Quan les empreses industrials duen a terme projectes de reutilització d'aigua, sovint comparen directament ultrafiltració, osmosi inversa i MBR amb l'esperança d'identificar la "millor" tecnologia. Tanmateix, des de la perspectiva de les aplicacions pràctiques d'enginyeria, aquest enfocament no és del tot precís.
Diferent tractament d'aigües recuperadesles tecnologies aborden diferents reptes. L'ultrafiltració s'adreça principalment a sòlids en suspensió i col·loides, l'osmosi inversa elimina principalment les sals dissoltes, mentre que l'MBR té un paper més important en el tractament biològic i la separació de sòlids-líquids. Aquestes tecnologies no sempre són alternatives simples entre si. En molts projectes, s'han de combinar segons les característiques de l'aigua de la font i els objectius de reutilització.
Per tant, quan parlem de tecnologies de tractament d'aigües recuperades per a la reutilització industrial, les preguntes més importants no són "Quina tecnologia és la millor?" sinó més aviat:Què s'ha d'eliminar de l'aigua d'origen i com es reutilitzarà finalment l'aigua tractada?
Quins problemes ha d'abordar el tractament de l'aigua recuperada?
Les aigües residuals de diferents fonts s'enfronten a diferents reptes després d'entrar en un tractament d'aigües recuperades sistema.Alguns corrents d'aigües residuals, fins i tot després del tractament convencional, encara poden tenir problemes principalment amb sòlids en suspensió i terbolesa. Altres poden contenir altes concentracions de matèria orgànica i requereixen un tractament biològic addicional. Alguns corrents d'aigües residuals industrials, fins i tot quan semblen relativament clars, encara poden contenir alts nivells de sals dissoltes, presentar una conductivitat elevada o contenir contaminants dissolts específics.És per això que cap tecnologia fixa única pot ser adequada per a tots els projectes de reutilització d'aigua industrial.
Des de la perspectiva dels objectius del tractament, un sistema d'aigua recuperada normalment necessita abordar problemes de qualitat de l'aigua a diferents nivells, incloses partícules més grans i sòlids en suspensió, col·loides i terbolesa, contaminants orgànics, microorganismes i sals dissoltes i altres contaminants.
La posició de cada tecnologia en el procés de tractament depèn principalment del que és capaç d'eliminar, més que de si la tecnologia en si es considera més o menys avançada.
UF: Proporciona una separació de líquids-sòlids estables per a l'aigua recuperada
Entre les diverses tecnologies de tractament de la reutilització de l'aigua, l'ultrafiltració generalment té un paper relativament-ben definit. UF pot retenir eficaçment sòlids en suspensió, col·loides i alguns microorganismes. Per tant, s'utilitza sovint en sistemes industrials de reutilització d'aigua per millorar l'estabilitat dels efluents. Per a les aigües residuals que ja han patit un tractament biològic o altres processos de tractament aigües amunt, la UF pot reduir encara més la terbolesa i el contingut de partícules, donant lloc a una qualitat de l'aigua més estable.
En un procés real de tractament d'aigua recuperada, UF pot servir com a unitat de filtració avançada abans de la reutilització o com a pretractament per a un sistema d'osmosi inversa.
Per exemple:
Tractament d'aigües residuals → UF → Desinfecció → Reutilització
O bé:
Tractament d'aigües residuals → UF → RO → Reutilització
El valor de l'UF no es limita a millorar la qualitat final de l'efluent. En els projectes que inclouen RO com a procés aigües avall, l'UF també pot ajudar a reduir les càrregues de contaminació de partícules que entren al sistema RO i proporcionar condicions d'aigua d'alimentació més estables per a l'osmosi inversa.Tanmateix, cal tenir en compte que la ultrafiltració no pot reduir eficaçment la majoria de sals dissoltes.
Si l'objectiu de reutilització d'una empresa industrial implica reduir la conductivitat, els sòlids dissolts totals o certs ions dissolts, l'UF per si sol no serà suficient per assolir la qualitat de l'aigua requerida.
RO: Quan el repte passa de partícules a substàncies dissoltes
Si la UF s'adreça principalment a les substàncies relativament més grans i visibles de l'aigua, la RO se centra més en les substàncies que ja hi estan dissoltes.
En els projectes de reutilització d'aigua industrial, quan l'aigua recuperada es destina a aplicacions amb requisits més estrictes de conductivitat, salinitat o contaminants dissolts, l'osmosi inversa sovint es converteix en una tecnologia de tractament important. Per exemple, algunes aplicacions d'aigua de procés industrial d'alta -qualitat o projectes de reutilització que requereixen un control addicional de la salinitat poden adoptar:Aigües residuals pretractades → UF → RO → Reutilització
Aquesta configuració no s'utilitza perquè la RO és "més avançada" que la UF, sinó perquè les dues tecnologies aborden reptes diferents.UF redueix la càrrega de partícules, col·loides i alguns microorganismes, mentre que RO redueix encara més les sals dissoltes i altres contaminants dissolts.
