Equips d’osmosi inversa per al tractament d’aigües industrials

A Condorchem Envitech disposem d’una àmplia experiència en el disseny i instal·lació d’equips d’osmosi inversa per al tractament d’aigües residuals generades en processos industrials.

Hem instal·lat plantes d’osmosi inversa per al tractament d’aigües, ja sigui com a part d’un procés de tractament d’aigües residuals industrials, o per a la obtenció d’aigua ultrapura per a processos productius.

Disposem d’un extens catàleg de membranes d’osmosi inversa, les quals es classifiquen en funció de la seva estructura (simètriques o asimètriques), de la seva naturalesa (integrals o compostes de capa fina), de la seva forma (planes, tubulars o de fibra buida), de la seva composició química (inorgàniques o orgàniques), de la seva superfície (llises o rugoses) i de la pressió de treball (molt baixa, baixa, mitjana o alta).

Les membranes d’osmosi inversa que treballen a pressió molt baixa (5-10 bar) s’utilitzen per obtenir aigua ultrapura, mentre que les que treballen a pressió baixa (10-20 bar) són d’aplicació en l’eliminació de nitrats i substàncies orgàniques de l’aigua. Per a processos de separació i concentració es requereixen membranes que operen a pressió mitjana (20-40 bar). Finalment, per dessalar aigua de mar es necessita una membrana que treballi a alta pressió (50-80 bar).

Hem instal·lat equips d’osmosi inversa per a les següents aplicacions:

• L’osmosi inversa és efectiva en el tractament d’aigües residuals generades per diferents indústries, com la indústria química, farmacèutica, electrònica, d’aliments i begudes, entre d’altres. Pot eliminar contaminants específics, com productes químics, metalls pesants, sals inorgàniques i compostos orgànics presents en aquestes aigües residuals. La membrana semipermeable actua com una barrera per a aquests contaminants, permetent que només l’aigua pura passi a través d’ella.
• Reutilització de l’aigua: L’osmosi inversa permet tractar les aigües residuals industrials perquè puguin ser reutilitzades en processos industrials o fins i tot per a regadiu agrícola. En eliminar els contaminants i reduir la concentració de sals, l’aigua tractada mitjançant osmosi inversa pot complir amb els estàndards requerits per a la seva reutilització.
• L’osmosi inversa permet separar, concentrar i recuperar productes químics valuosos presents en les aigües residuals. Això pot generar estalvis econòmics significatius i reduir l’impacte ambiental de la indústria.
• L’osmosi inversa és comunament utilitzada com a etapa de pretractament per a altres processos de tractament d’aigües residuals. En eliminar els sòlids dissolts i reduir la càrrega de contaminants, l’osmosi inversa pot millorar l’eficiència i allargar la vida útil d’altres sistemes de tractament, com l’evaporació al buit, la desinfecció ultraviolada, o altres processos de membranes.
• Són equips de gran eficiència per a la dessalació d’aigua i producció d’aigua potable a partir d’aigües salines (d’entre 1.000 i 10.000 mg/L de sals) o d’aigua de mar (10.000 mg/L de sals). Els equips de Condorchem Envitech són capaços d’operar a pressions a vegades fins a 5 vegades menors que els equips convencionals (50-70 bar), fet que comporta una notable disminució dels costos d’operació. Aquests equips poden produir cabals d’aigua potable d’entre 1 i 1.000 m3/dia.
• Purificació d’aigua de xarxa: L’aigua de xarxa, en funció de la situació geogràfica, pot contenir un elevat contingut de sals i altres matèries que, encara que no siguin nocives, li confereixen una sèrie de qualitats organolèptiques desagradables. Els equips de purificació d’aigua de xarxa de Condorchem Envitech permeten produir aigua d’una excel·lent qualitat organolèptica. El seu innovador disseny modular permet obtenir cabals de 1-3 L/min per a aplicacions domèstiques i un ampli rang de cabals majors per a aplicacions industrials (60 L/min a 14.400 L/min).

En aquest article es pot aprofundir més en les aplicacions de l’osmosi inversa.

Un aspecte a tenir en compte és que les membranes d’osmosi inversa s’embruten a mesura que acumulen temps de funcionament. Això fa que siguin necessàries neteges periòdiques amb productes químics que dependran del tipus de brutícia que s’acumuli. D’una banda, s’acumulen partícules inorgàniques precipitades. De l’altra, es forma una biopel·lícula que s’alimenta de les partícules acumulades. Aquest embrutiment provoca una menor eficiència de la membrana, un augment de la pressió de treball i, per tant, un increment dels costos energètics.

