O documento discute conceitos básicos de pré-tratamento por osmose reversa, incluindo aplicações, tipos de membranas, qualidade da água de alimentação e produtos químicos utilizados.

1. GE Power & Water
Water & Process Technologies
PRE TRATAMENTO POR OSMOSE
REVERSA
Treinamento Básico BWT

2. CONCEITOS BÁSICOS

3. 3
4/21/2014
APLICAÇÕES
 Alimentação de Caldeiras
 Reposição de Torres de Resfriamento
 Aplicações de Descarga Zero
 Tratamento de Efluentes
Recuperação de Metais (ex.:Ni, Cr, Zn,CN)
 Deságüe de soro de queijos (concentração)
 Deságüe de Leite
 Concentração de Sucos
 Produção de Água Potável
 Indústria Farmacêutica

4. 4
4/21/2014
PROCESSOS COM MEMBRANAS
 Osmose Reversa (RO)
 Nanofiltração (NF)
 Ultrafiltração (UF)
 Microfiltração (MF/CFMF)
 Eletrodeionização (EDI)
 Membranas de Transferência de Gases

5. 5
4/21/2014
GUIA DE APLICAÇÃO

6. 8
4/21/2014
Propriedade Membrana CA Membrana
TFC(PA)
Carga Superfície Neutra Negativa
Pressão 300 - 600 psi 150 - 400 psi
Temperatura 35oC (95oF) 45oC (113oF)
pH (operação) 4 - 6 3 - 11
Cloro, livre até 1.0 ppm Zero
Vida Útil Típica 2 - 3 anos 2 - 5 anos
Custo (elemento): US$500-$800 US$500-$800
Produtividade - 2xCA (1/2 pressão)
Propriedades Comparativas
TIPOS DE MEMBRANAS MEMBRAN

7. 9
4/21/2014
PERFORMANCE DAS
MEMBRANAS
Soluto Membrana CA Membrana PA
Sódio 85 - 99 96 - 99
Cloreto 85 - 99 96 - 99
Cálcio 90 - 99+ 98 - 99+
Magnésio 90 - 99+ 98 - 99+
Sulfato 90 - 99+ 98 - 99+
Carbonato 90 - 99+ 98 - 99+
Condutividade 85 - 99 97 -
99
Sílica 80 - 90 98
GASES 0 0

8. 10
4/21/2014
FILTRAÇÃO TRANSVERSAL
REQUERIDO PARA OR
 Varre os foulants da membrana.
 Gera uma corrente de concentrado
(rejeito) e uma corrente de
permeado (produto).

9. 12
4/21/2014
TROCA IÔNICAS vs OSMOSE REVER
>150 ppm TDS? RO!

10. 13
4/21/2014
PROCESSO DE OSMOSE
PressãoPressão Osmótica Net
Solução
Concentrada
Água Pura
P P2
P = (P2 - P1) = PO
POpressão osmótica

11. 14
4/21/2014
Osmose
P
P2
P  P2
2
PROCESSO OSMOSE
Solução
Concentrada
Água
Pura

12. 15
4/21/2014
PressãoOsmose Reversa
P P2  P 
P2P
PROCESSO OSMOSE REVERSA
Solução
Concentrada
Água
Pura

13. 16
4/21/2014
ELEMENTO DE MEMBRANA

14. 18
4/21/2014
DESENHO DO SISTEMA DE
RO
Módulo (Elemento): Contém a Membrana
Tubo/Vaso: Módulos em Séries (2 - 8)
Estágio: Set de Vasos em Paralelo
Arranjo: No. de Estágios, Vasos/Estágio
Trem/Banco: Set de tudo descrito acima

15. 19
4/21/2014
SKID E OSMOSE REVERSA

16. 20
4/21/2014
Rejeição = x 100%
(ConcAlim. - ConcPermeado)
ConcAlim.
REJEIÇÃO DE SAIS
% Rejeição é a quantidade de sais removidos
(rejeitados) pelo Sistema de RO

