"Microfiltración por Membranas de Fibra Hueca: El Mejor Pretratamiento para Desalinización de Agua de Mar" Ing. Luis Escobar-Ferrand P.E. PhD 1

Indicador Mundial de Stress de Agua La demanda por agua fresca crece a una tasa mayor que la población • En 25 años nuestras necesidades de agua crecerán mas de un 50% •El uso del agua:


70% Agrícola
20% Industrial
10% Potable y saneamiento

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Indicador Mundial de Stress de Agua

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Desalinización - Definiendo las Necesidades

FUENTE

CONTAMINANTES

REQUERIMIENTOS

Agua Salada Océano Pacífico

Turbidez, SST, Cryptosporidium, Giardia, Coliformes, Virus, MON, COT, Color, Sales, SDT, COV, PCB, aceites, algas, etc.

Exceder los niveles de pureza para agua potable, de proceso o reuso 4

Sistema Integrado por Membranas - SIM

Microfiltración/Ultrafiltración • remoción de partículas – sólidos en suspensión (> 0.1 µm) (microorganismos) - turbidez

〉

Baja Presión

Seguido por…………..

Osmosis Inversa

〉

Alta Presión

• desmineralización: separación de iones y sales disueltas

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Espectro de Filtración

Cryptosporidium

Fe, Mn, As, N, P Orgánicos

Giardia

6

Tamaño Relativo de las Moléculas

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Separación de Agua Convencional vs Membranas • Separación Granular – Distribución del tamaño de poro irregular – Filtración probable – SDI 3-7

• Separación por Membranas de poro controlado (0.1 micras) – Filtración absoluta – SDI < 2

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Proceso de Desalinización MF/OI Por qué MF como Pre-tratamiento? • Constante calidad hacia la alimentación de la OI -24 / 7 / 365independiente de la calidad de entrada al sistema. SDI constante. • Barrera absoluta de protección – Eliminación total de SST, Coliformes, E Coli, Giardia, Cryptosporidium. • Excelente Integridad del Sistema.

• Alta Eficiencia de Recuperación : 93 - 95% • Menor disposición de sólidos de rechazo • Mínimo consumo de compuestos químicos • Operación Remota • Layout Reducidos – 40% mas pequeños que el tratamiento convencional 9

Perfil de Calidad Normal – Alimentación Variable 30

0.10

Protección Total a la OI

28 0.09 26 24

Feed Turbidity

Permeate Turbidity

0.08

22 Feed Turbidity (NTU)

18

0.06

16 0.05 14 12

0.04

10 0.03

Permeate Turbidity (NTU)

0.07 20

NTU < 0.1

8 6

0.02

4 0.01 2 0

0.00

12:00:00 1:00:00 14:00:00 3:00:00 16:00:00 5:00:00 18:00:00 7:00:00 20:00:00 9:00:00 22:00:00 11:00:00 0:00:00 13:00:00 2:00:00 4/17/99 4/22/99 4/26/99 5/1/99 5/5/99 5/10/99 5/14/99 5/19/99 5/23/99 5/28/99 6/1/99 6/6/99 6/11/99 6/15/99 6/20/99

 Situaciones de emergencia pueden ser controladas sin perjudicar la calidad final  Optimización de la operación de la OI/ ahorro en operación y tiempos muertos  Manejo de muy alta turbidez y alta carga de SST

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VENTAJAS - Pretratamiento • Efluente de Salida de la MF (Calidad Consistente)

– Turbidez < 0.1 NTU – SDI < 2 – Bacteria > 6 log de reducción – Coliformes > 6 log de reducción • Fibras Resistentes - No Fiber Breakage • Distribución de Poro Controlada • Alta Eficiencia de Recuperación > 90% reduciendo y ahorrando costo de energía y bombeo. • Impacto Ambiental Extremadamente Menor

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VENTAJAS - Pretratamiento •

No hay necesidad de dosificar químicos en la línea de alimentación


Coagulante




Polímero




Hipoclorito




Acido

•

Eliminación de DAF y Clarificadores

•

Alta Resistencia de la Fibra – PVDF Cristalino

•

Flujo de Afuera hacia Adentro puede manejar alta variabilidad del agua de entrada

•

Filtrado salida

Alimentacion Entrada

Alta Eficiencia y Flux de Operación Estable

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LAYOUT TIPO

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MF + RO SKID

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Membrana y Configuración de Módulos

Membranas de Fibra Hueca

Microfiltros • USV-6203 (UNA620A) • 0.1 µm • fibras de PVDF • 50m2/módulo

Ultrafiltros • LOV-5210 • 80K MWCO • fibras de PAN • 41m2/módulo

Flujo de afuera hacia adentro (baja fricción) 16

Tamaños Relativos de las Partículas Punta de un lápiz (40 µm)

Quistes de Giardia (5 - 15 µm)

Partícula grande de sílice (20 µm)

Huevecillos de Cryptosporidium (3 - 6 µm)

Microfiltración (0.1 µm)

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SEM de la Fibra Hueca 0.1 micron Eliminación de bacterias Turbidez, SDI Protección de RO

PVDF robusto Fuerte mecánicamente y flexible Estable químicamente Térmicamente resistente Resistente a la oxidación 18

La Membrana de Fibra Hueca

• Alta porosidad – Alta Permeabilidad • Separación Nominal: 0.1 micras • Material: HC -PVDF • Flujo: De afuera hacia adentro • Alta Resistencia a Compuestos Químicos (NaOCl, ClO2, FeCl3, KMnO4, Al2(SO4)3, PAC, etc.)

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SEM del USV

Sección transversal

Superficie interna

Superficie externa

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Resumen de Remociones Típicas Microorganismo

Microfiltración

Ultrafiltración

Quistes de Giardia

4.5-7 log

5-7 log

Cryptosporidium

4.5-7 log

5-7 log

0.5 log sin coagulación

Virus bacteriófago MS-2

4.5-6 log 2.5 log con coagulación

Conteo de partículas >2 micras