Plan técnico de limpieza química de membranas de ósmosis inversa
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Este mensaje fue editado por Kang Zhaoyang por última vez el 16-1-2016 a las 10:20. La limpieza de las membranas de ósmosis inversa es un proceso delicado y complicado; además, realizarla con frecuencia puede dañarlas. Dado que en un módulo de membrana generalmente no hay un solo elemento de membrana, la contaminación de estos elementos también varía. Por lo tanto, el efecto de la limpieza es deficiente, y además es fácil que se produzcan interacciones entre ellos. Los elementos de membrana de ósmosis inversa, al ser un método de filtración de alto nivel, inevitablemente presentan en su superficie residuos de coloides, microorganismos, partículas de impurezas y sales insolubles. Por eso, en los dispositivos de ósmosis inversa utilizados en diversos campos, es necesario establecer estrategias eficaces para la limpieza de estas membranas. En cuanto a los diferentes sistemas de equipos, lo único que varía es la duración del ciclo de limpieza. Membrana de ósmosis inversa. Limpieza fuera de línea de la membrana de ósmosis inversa. Antes del proceso de ósmosis inversa, es necesario realizar un tratamiento previo al agua a suministrar, con el fin de evitar, en la medida de lo posible, la contaminación de la superficie de la membrana. Las mejores condiciones de operación (velocidad del flujo de producto, presión, tasa de recuperación y valor de pH) desempeñan un papel muy importante en la reducción de la suciedad en la superficie de la membrana. Una vez que el agua de alimentación, después del pretratamiento, presenta un valor elevado de SDI15 (incluso si está dentro de los límites permitidos), con el paso del tiempo, en la superficie de las membranas de ósmosis inversa se acumulan suciedades como sólidos en suspensión, coloides y incrustaciones salinas. La suciedad provocará una disminución en el rendimiento de los elementos de la membrana, lo que se manifestará en un flujo de agua producida más bajo y/o en una mayor permeabilidad de los solutos y/o en un aumento de la diferencia de presión entre el agua de alimentación y el agua concentrada. Por lo general, dependiendo del nivel de contaminación, se emplean diferentes métodos de limpieza por ósmosis inversa, entre los cuales se incluyen la limpieza en línea y la limpieza fuera de línea. Membrana de ósmosis inversa. Limpieza fuera de línea de las membranas de ósmosis inversa. Técnica de limpieza en línea de las membranas de ósmosis inversa. La limpieza en línea es un método de limpieza habitual, cuyo objetivo principal es el mantenimiento y cuidado del sistema de ósmosis inversa. 1. Condiciones de limpieza: Cuando los parámetros del sistema de ósmosis inversa presentan los siguientes cambios, su sistema debe someterse inmediatamente a una limpieza en línea: 1) Diferencia de presión entre las secciones del sistema: diferencia de presión en la primera sección ≤ 0,2 Mpa; diferencia de presión en la segunda sección ≤ 0,1 Mpa. 2) Con los parámetros de funcionamiento del sistema sin cambios, se logra recuperar más del 85% de la cantidad de agua producida según lo diseñado, mediante la corrección de la temperatura en el sistema. 3) La tasa de desalinización del agua producida no debe variar en más del 5%.2. Pasos de limpieza:
① Se utiliza una bomba para introducir el agua de ósmosis inversa, limpia y sin cloro libre, desde el tanque de limpieza (o fuente de agua correspondiente) dentro del recipiente a presión; luego, se deja que esa agua permanezca allí durante unos minutos. ②Prepare la solución de limpieza en el tanque de lavado con agua limpia para productos. ③Se hace circular el líquido de limpieza en el recipiente a presión durante 1 hora o el tiempo preestablecido. ④Una vez completada la limpieza, se vacía el tanque de limpieza y se enjuaga. Luego, se llena el tanque con agua limpia para utilizarla en el siguiente paso de enjuague. ⑤Con una bomba, se introduce el agua limpia y libre de cloro libre desde el tanque de lavado (o la fuente de agua correspondiente) en el recipiente a presión, y se deja allí durante unos minutos. ⑥Después de enjuagar el sistema de ósmosis inversa, se hace funcionar el sistema con la válvula de descarga del agua de producto abierta, hasta que el agua resultante esté limpia, sin espuma y sin residuos de detergente (generalmente, entre 15 y 30 minutos). Membrana de ósmosis inversa. Limpieza fuera de línea de las membranas de ósmosis inversa. Técnica de limpieza fuera de línea de las membranas de ósmosis inversa. El mayor problema en la limpieza en línea es que la concentración de la solución de limpieza disminuye gradualmente hacia el extremo donde se realiza la limpieza. Cuando el sistema de ósmosis inversa funciona durante un período determinado o cuando las membranas de ósmosis inversa están gravemente contaminadas, la limpieza en línea resulta ineficaz. En esos casos, es necesario realizar una limpieza fuera de línea de los elementos de las membranas de ósmosis inversa. 