membranes vs conventional technology

5/13/2018 Membranes vs Conventional Technology - slidepdf.com

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Tecnología de

Membranas vs.Tecnología

Convencional



Servicios públicos



¿Qué pasa por la mente de los

Ingenieros de Servicios Públicos?• Escasez de agua;

• Características cambiantes del agua;• Límites de descarga del agua;

• Costo global de la operación;

• Calidad del agua de compensación: impacto sobre losequipos;

• Calidad del agua de compensación: impacto sobre los

equipos y los costos operativos;• Mano de obra necesaria.



Comprenda su fuente de

abastecimiento de agua• Las variaciones que puede tener a lo largo del tiempo: su

contenido mineral;

• Su variabilidad orgánica y turbídica (deslizamientoorgánico);

• Aspectos biológicos;

• Cómo se manejarán los lodos y sus respectivos costos;

• Definiendo el volumen de “suciedad” que sería admisibleen un sistema de pretratamiento.

– Intercambio iónico: por lo general, SDI: 3-5; sólidos suspendidos: no superiores a 10ppm;

– Membranas: por lo general, SDI: <3; sin sólidos suspendidos.



Eliminación de sólidos



Enfoques del pretratamiento• Clarificación;

• Clarificación con cieno caliente o frío;

• Filtrado de medios;• Filtrado de membranas;

• Con o sin descloración;• No hacer nada.



Procesos de eliminación de impurezas

0.045 µm

Electrodiálisis inversa

Coloides

Virus

Sales disueltasQuistes de

GiardiaCabello humano

Sólidos suspendidos Arena de playa

Bacterias

Parásitos

ULTRAFILTRACIÓN

MICROFILTRACIÓN

MEDIO GRANULAR

NANOFILTRACIÓN

ÓSMOSIS INVERSA(Hiperfiltración)

Punta dealfiler

Alcanceiónico

Alcancemolecular

Alcancemacromolecular

Alcancede micropartículas

Alcancede macropartículas

Visible a simple vistaMicroscopio ópticoMicroscopio estándar Microscopio electrónico de barrido

T a m a ñ o

r e l a t i v o d e l o s

m a t e r i a l e s c o m u n e s

P r o c e s o

d e

s e p a r a c

i ó n



Actividad 1

¿Cuál es el principal sistema depretratamiento utilizado en su planta?

¿Cuáles son los componentes de esesistema?



Agua cruda convencional

Raw Water

10.0

100.0

1000.0

10000.0

100000.0

0.1 1 10 100

% of Total

Particles Volume ppm

% of Total

Volume

Particle

Volume

0.5-1.0 483009.0 94.7% 0.0671 0.37% 669709.61.0-2.0 22580.0 4.4% 0.0261 0.15% 260253.72.0-4.0 2320.0 0.5% 0.0277 0.15% 276706.14.0-6.0 560.0 0.1% 0.0361 0.20% 361249.66.0-8.0 300.0 0.1% 0.0533 0.30% 533428.8

8.0-10.0 210.0 0.0% 0.0819 0.46% 818574.7

10.-15.0 290.0 0.1% 0.2881 1.61% 288154915.0-20.0 130.0 0.0% 0.3227 1.80% 322794820.0-30.0 300.0 0.1% 2.2484 12.54% 2248863530.0-40.0 80.0 0.0% 1.9380 10.81% 1938342040.0-50.0 20.0 0.0% 0.7038 3.92% 703932150-100 90.0 0.0% 12.1412 67.70% 1.21E+08

100-200 0.0 0.0% 0.0000 0.00% 0

Total 100% 17.9345 100%509889.0

Particle Size (microns) Particles per mL

Volumen de las

partículas(micrones)

Partículas

por ml

% total

departículasVolumen

(ppm)

% de

volumentotal

Volumende las

partículas

Agua cruda



ClarificadorCOSTO TOTAL

FUNCIÓN LIMITACIONESOPERACIÓN FORTALEZAS



ClarificadorFunción:-Eliminación de sólidossuspendidos a través de la

sedimentación.- La separación puede serasistida por un agregadoquímico (coagulación,floculación) para mejorar el

tiempo de sedimentación y loscomponentes eliminados.

Operación:-Usado en influentes con valoresde TSS >50-100 ppm.

Limitaciones:-Gran tamaño;-Difícil de controlar encondiciones variables;-No elimina por completo lossólidos suspendidos;

-Arrastre.

