A pureza consistente da água de reposição é uma necessidade absoluta no setor de bebidas. Os consumidores demandam consistência e, sem ela, uma empresa pode ver as vendas e a receita caírem.
Um método cada vez mais popular de produzir reposição consistente é a micro ou ultrafiltração (MF e UF) da água de serviço de entrada da planta seguida pela osmose reversa (RO). Com tecnologia de membrana moderna, até mesmo a osmose reversa mais básica pode remover 99% ou mais dos íons dissolvidos na água. A osmose reversa é um processo maduro, mas o pré-tratamento com osmose reversa adequado para evitar partículas e incrustação microbiológica e formação de incrustação é muito importante para a confiabilidade do sistema.
Os benefícios da osmose reversa para o tratamento da água de reposição
A aplicação em potencial da osmose reversa como método de tratamento de água de reposição se tornou bem conhecida no último século e se popularizou com o desenvolvimento e as melhorias da tecnologia de membrana em espiral.
Figura 1 Vista em corte de uma membrana de osmose reversa em espiral. Esta foto de um autor desconhecido é licenciada sob CC BY-NC
Uma membrana lisa possui diversas camadas como uma espinha dorsal, que são todas enroladas ao redor de um núcleo de plástico central perfurado. A água de alimentação entra pela extremidade dianteira de cada elemento e flui ao longo do transportador de água de alimentação enquanto a pressão empurra a água através da membrana. A água purificada, conhecida como permeado, flui até o núcleo central, e a água de alimentação cada vez mais concentrada (resíduo) sai do elemento.
Cada tanque de pressão da osmose reversa geralmente possui diversos elementos em uma série. O sistema de osmose reversa básico é do tipo passagem única e dois estágios.
Figura 2. Esquema geral da osmose reversa de passagem única e dois estágios
Uma característica crítica da osmose reversa está ilustrada neste diagrama. Com águas de alimentação “normais”, aproximadamente 50% do influente é convertido em permeado no primeiro estágio. Isso significa que, sem processamento adicional, 50% da água de alimentação seria desperdiçada. No design comum de dois estágios, o rejeito do primeiro estágio é direcionado através de vasos de pressão adicionais no segundo estágio, aumentando a recuperação total da água para 75%.
As membranas da osmose reversa, especialmente os elementos principais, estão sujeitas à poluição por partículas. Em geral, filtros com profundidade de 5 micra são instalados à frente da osmose reversa para minimizar o potencial de sujeira por partículas; entretanto, o pré-tratamento com micro ou ultrafiltração da água de alimentação de osmose reversa está se tornando mais comum. A micro ou ultrafiltração podem remover partículas com 0,1 mícron ou menos.
A formação de incrustação é outro problema a ser considerado. Quando a água flui através do vaso de pressão de osmose reserva, os sólidos dissolvidos aumentam em concentração da entrada para a saída e podem alcançar o ponto de saturação de sal. Os depósitos potenciais incluem carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sílica e metais alcalinos, sulfato de estrôncio, sulfato de bário e fluoreto de cálcio. Assim, o anti-incrustante na alimentação é o tratamento típico para os sistemas de osmose reversa. Os anti-incrustantes comuns incluem poliacrilatos e fosfonatos.
Produtos químicos pré-tratamento podem afetar o desempenho da membrana. Os agentes de coagulação da variedade catiônica, mais notadamente, compostos de alumínio, são particularmente problemáticos para as membranas de osmose reversa. O cloro (geralmente usado como alvejante) injetado na reposição da planta primária para controlar a incrustação microbiológica reagirá com a ligação de nitrogênio e carbono nas membranas de osmose reversa e danificará irreversivelmente as membranas. Este é um ataque oxidante. O cloro deve ser removido a montante da osmose reversa, mas a ausência de biocidas deixa as membranas em risco de ataque microbiano.
Figura 4. Evidência de sujidade microbiológica grave na extremidade da entrada de uma membrana de osmose reversa. Foto de Brad Buecker, ChemTreat.
Bioincrustação pode provocar dano irreversível às membranas, uma vez que os depósitos não podem ser completamente removidos por métodos de limpeza padrão. Uma técnica para minimizar a incrustação é um tratamento periódico (a frequência do tratamento depende do potencial de incrustação) com biocida não oxidante. Uma escolha popular é o dibromo-nitrilo-propionamida (DBNPA).
Um sistema de osmose reserva típico de passada única e dois estágios recupera aproximadamente 75% da alimentação de entrada e produz um fluxo residual (rejeitos) dos 25 por cento restantes. Esse fluxo precisa ser descartado. Para plantas com torres de resfriamento, a bacia de uma das torres frequentemente é o local ideal para os resíduos. Entretanto, a purga da torre ainda representa um fluxo de água residual que pode precisar de tratamento antes da descarga. Esse ainda é outro exemplo que ilustra como o uso da água e descarga da água residual precisam ser vistos de forma holística nas operações da planta de bebidas.
Entre em contato com a ChemTreat para obter assistência no desenvolvimento de um programa de tratamento personalizado para sua aplicação. Como todas as outras tecnologias, uma investigação prévia é necessária para determinar a viabilidade de utilização dos métodos. Sempre consulte os manuais e guias de seus equipamentos.