1. Condiciones para la limpieza fuera de línea de las membranas de ósmosis inversa: ① Cuando la diferencia de presión en una sola etapa del sistema de ósmosis inversa es superior a dos veces el valor de dicha diferencia de presión en los primeros momentos de funcionamiento del sistema. ②La producción de agua del sistema de ósmosis inversa disminuyó en más del 30%. ③El peso de un solo elemento de membrana de ósmosis inversa supera en más de 3 kilogramos el valor normal. ④El sistema de ósmosis inversa no puede recuperar su rendimiento mediante limpieza en línea. Membrana de ósmosis inversa. Limpieza fuera de línea de la membrana de ósmosis inversa. 2. Características de la limpieza fuera de línea. Durante la limpieza en línea, no se puede tratar de manera específica a las membranas que se encuentran en diferentes posiciones. Dado que en un módulo de membrana generalmente no hay un solo elemento de membrana, la grado de contaminación de estos elementos también varía. Al utilizar un líquido limpiador de la misma concentración para limpiar membranas con diferentes niveles de contaminación, es inevitable que algunas membranas se limpien en exceso, mientras que otras no se limpien lo suficiente. Por lo tanto, el resultado del proceso de limpieza es deficiente, y además existe el riesgo de que se produzca una contaminación cruzada. Membrana de ósmosis inversa. Limpieza fuera de línea de la membrana de ósmosis inversa. Teniendo en cuenta todos los factores mencionados, es posible monitorear en cualquier momento el estado de limpieza de la membrana RO, y decidir así el grado de limpieza necesario según las condiciones reales. Al analizar los componentes principales de las sustancias contaminantes presentes en el líquido de limpieza, se determinan las fuentes de contaminación del sistema, y se proponen las medidas necesarias para ajustarlo, con el fin de prolongar la vida útil del sistema del cliente.
Nota 3: En la solución de limpieza se debe evitar el uso de surfactantes catiónicos, ya que su uso podría causar una contaminación irreversible de los elementos de la membrana. 1. Contaminantes en los elementos de membrana de ósmosis inversa: Después de un cierto tiempo de funcionamiento normal, los elementos de membrana de ósmosis inversa pueden verse contaminados por sustancias en suspensión o sustancias insolubles que puedan estar presentes en el agua de alimentación. Los contaminantes más comunes son los depósitos de carbonato de calcio, sulfato de calcio, óxidos metálicos, depósitos de silicio, así como depósitos orgánicos o biológicos. La naturaleza de los contaminantes y la velocidad de la contaminación están relacionadas con las condiciones del agua de alimentación. La contaminación se desarrolla gradualmente; si no se toman medidas a tiempo, esta podrá dañar el rendimiento de los elementos de la membrana en un plazo relativamente corto. Realizar pruebas periódicas del rendimiento general del sistema es una buena forma de detectar si los elementos de la membrana están contaminados. Diferentes tipos de contaminantes pueden causar daños de distinto grado en el rendimiento de dichos elementos. La Tabla 1 muestra el impacto de los contaminantes comunes en el rendimiento de las membranas. 2. Eliminación de contaminantes. La eliminación de contaminantes se puede lograr mediante limpieza química y enjuague físico; a veces, también se puede hacer cambiando las condiciones de operación. Como principio general, se debe realizar una limpieza cuando ocurre alguna de las siguientes situaciones. 2.1 A presión normal, si el caudal de agua del producto disminuye al 10 ~ 15% del valor normal. 2.2 Para mantener un caudal de agua adecuado en el producto, la presión del agua de alimentación, después de ser corregida en función de la temperatura, aumentó entre un 10 y un 15 %. 2.3 La calidad del agua del producto disminuye entre un 10 y un 15 %. La permeabilidad al sal aumenta entre un 10 y un 15 %. 2.4 Se aumenta la presión en un 10 ~ 15%. 2.5 La diferencia de presión entre las distintas secciones del RO aumenta significativamente (quizás no haya instrumentos para detectar este indicio). 