• Permet l’obtenció d’aigua d’una elevada qualitat
• Possibilita la reutilització d’efluents
• Permet implantar una estratègia de vessament zero d’efluents
• Són sistemes compactes i completament automatitzats
• De vegades, per a certes aplicacions, és la millor tecnologia aplicable

• Indústria alimentària
• Indústria farmacèutica i mèdica
• Indústria química i biotecnològica
• Indústria electrònica
• Producció d’aigua per al consum humà
• Producció d’aigua de reg a l’agricultura
• Reutilització i sistemes de vessament zero

L'osmosi inversa és una tecnologia que permet separar, mitjançant l'aplicació de pressió, el dissolvent d'una dissolució concentrada. El dissolvent travessa una membrana, semipermeable, passant de la solució concentrada a la solució diluïda. Mitjançant l'osmosi inversa s'acaba obtenint dos fluxos, d'una banda, el dissolvent pràcticament pur i, de l'altra banda, una solució encara més concentrada que la solució de partida.

El rebuig de les membranes d'osmosi inversa pot ser recuperat en el procés, abocat sense més o tractat amb altres procediments de concentració mitjançant plantes d'evaporació i cristal·lització per obtenir l'abocament zero.

És una tecnologia eficient, neta i compacta que permet obtenir aigua de gran qualitat a partir d'aigües salobres i fins i tot d'aigua de mar. També és una gran aliada per al tractament d'efluents que han de ser reutilitzats. Cada vegada s'utilitzen membranes més avançades tecnològicament les quals permeten obtenir fluxos de permeat raonables treballant a pressions cada vegada més baixes.

L'osmosi és un fenomen natural que tendeix a igualar la concentració de dues solucions, una concentrada i l'altra diluïda, quan aquestes són separades mitjançant una membrana semipermeable. Per igualar el potencial químic a ambdós costats de la membrana, de forma espontània apareix un flux de solvent a través de la membrana que va de la solució diluïda a la solució concentrada. Aquest flux és proporcional a la diferència de concentracions i desapareix quan les concentracions s'igualen.

Si quan es produeix el flux osmòtic a través de la membrana s'exercís una lleugera pressió sobre la solució més concentrada, s'observaria que el flux es redueix. I si la pressió exercida fos major, arribaria un punt en què el flux seria zero. La pressió exacta que aconsegueix aturar el flux és la pressió osmòtica i depèn de la naturalesa del solut i de la concentració de la solució. A partir d'aquest punt, si la pressió exercida és encara major, s'observa que el flux s'inverteix i el solvent travessa la membrana des de la solució concentrada cap a la solució diluïda.

Cal destacar que el mecanisme pel qual es produeix l'osmosi no s'assembla al del procés d'ultrafiltració, tot i que en ambdós casos s'utilitzi una membrana. L'osmosi es basa en un fenomen de difusió del solvent a la membrana, per la qual cosa en funció del tipus de membrana, una gran varietat d'espècies no la poden travessar independentment del seu baix pes molecular.

Mitjançant l'osmosi inversa es pot separar amb una elevada eficàcia un solvent dels soluts que porta dissolts, obtenint permeats amb una concentració de sals de l'ordre de l'1-5% de la concentració inicial.

Les membranes semipermeables, que de forma selectiva permeten el pas del solvent alhora que retenen les sals, són un element clau en el procés. Inicialment es fabricaven d'acetat de cel·lulosa, però recentment les de poliamida han demostrat ser més eficients en facilitar el control de la mida del porus i, per tant, de la permeabilitat.

En general, les membranes d'osmosi inversa són molt poc permeables als ions i a les partícules carregades electroestàticament, mentre que presenten molt poca resistència al pas dels gasos dissolts (oxigen, diòxid de carboni, etc.) i a les molècules sense càrrega electroestàtica de baix pes molecular.

Un paràmetre clau de funcionament de l'osmosi inversa, que pot suposar una amenaça per a la productivitat i que ha de ser estretament controlat, és l'embrutiment de la membrana. Aquest és degut a diverses causes, com precipitats de sals presents en l'alimentació i que en el concentrat poden sobrepassar el producte de solubilitat, sediments formats per col·loides i altres partícules en suspensió, i finalment, el creixement de microorganismes sobre la superfície de la membrana.

La tècnica de neteja de les membranes dependrà de la composició de l'aliment, del tipus de membrana i de la causa principal de l'embrutiment. En general, s'alternen períodes d'esbandida de les membranes, en els quals es fa circular solucions netejadores a alta velocitat per la superfície de les membranes, amb períodes en què les membranes es submergeixen en solucions netejadores. Aquestes solen ser:

• Per eliminar els precipitats de sals, una solució àcida (d'àcid clorhídric, fòsforic o cítric) i agents quelants com EDTA.
• Per eliminar sediments i compostos orgànics, solucions alcalines combinades amb surfactants.
• Per eliminar microorganismes, solucions de clor i derivats del clor que permeten esterilitzar les membranes.

Un bon programa de neteja de les membranes allarga la seva vida útil i en la majoria dels casos és convenient un procés de pretractament de l'aliment, en què sovint sol ser recomanable que estigui format per una filtració seguida d'una ultrafiltració.