Per descomptat, RO no és adequat per a tots els projectes. L'OI funciona sota pressió i pot generar un corrent de concentrat. Per tant, el consum d'energia, la contaminació de la membrana i la gestió del concentrat són factors importants que s'han de tenir en compte durant el disseny del sistema. Si una aplicació de reutilització no requereix reducció de sal, afegir RO simplement per obtenir "aigua més pura" pot augmentar significativament tant el capital com els costos operatius de tot el sistema de reciclatge d'aigües residuals.
Per tant, el valor de la RO no rau en la idea que "tot projecte l'hauria d'utilitzar", sinó en la seva idoneïtat per a aplicacions que realment requereixen una dessalinització avançada.
MBR: Combinant el tractament biològic i la separació de membrana
El paper de l'MBR en el tractament d'aigües recuperades difereix del de l'UF i el RO. La característica principal de MBR és la integració del tractament biològic i la separació de membrana. No només realitza la separació de sòlids-líquids, sinó que també contribueix a la degradació biològica dels contaminants, cosa que l'associa més estretament amb l'etapa bàsica de tractament d'un sistema complet de tractament d'aigües residuals.
En els processos convencionals, les aigües residuals generalment requereixen sedimentació per a la separació de sòlids-líquids després del tractament biològic. MBR, però, utilitza mòduls de membrana per aconseguir la separació de sòlids-líquids i pot produir efluents relativament estables.
Un procés típic es pot representar com:Aigües residuals → MBR → Tractament avançat → Reutilització
Per a alguns projectes industrials, és possible que l'aigua tractada per MBR ja compleixi certs requisits de reutilització. Tanmateix, si l'aplicació final requereix una reducció addicional de les sals dissoltes o de la conductivitat, encara es poden requerir unitats de tractament avançades com ara RO aigües avall del MBR.
Això també explica per què MBR vs UF per a la reutilització d'aigua no es pot entendre simplement com una opció entre dues alternatives. L'MBR aborda principalment el tractament de contaminants orgànics i la separació de sòlids-líquids dins d'un sistema de tractament biològic, mentre que l'UF s'utilitza més habitualment per a una filtració addicional o com a unitat de pretractament protector per als sistemes de membranes aigües avall. Tot i que les seves funcions es poden solapar en determinats projectes, també poden exercir diferents funcions de tractament en molts projectes complexos de tractament d'aigües recuperades.
Quines són les diferències entre UF, RO i MBR?
Les diferències entre les tres tecnologies es fan més clares quan es consideren dins del mateix projecte.
|
Tecnologia |
Funció primària |
Principals objectius de tractament |
Posició típica |
|
UF |
Filtració per membrana i separació de sòlids-líquids |
Sòlids en suspensió, col·loides, terbolesa |
Filtració avançada o pretractament RO |
|
RO |
Separació de membrana avançada |
Sals dissoltes i certs contaminants dissolts |
Tractament de reutilització d'aigua d'alta-qualitat |
|
MBR |
Tractament biològic + separació de membrana |
Separació de contaminants orgànics i sòlids-líquids |
Fase principal de tractament d'aigües residuals |
Per tant, quan es busca elmillor tecnologia de tractament d'aigua recuperada, la resposta no sol ser només UF, RO o MBR.
La resposta més pràctica és:La solució més adequada pot ser una combinació de tecnologies que puguin assolir la qualitat de l'aigua objectiu alhora que s'adapten a les característiques de l'aigua de font i a les condicions de funcionament a llarg termini{0}}.
Quines altres opcions estan disponibles a més d'UF, RO i MBR?
Un sistema complet de tractament d'aigües recuperades no sol dependre només d'aquestes tres tecnologies de membrana. Per a les aigües residuals que contenen una gran quantitat de partícules relativament grans, els mètodes de filtració convencionals, com ara la filtració de sorra i la filtració multimèdia, encara poden tenir un paper important. Aquests processos poden servir com a pretractament i reduir la càrrega dels equips aigües avall.
Per a contaminants orgànics específics, es pot utilitzar l'adsorció de carbó activat per millorar encara més la qualitat de l'aigua. Alguns corrents d'aigües residuals industrials complexes també poden requerir processos com ara la coagulació i la sedimentació, la flotació d'aire dissolt, la separació d'aigua-del petroli o l'oxidació avançada.
