plantas de ósmosis inversa y sus consecuencias

Transcripción

1 Errores de pre tratamiento en plantas de y sus consecuencias (Estudio de varios casos) José Luis Pérez Talavera SADYT

2 Índice Resumen Caso nº 1.- Ensuciamiento inorgánico Caso nº 2.- Ensuciamiento orgánico Caso nº 3.- Destrucción de membranas Caso nº 4.- Ensuciamiento compuesto Caso nº 5.- Ensuciamiento orgánico Caso nº 6.-Alto nivel de SDI 2

3 Resumen En los comienzos, los fabricantes de membranas obligaban a realizar un pre tratamiento de acuerdo con la practica del agua potable. Inmediatamente se vio que el enfoque era equivocado. Se comenzó a eliminar paulatinamente los diferentes aditivos. 3

4 Resumen Hoy día, la filosofía de pre tratamiento de, tiene unas características propias, distintas de la del agua potable. La adición de cualquier producto químico al agua bruta, produce el ensuciamiento de las membranas. La nueva filosofía se reduce a dos palabras: Aditivos cero 4

5 Caso nº 1 Ensuciamiento inorgánico de una Planta por adición de coagulante de sales de hierro, a una dosis dictada por la prueba de jarras. 5

6 Caso nº 1 Ensuciamiento inorgánico por sales de hierro Planta de toma abierta, necesitaba lavado químico cada dos meses. El operador achacaba el problema a una mala calidad del agua bruta. El agua se toma superficialmente, de una laguna marina artificial, con una concentración de bacterias muy superior a la del mar abierto exterior. 6

7 Casonº 1 Toma de agua de mar

8 Caso nº 1 Calidad biológica del agua de mar (Valores en ufc/l) PARÁMETROS EXTERIOR INTERIOR HETERÓTROFOS 37ºC HETERÓTROFOS 22ºC ENTEROBACTERIAS TOTALES ANAEROBIOS BACILLUS SPP MOHOS Y LEVADURAS

9 Caso nº 1 Se añadían 20 ppm de cloruro férrico A considerar: Imposible ajustar la dosis continuamente Tiempo de contacto corto Existencia de una membrana que es un filtro absoluto. Resultado: El hierro no coagulado termina en la membrana. 9

10 Caso nº 1 Se redujo la dosificación de cloruro férrico a 0,5 ppm La frecuencia de lavado pasó de 6 a 1 vez al año Consecuencias: La prueba de jarras no debe utilizarse con O.I. La cantidad de coagulante debe ser pequeña Lo mejor es no utilizar coagulante alguno. 10

11 Caso nº 2 Ensuciamiento orgánico producido por la adición de cloro, con el objetivo de evitar el ensuciamiento biológico. 11

12 Caso nº 2 Originalmente los fabricantes de membranas, obligaban a añadir cloro. No obstante, la operación era desastrosa con lavados cada mes o mes y medio. Generación de una gran cantidad de polisacáridos a partir del punto de inyección del reductor. 12

13 Caso nº 2 13

14 Caso nº 2 14

15 Caso nº 2 Se decidió eliminar el cloro (Con perdida de la garantía) La operación mejoró de tal forma, que los lavados se hacen cada meses. Las tuberías fueron perdiendo la capa de polisacárido y el peso de las membranas se redujo (El primer elemento pasó de 30 a 20 kg) 15

16 Caso nº 2 Lección aprendida: No son las bacterias las que ensucian las membranas, sino sus productos de defensa, los polisacáridos No atacando con oxidantes a las bacterias, se evita el ensuciamiento de la instalación La inyección de oxidantes debe excluirse del pre tratamiento, siempre que sea posible. 16

17 Caso nº 3 Destrucción de las membranas de O.I. debido a la adición de un reductor (Bisulfito sódico) en circunstancias que suelen ser frecuentes. 17

