Filtração convencional e por membrana: Selecionando um pré SWRO

O pré-tratamento da água do mar é parte integrante de cada estação de dessalinização de água do mar por osmose reversa (SWRO), usada para remover partículas, detritos, microrganismos, sólidos em suspensão e lodo da fonte de água do mar. Mas com filtração convencional e de membrana para escolher, qual é a certa para você? Nicolay Voutchkov compara as duas opções.

Introdução

O pré-tratamento da água do mar é parte integrante de todas as instalações de dessalinização de água do mar por osmose reversa (SWRO). Idealmente, após o pré-tratamento, os únicos sólidos deixados na água do mar seriam os minerais dissolvidos e, desde que o sistema de água do mar seja operado de maneira a evitar que os minerais precipitem na superfície da membrana, as membranas SWRO poderiam operar sem qualquer limpeza por um período há muito tempo.

Na realidade, no entanto, os sistemas de pré-tratamento removem a maioria, mas não todos os sólidos suspensos contidos na água do mar de origem e, portanto, são propensos a incrustações pelos sólidos suspensos, particulados e lodo que permanecem na água do mar após o pré-tratamento. A incrustação pode ser revertida pela limpeza periódica do SWRO, no entanto, em alguns casos, a incrustação da membrana pode ser irreversível e a limpeza pode não recuperar a produtividade, o que pode exigir a substituição de algumas ou todas as membranas SWRO.

Dois tipos de sistemas de pré-tratamento são normalmente usados ​​para proteger as membranas SWRO de incrustações: filtração granular convencional e filtração por membrana. Atualmente, a filtração granular convencional é a tecnologia de pré-tratamento predominante para usinas de dessalinização de grande e médio porte. Os filtros convencionais de pré-tratamento de água do mar têm configuração e mídia semelhantes aos usados ​​em aplicações de filtragem de água doce e podem ser filtros de gravidade ou acionados por pressão. Filtros de pré-tratamento por gravidade têm sido usados ​​para algumas das maiores usinas de dessalinização SWRO do mundo em operação atualmente, como a usina de Ashkelon de 325.000 m³/dia em Israel (consulte a Figura 1).

Filtros de mídia granular de pressão, por exemplo, são usados ​​para a planta de 160.000 m³/dia em Perth, Austrália (consulte a Figura 2). Os filtros de pressão também são amplamente utilizados em pequenas fábricas em todo o mundo porque são competitivos em termos de custo, economizam espaço e são mais fáceis e rápidos de instalar e operar quando comparados aos filtros de gravidade de mídia granular. Frequentemente, quando a fonte de água do mar é coletada por meio de entrada aberta, filtros de pressão de dois estágios (areia e antracito) são aplicados. Uma das principais desvantagens de custo desses filtros é que eles operam sob pressão e, portanto, usam mais energia do que os filtros de gravidade.

A aplicação da filtração por membrana para o pré-tratamento da água do mar é relativamente nova. Atualmente, menos de meia dúzia de usinas de dessalinização de água do mar em grande escala em todo o mundo estão usando pré-tratamento de membrana. Esses sistemas de pré-tratamento aplicam membranas de ultrafiltração (UF) ou microfiltração (MF) instaladas em módulos através dos quais a água do mar é filtrada usando pressão ou vácuo.

O maior sistema de pré-tratamento de membrana de água do mar em escala real do mundo está localizado na planta SWRO de 140.000 m³/dia em Addur, Bahrein. Esta planta, bem como o maior sistema de pré-tratamento de membrana na Ásia, localizado na planta de dessalinização de Fukuoka de 96.000 m³/dia no Japão (ver Figura 3), usa membranas de UF acionadas por pressão para o pré-tratamento da água do mar.

Até o momento, as membranas de UF encontraram uma aplicação mais ampla para o pré-tratamento da água do mar do que as membranas de MF, principalmente porque geralmente fornecem melhor remoção de orgânicos suspensos, lodo e patógenos da água do mar de origem. Freqüentemente, as partículas de silte contidas na água do mar têm um tamanho semelhante ao das aberturas dos poros das membranas MF, o que significa que as partículas de silte suspensas na água do mar de origem podem se alojar nos poros da membrana MF durante o processo e causar incrustações irreversíveis. Como os poros da membrana UF são significativamente menores do que os das membranas MF, normalmente eles não enfrentam esse problema.

A seleção da tecnologia de filtragem para o pré-tratamento da água do mar deve ser baseada em uma análise completa de custo-benefício do ciclo de vida. O teste piloto lado a lado dos dois tipos de sistemas também é altamente recomendado para desenvolver informações de desempenho do sistema em segundo plano para seleção objetiva. As seguintes questões devem ser levadas em consideração ao selecionar entre mídia granular e filtração de pré-tratamento de membrana.