Comparación de Pre-tratamiento por Ultrafiltración vs. Pre-T Pre-Tratamiento ratamiento Convencional en Planta de Desaladora en Mejillones Ing. Manuel García de la Mata Unitek S.A.
CONTENIDOS Contenidos Introducción Conc Concep epto toss bási básico coss Vent entaja ajas de UF vs trata atamien mienttos con convenci encio onal nales Descripción del proceso de UF Caso de aplicación UF en la II Región
INTRODUCCIÓN La mayoría de las fallas de membranas de OI en desalación se deben a pretratamiento deficiente Objetivo del pretratamiento: acondicionar el agua para el buen funcionamiento y protección de la OI Elementos a ser controlados por el pretratamiento • • • • •
Sólidos en suspensión y coloides (arena; arcilla; etc) Materia orgánica (TOC) Microorganismos (algas, bacterias, protozoos, etc) Aceites y grasas Oxidantes
INTRODUCCIÓN Procesos de pretratamiento: Clarificación convencional (floculación / decantación) Flotación (DAF) Filtros de profundidad gravitacionales (FPG) Filtros de profundidad presurizados (FPP) Microfiltración por cartuchos Cloración y eliminación del cloro residual por MBSS (metabisulfito de sodio) Desinfección por radiación ultravioleta (UV)
CAPACIDAD INSTALADA DE UF PARA DESALACIÓN
EVOLUCIÓN DEL PRECIO DE MEMBRANAS DE UF
CONCEPTOS BÁSICOS DE UF UF es un proceso de separación por membranas Se basa en la exclusión por tamaño (cribado) Rango de separación 0,01 µm a 0,1 µm (10 a 100 nm) Permite remoción total de sólidos en suspensión y coloides 6 log de reducción bacteriológica Remoción parcial de materia orgánica (puede utilizarse coagulación en línea) Agua tratada: 0,3NTU y 0,1ppb TSS. INDEPENDIENTE DE ALIMENTACIÓN
DESCRICIÓN DEL PROCESO DE UF Filtración in-out / out-in según el fabricante Operación típica dead-end, semi batch Los sólidos retenidos se remueven en el retrolavado (BW) Retrolavado cada 30-60 min durante 45-60 seg CEB (chemical enhanced backwash) cada 8-24 hs Recuperaciones típicas entre 80-90% Presiones de operación bajas (0,2 a 0,6 bar de presión transmembrana) Bajo costo energético, similar filtros presurizados Tratamiento previo requerido filtración de 130 µm
DIAGRAMA DE PROCESO TÍPICO
VENTAJAS DE LA UF COMO PRETRATAMIENTO Mejora en la calidad del agua tratada, independientemente del influente Posibilidad de operar la OI a Fluxs 20-30% mayores Menor necesidad de limpiezas químicas de la OI Mayor vida útil de microfiltros y membranas de ósmosis Menor superficie de implantación necesaria Mayor automatización en la operación Menor requerimiento de químicos (ie. coagulantes, antiincrustantes) Menor TCO (Total cost of ownership)
UF EN PROCESOS EXISTENTES Opción para procesos en funcionamiento Pulido de pretratamientos convencionales Perminte permear un mayor caudal en la OI a igual cantidad de membranas
CASO DE ESTUDIO
Dos Plantas, misma toma. Comparación de tecnologías, a igualdad de condiciones.
CASO DE ESTUDIO Locación: Mejillones, Atacama Fuente: Agua de mar Bahía de Mejillones. TDS: 33.000 mg/l Turbidez de diseño: 15 NTU Temperatura del agua: 15-25°C Tipo de toma: abierta. Condiciones estacionales: Mareas rojas / microorganismos
CASO DE ESTUDIO
COMPARATIVA DE PLANTAS Planta 1
Caudal alimentación (agua de mar)
130 m3/hr (0,8 MGD)
300 m3/hr (1,9 MGD)
50 m3/hr (0,3 MGD)
110 m3/hr (0,7 MGD)
∼
Producción (agua Demi)
•
Pretratamiento
Planta 2
• •
DAF Filtros de profundidad Filtros de cartucho
• • •
Primer paso de Ósmosis Inversa Segundo paso de Ósmosis Inversa Electrodeionización continua (CEDI) •
•
Desmineralización
• •
Ósmosis Inversa Torres catiónica y aniónica Lecho mixto
Filtros autolimpiantes Ultrafiltración Filtros de cartucho
•
•
PRETRATAMIENTO DE SWRO CONVENCIONAL
PRETRATAMIENTO DE SWRO CONVENCIONAL
PRETRATAMIENTO DE UF
PRETRATAMIENTO DE SWRO
PRETRATAMIENTO DE SWRO
ULTRAFILTRACIÓN vs. PRE-TRATAMIENTO CONVENCIONAL Comparativa de plantas Planta 1
Caudal alimentación (agua de mar)
130 m3/hr (0,8 MGD)
300 m3/hr (1,9 MGD)
50 m3/hr (0,3 MGD)
110 m3/hr (0,7 MGD)
∼
Producción (agua Demi)
•
Pretratamiento
Planta 2
• •
DAF Filtros de profundidad Filtros de cartucho
• • •
Primer paso de Ósmosis Inversa Segundo paso de Ósmosis Inversa Electrodeionización continua (CEDI) •
•
Desmineralización
• •
Ósmosis Inversa Torres catiónica y aniónica Lecho mixto
Filtros autolimpiantes Ultrafiltración Filtros de cartucho
•
•
COMPARATIVA DE PLANTAS
Calidad de agua tratada
Planta 1
Planta 2
No disponible
SDI <3 100% del tiempo
REGISTRO SDI
Agua cruda SDI no medible
Ultrafiltrada SDI < 3
COMPARATIVA DE PLANTAS Planta 1 Convencional
Planta 2 UF
Calidad del agua tratada
No disponible
SDI <3 100% del tiempo
Dosis de coagulante
25 ppm
2 ppm
Manejo de residuos
Tratamiento y disposición diarios de los lodos de flotación
No necesario
Filtros de cartucho
1 o 2 cambios por mes (invierno) Cada 4 días (verano)
Sin necesidad de cambio @10 meses de operación
Reposición de membranas de OI
12% @ 18 meses 20% @ 36 meses (3 años) 33% @ 48 meses (4 años) 100% @ 60 meses (5 años)
No planeado en futuro cercano
COMPARATIVA DE PLANTAS Planta 1 Convencional
Planta 2 UF
Reposición de membranas de OI
12% @ 18 meses 20% @ 36 meses (3 años) 33% @ 48 meses (4 años) 100% @ 60 meses (5 años)
No planeado en futuro cercano
Costos de operación
8 – 9 KWh / m3
5,4 KWh / m3
Frecuencia de limpiezas químicas de OI
Mensualmente verano 1 o 2 mensuales en invierno
No desde mayo 2011
Superficie de implantación
12x25 mts (50 m3/hr)
12x20 mts (108 m3/hr)
RESULTADOS Requerimiento de coagulante significativamente menor. Menor recambio de microfiltros . Disposición de lodos (residuos sólidos) no requerida. Limpiezas químicas, aún no necesarias. Menor recambio de membranas. Menor consumo energético. CEDI + ERI vs Pelton + DAF. Menor requerimiento de mano de obra. No manejo de lodos. Mayor disponibilidad de la planta.
CONCLUCIONES Mejor calidad de agua Mayor confiablidad Menores costos operativos Menor mano de obra
Gracias por su atención
