Qué es una definición de filtro de cartucho

Un filtro de cartucho es un microfiltro fino de tamaño nominal de 1 a 25 um (micras) hecho de fibras de plástico delgadas u otros medios de filtración fina que se instala alrededor de un tubo central para formar un cartucho de tamaño estándar. Los filtros de cartucho a menudo se utilizan como el único dispositivo de detección entre los pozos de admisión y el sistema de ósmosis inversa. Esto es en el caso de las plantas de desalinización de agua de mar y salobres con entradas de pozo que producen agua de alta calidad. Los filtros de cartucho son instalaciones de protección de membrana RO en lugar de dispositivos de detección; el objetivo principal al que sirven es capturar partículas en el agua de la fuente pretratada que puede haber pasado a través de los sistemas de pretratamiento aguas arriba con el fin de evitar daños o incrustaciones prematuras de las membranas de OI.

Aunque los cartuchos filtrantes de polipropileno enrollados (hilados) son los más comúnmente utilizados para aplicaciones de agua de mar y aguas salobres. Otros tipos, como los cartuchos fundidos por soplado o plisados ​​de otros materiales también han encontrado aplicación. Los filtros de cartucho estándar para plantas de desalinización ósmosis inversa tienen típicamente 101,6 a 1524 cm (40 a 60 in) de largo. Y se instalan en recipientes a presión horizontales o verticales (carcasas de filtros). Los cartuchos están clasificados para la eliminación de partículas de 1, 2, 5, 10 o 25 um, y el tamaño más utilizado es de 5 um.

                                                                                                                            Hydrodex - Cartridge Filter - Filtro De Cartucho

Ejemplo de filtros de cartucho: filtro de cartucho Hydrodex

Es útil mencionar que Hydrodex es uno de los líderes del mercado en la industria de la filtración. Hydrodex fabrica un filtro de cartucho premium hecho de polímero reforzado con vidrio (GRP).

Consideraciones de planificación y diseño

Los filtros de cartucho normalmente se instalan aguas abajo del sistema de filtración de medios granulares. Eso es en caso de que tal sistema se use para pretratamiento para capturar arena fina, partículas y sedimentos que pueden estar contenidos en el agua pretratada. Cuando la fuente de agua de mar es de muy alta calidad, un índice de densidad de sedimentos (SDI) por debajo de 2, y no necesita eliminación de partículas por filtración antes de la desalinización. En este caso, los filtros de cartucho se utilizan como el único dispositivo de pretratamiento. Sirviendo como una barrera para capturar limo fino y partículas que ocasionalmente pueden ingresar al agua de la fuente durante la puesta en marcha de las bombas de los pozos de admisión o debido a fallas en los equipos o tuberías de admisión.

Una indicación típica de si el sistema de pretratamiento de una planta de desalinización determinada funciona adecuadamente es la reducción de SDI a través de los filtros de cartucho. Si el sistema de pretratamiento tiene un buen rendimiento, la SDI del agua fuente aguas arriba y aguas abajo de los filtros del cartucho es aproximadamente la misma. Si los filtros del cartucho reducen consistentemente la IDE de la fuente de agua filtrada en más de 1 unidad, esto significa que el sistema de pretratamiento aguas arriba no está funcionando correctamente. A veces, la SDI del agua fuente aumenta cuando pasa a través de los filtros de cartucho. Esto casi siempre ocurre porque los filtros del cartucho no se han diseñado correctamente o no funcionan bien y proporcionan las condiciones para el crecimiento de microorganismos bioincrustantes en y dentro de los filtros.

Una cuestión frecuentemente debatida es si los filtros de cartucho son necesarios aguas abajo de los sistemas de pretratamiento con membrana MF o UF. Teniendo en cuenta que los poros del filtro de cartucho son de uno a dos órdenes de magnitud más grandes que los de los filtros de membrana. La respuesta a esta pregunta depende en gran medida de la calidad del material de fibra de la membrana de pretratamiento y del tipo de patrón de flujo a través del sistema de pretratamiento.