Fortalezas:-Trabaja con grandesvolúmenes de sólidossuspendidos.- Bajo costo operativo enrelación a su caudal

volumétrico.



Clarificación

Propulsor del rotor

InfluenteEfluente

Descarga delodos

Válvula de alivio y desagüe Mezcla primaria yzona de reacción

Zona de flujode retorno

Mezcla secundaria yzona de reacción

Aguaclarificada



Filtración

Muy alto costo operativo aúncon bajo contenido de sólidossuspendidos.

Tamaño: enmicrones, aelección delusuario.

Desechables:eliminación desólidos.

Filtros de cartuchos

Mayor control de la turbidez.

Puede haber formación decanales o tortas.

Agua de bajaturbidez.

Filtración deprocesos encaliente o enfrío.

Filtros de presión

Mantenimiento sencilloCosto más bajo cuando laeficiencia de eliminación delTSD no es estricta.

El porcentaje de arrastre puede

ser significativo.

Agua de bajaturbidezRemoción desólidossuspendidos

Gravedad: mediosfiltrantes mixtos

ComentariosCalidad delefluente

FunciónTecnología



Medios filtrantes por gravedad/mixtos:La mayoría de los medios filtrantes

multimedios tienen una capacidadde 5gpm/pie cuadrado.

En los superiores a 6 ó 7 gpm/piecuadrado, se observa menorcalidad en el efluente.Los bajos caudales puedenocasionar la formación de canales.

Se debe evitar los cambios bruscosde flujo cuando los filtros estánsucios.

A áli i d l t ñ d l tí l



Análisis del tamaño de las partículasdescargadas por un sistema de MMF

alimentado con coagulante% of TotalParticles

Volume ppm% of Total

VolumeParticle Volume

93.5% 0.0008 4.44% 82945.6% 0.0004 2.36% 44160.6% 0.0005 2.51% 46840.1% 0.0005 2.49% 46470.1% 0.0006 3.00% 56000.0% 0.0010 5.09% 95120.0% 0.0018 9.43% 176310.0% 0.0020 10.89% 203690.0% 0.0090 48.23% 901680.0% 0.0022 11.58% 216510.0% 0.0000 0.00% 00.0% 0.0000 0.00% 00.0% 0.0000 0.00% 0

Total 100% 0.0187 100%

2.0-4.04.0-6.06.0-8.0

7.4

8.0-10.0

Particle Size (microns) Particles per mL

0.5-1.01.0-2.0

3.42.5

6611.7

30.0-40.040.0-50.0

10.-15.015.0-20.020.0-30.0

100-200 0.0

0.1

50-100 0.00.0

2.0

1.10.7

6184.4370.140.0

Filter 4, 5, 6

0.1

1.0

10.0

100.0

1000.0

10000.0

0.1 1 10 100

Particle Diameter (µm)

P a r t i c l e s C o u n t e d ( # n / m L )

Diámetro de las partículas (µm)

Filtro 4, 5, 6

R e c u e n t o d e p a r t í c u l a s ( # n / m l )



Filtro de presión

Ventajas• Elimina la necesidad de

rebombear agua filtrada;

• Funciona a altastemperaturas, por ej.cieno caliente;

• Evita la pérdida de calordel sistema.

Limitaciones

• Puede utilizarse ensólidos superiores a los 15micrones.

• Debe alimentarse conagua caliente pararetrolavado.

T l í d b t l í



Tecnología de membranas vs. tecnologíaconvencional

Tratamiento con membranas Tratamiento convencional

Requiere mucha manode obra y uso intensivo

de productos químicos.

FuncionamientoTotalmenteautomatizado, con

mínimo uso de productosquímicos.

Por gravedad, confiltración gruesa.

Proceso deseparación

Barrera física = filtraciónconfiable.

Requiere grandesextensiones de tierra.

TamañoExtremadamentecompacto.

Desarrollada en el sigloXIX.

TecnologíaModerna, en constantemejora.



UF: Fibra hueca

Ventajas

• Poros pequeños: rango absoluto:0,1 µm; rango nominal: 0,04 µm;

• Excelente remoción departículas en un solo paso;

• Maneja los sólidos suspendidosmejor que la MMF;

• Su barrera absoluta permite laeliminación de microorganismos;• Alta confiabilidad;• Menor costo operativo que la

filtración a presión;.• Menor gasto de capital por sutamaño reducido.

