Equipos desmineralizadores por membranas.

Transcripción

1 Equios desminelizdoes o membns. Ecuciones básics y ámetos ccteísticos L figu 1 muest l configución de un sistem simle con el esquem de flujos de un membn de ósmosis inves, que const de tes flujos inciles: limentción de gu but evimente esuizd o l bomb de lt esión (subíndice ), emedo de bj concentción de sles (subíndice ) y flujo concentdo de echzo (subíndice ). De quí en delnte, l inicil Q signific cudl, l concentción slin, P es l esión bsolut y π es l esión osmótic de un solución slin. Pocentje de ecueción (Y): ociente en tnto o ciento del cudl de emedo obtenido en función del de limentción. Y udl emedo Q = 100 = udl limentción Q 100 (1) Este ocentje ví lógicmente en función de l clidd del gu but intoducid, siendo de un 35 un 50% en el cso de gus mins y mucho myo en el cso de gus slobes, hst el 80% de ecueción. Pocentje de echzo de sles (R): ociente ocentul ente l concentción elimind y l concentción de ote en l membn. R = 100 (2) Agu but Q,, P Módulo de membns Rechzo Bomb Q,, P Q,, P Pemedo Figu 1. Esquem de flujos de un membn de ósmosis inves. Fuente: Fiñs (1999). El ocentje de echzo de ls membns uede sue el 99%, con lo cul l concentción del emedo bj de ls 500 m. de TDS en culquie cso. Pocentje de so de sles (PS): ociente en tnto o ciento de l concentción oducto y l concentción inicil. PS = 100 = 100 R (3)

2 L deslción como ltentiv l PHN Págin 93 omo consecuenci de lo exlicdo nteiomente, el ocentje de so de sles en un membn de ósmosis inves es sieme meno del 2%. Fcto de concentción (F): Es el cociente ente ls concentciones del echzo y de otción. F = (4) Este fcto es elción diect con el ocentje de ecueción de l membn, tvés del blnce de mtei de l mism. Un vlo myo de 1.5 es lógico en membns de gu min, y uede lleg 4 en el cso de gus slobes. Ls concentciones del oducto y del echzo ueden tmbién clculse en función de ámetos definidos nteiomente: = 1 R) ( + ) / 2 (5) ( = R /(1 Y ) (6) Ls ecuciones básics que igen el comotmiento del oceso son: Blnce de gu: Q = Q + Q (7) P un instlción de ósmosis inves de gu min con m 3 /dí de ccidd, suoniendo un convesión del 45% tenemos m 3 /dí de emedo y m 3 /dí de echzo. Blnce de sl: Q = Q + Q (8) Siguiendo el ejemlo nteio (un convesión del 45%), si l concentción del emedo obtenid fue de 300 m, y l concentción del gu min l entd de l instlción de OI es de m de TDS, el concentdo de l slmue tid l m es de m de totl de sólidos disueltos. Ecución de flujo de solvente (gu): El cudl o unidd de sueficie J se comueb que es oocionl l gdiente de esión efectiv licd l membn, es deci, estndo l esión osmótic que sufe l membn con dos soluciones de distint concentción. J = A P ( π ) (9) A es el coeficiente de emebilidd l solvente tíico de l membn, de vlo tíico cecno 0.02 m 3 /d m 2 b, P es l difeenci de esión ente los ldos de l membn y l difeenci de esión osmótic π ente dichos ldos de l membn. omo se h

3 L deslción como ltentiv l PHN Págin 94 comentndo nteiomente, es necesi un difeenci de esión P mucho myo que l osmótic π (nunc myo de 30 b l concentción del gu de m mediteáne) ode obtene emedo, con lo que l difeenci ente mbs uede lleg se myo de 40 b gus mins. Ecución de flujo de soluto (sles): El flujo de soluto J s tvés de l membn es l sum de dos contibuciones. L ime es l contibución de l difusión molecul de ntulez oocionl l gdiente de concentciones mbos ldos de l membn, y l segund se debe l fenómeno de ste del solvente. J = B ( ) + M J (10) s m m B es el coeficiente de emebilidd de l membn l soluto, cuyo vlo tíico uede se m 3 /d m 2, M es un coeficiente de colmiento de vlo tods ls membns. m es l concentción del soluto en l sueficie de l membn, que uede clculse dividiendo ls ecuciones nteioes: J B M s = = + J A ( P π ) m (11) Hy que tene en cuent que el fenómeno de olizción que sufen tods ls membns, debido l bj velocidd de l solución otd en sus cecnís, hce incement el vlo de l concentción m con esecto l concentción medi de l solución otd m, de vlo ( + )/2. oncentción Membn m Rechzo Pemedo m límite Aote Figu 3.2. Fenómeno de olizción y distibución de concentciones lededo de l membn en el oceso de OI. Fuente: Fiñs (1999).

