gamma química de venezuela c.a. Pretratamiento OI Ultrafiltración

Transcripción

1 Pretratamiento OI Ultrafiltración

2 Procesos de Filtración gamma química Filtración: son técnicas de separación mediante medios porosos basadas en el mecanismo de Exclusión por Tamaño (Cribado), siendo capaces de retener partículas, materia en suspensión (incluyendo virus y bacterias), materia coloidal y en general especies de alto peso molecular. Sin embargo, no retienen sales disueltas, iones, materia orgánica disuelta ni solutos de bajo peso molecular (dependiendo del PM).

3 Procesos de Filtración gamma química

4 Ionic Range Molecular Range Macro Molecular Range Micro Particle Range Macro Particle Range Angstrom Units (Log Scale) Metal Ions Endotoxins/Pyrogens Latex / Emulsions Bacteria Insecticides Colloids Soluble Salts Viruses Algae Dissolved Organics Human Hair Antibiotics Giardia Crypto Reverse Osmosis Microfiltration IX Nanofiltration Particle Filtration Electrodeionization Ultrafiltration Micrometers (Log Scale) Technology within Dow Water Solutions

5 Procesos de Filtración Tipos de flujo Filtración con extremo cerrado (Dead End) Filtración de flujo cruzado (Cross Flow) FLUJO CRUZADO EXTREMO CERRADO ALIMENTACIÓN ALIMENTACIÓN CONCENTRADO PERMEADO

6 Procesos de Filtración En la filtración dead-end, el flujo del fluido es perpendicular a la superficie del filtro. En la filtración cross-flow, el flujo del fluido es paralelo a la superficie del filtro y aumenta la concentración de las partículas conforme el filtrado pasa por los poros.

7 Procesos de Filtración Los tamaños de poro normalmente definen el proceso: Filtración Tamaño de poro 1,00 micrón Microfiltración Tamaño de poro 0,10 micrón Ultrafiltración Tamaño de poro 0.01 micrón Las caídas de presiones normales en medios filtrantes Filtración Caída de presión Bar Microfiltración Caída de presión Bar Ultrafiltración Caída de presión Bar

8 Tendendias en tratamiento de agua gamma química

9 Ventajas respecto a Filtración Convencional Reducción del ensuciamiento coloidal en las membranas de OI. Posibilidad de operar la OI a mayor flux. Reducción de las frecuencias de limpieza de las membranas de OI.

10 Ultrafiltración DOW TM UF es una membrana de fibra hueca con flujo de fuera hacia dentro Amplio rango de tolerancia a variaciones en calidad de Agua de Alimentación Diseño Simple vertical Operación con filtración tipo extremo ciego Fibras Huecas de 1.3 x 0.7 mm de PVDF Alta Resistencias Química y Mecánica Tratadas para tener mayor hidrofilicidad Tamaño de Poro 0.03 μm Fibras Huecas de pared doble con mínimos macroporos Excelente combinación de gran rechazo y alta permeabilidad Tasas de Filtración estables a largo plazo

11 Tipos de membranas UF Tubulares Planas Fibra Hueca Arrolladas en espiral

12 Sistemas de Ultrafiltración Alimentación Bomba Membrana Permeado Presurizado: Módulos de UF externos en donde la alimentación es impulsada a presión bien por dentro o por fuera de las fibras. Bomba Permeado Sumergido: El módulo se encuentra sumergido en el volumen de alimentación y el filtrado se extrae por vacío por el interior de las fibras. Membrana Tanque de Alimentación

13 Materiales de fibras UF gamma química

14 Propiedades de las membranas UF Poros de tamaño pequeño para producir un permeado de alta calidad Alta porosidad para producir alto caudal Alta Resistencia Mecánica y Química Fácil de limpiar gamma química

15 Propiedades de las membranas UF La UF es más eficiente en la remoción de contaminantes del agua, ya que elimina compuestos patógenos (incluyendo virus), coloides y elementos orgánicos de peso molecular mediano a alto. gamma química La tasa de filtración de la UF es mas constante que la de otros procesos porque la mayoría de las partículas son retenidas en la superficie de la membrana en lugar de quedar atrapadas en la estructura de la membrana.

16 Propiedades de las membranas UF gamma química Alta resistencia del polímero: El Material de fabricación es Floruro de Polivinildeno (PVDF) de alto peso molecular La alta resistencia mecánica de la estructura porosa de la membrana no requiere materiales de refuerzo.

17 Propiedades de las membranas UF gamma química Las fibras PVDF mantienen sus propiedades bajo las condiciones más agresivas de limpieza química. Mejor que cualquier otro material.