18 Caso nº 3 Es frecuente que los operadores añadan un reductor con la idea de mejorar el potencial Redox. No se conoce una mejora apreciable de la operación, a menos que la cantidad a añadir sea lo suficientemente alta para eliminar casi todo el oxigeno (Sobre 80 ppm) 18

19 Caso nº 3 En una instalación donde se añadían 15 ppm de bisulfito sódico, se produjo la degradación de los elementos situados en las ultimas posiciones. Se constató la presencia de cloro en la salmuera, no existiendo en alimentación ni en producto. Cómo se generaba este cloro en el interior del tubo? 19

20 Caso nº 3 La investigación realizada por el fabricante de las membranas mostró, que cuando se dan las siguientes condiciones: 1.- Concentración elevada de cloruros 2.- Presencia de bisulfito sódico 3.-Presencia de un metal pesado Los cloruros se convierten en cloro gas. 20

21 Caso nº 3 En este caso el metal pesado era el cobre, proveniente del lixiviado de un granate repuesto en los filtros de arena. Al anular el bisulfito sódico, el cloro desapareció. Este fenómeno, explica la degradación de los elementos últimos ocurrida en algunas Plantas y que carecían de explicación. 21

22 Caso nº 3 Enseñanza de este suceso: Por un lado muestra el peligro de los metales pesados en la tecnología de la O.I. Por otro, confirma la filosofía de que la adición de cualquier producto al agua de alimentación, puede acarrear riesgos innecesarios. 22

23 Caso nº 4 Problemas de ensuciamiento debido a la adición de acido sulfúrico comercial al agua de alimentación. 23

24 Caso nº 4 Bastante generalizada la adición de acido para reducir el ph del agua de mar de 8,2 a 6,5 7. Razón aducida: Evitar incrustación de carbonato cálcico. Puntos débiles: 1.- También añaden anti incrustante 2.-La sal que incrusta antes es el sulfato cálcico, no el carbonato. 24

25 Caso nº 4 Inconvenientes: Costo Peligro de accidentes Impurezas de metales pesados (Plomo, mercurio, hierro, cobre, etc.) Elevación del nivel de Boro en el producto (Alrededor de 1 ppm) 25

26 Caso nº 4 Los metales pesados, aparte de su labor como catalizadores, se depositan en la membrana ensuciándola y favorecen también la acumulación de materia orgánica. El cambio de ph altera a las bacterias, originando la producción de polisacáridos. La eliminación del acido, suele mejorar la frecuencia de lavados en un mes. 26

27 Caso nº 5 Ensuciamiento orgánico debido a la mala elección del anti incrustante. 27

28 Caso nº 5 De los tres grupos mas corrientes (Acrilatos, maleatos y fosfonatos), los dos primeros pueden acarrear riesgos de ensuciamiento, a veces de forma irreversible, por la formación de un material gelatinoso. Con los fosfonatos nunca he tenido problemas El riesgo es mayor en presencia de metales pesados. 28

29 Caso nº 5 Pero no todos los fosfonatos son iguales. Los fabricantes no suelen dar detalles de sus productos, tales como peso molecular o tipo de mezcla. Entonces cual usar? Existe la tentación de usar el mas económico de la relación precio x dosis 29

30 Caso nº 5 Se decidió probar trece productos diferentes del mercado español. Cada prueba duraría tres meses. Se harían dos pruebas a la vez, al haber dividido la instalación en dos zonas. Los resultados se resumen en la tabla siguiente. 30

31 Caso nº 5 Inicio Final Pro Precio /kg Dosis ppm Agosto 06 Noviembre ,42 1,2 0,30 / 0,06 Noviembre 06 Marzo ,46 0,8 0,014 / 0,04 Incrementode presión diferencial Primera /segunda etapa Marzo 07 Junio ,30 1,16 0,19 / -0,015 Junio 07 Octubre ,85 1,15 0,42 / 0,015 Octubre 07 Febrero ,40 1,2 0,19 / 0,015 Febrero 08 Junio ,05 0,8 0,47 / 0,01 Agosto 06 Noviembre06 7 4,10 0,6 0,3 / 0 Noviembre 06 Marzo ,63 1,8 0 / 0 Marzo 07 Septiembre ,15 1,3 0 / 0 Septiembre07 Febrero , / 0 Febrero 08 Febrero ,30 1,3 1,5 / 0 Mayo 08 Agosto ,05 0,8-1 / 0 Octubre 06 Enero ,65 0,8 0,35 / 0,1 31