4 Membns y su gución. Todos estos ámetos nteiomente citdos y constntes deenden del tio de membn emledo. Ls membns que se fbicn ctulmente se montn dento de tubos hoizontles de diámetos nomlizdos llmdos módulos, mejo su endimiento y l limiez, minimiz l olizción, hcelos más comctos y fcilit su sustitución. Existen dos tios de membns contenids en estos módulos: de fib huec y de ollmiento en esil, diseñdos mbos contene el fluido en lt esión en el meno volumen un sueficie de membn ddo. Feed Pemete collection Pemete Figu 3.3. Membn de ósmosis inves de ollmiento en esil. Fuente: Atl (2000). Ls membns de esil están ollds en tono un tubo centl efodo que ecoge el oducto; el gu sld cicul en cnles sedos en un diección, estos elementos tienen de cm de lgo y de cm. de diámeto; ueden montse en tubos telescóicos ente elementos dycentes fom módulos, que ueden conectse en seie ó lelo. Ls membns de fib huec contienen un gn númeo de ells tn fins como el elo humno con su unt egd un esin eoxy y mntenidos en un vsij esión. El gu sld esuizd cicul o fue de ls fibs mients el filtdo cicul o el inteio de ls misms hci el finl de l fib donde se ecoge el emedo de los miles de fibs; contienen más sueficie o unidd de volumen que ls esiles, o lo que suelen se más usds que ls nteioes. Figu 3.4. Membns de fib huec en instlciones de ósmosis inves. Fuente: Atl (2000).

5 Ls difeencis inciles ente los dos tios de membns se ueden esumi en estos untos (Medin, 2000): Ls membns de fib huec tienen más ccidd y que ocun much más sueficie en el mismo volumen de módulo, unque sen menos emebles. Ls de fib huec necesitn myo esión oe que ls de esil, con lo que su consumo es tmbién myo. L myo comctción de ls membns de fib huec esuone un myo osibilidd de ensucimiento de ls misms, con lo que ello conllev (mejo ettmiento y sistems de limiez). El ocentje de echzo de ls membns de fib huec suele se ligemente meno ls de ollmiento en esil, unque sieme myo del 99%. Los fbicntes de membns en el mundo son muy escsos (dos joneses y vios notemeicnos): Toy, Hydnutics, Koch Membnes, Filmtec-Dow, Osmonics-Desl y Tise. Los módulos suelen guse en lelo, constituyendo un et el conjunto de los mismos unidos un bomb. Nomlmente se conectn y l echzo de l et nteio (en seie o lo tnto) un cntidd meno de módulos en un segund et ecoge el máximo osible de emedo. En el cso de un clidd lt equeid del oducto uede se necesio eme en l segund et el oducto de l ime, con lo que necesitmos un nuev bomb, constituyendo en este cso el segundo so de l instlción. 3. Equios de lt esión. El sistem de bombeo es el segundo elemento destc en est instlción. Existen gn viedd de bombs de imulsión, con dos tios difeencidos: de deslzmiento ositivo (helicoidles o de istón), o centífugs (de segmentos, de cám tid, veticles). Su elección deende del cudl, esión y endimiento equeido l mism. 4. Sistems de ecueción de enegí. Los difeentes sistems de ecueción de enegí más utilizdos o de eciente ición son los siguientes: Utilizción de tubins Pelton convencionles o Fncis, colds l eje del moto de l bomb. Existen equios integdos que contienen los dos elementos. El hoo medio conseguido es del 40% (lde, 1999). Intoducción de tubins de contesión, o más bien bombs centífugs que ueden gi en sentido inveso ovechndo l esión de l slmue y vn o lo tnto de fom integd en el guo de lt esión (Fiñs, 1999). Uso de un intecmbido de esión (PE) o tmbién conveso hidáulico centífugo, que o el inciio del deslzmiento ositivo esuiz te del gu but con l slmue esión echzd en el oceso y emite hoos de hst el 50-65% del consumo (Andews y Shumwy, 1999).

6 Módulo OI Bomb Booste Pemedo Rechzo Aote Intecmbido de esión Figu 3.5. Esquem de un oceso de OI con intecmbido de esión (PE). Fuente: Elboción oi. Uso de convesoes hidáulicos dinámicos o cáms isobáics, que o el cácte incomesible de los líquidos y l utilizción de un conjunto de válvuls tnsmiten l esión l gu de limentción de l slmue de echzo. Aovechmiento de l esión del echzo instl un segundo so de membns que sooten muy lts esiones (> 90 b), con l yud de un bomb Booste slv l difeenci de esiones osmótics gened en ese segundo so (Péez, 2000). Aote Bomb AP Módulo OI Bomb Booste Módulo OI (2º so) Pemedo Rechzo Figu 3.6. Esquem de instlción de un segundo so ovech l esión de slmue. Fuente: Elboción oi.