18 Propiedades de las membranas UF gamma química Nominal 100 nm, Competition 30 nm Dow

19 Trademark of The Dow Chemical Company ("Dow") or an affiliated company of Dow Propiedades de las membranas UF gamma química Las membranas DOW TM UF de PVDF son fabricadas con propiedades hidrofílicas producidas a través de un proceso que mejora su resistencia a ensuciamiento con materia orgánica y con otras sustancias hidrofóbicas. Tensión de la Superficie [Dyne/cm] 60 OEE PVDF 55 PAN PAN PES CA 40 PS PVDF HDPE PP PTFE Ángulo de Contacto [Grados, º]

20 Operación de las membranas UF gamma química Fuera-Dentro Otros Dentro-Fuera

21 Ventajas de las membranas UF gamma química Sistemas más compactos y modulares debido a mayor área activa Mayor calidad del filtrado (poro de 0,03 micras) Elimina patógenos resistentes al cloro Mayor estabilidad de operación y consistencia de la calidad del filtrado, independientemente de las fluctuaciones en la calidad del agua a tratar (operación outside-in) Menor consumo de reactivos químicos (coagulante, floculantes, ajuste de ph, etc) debido a barrido con aire. Mantenimiento/Operación más sencillos y operación manual ó completamente automatizada Alta resistencia química (fibras de PVDF)

22 Términos utilizados Log Removal Value (LRV): Eficiencia de eliminación Recuperación: Porcentaje del volumen de alimentación que pasa a ultrafiltrado TMP: Presión Trans-Membrana (bar, psi) Flux: Caudal de filtrado dividido por el área de membrana (L/m 2.h o LMH) Flux Normalizado: Flux corregido a una temperatura de referencia, normalmente 20ºC. Permeabilidad o Flujo Específico: Flux dividido por la TMP (LMH/bar) Ensuciamiento: Pérdida gradual de caudal a presión de operación constante debido a la adsorción o deposición de contaminantes en o sobre la membrana.

23 Términos utilizados BW: Contralavado (BackWash) CEB: Contralavado Químico (Chemically Enhanced Backwash) CIP: Limpieza intensiva (Cleanning In Place) AS: Limpieza con aire (Air Scour, Air Scrub) AIT: Prueba de Integridad con Aire (Air Integrity Test)

24 Especificaciones y Rangos de Operación Especificaciones Técnicas Características de las Fibras Condiciones de Operación Requisitos de Alimentación Módulos DOW TM UF SFP-2660 SFP-2680 SFP-2860 SFP-2880 Altura 1860 mm 2360 mm 1860 mm 2360 mm Longitud de Fibras 1500 mm 2000 mm 1500 mm 2000 mm Diámetro del Módulo 165 mm (6.5") 165 mm (6.5") 225 mm (8.9") 225 mm (8.9") Área de Membrana 33 m 2 44 m 2 51 m 2 77 m 2 Volumen 16 L 20 L 35 L 39 L Peso (Lleno) 41 kg 53 kg 83 kg 100 kg Peso (Transporte) 25 kg 33 kg 48 kg 61 kg Rango de Caudal m 3 /h m 3 /h m 3 /h m 3 /h Tipo de Flujo Material de Fibras Fuera a Dentro H-PVDF Tamaño de Poro 0.03 µm Temperatura 1-40ºC Max. Pres. Entrada Max. TMP 6 bar 2.1 bar ph, Continuo 2-11 Max. NaOCl 2,000 ppm Flux Contralavado L/m 2.h Max. MES Max. Turbidez Max. Tamaño Partícula 100 mg/l 300 NTU 300 µm

25 Guías de Diseño Fuente Turbiedad(NTU) TOC (ppm) Flux (LMH) BW (min) % Pozo/Subterránea < 2 < <5 < Municipal/Potable < 3 < Superficial (Pretratada) Superficial Agua de Mar Efluente 2 5 < < 5 < < < < 10 < < 20 < < 5 < <10 < <30 <

26 DOW TM UF - Certificados Certificado NSF/ANSI Standard 61 ( National Science Foundation Drinking Water System Components Health Effects) Certificado por CDPH para la eliminación de: > 4 log Cryptosporidium > 4 log Giardia log Virus

27 Módulos de DOW TM UF SFP 2860 SFP 2880 SFP 2660

28 Principales causas de ensuciamiento gamma química Cambios en agua de alimentación (TOC, TSS, Temp.) Pretratamiento insuficiente (malla previa, arrastres de químicos) Fallas en sistemas de dosificación de químicos Sistema de control operacional inapropiado (alto flux, largos ciclos) Crecimiento de algas estacionarios Programas de retrolavados inadecuados Procedimientos inadecuados de parada y preservación de módulos Selección inadecuada de materiales de construcción (bombas, tuberías)

29 Cuando limpiar? Maximum allowable pressure

30 Secuencia de Operación Filtración (20-60 min) Barrido con Aire (20s) Contralavado (40-60s) Desplazamiento (30-60s) (Limpieza Física) CEB (On-Line); Cada 1-7 días CIP (Off-Line); Cada 1-12 meses (Limpieza Química)

