Una empresa de energía de EE. UU. estaba buscando formas de reducir su demanda de agua en todas las operaciones para reducir su impacto ambiental y mejorar su sostenibilidad. Una de sus plantas quería específicamente encontrar formas de reducir la entrada de agua dulce en el acuífero local.
El propietario se acercó a Veolia para investigar qué se podía hacer para reducir el consumo de agua de alimentación asociado con el sistema de agua desmineralizada subcontratado. A través de escenarios de prueba y pruebas piloto, se demostró que el consumo de agua podría reducirse en más del 10 %.
El concentrado de ósmosis inversa se identificó como el área objetivo para reducir el consumo de agua dulce.
La ósmosis inversa es una tecnología basada en membranas que se utiliza como un desmineralizador preliminar y elimina hasta el 98 % de los sólidos disueltos totales. Es un proceso continuo que divide una fuente de agua de alimentación en dos flujos de efluentes: un flujo de agua purificada llamado "permeado" y un flujo de residuos llamado "concentrado" que contiene los sólidos disueltos rechazados. La operación de ósmosis inversa se describe en términos de porcentaje de recuperación, es decir, el porcentaje del agua de alimentación recuperada como permeado. Los sistemas de ósmosis inversa generalmente funcionan en el rango de recuperación del 65 al 75 %, lo que significa que entre el 25 y el 35 % del flujo de agua de alimentación se convierte en flujo de residuos. La solución al desafío de la planta fue maximizar el porcentaje de recuperación y, por lo tanto, reducir el volumen de agua de alimentación requerida para una determinada producción de permeado.
Se tienen en cuenta varios factores al establecer un porcentaje de recuperación ideal para un sistema de RO, incluida la calidad deseada del permeado, el potencial de incrustación del agua de alimentación y la concentración esperada de sales escasamente solubles en el flujo de residuos.
Históricamente, se estableció la tasa de recuperación para garantizar un funcionamiento confiable de la ósmosis inversa sin requerir el uso de productos químicos antiincrustantes. Esta agua de alimentación en particular contiene altos niveles de sílice, un contaminante que puede causar un graves incrustaciones de la membrana y puede inhibir la funcionalidad si alcanza concentraciones lo suficientemente altas. Aumentar la recuperación de ósmosis inversa a un nivel más alto, como se sugirió, requeriría el uso de un antiincrustante específico para evitar la precipitación de sílice en la parte trasera del sistema de RO. La planta solicitó que Veolia proporcionara un sistema temporal de "prueba de concepto" para examinar el aumento en el porcentaje de recuperación general del sistema. Esto se logró mediante la instalación de una plataforma de ósmosis inversa pequeña y separada para procesar directamente el concentrado del sistema de RO principal. Durante este período de prueba, el permeado de la ósmosis inversa de recuperación se recicló nuevamente a la entrada del sistema de RO principal.
Resultado
A lo largo del período de prueba, se recopilaron datos sobre el nuevo flujo de residuos concentrados y sobre el permeado producido por la ósmosis inversa de recuperación (Figura 2). Se monitorearon los parámetros operativos de la ósmosis inversa de recuperación para determinar la viabilidad a largo plazo del nuevo proceso.
La prueba demostró que, con la adición adecuada del antiincrustante, el 50 % del flujo de residuos concentrados podría tratarse hasta obtener una calidad aceptable para su reutilización, sin que el sistema sufriera la incrustación por la sílice precipitada.
La recuperación del 50 % del concentrado de ósmosis inversa desperdiciado fue equivalente a una reducción proyectada de aproximadamente 13.9 millones USG por año de consumo de agua dulce. Esto representó una reducción de la demanda al acuífero superior al 10 %, lo que superó el objetivo establecido para esta evaluación.
Con base en los resultados, resultaron viables dos opciones a largo plazo. Primero, fue la adición permanente de una ósmosis inversa de recuperación separada. La segunda fue una modificación menor del sistema de RO existente para lograr la misma recuperación neta del sistema.