La desinfecció també és una part important d'un sistema d'aigua recuperada. Depenent de l'aplicació final i dels requisits del projecte, es pot utilitzar desinfecció ultraviolada, cloració o altres mètodes per al control microbià.
Per tant, les tecnologies reals de tractament de la reutilització de l'aigua s'assembla més a una caixa d'eines. Els diferents projectes seleccionen unitats de tractament adequades d'aquesta gamma de tecnologies i les combinen en una seqüència adequada per formar un sistema complet.
El que més importa no és comparar tecnologies, sinó entendre com funcionen juntes
En els projectes d'enginyeria reals, la pregunta no sol ser: "Què és millor: UF, RO o MBR?" sinó més aviat, "Com s'han de combinar aquestes tecnologies per complir els requisits de reutilització?"
Per a projectes amb una qualitat d'aigua relativament senzilla que requereixen principalment control de sòlids en suspensió, una possible configuració és:
Tractament Biològic → UF → Desinfecció → Reutilització
Per a projectes amb espai d'instal·lació limitat i amb la necessitat d'un tractament relativament estable, una possible configuració és:
Aigües residuals → MBR → Polit → Reutilització
Per a projectes de reutilització d'aigua industrial que requereixen una reducció addicional de la salinitat i la conductivitat, el procés pot ser:
Tractament d'aigües residuals → UF o MBR → RO → Reutilització
Les diferències entre aquestes combinacions tecnològiques sorgeixen essencialment de dos factors clau: la qualitat de l'aigua de font i l'aplicació final de reutilització. Aquestes són també les primeres consideracions que cal aclarir a l'hora de dissenyar tecnologies de tractament d'aigües recuperades per a la reutilització industrial.
A l'hora de seleccionar tecnologies, també s'han de tenir en compte factors més enllà de l'equip
Compliment dels requisits de qualitat de l'aiguano és l'únic criteri per avaluar un sistema. Els projectes industrials també han de considerar si la font d'aigua experimenta fluctuacions importants. Per exemple,canvis en els cicles de producciópot provocar variacions en les concentracions de DQO, salinitat o petroli. Si un sistema està dissenyat només per a condicions d'operació ideals, es poden produir problemes com ara una capacitat de tractament insuficient o una incrustació accelerada de la membrana durant el funcionament real.
Espai d'instal·lació disponibletambé pot afectar la selecció del procés. Quan algunes empreses actualitzen les instal·lacions de tractament d'aigües residuals existents, el terreny i l'espai d'instal·lació poden ser molt limitats, la qual cosa fa que la compacitat del sistema sigui una consideració important. Per a projectes que utilitzen RO,gestió del concentrattampoc s'ha de passar per alt. Per als sistemes de membrana,la freqüència de neteja, el consum de productes químics i el{0}}manteniment a llarg terminitambé s'ha de tenir en compte.
Per tant, la selecció de tecnologia és essencialment un procés de trobar un equilibri entre els objectius de qualitat de l'aigua, l'estabilitat del sistema, els costos operatius i les condicions del lloc. Un sistema que teòricament pot produir la màxima qualitat d'aigua no és necessàriament el més econòmicsistema de reciclatge d'aigües residualsper a un projecte real.
Conclusió: cap tecnologia única és adequada per a cada projecte d'aigua recuperada
UF, RO i MBR són tecnologies de tractament importants en les aplicacions industrials de reutilització d'aigua actuals, però no són simplement alternatives competidores.UF és molt adequat per abordar sòlids en suspensió i col·loides, L'OI s'utilitza per reduir encara més les sals dissoltes, mentreMBR combina el tractament biològic i la separació per membrana, proporcionant una opció per tractar aigües residuals complexes i produir efluents estables.
Per tant, a l'hora de planificar atractament d'aigües recuperadesprojecte, les preguntes que realment cal respondre no són "Quina tecnologia és la millor?" sinó més aviat:
Quins contaminants hi ha a l'aigua de font?
Quin nivell de qualitat de l'aigua es requereix per a l'aplicació final?
Quines unitats de tractament poden complir aquests requisits a un cost operatiu raonable?
Un cop aquestes preguntes s'han definit clarament, UF, RO, MBR i altres tecnologies de tractament de reutilització d'aigua es poden combinar adequadament per desenvolupar una solució de tractament adequada al projecte específic.
Per als projectes de reutilització d'aigua industrial a llarg termini-, l'anomenada-tecnologia de tractament d'aigua millor recuperada no és un únic equip, sinó una solució integrada que aconsegueix un equilibri raonable entre les condicions de l'aigua de font, els objectius de reutilització, l'estabilitat del sistema i els costos operatius a-a llarg termini.