Limitaciones

• No está libre de aceites nigrasas;

• pH: entre 5 y 9,5

• Temperatura: <40° C

• Flujo máximo de cloro continuo:1000 ppm (0,5M ppm/h);

• Máximo TSS por filtracióndirecta: 10.000 ppm.



UF: Fibra huecaHebras huecas de fibrasplásticas porosas con miles demillones de porosmicroscópicos en su superficie;

El diámetro de estos poros esvarias miles de veces máspequeño que el de un cabellohumano;

Si bien los poros forman unabarrera física para lasimpurezas, permiten el paso delas moléculas de agua puras;

El agua pura es atraída hacia elcentro de la fibra mediante unasuave succión.

Fibra de lamembrana

7 ft

3 ft

Módulo de lamembrana

Vista microscópica de los electronesen la superficie de la membrana.

d f b h



Tipos de fibra huecaSumergida Presurizada

A tanque abierto. Fibrasligeramente unidas para facilitarla remoción d e sólidos;

Funcionamiento: a baja presión,por sistema de vacío;

Se adaptan más f ácilmente asistemas de mayor volumen.

Dificulta más la remoción d e sólidosen fibras estrechamente unidas quese hallan en recipientes a presión, en

espacios confinados;A medida que las membranas seensucian, se deban aplicar niveles depresión más altos;

Cada equipo requiere el uso de uncostoso recipiente a presión.



Inversión de capital: UF por membranas

sumergidas vs. UF por presiónTabla 1: Inversión de capital por galón

35 – 57%14 – 30%37 – 38%Porcentaje

$0,256 - $0,987$0,060 - $0,142$0,136 - $0,153Diferencia decosto

$0,469 - $0,733$0,300 - $0,400$0,232 - $0,254M. sumergidas

$0,725 - $1,72$0,442 - $0,460$0,348 - $0,407Presión

(USD$/galón)(USD$/galón)(USD$/galón)

ReducidaMedianaMuy importante -

importante

Los sistemas de membranas sumergidas requieren menorinversión de capitalFuente: Sorghini, Lisa.(USFilter):”Evaluation of Low Pressure Membranes: Submerged versus Pressure” . Trabajo

presentado en la 2003 AWWA Membrane Specialty Conference, Atlanta, GA, EE. UU.



Costos energéticos: UF por membranas

sumergidas vs. UF por presiónTabla 2: Costo energético cada 1000 galones

58%+45 -46%20 – 29%Porcentaje

$0,018 - $0,090$0,010 - $0, 012$0,004 - $0,008Diferencia decosto

$0,013 - $0,015$0,012 - $0,014$0,0120 - $0,024M .sumergidas

$0,031 - $0,105$0,022 - $0,026$0,020 - $0,028Presión

(USD$/1000galones)

(USD$/1000 galones)(USD$/1000 galones)

ReducidoMedianoMuy importante -

importante

Los sistemas de membranas sumergidas consumen menoscantidad de energía.

Fuente: Sorghini, Lisa.(USFilter):”Evaluation of Low Pressure Membranes: Submerged versus Pressure” .

Trabajo presentado en la 2003 AWWA Membrane Specialty Conference, Atlanta, GA, EE. UU.



Eliminación de sólidos disueltos



Actividad 2

¿Qué tipo de sólidos disueltos utilizaactualmente y para qué sistemas(desmineralizado, OI, ablandador, etc.)?

¿Cómo evalúa el costo defuncionamiento de cada sistema? ¿Aplica

el cálculo de USD$/galón?

Intercambio iónico



Intercambio iónico

Bajo .ModeradaReducción del gradode alcalinidad: 50 a90%

Reducción delgrado dealcalinidad ydureza. Reduce

parcialmente elTSD.

Supresión de laalcalinización

ModeradoBaja –Moderada.

Reducción del gradode alcalinidad: 50 a

90%.

Reducción delgrado de

alcalinidad.

Desalcalinizacióncon anión cloruro.

AltoAltaConductividad: <10umho; Sílice: <200ppm.

Eliminación detodos los sólidosdisueltos.

Desmineralización

ModeradoAltaNivel de dureza: 0,2 –1,0 ppm

Cierta alcalinidad;eliminación de sílice yTSD.

Ablandamientode agua conprocesos encaliente.

Ablandamientocon zeolitacaliente.

BajoBajaNivel de dureza: 0,2 –1,0 ppm

Eliminación dedurezas.