32 Caso nº 5 En general los fosfonatos se comportaron bien, con subidas de la presión diferencial entre -1 y + 0,47 bar, con alta incidencia de incremento nulo. Sin embargo la prueba del acrilato, fue un fracaso, pues la p.d.subió 1,5 bar en tres semanas. Afortunadamente, el ensuciamiento se eliminó gradualmente al cesar de añadirlo. 32

33 Caso nº 5 Enseñanza adquirida: Es muy importante la elección de cualquier producto que se añada al agua. Los efectos sobre las membranas pueden ser muy perjudiciales. A veces se busca el origen del problema, en una causa muy diferente, a la que realmente está originando el problema. 33

34 Caso nº 6 Nivel de SDI elevado, en el agua de alimentación, debido a una mala gestión del procedimiento de contra lavado. 34

35 Caso nº 6 Los filtros granulares no suelen recibir mucha atención durante la fase de diseño y operación tal vez por ser un equipo muy sencillo. Siendo el pre tratamiento la sección mas importante, se le debe dar la importancia que se merece. Veremos los dos errores mas frecuentes que se efectúan en la fase de contra lavado. 35

36 Caso nº 6 Ausencia de la fase de pre servicio Al poner el filtro en servicio después del contra lavado, y durante un periodo de unos 15 a 20minutos, la turbidez del efluente es alta. Por razones de economía de agua y porque en aguas potables, es frecuente saltarse esta fase, hay plantas de O.I. que carecen de ella o la realizan con un tiempo muy corto (5 min.) 36

37 Caso nº 6 37

38 Caso nº 6 Como muestra la curva de turbidez, la cantidad de S.S. que sale del filtro es elevada, materia que en gran parte acabará en las membranas. Por tanto es de la máxima importancia, realizar esta fase, en el tiempo requerido, valor que obtendremos de la realización de la curva de turbidez. 38

39 Caso nº 6 Ausencia de la fase de lavado aire + agua Es frecuente diseñar el programa de contra lavado, con solo dos etapas, la primera de aire solo y una segunda de agua sola. Una planta de agua de mar de toma abierta, con este esquema, no conseguía bajar el SDI por debajo de 3, a pesar de contar con filtros bien diseñados. 39

40 Caso nº 6 Se decidió añadir una fase de aire mas agua Los resultados fueron espectaculares Durante el primer lavado, que duró varias horas, el efluente poseía un fuerte color negro y un olor nauseabundo. A partir de ese momento, los valores de SDI se mantuvieron en el rango de 0,6 a 1,5 40

41 Caso nº 6 Explicación: Durante la fase de agua sola, se elimina la materia existente entrelos granos del medio filtrante. La turbulencia es baja o inexistente. Sin embargo aun existe una gran cantidad de materia sin remover: la que está adheridaa los granos y que es preciso que estos choquen entre si, para poderla eliminar. 41

42 Caso nº 6 Es precisamente la fase de aire + agua, la que va a originar el grado de turbulencia necesario para que la colisión de los granos, elimine esta masa adherida. Es esta materia adherida, la que origina la perdida de calidad del efluente, tal vez por ser soporte de vida bacteriana. 42

43 Consideración final La membrana de O.I.es un filtro absoluto, que va a atrapar cualquier cosa que le llegue, produciendo su ensuciamiento o degradación. Una buena norma de operación de plantas de O.I. es la de no añadir ningún producto químico, a excepción de un buen antiincrustante. 43