A osmose reversa pode ser parte integrante do seu sistema de tratamento de água, mas você conhece os sinais de alerta precoces de problemas que poderiam afetar a eficiência operacional da sua unidade de OR? Uma OR negligenciada pode causar problemas de incrustação e incrustação, exigindo limpezas caras ou até mesmo substituições caras e tempo de inatividade.
Ao operar e manter unidades de osmose reversa em um sistema de pré-tratamento, há três indicadores-chave de desempenho (KPIs) a serem lembrados:
- Fluxo de permeado normalizado
- Alteração de pressão (ΔP)
- Passagem de sal
No entanto, nem todos os sistemas de OR são construídos da mesma forma. Cada fabricante tem diretrizes específicas para gerenciar suas unidades de OR.
Diretrizes do setor de limpeza de OR
Alguns operadores acreditam incorretamente que suas unidades de OR devem ser limpas a cada 3–4 meses, mas os fabricantes de OR têm recomendações diferentes para seus sistemas. Os parâmetros para limpeza são descritos abaixo pelo fabricante.
- A taxa de fluxo do permeado cai 10%
- A passagem de fluxo normalizada aumenta 5–10%
- A queda de pressão normalizada aumenta 10–15%
- O fluxo do permeado diminui em 10%
- A qualidade do permeado diminui em 10%
- A pressão normalizada cai 15%
- Altos níveis de incrustação ocorrem com o dobro das taxas acima
- O fluxo de permeado diminui em 10% desde a inicialização ou última limpeza
- A passagem de sal aumenta em 10% desde a inicialização ou última limpeza
- A pressão normalizada cai 15% desde a inicialização ou última limpeza
- A pressão diferencial normalizada aumenta em mais de 20%
- O fluxo do permeado diminui em mais de 10%
- A passagem de sal aumenta em mais de 20%
Todos os fabricantes listados acima oferecem manuais e boletins técnicos gratuitos para download em seus sites. Para obter mais detalhes, consulte os sites oficiais. Observe que esta lista de fabricantes não é completa.
Às vezes, essas diretrizes não são seguidas porque os sistemas de pré-tratamento e filtração a montante não são mantidos adequadamente, resultando na necessidade de limpezas semanais de OR.
A importância dos dados de tendência
Quando os parâmetros de OR não são registrados e têm tendência regularmente, o rastreamento de problemas de desempenho torna-se difícil. Sem a tendência adequada dos dados, o fluxo de permeado só é observado quando começa a cair ou quando a condutividade aumenta.
Muitos operadores esperarão até que experimentem um aumento de ΔP de 40–50 psid em um único estágio antes de iniciar uma limpeza. Esse aumento significativo de pressão geralmente leva à canalização, onde lacunas de sólidos suspensos, coloidais e bactérias se acumulam na OR. Essas lacunas restringem o fluxo através da unidade, criando um fluxo de menor resistência durante a limpeza.
Melhores práticas de tendência e manutenção de OR
Recomendamos usar as diretrizes dos fabricantes para estabelecer metas para o fluxo normalizado de permeado, ΔP ou aumentos de condutividade de permeado.
Quando o ΔP aumenta, é hora de começar a programar procedimentos de manutenção e limpeza.
Principais parâmetros a monitorar
Monitorar ΔP em cada estágio, não em toda a OR
Monitore cuidadosamente o primeiro estágio se estiver usando água de superfície como diluente. As coloidais que passam pelo filtro do cartucho causarão um aumento de ΔP na OR.
Se o primeiro estágio estiver apresentando acúmulo, pegue uma almofada SDI e deixe-a funcionar até que se desligue.
Envie o suporte SDI com algumas gotas de água permeada para o seu fornecedor de tratamento de água para um microscópio eletrônico de varredura e identificação de incrustações para ajudar a identificar problemas de pré-tratamento.
Temperatura
- As membranas se apertam à medida que a água fica mais fria, reduzindo a condutividade do permeado.
- Por outro lado, as membranas de OR se soltam à medida que a água fica mais quente. Temperaturas mais quentes aumentam a condutividade do permeado. Os níveis de orgânicos também aumentarão, aumentando subsequentemente a presença de bactérias no sistema.