Ablandamientocon zeolita desodio.

Costo deoperación ymantenimiento

Inversiónde capital

Calidad del efluenteFunciónTecnología



Ablandamiento con zeolita desodio

Ventajas• Económica: baja inversión de

capital y bajo costo operativo;

• Fácil de operar;

• Durable;

• Regenerante de cloruro desodio seguro y barato.

Limitaciones• No reduce el total de sólidos

disueltos (TSD).

• Limita la vida útil de la resina

por el ensuciamiento y ataquede oxidantes.

• No reduce la presencia desílice.

• No reduce el grado dealcalinidad sin el agregado dedesalcalinizadores.



Ablandamiento con zeolita encaliente

Ventajas• Ablandamiento a temperaturas

de proceso (100 – 115°C);

• Completa reacción deablandamiento;

• Suele mostrar buena reduccióndel contenido de sílice y buenaabsorción del sílice delprecipitado del hidróxido de

magnesio.• Reduce parcialmente el TSD.

Limitaciones• La formación de coágulos o el

indebido patrón de rociadopueden evitar el adecuadocalentamiento del agua:

• Complica altamente laalimentación de cieno;

• Genera problemas en la

manipulación de lodos.



Desmineralización

Limitaciones

• Su regeneración requiere un altocontenido de agentesácidos/cáusticos;

• Alto y variable costo de los

agentes cáusticos;• Resina aniónica de limitada vida

útil;

• Pérdidas de sílice y sodio;• Alta demanda de mano de obra;

• Costos operativos directamenteproporcionales al TSD.

Ventajas

• Reducción de todos los sólidosdisueltos;

• Permite altos ciclos defuncionamiento;

• Adecuada para calderas de altapresión;

• Puede adaptarse a necesidadesespecíficas de pureza;

• Excelente rechazo de sílice;

• Excelente rechazo de alcalinidad/CO2.



Desalcalización de cloruro anión

Ventajas• Económica: baja inversión de

capital y bajo costo operativo;

• Fácil de operar;

• Durable;

• Segura y económicaregeneración de cloruro de

sodio

Limitaciones• No reduce el total de sólidos

disueltos (TSD);

• La calidad del agua de

alimentación puede limitar losciclos de la caldera;

• No es adecuada para calderas dealta presión (> 900 psig);

• No reduce el contenido de sílice;

• No reduce el grado de alcalinidadsin el agregado de

desalcalinizadores.



Desalcalinización por

deprivaciónVentajas

• Reducción del 80-90% dela alcalinidad;

• Reducción del nivel

dureza a <0,1 ppm;• Reducción parcial del

SDT;

• Eficaz uso deregenerantes;

• Poco desperdicio de agua.

Limitaciones• Los residuos no pueden

reutilizarse en formainmediata;

• Manipulación de ácidos;• Es necesario neutralizar los

residuos;

• No reduce el contenido desílice.



Sistemas de membranas

BajoModerada-Alta

Escasaeliminación desólidos

suspendidos. Noelimina el TSD.

Eliminación desólidossuspendidos.

Ultrafiltración: fibrahueca

BajoModeradaSiO2:<10 ppb

16+ Megohm.

Funciona comoun lecho mixto.

Electrodesionización(EDI) (E-Cell)

BajoModerada-Alta

Por lo general,reducción del75% del TSD, conalta recuperación

de agua.

Eliminación desólidos disueltospor campomagnético.

Electrodiálisisinversa (EDR)

ModeradoModeradaPor lo general,reduce el 98% del

TSD.

Separación detodos los sólidos

disueltos.

Ósmosis inversa

Costo deoperación ymantenimiento

Inversiónde capital

Calidad delefluente

FunciónTecnología



¿Qué es una membrana?

Tela

Capa porosa: ~ 55-100 µm

Película no porosa: ~ 50 – 10,000 nm

M e m b r a n a d e U F ,

M F

M e m b r a n a d e O I - N F

Superficie superior

Corte transversalExisten dos clases demembranas:

• Porosas (UF, MF), y;

• No porosas (OI; NF).Por lo general, las membranasno porosas están formadas porun soporte recubierto por una

película delgada.Membrana compuesta – Corte transversal

Ósmosis inversa



Ósmosis inversa

Ventajas• Rechazo de la totalidad de

sólidos disueltos;

• Costos operativos no vinculadosdirectamente con el TSD;

• Permite el funcionamiento decalderas de ciclo alto;

• No necesita regeneradoresquímicos (ácidos/cáusticos);

• No requiere excesiva mano deobra;

• Versátil acoplamiento consistemas de resina;

• Ideal para aplicaciones móviles.

