Estos cuatro procesos a menudo se organizan en una jerarquía de purificación, y cada paso representa un nivel superior de sofisticación. Sin embargo, en realidad se dirigen a diferentes contaminantes: la filtración de arena se ocupa principalmente de partículas suspendidas, la filtración de carbón se basa en la adsorción para eliminar parte de la materia orgánica disuelta y el cloro residual, la ultrafiltración utiliza poros de membrana para separar coloides y microorganismos, y la ósmosis inversa separa aún más las sales disueltas. Elegir el proceso incorrecto dará como resultado equipos más caros y una operación más pasiva.
I. Seleccionar el proceso según la forma del contaminante
La turbidez y los sólidos suspendidos (SS) son problemas de partículas; los coloides, las bacterias y las macromoléculas son problemas de separación a escala-más fina; el color, el olor y algunos rastros de materia orgánica a menudo implican adsorción u oxidación; La conductividad, los iones de dureza y la mayoría de las sales disueltas requieren una separación a nivel de iones-. Un valor de DQO puede contener simultáneamente estados particulados, coloidales y disueltos; No se puede simplemente elegir filtración de carbón o membranas basándose únicamente en las lecturas de DQO.
Antes de seleccionar un proceso, al menos se debe responder: qué tipos de contaminantes deben eliminarse, cuánta fluctuación hay en el afluente, si el efluente debe descargarse o reutilizarse y adónde irán los contaminantes concentrados.
Conclusiones clave|La principal diferencia entre los cuatro procesos radica en la escala de los contaminantes objetivo.
II. Filtración de arena: estabiliza los sólidos suspendidos y es más adecuada como barrera confiable contra partículas.
La filtración con arena reduce la turbidez y los sólidos en suspensión (SS) mediante la intercepción del lecho filtrante, la sedimentación y un cierto grado de floculación. A menudo se coloca después de la sedimentación o el efluente biológico para proteger las unidades posteriores de carbón activado, ultrafiltración o desinfección, y también puede servir como paso de pulido final en un tratamiento avanzado.
La filtración con arena es ineficaz contra las sales disueltas y la mayor parte de la materia orgánica disuelta. Cuando los flóculos entrantes son demasiado finos o la carga fluctúa significativamente, la ruta de filtración se acortará, lo que provocará frecuentes retrolavados; El agua de retrolavado puede transportar sólidos interceptados de regreso a la línea de agua o al sistema de lodos. La precisión de la filtración no es una cifra aislada; también depende de la tasa de filtración, la gradación del medio filtrante, los flóculos entrantes y el grado de recuperación del retrolavado.
III. Filtración de Carbón: Resuelve el "problema de la materia disuelta" mediante adsorción, pero su capacidad eventualmente se agotará
El carbón activado granular tiene abundantes poros que pueden adsorber parte de la materia orgánica disuelta, sustancias olorosas y cloro residual. También puede formar carbón activado biológico, combinando adsorción y biodegradación. Se utiliza comúnmente en el pretratamiento de agua recuperada, el pulido de materia orgánica recalcitrante y la eliminación de cloro residual para proteger los sistemas de membranas.
El carbón activado no es un material permanente. Diferentes compuestos orgánicos compiten por la adsorción y la materia orgánica natural puede llenar los poros prematuramente; los niveles altos de SS en el afluente pueden obstruir el lecho; El crecimiento biológico puede provocar diferencias de presión, fugas microbianas y requisitos de retrolavado. El diseño debe abordar el ciclo de avance, el método de regeneración o reemplazo, las propiedades del carbono residual y el destino de eliminación.
Recordatorio de diseño|La DQO es un indicador integral y no puede correlacionarse directamente con un proceso de filtración o membrana específico.
IV. Ultrafiltración: excelente para interceptar coloides y microorganismos, pero no responsable de la desalinización.
Las membranas de ultrafiltración utilizan principalmente tamices para eliminar sólidos suspendidos, coloides, bacterias y algunas moléculas grandes, lo que produce una turbidez estable del efluente. Se utiliza comúnmente en el pretratamiento por ósmosis inversa, en el tratamiento avanzado de agua recuperada y como reemplazo de la separación tradicional de sólidos-líquidos. Puede bloquear la materia visible y la que se particula fácilmente, pero la mayoría de las sales disueltas y las pequeñas moléculas orgánicas seguirán pasando.