Cloro livre
- Os níveis de cloro livre devem ser mantidos a 0,0 ppm para a operação adequada. Ao adicionar um travesseiro em pó DPD, a amostra resultante deve sempre estar clara, sem cor rosa.
- Se estiver usando um monitor ORP, o manual FilmTec da DuPont recomenda menos de 200 milivolt de cloro livre. Se estiver usando águas residuais ou água cinza, os níveis recomendados são inferiores a 300 milivolt. No entanto, sempre que usar ORP, a sonda deve ser calibrada semanalmente ou a cada duas semanas.
Incrustação microbiológica
- A incrustação microbiológica pode aumentar a pressão de OR. Os limites são 100 UFC/ml na composição ou 1.000 UFC/ml na rejeição. Se esses limites forem excedidos, recomenda-se um programa de biocidas.
Condutividade e turbidez da água de alimentação
Muitas composições de OR têm dois ou mais fluxos com condutividade afluente diferente. O uso de um medidor de condutividade on-line permite monitorar a condutividade de entrada para prever melhor o impacto no permeado. Recomendamos a tendência de condutividade de OR como uma prática recomendada para manter sua OR.
Monitoramento de um sistema de OR
O monitoramento adequado de um sistema de OR permite que os operadores saibam onde ocorrerá a incrustação e qual limpador usar.
Os fabricantes de OR oferecem software gratuito de tendência para download, mas uma planilha também pode ser usada para registrar e analisar dados de tendência.
Um medidor de fluxo no permeado, entre o primeiro e o segundo estágio, permite a tendência individual e a limpeza direcionada dos dois estágios.
Um primeiro estágio ΔP é indicativo de bioincrustação, coloidais, sólidos suspensos ou orgânicos. Um aumento de ΔP de segundo estágio indica principalmente descamação.
Limpadores de alto pH são recomendados para alto ΔP de primeiro estágio. Qualquer coisa não tratada adequadamente no primeiro estágio será empurrada para o segundo estágio da OR. No entanto, se o anti-incrustante correto for selecionado para corresponder à química de entrada e a taxa de recuperação não mudar, a incrustação normalmente não deve ocorrer.
A importância de inspecionar filtros de cartucho
Monitorar os filtros de cartucho e trocá-los regularmente são etapas importantes que muitas vezes são negligenciadas. Se alguma areia, partículas ou areia for encontrada na parte externa dos elementos do filtro do cartucho, algo a montante foi violado de uma das laterais inferiores ou de um flange do vaso que precisa ser corrigido.
Ao abrir membranas de OR, contaminantes do amaciador, antracito ou multimídia podem ser encontrados no elemento principal. Eles não podem ser removidos com produtos de limpeza e devem ser lavados através dos drenos inferiores da carcaça do filtro do cartucho.
Ambas as válvulas de drenagem do filtro do cartucho (conforme ilustrado abaixo) devem ser abertas ao trocar os filtros do cartucho.
A válvula de drenagem inferior deve ser instalada em um local facilmente acessível. Se eles não forem lavados, os poluentes serão enviados para o compartimento inferior e para a membrana de chumbo.
Estudo de caso: O filtro de cartucho causa problemas de OR
Uma planta estava experimentando ΔP consistentemente alto. Na foto abaixo, há detritos marrons acumulados na base das hastes de retenção, ao redor dos orifícios destinados à água filtrada. Qualquer resíduo não lavado para fora da carcaça do filtro do cartucho será empurrado para dentro do compartimento inferior e do elemento condutor. Quando isso acontece, é muito difícil, se não impossível, remover o que está alojado na face da membrana de chumbo com produtos químicos de limpeza de OR.
Observe as amplas lacunas nas membranas abaixo. Eles foram causados por incrustação coloidal e de partículas. Uma vez que uma lacuna de qualquer tamanho se desenvolve, um fluxo de menor resistência é criado, impedindo a filtração ou limpeza adequadas.