17. 21
4/21/2014
Recuperação = x 100%
Vazão Permeado
Vazão Alimentação
RECUPERAÇÃO
Limitações - Recuperação:
 Pressão Osmótica
 Concentração de sais formadores de incrustação
 Qualidade do Permeado

18. 22
4/21/2014
100 gpm
75 gpm
Permeado50 gpm
25 gpm
50 gpm
25 gpm
Rejeito
RECUPERAÇÃO DE 75%

19. 23
4/21/2014
FATOR DE CONCENTRAÇÃO
1
1- 75%
= 4

20. 25
4/21/2014
Alimentação Permeado
Rejeito
(Concentrado)
DIAGRAMA BÁSICO DE OSMOSE

21. 27
4/21/2014
ALIM
PERMEADO
CONCENTRADO
1o. Estágio 2o. Estágio
100 gpm
50 gpm
50
gpm
25 gpm
75 gpm
75% RECUP
50% MAX. RECUP. por ESTÁGIO
98% REJEIÇÃO
500 ppm
10 ppm
990 ppm
20 ppm
13 ppm
25 gpm
1960 ppm
10-15 microSiemens/cm
DIAGRAMA DE FLUXO DE OSMO

22. 28
4/21/2014
EFEITO DE PRESSÃO DE
ENTRADA NA VAZÃO DE
PERMEADO E REJEIÇÃO
Rejeição Sais
Vazão de Permeado
Pressão Alimentação
Assumindo que temperatura, recuperação e concentração de
sais na alimentação são constantes
RejeiçãodeSais
VazãodePermeado

23. 29
4/21/2014
Rejeição de Sais
(vazão constante)
Vazão de Permeado
(pressão constante)
Temperatura de Alimentação
VazãodePermeado
(pressãoconstante)
RejeiçãodeSais
(vazãoconstante)
EFEITO DE TEMPERATURA DE
ENTRADA NA VAZÃO E REJEIÇÃO

24. 30
4/21/2014
Rejeição de Sais
Vazão de Permeado
Concentração Alimentação
Assumindo que temperatura, recuperação e pressão de
alimentação são constantes
AUMENTO DE CONCENTRAÇÃO
DE SAIS NA VAZÃO E REJEIÇÃO

25. 31
4/21/2014
Rejeição de Sais
Vazão de Permeado
Recuperação
Assumindo que temperatura, pressão e concentração de sais
na alimentação são constantes
EFEITO DE MAIOR
RECUPERAÇÃO NA VAZÃO DE
PERMEADO E REJEIÇÃO

26. 32
4/21/2014
NORMALIZAÇÃO DE DADOS
Mudanças de performance devem ser
monitoradas:
Fouling e/ou incrustação de
membranas
 Entupimento hidráulico
 Degradação da Membrana
(química)
 Falha mecânica (lesão mecânica,
O-ring, linha de cola)

27. 33
4/21/2014
Data (nome operador)
Leituras Totalizadas
(horas/m³)
Vazão Alimentação
pH Alimentação
Temperatura Alimentação
Pressão Alimentação
Condutividade Alimentação
Turbidez Alimentação
Vazão de Reciclo
 Pressão Rejeito
 Condutividade Rejeito
 Vazão Rejeito
 Delta P das Membranas
 Pressão Permeado
 Condutividade Permeado
 Vazão Permeado
 Condutividade Permeado –
de cada vaso
 Pressão inter-estágios
LEVANTAMENTO DE DADOS

28. 35
4/21/2014
Vazão de Permeado varia com:
 Pressão de Alimentação
 Temperatura de Alimentação
 Salinidade da Alimentação
 Recuperação
 Pressão de Permeado
VAZÃO DE PERMEADO NORMALIZAD

29. 36
4/21/2014
VAZÃO AUMENTA QUANDO
PRESSÃO AUMENTA

30. 37
4/21/2014
AUMENTO DE PRESSÃO e FLUXO
CONSTANTE

31. 38
4/21/2014
VAZÃO AUMENTA COM
AUMENTO DE TEMPERATURA

32. 39
4/21/2014
AUMENTO DE TEMPERATURA e
FLUXO CONSTANTE

33. 40
4/21/2014
Gráfico de Vazão Normalizada permite ao operador
tomar medidas corretivas antes de um dano
irreversível ao sistema!
250
270
290
310
330
350
370
390
0 20 40 60 80 100 120
Dados - Leitura
Dados Normalizados
Tempo Operação (dias)
Vazão
(gpm)
VAZÃO DE PERMEADO NORMALIZA