El núcleo de la operación de ultrafiltración es la gestión de la contaminación de la membrana: la presión diferencial transmembrana, el flujo, el retrolavado, el retrolavado químicamente mejorado y la limpieza fuera de línea deben formar un circuito cerrado. Los contaminantes atrapados ingresan al concentrado, a las aguas residuales de retrolavado y a las aguas residuales de limpieza. La carga acumulada después de la recirculación no puede ignorarse simplemente considerando la tasa de permeado.
V. Ósmosis inversa: Se utiliza para desalinización y reutilización de alta-calidad, a costa del concentrado.
La ósmosis inversa separa la mayoría de las sales disueltas,-moléculas orgánicas pequeñas y otros contaminantes iónicos a través de una membrana densa y un mecanismo de presión. Es adecuado para aplicaciones con estrictos requisitos de conductividad, como agua de alimentación de calderas, electrónica y reutilización industrial de alta-calidad. No es un "filtro" ordinario, sino un sistema de separación con altos requisitos de pretratamiento, inhibición de incrustaciones, presión, limpieza y compatibilidad de materiales.
RO separa el agua de alimentación en permeado y concentrado. Cuanto más permeado, más concentradas se vuelven las sales y sustancias recalcitrantes en el lado del concentrado, lo que provoca incrustaciones, incrustaciones y dificultades para eliminar el concentrado. Sin una vía viable para la descarga, reutilización, evaporación o recuperación de recursos del concentrado, la decisión de implementar RO no debe basarse únicamente en la calidad del permeado.
Límites operativos|La ultrafiltración puede estabilizar la turbidez, pero normalmente no puede reducir la conductividad.
VI. Las combinaciones típicas no son paquetes fijos
Para efluentes de sedimentación con grandes fluctuaciones en los sólidos suspendidos (SS) y solo una desinfección estable en el extremo aguas abajo, se puede priorizar la filtración con arena; para eliminar el cloro residual o reducir la materia orgánica adsorbible específica, se puede agregar filtración con carbón; para proporcionar un agua de alimentación estable de baja-turbidez para OI, a menudo se utiliza una combinación de coagulación, sedimentación o flotación por aire con filtración de arena o ultrafiltración; La RO solo se introduce cuando se requiere desalinización.
El orden de combinación también debe seguir los cambios en los contaminantes. Por ejemplo, agregar primero un oxidante puede mejorar el color, pero también puede generar moléculas pequeñas más hidrófilas, cambiando la carga sobre el carbón activado y las membranas; Después de que la filtración con carbón elimina el cloro residual, la etapa posterior pierde su protección antibacteriana. La integración de procesos debe considerar tanto la morfología química como el riesgo microbiano.
Riesgo clave: La viabilidad de la OI a menudo depende de si existe un destino para el concentrado.
VII. No olvide cuatro costos-a largo plazo al seleccionar un sistema
1. Agua de retrolavado, relavado y limpieza; 2. Consumo de energía de bombeo, aireación o alta-presión; 3. Vida útil y reposición de medios filtrantes, carbón activado y membranas; 4. Eliminación de aguas residuales de retrolavado, carbón activado gastado, líquido residual de limpieza y concentrado de RO. Las cotizaciones de equipos solo cubren el punto de compra; el flujo de subproductos determina la capacidad operativa-a largo plazo del sistema.
El enfoque más seguro es realizar pruebas utilizando muestras de agua representativas para establecer datos sobre flujo, presión diferencial, penetración, tasa de recuperación de limpieza y calidad del concentrado antes de determinar la escala y el margen de seguridad.
Conclusión: primero identifique qué es necesario bloquear y luego decida qué "red" utilizar.
La filtración con arena, la filtración con carbón, la ultrafiltración y la ósmosis inversa no son sustitutos, sino herramientas para diferentes objetivos. Las partículas, los coloides, la materia orgánica disuelta y la salinidad deben evaluarse por separado. Sólo incorporando en el plan de diseño tanto los parámetros del agua permeable como los destinos del flujo residual se podrá completar una verdadera selección de un sistema de tratamiento profundo.