Para sistemas de filtración UF o MF que tienen un patrón de flujo directo. Donde las bombas de alimentación de la planta de desalinización transportan agua directamente a través del sistema de pretratamiento de la membrana sin un bombeo provisional. Las membranas de pretratamiento tienen más probabilidades de estar expuestas a sobretensiones. Si el material de fibra de las membranas de pretratamiento es débil y se rompe fácilmente bajo condiciones de sobretensiones de presión, es más probable que el sistema de pretratamiento experimente roturas de fibra. Las fibras de membrana rotas liberarán pequeñas cantidades de partículas en el agua de alimentación de RO. Lo que podría causar un ensuciamiento acelerado de la membrana a menos que se capture mediante filtración de cartucho.

Además, si las fibras de membrana rotas liberan partículas agudas contenidas en el agua fuente, estas partículas también podrían dañar las membranas de OI. Las partículas afiladas de la cáscara rota pueden llegar al agua pretratada con UF o MF si el plancton de mariscos contenido en el agua de la fuente pasa a través de las micropantallas. Crece a organismos de crustáceos adultos (por ejemplo, percebes) en las paredes de la estación de bombeo de alimentación del sistema de pretratamiento. Y libera porciones de conchas que se han roto en partículas pequeñas y afiladas por las bombas de alimentación.

Las partículas de la cubierta se presurizarán sobre las fibras del filtro de membrana UF / MF, causando pinchazos y finalmente entrando en el flujo filtrado. En tales casos, el uso de filtros de cartucho aguas abajo del sistema de pretratamiento de membrana es una práctica de ingeniería prudente. Los filtros de cartucho funcionan bajo presión, y la presión diferencial a través de ellos se controla para ayudar a determinar cuándo deben reemplazarse los cartuchos de filtro. Además, los puertos de muestra con válvula deben instalarse inmediatamente aguas arriba y aguas abajo de los recipientes del filtro de cartucho para el muestreo y la supervisión de la calidad del agua (incluidas las pruebas de campo SDI).

Los sistemas de filtración de cartuchos están diseñados para velocidades de carga hidráulica de 0.2 a 0.3 L / s por 250 mm (3 a 5 gal / min por 10 in) de longitud. Normalmente se proporciona una capacidad de filtración adicional para permitir el reemplazo de los cartuchos sin interrupción de la producción de agua. Los recipientes a presión generalmente están construidos de acero inoxidable dúplex para instalaciones de RO de agua de mar.

La caída de presión en un filtro de cartucho limpio generalmente se especifica como inferior a 0,2 bar (2,8 lb / in2). Comúnmente, los cartuchos se reemplazan cuando la presión diferencial del filtro alcanza 0.7 a 1.0 bar (10.1 a 14.5 lb / in2). El tiempo de funcionamiento antes del reemplazo depende de la calidad del agua de la fuente y del grado de pretratamiento. Normalmente, se necesita un reemplazo de filtro de cartucho una vez cada 6 a 8 semanas. Sin embargo, si la fuente de agua de mar es de muy buena calidad, es posible que los filtros de cartucho no necesiten reemplazo durante 6 meses o más.

Para sistemas de OI donde puede anticiparse arena en el agua de alimentación. Los cartuchos de soplado en fusión rígidos o filtros de cartucho con un solo extremo abierto y doble junta tórica en la boquilla de inserción (en lugar de cartuchos convencionales con dos extremos abiertos) se utilizan comúnmente. Los filtros de inserción de un solo extremo abierto tienen un asiento positivo y una placa de inserción. Lo cual no permite la deformación del cartucho de filtro bajo presión causada por el empaque de arena. Los filtros de cartucho de doble apertura se mantienen en su lugar mediante una placa de presión con resorte.

Ejemplo de diseño de un filtro de cartucho

Este ejemplo presenta el tamaño y la configuración del sistema de filtración de cartucho para una planta de desalinización de agua de mar de 40,000 m3 / día (10.6 mgd). Con un flujo total de la toma de agua de la planta de 98,440 m3 / día (26 mgd).

En resumen, el sistema de filtración de cartuchos para la planta de desalinización de 40,000 m3 / día (10.6 mgd) constará de seis recipientes de cartucho. Cada uno de los cuales contendrá 180 filtros de cartucho de tamaño 5 μm y longitud de 40 pulg.