Que es la osmosis inversa – Definicion de osmosis inversa
Que es la definicion de osmosis inversa (RO)
La osmosis inversa es basicamente la inversa del proceso de osmosis. Los cientificos descubrieron que todo lo que se requiere para revertir el proceso de osmosis es una membrana semipermeable adecuada y aplicar una presion a la solucion de sal concentrada por encima de las contrapresiones aplicadas y osmoticas, forzando el agua pura a traves de la membrana semipermeable. En otras palabras, la osmosis inversa es el proceso donde el agua que contiene sales inorganicas (minerales), solidos en suspension, sustancias organicas solubles e insolubles, microorganismos acuáticos y gases disueltos (colectivamente llamados constituyentes de agua de origen o contaminantes) se fuerza bajo presión a traves de una membrana semipermeable. Semipermeable se refiere a una membrana que permite selectivamente que el agua pase a traves de ella a una tasa mucho mas alta que la tasa de transferencia de cualquier constituyente contenido en el agua. Obtenga más informacion sobre las membranas accionadas por presion aqui. Si el agua de alta salinidad se separa del agua de baja salinidad a traves de una membrana semipermeable, ocurrira un proceso natural de transferencia de agua desde el lado de baja salinidad al lado de alta salinidad de la membrana hasta que la salinidad en ambos lados alcance el mismo nivel. concentracion. Este proceso natural de transferencia de agua a traves de una membrana impulsada por el gradiente de salinidad ocurre en cada celula viva; Se le conoce como osmosis.
La presion hidraulica aplicada en la membrana por el agua durante su transferencia desde el lado de baja salinidad de la membrana al lado de alta salinidad se denomina presion osmotica. La presion osmotica es una fuerza natural similar a la gravedad y es proporcional a la diferencia en la concentracion de solidos disueltos totales (SDT) en ambos lados de la membrana, la temperatura del agua de la fuente y los tipos de iones que forman el contenido de solidos disueltos totales de la fuente. . Esta presion es independiente del tipo de membrana en si. Para eliminar el agua dulce (de baja salinidad) de una fuente de agua de alta salinidad mediante la separacion por membrana, el movimiento natural del agua impulsado por osmosis debe invertirse, es decir, el agua dulce debe transferirse desde el lado de alta salinidad del Membrana hacia el lado de baja salinidad. Para que se produzca esta inversion de la direccion natural del flujo de agua dulce, el agua de la fuente de alta salinidad debe presurizarse a un nivel más alto que la presion osmotica natural.
Si el agua de la fuente de alta salinidad se presuriza continuamente a un nivel superior a la presion osmotica y las perdidas de presion para la transferencia de agua a traves de la membrana, se produce un flujo de agua dulce en estado estable desde el lado de alta salinidad de la membrana hasta la salinidad baja. ocurrira un lado, lo que resultara en un proceso de rechazo y acumulacion de sal en un lado de la membrana y la produccion de agua dulce en el otro. Este proceso de movimiento forzado de agua a traves de una membrana en la direccion opuesta a la fuerza osmótica impulsada por el gradiente de salinidad se conoce como osmosis inversa (RO).
La tasa de transporte de agua a traves la membrana es varios ordenes de magnitud mas alta que la tasa de paso de sales. Esta diferencia significativa entre el agua y las tasas de paso de sal permite que los sistemas de membrana produzcan agua dulce con un contenido mineral muy bajo. La presion del agua de alimentacion aplicada contrarresta la presion osmotica y supera las perdidas de presion que se producen cuando el agua viaja a traves de la membrana, manteniendo asi el agua dulce en el lado de baja salinidad (permeado) de la membrana hasta que esta salga del vaso de la membrana.
Proceso de osmosis y osmosis inversa
Las sales contenidas en el lado de la fuente de agua (afluente) de la membrana se retienen y se concentran; En ultima instancia, son evacuados de la membrana del vaso para su eliminacion. Como resultado, el proceso de osmosis inversa da como resultado dos corrientes, una de agua dulce de baja salinidad (permeado) y una de agua de fuente de alimentacion de salinidad elevada (concentrado, salmuera o retenido), como se muestra en la figura anterior. Si bien las membranas semipermeables de Osmosis Inversa rechazan todos los solidos suspendidos, no son una barrera absoluta para los solidos disueltos (minerales y orgánicos por igual). Algun paso de solidos disueltos acompanara el paso de agua dulce a traves la membrana. Las tasas de paso de agua y sal son las dos caracteristicas clave de rendimiento de las membranas de osmosis inversa.
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Qué es un Filtro De Cartucho – Definición
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 partÃculas 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 RO tienen tÃpicamente 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 partÃculas 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 lÃderes del mercado en la industria de la filtración. Hydrodex fabrica un filtro de cartucho premium hecho de polÃmero 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, partÃculas y sedimentos que pueden estar contenidos en el agua pretratada. Cuando la fuente de agua de mar es de muy alta calidad, un Ãndice de densidad de sedimentos (SDI) por debajo de 2, y no necesita eliminación de partÃculas 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 partÃculas 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 tuberÃas de admisión.
Una indicación tÃpica 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 partÃculas en el agua de alimentación de RO. Lo que podrÃa causar un ensuciamiento acelerado de la membrana a menos que se capture mediante filtración de cartucho.
Además, si las fibras de membrana rotas liberan partÃculas agudas contenidas en el agua fuente, estas partÃculas también podrÃan dañar las membranas de OI. Las partÃculas 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 partÃculas pequeñas y afiladas por las bombas de alimentación.
Las partÃculas 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 ingenierÃa 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 caÃda 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 rÃgidos 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 / dÃa (10.6 mgd). Con un flujo total de la toma de agua de la planta de 98,440 m3 / dÃa (26 mgd).
| Flujo de alimentación de diseño, Qin | 98,440 m3/day = 1140 L/s |
| Cartucho de material de filtro | Polipropileno Plisado |
| Tamaño del filtro de cartucho | 5 um (micron) |
| Longitud del filtro de cartucho, Lcf | 1016 mm (40 in.) |
| Tasa de carga de diseño seleccionada, DLR | 0.25 L/s per 250 mm |
| Cantidad de filtros de cartucho necesarios | Qin/[DLR x (Lcf/250)] (8.1) = 1140/[0.25 x (1016/250)] = 1122 |
| Cantidad de recipientes de cartucho | 6 (selected to match RO trains) |
| Material del recipiente del cartucho | Glass-reinforced plastic |
| Número de cartuchos de filtro por recipiente | 1122/6 = 187 (selected 180) |
| Tasa de carga del filtro de cartucho real | 1140/[180 x 6 x (1016/250)] = 0.26 L/s per 250 mm (4.2 gal/min per 10 in.) |
En resumen, el sistema de filtración de cartuchos para la planta de desalinización de 40,000 m3 / dÃa (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.
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