Inspeção do Carcaça do Filtro do Cartucho
Os filtros de cartucho oferecem uma janela para as operações de OR e são o último meio de defesa contra problemas de filtração. Deixe que seus olhos e nariz sejam seu guia. Se algo não parecer certo, relate. Se você observar um odor, sentir qualquer lodo ou notar coragem, comece a procurar a origem do problema e corrija-o.
Diretrizes de monitoramento para sistemas de OR
Monitore a condutividade na alimentação, no permeado, no concentrado ou na rejeição.
Faça a amostragem de todos os íons com frequência. O que entra, deve sair ou ser rejeitado. Por exemplo, se correr a 75% de recuperação, tudo o que entra deve estar reciclando quatro vezes; se houver 100 ppm de cálcio entrando, deve haver 400 ppm saindo.
Meça e registre o fluxo de alimentação, permeado e concentre ou rejeite.
Monitore a pressão na alimentação, interestágio, concentrado e permeado.
Se não houver um manômetro no estágio intermediário, veja se é viável ter um instalado. Isso atuará como um indicador para o primeiro estágio, onde ocorre a maior parte da incrustação de OR.
Meça a pressão no concentrado.
Fique de olho na temperatura da alimentação, pH e ORP.
Compreender as condições de todos os fluxos de estágio de OR e ΔP permite uma seleção mais limpa e adequada e uma limpeza direcionada.
Leituras de OR
Insira todas as leituras de OR em uma planilha para fins de tendência ou baixe o software de tendência do seu fabricante de OR.
Primeiro estágio
O primeiro estágio experimenta a maior taxa de fluxo e a menor condutividade de entrada. Como resultado da alta taxa de fluxo, o primeiro estágio é propenso a bactérias, coloidais, sólidos suspensos e orgânicos. Também pode ocorrer incrustação de coagulante. Limpadores de alto pH são usados neste estágio para mitigar esses problemas.
Segundo estágio
O segundo estágio tem a maior condutividade. Carbonato, sulfato, hidróxido e incrustação de fosfato podem ocorrer no segundo estágio. Os limpadores de baixo pH são combinados com o anti-incrustante adequado para limpeza de segundo estágio. A exceção é a escala de sílica, que requer um limpador de alto pH.
A importância da normalização de dados
Há duas linhas de tendência no gráfico abaixo.
A linha azul indica fluxo normalizado, que é uma linha relativamente reta. Os picos e vales são chamados de “dedos de gordura”, causados por operadores digitando pontos de dados errados e criando valores atípicos.
As principais tendências permeiam o fluxo. Embora o fluxo do permeado flutue durante a operação normal, isso pode indicar a necessidade de limpeza.
Ao considerar a linha normalizada, observe se o fluxo permanece dentro de seus limites padrão. Se isso acontecer, a OR não precisa ser limpa. Tendências normalizadas também são responsáveis por flutuações de temperatura.
No gráfico abaixo, a linha vermelha indica a temperatura da água de alimentação e a linha verde indica a pressão da bomba.
À medida que a temperatura da água de alimentação diminui, a pressão da OR aumenta devido à viscosidade reduzida da água. Mais importante ainda, os poros da membrana começam a apertar em temperaturas mais baixas, fazendo com que a pressão de bombeamento aumente e a condutividade permeie diminua ligeiramente.
As consequências de não apresentar tendências e normalizar dados de OR
De acordo com o manual de OR da DuPont FilmTec, página 130, “se você esperar muito tempo, a limpeza pode não restaurar o desempenho do elemento da membrana com sucesso. Além disso, o tempo entre as limpezas torna-se mais curto à medida que os elementos da membrana vão sujar ou escalar mais rapidamente.”
Se uma OR não for retirada de serviço e limpa em tempo hábil, pode haver canais ou lacunas, e a limpeza pode não restaurar mais a linha de base da unidade. É muito importante monitorar tendências e limpar ROs quando necessário.
O texto acima mostra um exemplo muito bom de fluxo normalizado versus permeado. As linhas de tendência parecem bastante ocupadas; no entanto, a linha azul escura do fluxo de permeado normalizado está caindo lentamente e nunca retorna à linha de base. Isso indica que o operador esperou muito tempo para limpar a OR.