34. TRATAMENTOS REQUERIDOS

35. 42
4/21/2014
 Gaste agora ou gaste mais tarde !!
 Limpezas nunca substituem um pré-
tratamento adequado
Agentes de limpeza não são 100% efetivos na
remoção de foulants
 Agentes de limpeza podem acarretar queda
da rejeição de sais
PRÉ TRATAMENTO PARA
OSMOSE REVERSA

36. 43
4/21/2014
 Incrustação
 Fouling
 Degradação da Membrana
PRÉ TRATAMENTO
ADEQUADO MINIMIZA

37. 45
4/21/2014
 Foulants coloidais e particulados:
Sílica Coloidal, lodo, areia, argila
 Hidróxidos Metálicos:
Ferro, manganês, alumínio
 Precipitados de Sais:
BaSO4; SrSO4; CaSO4; SiO2 reativa
PREVENÇÃO DE FOULING

38. 46
4/21/2014
Coloidal
Determinado pelo SDI
MMF (Filtro Multi Mídia) se SDI > 3
Coagulantes / Floculantes
Lodo/Argila:
MMF
Filtros de Cartucho
PRÉ TRATAMENTO PARA FOULING

39. 47
4/21/2014
Válvula de Bloqueio
Regulador de Pressão
(ajustado para 30 psi)
Medidor Pressão
Suporte de Membrana/
Filtro (0.45- m)
10:23
Cronômetro
100
200
300
400
500
Proveta Graduada 500 ml
SDI – SILT DENSITY INDEX

40. 48
4/21/2014
Onde:
» T = tempo total, minutos (usualmente 15 min)
» tinicial = tempo gasto para coletar 500 ml de
amostra, em segundos
» tfinal = tempo gasto para coletar 500 ml de
amostra em segundos
Este método é válido apenas para sistemas com baixo
nível de particulados.
SDIT =
1 - tinicial/tfinal
T
x 100
CÁLCULO DE SDI

41. 49
4/21/2014
Tempo, T Máximo SDIT
5 minutos 15
10 minutos 7.5
15 minutos 5
Se o SDI ficar acima dos valores acima, utilize outros
métodos analíticos (contagem de partículas)para avaliar a
condição do sistema.
VALORES DE SDI MÁXIMOS

42. 50
4/21/2014
Microbiológico (bactéria/alga & subprodutos)
 Cloração
 Biocidas não-oxidantes
 Carvão ativado
Orgânicos: Ácido húmico/fúlvico, óleo, outros
 0.5 –2.0 ppm TOC ; Pré-tratamento se TOC > 2
ppm
 Melhorar coag./floc.
 Ultrafiltração (UF)
 Evitar carvão ativado
PRÉ TRATAMENTO PARA FOULIN

43. 51
4/21/2014
Com Coagulantes Catiônicos:
Evitar superdosagem de coagulante
Evitar anti-incrustante aniônico
PRÉ TRATAMENTO PARA FOULING

44. 52
4/21/2014
• Sólidos < 3 SDI15 ; < 1 NTU ; < 1 TSS
• Fe & Mn < 50 ppb
• Orgânicos 1-3 ppm TOC
• CaCO3 LSI < 1 ; (pH < 6.5)
• Ba < 50 ppb (ideal < 10 ppb)
• Sr < 100 ppb
• SiO2 < 240 ppm (no rejeito); f(pH,T)
• Microbiol. Manter baixo
• pH 4-6 (CA) ; 3-11 (TFC/PA)
• Temp. < 35C (CA) ; < 45C (TFC/PA)
• Cl2 livre <1.0 (CA) ; 0 (TFC/PA)
• LSI f (anti-incrustante)
QUALIDADE DE ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO

45. LINHA DE PRODUTOS
COAGULANTES
ANTINCRUSTANTES
DECLORAÇÃO
PRODUTOS LIMPEZA
BIOCIDAS

46. 54
4/21/2014
COAGULANTES: LINHA
SOLISEP
Inorgânicos: Klaraid IC
Orgânicos: Solisep MPT150
Outros Produtos:
Solisep MPT100
Solisep MPT102

47. 55
4/21/2014
COAGULANTES: LINHA SOLISEP

48. 56
4/21/2014
 Avaliação por LSI
 Usar ácido
 Limitar Recuperação
 Tratamento Químico (anti-incrustantes)
PREVENÇÃO INCRUSTAÇÃO CaCO

49. 57
4/21/2014
 Usar antincrustante
 Não usar H2SO4 para controle de
pH
 Abrandamento com resinas
 Limitar recuperação
PREVENÇÃO INCRUSTAÇÃO CaSO

50. 58
4/21/2014
 Usar um antincrustante
 Aumentar a temperatura de
alimentação
 Aumentar o pH para > 8
 Eliminar Fe/Al na alimentação
 Limitar recuperação
PREVENÇÃO INCRUSTAÇÃO SiO2

51. 59
4/21/2014
 HCl ou H2SO4 ; CO2
 Prevenção de Incrustação
 Aumento da eficiência da cloração (CA)
 Ponto Dosagem: Depois do MMF se TSS
elevado
 Piora na qualidade do permeado (CO2)
 Aumento da carga iônica (ácido ou CO2 no LM)
INJEÇÃO DE ÁCIDO

52. 60
4/21/2014
Suporta:
Presença de Fe e Al
Elevados Teores de Sílica no rejeito (250/340
ppm)
Presença de Ca, Sr, Ba (formação de SO4 & CO3
ANTINCRUSTANTES: LINHA
HYPERSPERSE

53. 61
4/21/2014
 Incrustações específicas ou genéricas
 Ponto de Dosagem: Depois da dosagem de
ácido
 Evitar superdosagem: < 25 ppm no rejeito
ANTINCRUSTANTES: LINHA
HYPERSPERSE

54. 62
4/21/2014
ANTINCRUSTANTES: LINHA
HYPERSPERSE
Hypersperse MDC150 (1 Fosfonato)
Hypersperse MDC220 (2 Fosfonatos)
Hypersperse MDC700 (Fosfonato +
HPS1)
Hypersperse MSI310 (Fosfonato +
HPS2)
Hypersperse MSI410 (Indicado para
SiO2)

55. 63
4/21/2014
ANTINCRUSTANTES: LINHA
HYPERSPERSE

56. 64
4/21/2014
 Método indicado para plantas de RO
 Dosagem 4 a 6 ppm / ppm Cl2
 Dosar depois dos filtros de cartucho
 Superdosagem favorece proliferação de BRS
 Trocar a solução a cada três semanas
 Drenar e lavar o tanque totalmente
DECLORAÇÃO: BETDEARBORN DC

57. 66
4/21/2014
PONTOS DE DOSAGEM

58. 67
4/21/2014
 Formulações Líquidas e em Pó
 Sinergia de ativos
 Limpezas Específicas
 Segurança Operacional
 Limpezas Fracas, Médias e Fortes
PRODUTOS DE LIMPEZA:
LINHA KLEEN

59. 68
4/21/2014
RODUTOS DE LIMPEZA: LINHA KLEEN

60. 69
4/21/2014
 Redução na vazão de permeado normalizado
entre 10 e 15%;
 Aumento da pressão diferencial (DP)
Normalizada em 15% em qualquer dos
estágios;
 Aumento na pressão de 10 a 15%;
 Aumento da passagem de sais Normalizada em
10 a 15%;
 Tempo > 4 meses
OBS.: Atentar para respeitar os critérios recomendados por cada fabricante de membrana.
QUANDO FAZER UMA LIMPEZA

61. 70
4/21/2014
PRODUTIVIDADE EM FUNÇÃO
DO TEMPO DE OPERAÇÃO
Tempo de Operação
Vazão
De
Permeado
Pré-Tratamento adequado
Pré-Tratamento “médio”. Limpezas periódicas
Pré-Tratamento inadequado. Limpezas Freqüentes

62. 71
4/21/2014
 Não há uma regra
 Geralmente a seqüência é Acida ->
Alcalina
 Se deposição é orgânica, material
particulado ou espécies microbiológicas,
geralmente a fase alcalina é a inicial
 Também para contaminações com O&G,
Sulfatos e Sílica
COMO FAZER UMA LIMPEZA ?