3. Contaminantes comunes y métodos para eliminarlos: 3.1 Sedimentos de carbonato de calcio. Cuando hay fallos en el sistema de adición de agentes antiescalantes, o cuando el sistema de adición de ácido deja de funcionar, el pH del agua de alimentación puede aumentar. En tales casos, es posible que se forme carbonato de calcio. Es necesario detectar lo antes posible la formación de estos sedimentos, a fin de evitar que los cristales que se forman dañen la superficie de las membranas. Si se detecta a tiempo la presencia de carbonato de calcio, se puede eliminar mediante la reducción del pH del agua de alimentación a un rango de 3.0 a 5.0, durante 1 a 2 horas. En el caso de los depósitos de carbonato de calcio que se forman con un tiempo de sedimentación más largo, se debe utilizar un líquido limpiador a base de ácido cítrico para realizar un lavado en ciclo continuo o para dejarlos en remojo durante toda la noche. Nota: Es necesario asegurarse de que el pH de cualquier líquido de limpieza no sea inferior a 2.0; de lo contrario, podría causar daños en los componentes de la membrana RO. Es especialmente importante tener esto en cuenta cuando las temperaturas son altas. El pH máximo no debe superar los 11.0. Se utiliza amoníaco para elevar el pH, y ácido sulfúrico o ácido clorhídrico para disminuirlo. 3.2 Líquido limpiador para la incrustación de calcio sulfato 2 (ver Sección de superficies): Este es el método más eficaz para eliminar la incrustación de calcio sulfato de la superficie de las membranas de ósmosis inversa. 3.3 Los depósitos de óxidos metálicos pueden eliminarse fácilmente utilizando los métodos mencionados anteriormente para eliminar los depósitos de carbonato de calcio; de esta manera, también se pueden eliminar fácilmente los hidróxidos acumulados (por ejemplo, el hidróxido de hierro). 3.4 Incrustaciones de silicio: En el caso de las incrustaciones de silicio que no coexisten con metaloides u organismos orgánicos, generalmente solo es posible eliminarlas mediante métodos de limpieza especiales. Para conocer los métodos detallados, por favor póngase en contacto con la empresa Hydron. 3.5 Sedimentos orgánicos: Los sedimentos orgánicos (como el lodo microbiano o las manchas de moho) pueden eliminarse utilizando el líquido limpiador número 3. Para evitar su reproducción, se puede utilizar una solución bactericida aprobada por la empresa Hydranautics para circular y sumergir los componentes del sistema. Generalmente, se necesita un tiempo considerable de inmersión para que sea efectivo. Por ejemplo, cuando el dispositivo de ósmosis inversa no está en uso durante tres días, es recomendable realizar un tratamiento de desinfección. Consulte con Hydranautics para determinar qué agente bactericida es adecuado. 3.6 Líquidos de limpieza: Se recomienda utilizar los líquidos de limpieza que se detallan en la Tabla 2 para limpiar los elementos de las membranas de ósmosis inversa. Es muy importante realizar un análisis químico de los contaminantes antes del proceso de limpieza. Un análisis detallado de los resultados del análisis permite elegir el agente limpiador y el método de limpieza más adecuados. Se debe registrar el método de limpieza utilizado en cada ocasión, así como los resultados obtenidos, con el fin de encontrar el método de limpieza óptimo para las condiciones específicas del agua a tratar. Para los contaminantes inorgánicos, se recomienda utilizar el líquido limpiador 1. Para el calcio sulfato y las sustancias orgánicas, se recomienda utilizar el líquido limpiador 2. Para la contaminación grave por sustancias orgánicas, se recomienda utilizar el líquido limpiador 3. Todas las limpiezas pueden realizarse a una temperatura máxima de 104 grados Fahrenheit (40°C), durante 60 minutos. La cantidad de productos necesarios se calcula por cada 100 galones (379 litros). Para preparar la solución de limpieza, se deben añadir los productos químicos y el agua de limpieza en proporciones adecuadas. Se debe utilizar agua de ósmosis inversa sin cloro libre para preparar la solución y mezclarla bien. Limpieza química y enjuague con agua de las membranas de ósmosis inversa ________________________________________ Durante la limpieza, la solución de limpieza se hace circular a baja presión y a gran caudal en el lado de alta presión de la membrana. En este momento, el elemento de la membrana sigue estando dentro del recipiente a presión, y es necesario utilizar un dispositivo especial para llevar a cabo esta tarea. Pasos generales para limpiar los elementos de las membranas de ósmosis inversa: 1. Utilizar una bomba para introducir agua limpia, sin cloro libre, proveniente del tanque de limpieza (o de otra fuente de agua adecuada), dentro del recipiente a presión. Dejar que el agua permanezca allí durante unos minutos. 2. Prepare la solución de limpieza en el tanque de limpieza con agua limpia para productos. 3. El líquido de limpieza debe circular dentro del recipiente a presión durante 1 hora, o durante el tiempo establecido previamente. Para recipientes de 8 pulgadas o 8.5 pulgadas, la velocidad de flujo debe ser de 35–40 galones por minuto (133–151 litros por minuto). Para recipientes de 6 pulgadas, la velocidad de flujo es de 15–20 galones por minuto (57–76 litros por minuto). Para recipientes de 4 pulgadas, la velocidad de flujo es de 9–10 galones por minuto (34–38 litros por minuto).