Limitaciones• No concebido para la

eliminación de sólidossuspendidos;

• Mayor costo eléctrico que lossistemas de resina (bombas dealta presión);

• Genera una signficativacorriente de rechazo (por logeneral, 20 – 30% de lacorriente de entrada);

• No rechaza el CO2;

• Temperatura máxima: 80°C.

Electrodiálisis inversa (EDR)



Electrodiálisis inversa (EDR)

Ventajas• Electrodos autolimpiantes;

• Alta resistencia al

ensuciamiento orgánico;• Resistencia a la incrustación

inorgánica;

• No reduce el contenido desílice;

• Muy alta recuperación deagua.

Limitaciones• Eliminación del TSD: ~75-90%

• Más adecuada para la

alimentación de aguas salobres;• Polarización (temperatura,

fluctuaciones del TSD);

• Máximo y mínimo de TSD;• Temperatura máxima: 35°C.

Tecnología EDR



gElectrodiálisis (ED)

•Proceso eléctrico deeliminación iónica en el quese aplica voltaje para atraerlos iones a través de las

membranas.•Permeable a los iones, no

así al agua.

Electrodiálisis inversa (EDR):

•Proceso de ED en el que lapolaridad de los electrodos y lascorrientes de dilución yconcentración se invierten cada

15 ó 20 minutos;•La inversión elimina y barre la

incrustación recientemente

acumulada.



Sistemas E-Cell: Línea PRO MK-3

Evolución del proceso de



Evolución del proceso de

purificación

Pretratamiento Catión IX Anión IX Lecho mixto

Agente

cáustico

Agenteácido1940

Pretratamiento Lecho mixtoO.I.

1990Agente

ácido

Agente

cáustico

O.I. EDIPretratamiento

Zeeweed

2000+



Casos seleccionados

Shell – Planta AOSD: Agua dulce, UF,RO, MB;

Southern Company, Planta Harris:Agua dulce, UF. RO, MB;

Petro Canada + Planta Gold Bar deEdmonton para el tratamiento deaguas residuales municipales: UF, RO.

Planta AOSD de Shell - Diagrama



gde flujo del proceso

Caustic

Acid

Demin Boiler

Feed Water 390 m3/h

(1700 USGPM)

North Saskatchewan River

3 mm

Screen Heat

Exchanger

2 x 50 %ZeeWeed®

Ultrafilters

ZeeWeed®Reject

2 x 50 %

Reverse

Osmosis

Units RO

Reject

Forced Draft

Degasifier

2 x 100%

Mixed Bed Ion

Exchangers

Neutralization

Tank

Spent

Regenerant

Boiler

Neutralized

Regenerant

Anti-Scalant

BisulphiteFerric

Chloride

Sodium

Hypochlorite

Río Saskatchewan Norte

Cloruro ferroso

Hipocloritode sodio

BisulfitoAgente antiincrustante

2 equiposde OI al

50%Rechazo

de OI

Intercambiadortérmico

Rechazo deZeeWeed®

2 ultrafiltrosZeeWeed® al

50%

Agentecáustico

Agenteácido

Tanqueneutralizador

Regenerador

consumido

Tanqueregenerador

Caldera

Agua dealimentación

desmin. para lacaldera: 390m3/h (1700USPGM)Desgasificador de

succión forzada

2 intercambiadoresiónicos de lechomixto al 100%

Pantallade 3mm

Planta Harris Southern Co: Diagrama



Planta Harris, Southern Co: Diagrama

de flujo del procesoRío Alabama

Rechazo deZeeWeed®

Caustic

Acid

Demin Boiler

Feed Water 114 m3/h

(500 USGPM)

Alabama River

1 mm

Screen

2 x 50 %

ZeeWeed®Ultrafilters

ZeeWeed®Reject

2 x 50 %

ReverseOsmosis

Units RO

Reject

2 x 50%

Mixed Bed Ion

Exchangers

Neutralization

Tank

SpentRegenerant

Neutralized

Regenerant

Anti-Scalant

Bisulphite

Sodium

Hypochlorite

Inclined

Plate

Clarifier Filter Press

Agente antiincrustante

Rechazo

de OI

Agentecáustico

Agenteácido

Tanqueneutralizador

Regeneradorconsumido

Tanqueregenerador

Agua de

alimentacióndesmin. paracalderas: 114

m3/h (500USPGM)