31 Filtración Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

32 Barrido con aire gamma química Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

33 Barrido con aire (Paso de drenado) gamma química Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

34 Barrido con aire Flujo de 7 Nm3/hr o 12 Nm3/hr por modulo (Dependiendo del diámetro del módulo) Presión de aire <1 bar Típicamente cada 6 horas La frecuencia puede incrementarse por sólidos altos en el agua de alimentación (>50 ppm TSS)

35 Retrolavado superior gamma química Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

36 Retrolavado inferior Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

37 Enjuague gamma química Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

38 Retrolavado El retrolavado es agua de permeado, dosificado frecuentemente con 15 ppm de NaClO El caudal es 200% del flujo de diseño Los pasos de retrolavado incluyen lavado hacia adelante a través de la parte superior del módulo y drenaje por gravedad, a través del fondo del módulo, típicamente ~30 segundos cada uno.

39 Retrolavado Químico (CEB) Ultrafiltrate Chemicals Backwash Tank Backwash Pump Feed Pump Raw Water Filter µm Air Effluent

40 Ácido Retrolavado Químico (CEB) Solución de 500-1,000 ppm. Elimina coloides y sales inorgánicas que ensucian la membrana interna y externamente. Alcalino Solución de 500 ppm. Combinado o no con 500-1,000 ppm. Elimina contaminantes orgánicos y biológicos de la membrana.

41 Limpieza intensiva (CIP) Ácido 2,000 ppm (ph ~2) Alcalino 1,000 ppm. 2,000 ppm. ph 12 CIP Solution (up to 40 ºC) Frecuencia típica cada 1-3 meses Caudal por módulo: m3/h Duración típica 120 minutos.

42 CEB vs. CIP Limpieza de mantenimiento. Menor duración, pero mayor frecuencia. Operación automática, no requiere acción o supervisión por parte del operador. Se realiza con agua ultrafiltrada. La solución química se elimina del sistema en continuo. No hay aumento de temperatura de la solución química. Limpieza intensiva. Mayor duración, pero menor frecuencia. Operación manual. La solución química se prepara con agua desmineralizada u osmotizada, y generalmente a mayores concentraciones que en modo CEB. La solución química se recircula por el sistema. Se recomienda aumentar la temperatura de la solución química.

43 Limpiezas Tipo de Ensuciamiento Causa Prevención Método de limpieza Partículas Sólidos en suspensión, materia coloidal, turbidez. Coagulación, clarificación, Contralavado con agua. Biológico Desarrollo de bacterias. Control bacteriológico (cloración, SBS,...). Eliminación de nutrientes (PAC, GAC, coagulación, ) Contralavado y/o remojo con biocidas (Cl 2, H 2 O 2, SBS, ) Inorgánico Precipitación de minerales (Fe, Mn, Ca). Oxidación/Precipitación + filtración. Cuando se llevan a cabo contralavados a ph alto usar agua osmotizada o de red. Contralavados ácidos a ph ~ 2 (HCl, H 2 SO 4, Ácido cítrico, ) Orgánico Adsorción de materia orgánicas: arcilla, humus, ácidos orgánicos, Coagulación, PAC, GAC, Contralavados alcalinos a ph ~ 12 (NaOH)

44 Limpiezas gamma química

45 Aplicaciones y Referencias > 200 sistemas de UF, como pretrataiento de otras operaciones unitarias como RO y EDI. > 900,000 m 3 /d de capacidad instalada. Las aplicaciones incluyen: Tratamiento de agua superficial para uso industrial o municipal. Tratamiento/Reutilización de aguas residuales municipales. Tratamiento de efluentes industriales. Pretratamiento de OI para agua de mar.

46 Ejemplo de bastidor de UF Módulos convencionales vs. Integrapack

47 Sistema DOW TM UF en doble piso gamma química

48 Programa de Diseño - UFlow Informe de 10 páginas, que incluye: Diagrama de Flujo del sistema. Detalles del diseño de la planta (nº bastidores, nº y características de los módulos de UF, conversión, etc.) Caudales instantáneos y medios. gamma química Dimensionamiento de tanques, válvulas, tuberías. Estimación de consumo de reactivos químicos. Estimación de consumo energético. Tablas con secuencias de operación.

49 Software de Diseño - UFlow gamma química

50 Gracias Para más información técnica sobre las resinas de intercambio iónico, las membranas de ósmosis inversa, la ultrafiltración y la electro deionización sus características, aplicaciones, usos y recomendaciones de operación, les invitamos a visitarnos en nuestra página web: O también pueden contactarnos vía laldana@químicagamma.com.ve daranguren@químicagamma.com.ve