ósmosis inversa es un método confiable para producir agua de alta pureza. Sin embargo, la mayoría de los suministros de agua requieren alguna forma de pretratamiento de OI, como ablandamiento, filtración de medios, carbón activado o inyección química para proteger las membranas de las incrustaciones o fallas prematuras. Los requisitos previos al tratamiento variarán de un lugar a otro, pero el objetivo general sigue siendo el mismo: mantener las tasas de flujo de diseño, minimizar la frecuencia de limpieza de las membranas y prolongar la vida útil del equipo OI.