Desgasificador desucción forzada

2 intercambiadoresiónicos de lecho

mixto al 100%

Clarificador de

placa inclinada

Río Alabama

Hipocloritode sodio

Bisulfito

2 equiposde OI al

50%

Intercambiadortérmico

Prensa de filtro

2 ultrafiltros

ZeeWeed® al50%

Pantallade 3mm

Rechazo deZeeWeed®

Planta Harris, Southern Co.



,

Petro Canada – Planta Gold Bar deEdmonton para el tratamiento de



Edmonton para el tratamiento de

aguas residuales municipales

Efluente municipal de 1,3 mgd a UF y

RO para agua de compensación decalderas/enfriamiento

UF en Planta Gold Bar – Calidad delefluente



efluenteIndice de densidad de cieno (SDI)

Nov/06 – Mar/07Conductividad del influente

Nov/06 – Mar/07

FosfatoAbr/06 – Mar/07 (ppm)

F o s f o n a t o T

= p

SDI

Objetivo



Ámbito de operación

Posibles soluciones de membranas



Posibles soluciones de membranas

para sistemas con procesos decalderas1. OI vs. actuales desmineralizadores;

2. OI vs. actuales ablandadores o, como reemplazo deestos últimos;

3. Nueva planta: ¿OI/MB o Desmin./MB?;4. ¿OI de doble paso/EDI para reemplazar el

desmineralizador de resina?

- Tren de lecho mixto;5. Ultrafiltración vs. desmin. O, OI para reemplazar la

tradicional filtración/clarificación.



Posibles sistemas operativosAgua de alimentación de calderas / Sistema de alta pureza

Raw

Feed

Water

Cartridge

Filter

RO FeedPump

RO Permeate

Tank

RO Feed

Tank

Mixed Bed

Feed Pump

Demineralized

Water

UF PermeatePump

ZeeWeed ®

Membrane

Tank

Reverse

Osmosis

Membranes

Mixed Beds

Tanque dealimentación

de OI

Bomba depermeado de UF

Agua dealimentacion

cruda

Tanque demembranaZeeWeed

Tanque depermeado de

OI

Membranasde ósmosis

inversa

Filtro delcartucho

Bomba dealimentación

de OI

Bomba de

alimentación delecho mixto

Aguadesminera-

lizada

Lechos mixtos

Pretratamiento con

membranas Sistema de ósmosis inversa Sistema de intercambioiónico o E-Cell

ZeeWeed® y OI: la sociedad perfecta



ZeeWeed y OI: la sociedad perfecta

Garantiza confiabilidad;

Protección superior en sistemas de OI;Índice de densidad de cieno (SDI): < 2

Simplificación del proceso;

Mayor caudal de flujo de OI;

Experiencia – > 90 plantas de UF/OI.

Menor inversión de capital y costos operativos;

Mínimo tiempo de inactividad; sin

interrupciones en la producción o el proceso.

$ La mejor inversión para su dinero $

Agregado de OI al equipo de



g g q pdesmineralización existente

Menor costo de regeneración de agentes ácidos y cáusticos;– Suele reducirse un 85 – 90% de la regeneración;

Aumento de un 10 a 15% de la producción mensual de agua;Disminuye un 90% la alta regeneración de TSD;

Prolongada vida útil de la resina de intercambio iónico:– 40 a 50% de aumento en la vida útil habitual de la resina;– Ciclos de regeneración mucho más prolongados y menor

ensuciamiento orgánico/por hierro.

Mejora en la calidad del agua de alimentación y el vapor:– Menores resbalones y roturas por sodio y sílice.

OI + desmineralizador existente



Pretra-tamiento

Equipode OI

Bisulfito

Anión

Anion

MBDI

CIP

MBDI

Tanque

Anti-incrustante

Arranque

delmotor

Ventajas de la OI:

•Menor costo de ácidos y agentes cáusticos;•Mejora en la calidad del agua deldesmineralizador;

•Requiere menos mano de obra;•Menor descarga de productos químicos;

•Prolongada vida útil de la resina de

intercambio iónico.