63. 72
4/21/2014
Problemas no 1º. Estágio:
Deposição
Problemas no 2º. Estágio:
Incrustação
REGRAS GERAIS PARA
SOLUÇÃO DE PROBLEMAS

64. 73
4/21/2014
Ocorre primariamente nos últimos estágios
Perdas de vazão e diminuição de rejeição de sais, além de
aumento da pressão diferencial
Estratégia de Limpeza:
pH abaixo de 4
“Molho” durante a noite
Troca de soluções ao longo das
limpezas
Avaliação e correção constante de pH
Ácida -> Alcalina
INCRUSTAÇÃO CaCO3 & MgCO3

65. 74
4/21/2014
INCRUSTAÇÃO SULFATOS
Muito difícil de limpar
Perdas de vazão e diminuição de rejeição de sais, além de
aumento da pressão diferencial
Estratégia de Limpeza:
pH alto
“Molhos” e temperatura elevada
Avaliação e correção constante de pH
Alcalina -> Ácida
BaSO4 e SrSO4 são quase
impossíveis de serem removidos.

66. 75
4/21/2014
Conseqüência da baixa solubilidade destes compostos
Indicativo de necessidade de melhoria no pré-tratamento
Limite básico: < 0,05 ppm
Ocorre primariamente nos primeiros estágios
Estratégia de Limpeza:
pH < 2,5
Ácida -> Alcalina
DEPOSIÇÃO DE Fe & Mn

67. 76
4/21/2014
Saturação de sílica solúvel nos estágios finais devido a alta
concentração
Polimerização da sílica solúvel
Deposição de sílica coloidal não removida no pré-tratamento
Comum onde há deposição microbiológica
Estratégia de Limpeza:
Quase impossível de
remover
pH alto com altos tempos de
“molho” (12-24h)
Sílica Coloidal: pH alto e
temperatura elevada
Alcalina -> Ácida
INCRUSTAÇÃO SÍLICA

68. 77
4/21/2014
Comum nos primeiros estágios
Redução da vazão de permeado e aumento da pressão
diferencial
Acompanhe/evite via análise de SDI
Estratégia de Limpeza:
Ácida -> Alcalina
Quando não há metais
geralmente apenas a
alcalina é suficiente
Quando severa, altas
velocidades e temperaturas
são requeridas
DEPOSIÇÃO COLOIDAL

69. 78
4/21/2014
Redução da vazão de permeado, aumento da pressão de
entrada e diferencial de pressão. Rejeição pode ser muito
reduzida
Estratégia de Limpeza:
Alcalina -> Ácida
pH 12 é 10 vezes mais efetivo
do que pH 10,5. Atentar para
limites das membranas
Programa preventivo deve ser
proposto com biocida
DEPOSIÇÃO MICROBIOLÓGICA

70. 79
4/21/2014
Devido produtos químicos adicionados (geralmente catiônicos)
Redução da vazão de permeado com grande dificuldade em
restabelecer a mesma
Estratégia de Limpeza:
Limpeza Alcalina
pH elevado e alta concentração de
sabão
Pode requerer pH 11 com 5% de
NaCl a alta vazão e baixa pressão.
Não fazer esta limpeza com alta
pressão e em todo sistema
DEPOSIÇÃO ORGÂNICA OU QUÍMICA

71. 80
4/21/2014
 Produtos Específicos
 Desinfecção de toda a planta (pré-tratamento e
membranas de osmose reversa)
 Conservação de Plantas paradas
 Utilização em limpezas químicas ou em operação
BIOCIDAS: LINHA BIOMATE

72. 81
4/21/2014
BIOCIDAS: LINHA BIOMATE