4. Una vez que la limpieza haya finalizado, se debe vaciar completamente el recipiente de limpieza y enjuagarlo. Luego, se debe llenar el recipiente con agua limpia para poder continuar con el proceso de limpieza. 5. Con una bomba, se introduce el agua del producto, limpia y sin cloro libre, desde el tanque de lavado (o fuente de agua correspondiente) en el recipiente a presión, y se deja allí durante unos minutos. 6. Después de enjuagar el sistema de ósmosis inversa, se debe hacer funcionar el sistema con la válvula de descarga del agua producto abierta, hasta que el agua esté limpia, sin espuma y sin residuos de detergente (generalmente se necesitan de 15 a 30 minutos). **Tabla 1. Características de la contaminación de las membranas de ósmosis inversa y métodos para su eliminación**
| Contaminante | Características generales | Métodos de tratamiento |
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| Depósitos de calcio (carbonato de calcio y fosfato de calcio; generalmente ocurren en la segunda etapa del sistema) | Disminución significativa en la tasa de desalinización; aumento en la presión del sistema; disminución leve en la producción de agua del sistema | Lavar el sistema con solución 1 |
| Óxidos (hierro, níquel, cobre, etc.) | Disminución significativa en la tasa de desalinización; aumento considerable en la presión del sistema; disminución significativa en la producción de agua del sistema | Lavar el sistema con solución 1 |
| Diversos coloides (hierro, compuestos orgánicos y sílice) | Disminución leve en la tasa de desalinización; aumento gradual en la presión del sistema; disminución gradual en la producción de agua del sistema | Lavar el sistema con solución 2 |
| Sulfato de calcio (generalmente ocurre en la segunda etapa del sistema) | Disminución significativa en la tasa de desalinización; aumento leve o moderado en la presión del sistema; disminución leve en la producción de agua del sistema | Lavar el sistema con solución 2. En caso de contaminación grave, utilizar solución 3 |
| Depósitos de compuestos orgánicos | Puede haber disminución en la tasa de desalinización; aumento gradual en la presión del sistema; disminución gradual en la producción de agua del sistema | Lavar el sistema con solución 2. En caso de contaminación grave, utilizar solución 3 |
| Contaminación bacteriana | Puede haber disminución en la tasa de desalinización; aumento significativo en la presión del sistema; disminución significativa en la producción de agua del sistema | Se debe elegir una de las tres soluciones según el tipo de contaminación. |
**Nota:** Es necesario identificar la causa de la contaminación y eliminarla. Si necesita ayuda, por favor contáctese con la empresa Hydranautics.
**Tabla 2. Soluciones de limpieza recomendadas**
| Solución de limpieza | Componentes | Cantidad necesaria para preparar 100 galones (379 litros) | Ajuste del pH |
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| 1 | Ácido cítrico | Agua de ósmosis inversa (sin cloro libre): 17.0 libras (7.7 kg) | Ajustar el pH a 3.0 con amoníaco |
| 2 | Trisfosfato sódico + EDTA tetrasódico | Agua de ósmosis inversa (sin cloro libre): 17.0 libras (7.7 kg); 7 libras (3.18 kg) | Ajustar el pH a 10.0 con ácido sulfúrico |
| 3 | Trisfosfato sódico + sulfato de dodecilbenzeno | Agua de ósmosis inversa (sin cloro libre): 17.0 libras (7.7 kg); 2.13 libras (0.97 kg) | Ajustar el pH a 10.0 con ácido sulfúrico |