Cat

Cat

OI antes del desmineralizadorEj. con agua y aguas cloacales relativamente económicas



Costo justificado de OI : superior a 230 ppm TDS (aprox.)

OI

RO to precede Demin. $0.50/kgal raw water / $0.50/kgal

waste

0

0.5

1

1.52

2.5

3

100 312 473

TDS, ppm

$ / k g a l wdegas,neutr

Linear (wdegas,neutr)

Desmin.

Agregado de OIInversión de capital y

costo operativo:

OI antes desmineralizador: USD$0,50/kgal de agua cruda / UD$/kgalde residuos

Desgas. Res., neutr.

Linear (degas. Res., neutr.)

Candidatos lógicos para el análisis:



g p

Ablandador y/o desalcalinizador a OI• Límite de ciclos de caldera: 20 ó menos (purga del 5% omás);

• Aguas de alto índice de alcalinidad y/o agua con alto

contenido de sílice: límite de ciclos o formación deincrustación;• Costo excesivamente alto del tratamiento con vapor

debido a la formación de alta alcalinidad;• La pureza del vapor es fundamental: en turbinas, contacto

del vapor con el proceso; generadores de vapor limpios;• No está permitida ni se recomienda la alimentación con

aminas;• Sistemas sin recuperación térmica de la purga (oinoperable/ineficiente purga del intercambiador de calor).

Planta de HPI con agua de pozo con altoíndice de SDT que utiliza un



índice de SDT que utiliza un

deasalcalinizador y un ablandador de NaZHPI

Aspectos básicos:Comparación de los BTU de purga con agua a 90°F(“precalentamiento gratis del proceso”); no hay

recuperación térmica de la purga;$8,00 por millón de BTUs;

Aumento del 85% de la eficiencia del calentador a

fuego directo;Retorno de condensado= 20%.

Equilibrio de caudal de lait ió i i i l



situación inicial

Aguassubterráneas

de pozosonsite

Alimentación

de cloro parael control bio.

Tanque dealmacena-

miento

Regeneradorde ácidosulfúrico

Actualintercambio de

calór con elproceso

Intercambioiónico del

enfriamientode agua por

atomización (3recipientes)

Sistemas de calderas de 600 psi

Diagramas de flujo básicos para el pretratamiento de aguade alimentación de calderas

Ejemplo básico

Actual pretratamiento de agua de alimentación

Descarbonizador

de succiónforzada

Intercambio

iónico de NaZ: 5recipientes

Agua dealimentación adesaireadores

Regeneradorde NaCl

NaOH para

ajuste de pH

de eficienciaAire de

ventilación paradestilación de

CO2

de eficiencia

Salida de 570 gpm con

618 gpm en 48 usgpm deresiduos

Impacto de la UF y la OI en elilib i d l d l



equilibrio del caudalDiagramas de flujo básicos para el pretratamiento de agua de alimentación decalderas

Pretratamiento de agua de alimentación con UF y OI: ciclos más altos

Aguassubterráneas

de pozosonsite

Alimentación decloro para elcontrol bio. y

oxidación de hierro

Tanque dealmacena-

miento

Actualintercambio de

calor con elproceso

Nueva UF Descarbonizadorde succión

forzada

Intercambioiónico de NaZ:

Agua dealimentacióna desairea-

dores

Regeneradorde NaCl

NaOH para

ajuste de pH

de eficiencia

Aire deventilación para

destilación deCO2

de eficiencia

Nueva OI

derecuperación

175 gpmRechazo a

torre deenfriamiento

Retrolavado yregeneración.

Rechazo aresiduos

Salida de 516 gpm con728 gpm en 37 usgpm de

residuos

Conversión de agua de compensación ablandadaa agua de compensación de OI



a agua de compensación de OI• Mejora en la pureza del vapor> Proceso/turbina

• Mejor control de la corrosión delcondensado> Aguas con alto índice de alcalinidad;

• Minimiza los gastos operativos y demantenimiento> Fallas en el agua y el vapor de las calderas;

• Mantiene óptimo rendimiento térmico> Eficiencia en la transferencia de calor decalderas y vapor;

• Reduce los costos de tratamiento> Funciona a ciclos más altos: genera menosresiduos;> Menores requisitos de tratamiento en el

sistema de vapor.