É importante ser proativo ao observar uma tendência de queda. Neste exemplo, os operadores devem configurar a limpeza no local (CIP) e agendar uma limpeza. Caso contrário, as membranas precisarão ser substituídas.
Aguardando muito tempo para limpar uma OR
No esquema abaixo, a barra azul representa a folha da membrana e os círculos marrons representam o espaçador de alimentação. À medida que a água de alimentação flui através da OR, os coloidais e as bactérias ficarão empacotados nos espaçadores de alimentação. As bactérias excretam polissacarídeos, que atrairão e prenderão coloidais e partículas suspensas difíceis de limpar.
Esses poluentes presos exigem um tratamento de limpeza mais agressivo ou um limpador com pH muito alto para tratar. Quanto mais o ΔP aumentar, mais difícil será a limpeza.
Observe as duas lacunas estreitas em forma de crescente na membrana acima. Uma vez que uma lacuna se forma, elas são permanentes e não podem ser desfeitas. O fluxo de serviço e os produtos químicos de limpeza seguirão o caminho de menor resistência através dessas lacunas, tornando a limpeza mais difícil.
Em alguns casos, as lacunas se tornam tão aumentadas que a ΔP aumentará e, em seguida, se estabilizará, de modo que não haja mais ΔP se acumulando nessa membrana. Quando isso ocorre, as áreas sem água passando ficarão estagnadas, causando uma zona morta virtual.
Seis principais conclusões
As melhores práticas a seguir são recomendadas para manter a eficiência da OR.
- Monitore o primeiro estágio ΔP atentamente, especialmente se estiver usando água de superfície. Faça com que seja um hábito digitalizar o primeiro estágio ΔP e a temperatura.
Se a temperatura diminuir, o ΔP e a pressão da bomba aumentarão porque os poros da membrana se apertarão. Isso não significa que a limpeza seja necessária neste caso. Observe os dados normalizados.
- Aderir aos pontos de ajuste alvo para limpeza de OR. Na maioria das vezes, a incrustação ocorrerá no primeiro estágio, especialmente se for usada água de superfície.
Se a química da água estiver sendo monitorada e a tendência for observada, a incrustação da OR se tornará evidente. Quando um anti-incrustante adequado é usado e a taxa de recuperação não muda, a incrustação do último estágio normalmente não é uma preocupação.
- Monitore a atividade microbiológica no alojamento do filtro de alimentação, rejeição e cartucho. Mesmo com os níveis de química alvo, 3 ppm de carbono orgânico total (TOC) ou superior fornecerá alimentos para bactérias.
- Observe a carcaça do filtro do cartucho. Sinta o cheiro e a sensação de presença de lodo. Verifique a condição das superfícies internas: procurar lascas.
- Monitore a condutividade do permeado. Se a condutividade do permeado estiver aumentando, determine se a temperatura mudou ou se a condutividade de entrada aumentou.
- Fique atento a qualquer cloro livre que entre na membrana de OR. 0,0 ppm e uma cor clara no teste DPD indicam a ausência de cloro livre.
Quanto mais dados são coletados e analisados, mais fácil é solucionar problemas de OR. A coleta e normalização de dados permite que os operadores agendem limpezas e garantam que a mão de obra, produtos químicos, equipamentos etc. necessários estejam disponíveis.
O monitoramento dessas seis áreas-chave da OR fornece aos operadores a compreensão necessária de como os três KPIs estão em tendência, indica as condições que afetam a OR e ajuda a evitar autópsias de OR.
Assim como ocorre com todas as tecnologias, a diligência devida é necessária para determinar a viabilidade de utilizar esses métodos. Sempre consulte os manuais e guias do seu equipamento e busque orientação do seu fornecedor de tratamento de água para atender às necessidades específicas do seu sistema.
Referências
DuPont. 2023o de fevereiro, versão 16. Manual técnico de membranas de osmose reversa FilmTec. Recuperado de: https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/water-solutions/public/documents/en/RO-NF-FilmTec-Manual-45-D01504-en.pdf.