OI antes de NaZ



Basis

Raw water cost, $/1000 usg $0.25

Sewer cost, $/1000 usg $0.25

Electricity cost, $ / Kwh $0.06

Fuel Cost, $/MM BTU $8.00Boiler efficiency, % 85.0%

Salt $/lb $0.04

Acid 100% $/lb $0.05Caustic 100% $/lb $0.24

Base

Costo del agua cruda (USD$/1000 usg)Costo cloacas (USD$/1000 usg)Costo electricidad (USD$ /kwh)

Costo combustible (USD$/MM BTU)Eficiencia de la caldera (%)Sal (USD$/libras)

Ácido 100% (USD$/libras)Agente cáustico 100% (USD$/libras)

Resumen: Opciones de tratamiento de agua de pozo



Opción Ejemplo base

Configuraciónexistente, WAC,Descarb, sin zeolita

Filtración, Desmin.,WAC, SAC, Descarb.,

SBA

Oxidación dehierro, filtración,OI, zeolita de NA

Oxidación dehierro,

ultrafiltración, OI,zeolita de NA

Agua cruda de pozo enAgua resultante a BFWAguas regeneradas a residuosRechazo de OI a residuosRechazo de MMF a residuosRechazo de UF a residuos

TSD a BFWen ppm (c/ condens. Rtn =Sílice a BFW (ppm)

Ciclos de calderas con sílice600 psi a 40 ppm450 psi a 90 ppm120,50 psi a 150 ppm

Resumen: Opciones de tratamiento de agua de pozo

Opción Ejemplo base



TSD a BFWen ppm (c/ condens. Rtn =Sílice a BFW (ppm)Ciclos de calderas con sílice600 psi a 40 ppm450 psi a 90 ppm

120,50 psi a 150 ppm

Configuraciónexistente, WAC,Descarb, zeolita de NA

Filtración, Desmin.,

WAC, SAC, Descarb.,SBA

Oxidación dehierro, filtración,OI, zeolita de NA

Oxidación dehierro,

ultrafiltración,OI, zeolita de NA

Polímero del prefiltro

Sal a USD$0,04/libras, 6 lib./pie 3, 3,5x/díaÁcido a USD$0,05/lib., 4 lib./pie3, 3,7x/día

Agente cáustico a USD$0,24/lib.,100%Cáustico de neutr. a USD$0,24/lib., 100%Agua cruda a USD$0,25/kgalTrat. de aguas residuales a USD$0,25/kgal

Reemplazo de resina. Vida útil: 7 añosEst. limpiador de resina: USD$15.000/añoDescarbonizador (energía + NaOH)

Costo operativo

Costo operativo del intercambio iónico, USD$ por kgal producido

USD$ por año, 570 gpm producto

OI, UF, USD$ por kgal producidoProductos químicos, limpieza, antiincrustante,desclor.

Costo energía de OI: USD$0,06/kwhCosto reemplazo membrana y cartucho OI

Costo operativo total por kgal de aguaprod.

USD$ por año al caudal de BFW necesario

Costo Ahorro de % de purga y calorEjemplo base

Presión de vapor( i)

Ciclos % de Agua alimen-Presión de vapor BTU Liq. Pérdida calorPurga



(psi) purga tación (lbr/h)(lbr/h) Btu/lbr. de purga

BTU/h

lbr/h

Ciclos altos con OI y NaZ

Total 1.952.000USD$/año $160.937

Ahorro en aguade alimentación = 27.115 lbr./h

54 gpm

Ahorro de temperaturade purga = USD$718.018 por año

Beneficios adicionales de la calidad del aguade compensación de OI de la caldera



de compensación de OI de la calderaMejora en la pureza del vapor de los procesos y laturbomaquinaria

– La gran reducción de sólidos disueltos disminuye las posibilidades de

arrastre;– Gran reducción de la carga del sistema de recuperación de calor de lapurga.

Mejora de la eficiencia y la confiabilidad de la caldera– Menor posibilidad de acumulación de sedimentos de incrustación;– Menor posibilidad de falla de la cañería de la caldera por presencia de

incrustación/sobrecalentamiento.

Menor corrosividad del vapor sobre el equipo deprocesamiento– Menor necesidad de administración de ácido carbónico y aminas;– Menor posibilidad de arrastre por alcalinidad.



ResumenLos sistemas de membranas pueden ayudarlo a

ahorrar dinero y, posiblemente, agua en susaplicaciones de servicios públicos.

Los nuevos sistemas están incursionandomayormente en todo tipo de membranas.

¡Súmese al enfoque verde!

membranes vs conventional technology

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