Filtración plisada de alto caudal para desalinización y tratamiento de agua

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Qué hace realmente la filtración de alto caudal

Los cartuchos filtrantes plisados de alto caudal combinan una gran área de medio con un flujo de interior a exterior o exterior a interior diseñado para un alto caudal de agua en un alojamiento compacto. Se utilizan después de rejillas, clarificación, filtración de medios, microfiltración o ultrafiltración y antes de la osmosis inversa, intercambiadores de calor, boquillas o equipos de reutilización. Su propósito es generalmente capturar sólidos en suspensión restantes y procesar interrupciones, no desalinizar.

Los filtros cápsula ocupan una escala diferente. Una cápsula puede proteger un analizador, una línea de muestreo, una corriente de dosificación química o un punto de uso pequeño, pero raramente es el dispositivo principal para el caudal completo de una planta municipal o de agua salada. Un lenguaje claro de aplicación evita que los clientes esperen que una pequeña cápsula de descarte cargue una carga sólida masiva.

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Desalinización de agua de mar y pretratamiento de ósmosis inversa

El agua de mar cruda puede contener arena, arcilla, clara, fragmentos de conchas, plankto, algas, flojos bacterianos, detritus orgánicos y partículas de corrosión. Tormentas, mareas y brotes de algas pueden cambiar esta carga rápidamente. Los químicos de tratamiento pueden crear flojos de hidróxidos de hierro o aluminio; si no se capturan adecuadamente, esas partículas se convierten en ensuciantes aguas abajo. Un cartucho de alto caudal cerca del skid de RO actúa como un último guardia contra el rompimiento del medio, residuos de tuberías y partículas transitorias.

DuPont identifica bacterias, arcilla, sílica coloidal e productos de corrosión del hierro como fuentes comunes de siltado y coloides en el agua de alimentación de RO.[1] Pall ha reportado problemas de RO asociados con el siltado en el rango de 2 a 63 micrómetros y componentes de algas que pasaron por el tratamiento de prefiltración por cartuchos convencionales.[2] La lección no es que un cartucho de prefiltración más fino resuelva todos los problemas del agua de mar. La criba de entrada, la coagulación, la flotación con aire disuelto, la filtración con medios o el pretratamiento por membranas puede ser necesario para controlar la carga antes del cartucho guardabarras.

El sodio y cloruro disueltos pasan por un cartucho partícula y son rechazados posteriormente por RO. La sílice disuelta también pasa hasta que se polimeriza o se vuelve coloidal. Especies de escala como calcita, sulfato de calcio, sulfato de bario y flúor de calcio se capturan solo después de la precipitación; la química y el antiscalante son necesarios para prevenir la deposición.

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Agua potable y agua de proceso industrial

El agua superficial puede llevar arcilla, siltado, fragmentos de algas, polen, flocos orgánicos y microorganismos. El agua subterránea puede producir hidróxido de hierro, óxido de manganesa y escala mineral cuando se expone a oxígeno o un cambio de pH. Los sistemas de distribución de las plantas pueden agregar lodo de acero, residuos de revestimiento de cemento, finos de carbón activado y fragmentos de resina de intercambio de iones. Los materiales del EPA describen la filtración como una manera de eliminar sólidos suspendidos y algunos microorganismos después del tratamiento aguas arriba.[3]

Los cartuchos de alto caudal son útiles como filtros de pulido antes de RO, elionización por electrodiálisis, suministro de agua para calderas, agua de bebidas, tanques de enfriamiento y nebulizadores. Su desafío es la variabilidad: un incidente en la clarificación o un evento de limpieza de tanques puede multiplicar la carga de sólidos y colapsar la vida de servicio. Las plantas deben monitorear la turbidez, el conteo de partículas, el Índice de Densidad de Siltado (SDI) donde sea relevante, la presión diferencial y la frecuencia de cambio de filtro. Un patrón de subida súbita en la presión es a menudo evidencia de un problema aguas arriba, no simplemente una solicitud de un contenedor de mayor tamaño.

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Aguas residuales municipales y reutilización

El efluente secundario puede contener flocos de lodos activados, células bacterianas, material polímerico extracelular, pelos y fibras textiles, celulosa, fragmentos de microplásticos, grava fina y sólidos precipitados. La eliminación química del fósforo puede agregar precipitados de aluminio, hierro o cal. El EPA describe la filtración terciaria como la remoción de residuales de flocos biológicos y precipitados de tratamiento con aluminio, hierro o cal.[4] Un cartrúcho de alto caudal puede pulir el efluente ya clarificado o proteger los sistemas UV, reutilizar membranas y satisfacer a los usuarios industriales.

El desecho sin tratar es generalmente demasiado sucio para un cartrúcho de pliegos finos. Ropas, papel, plásticos, objetos metálicos, arena y grava pertenecen a rejillas y sistemas de eliminación de grava. Un cartrúcho colocado antes de esas etapas se bloqueará rápidamente y creará un exceso de desecho. Incluso después del tratamiento secundario, los flocos biológicos deformables pueden penetrar o comprimir de manera diferente a la polvo de prueba rígido, por lo que los datos piloto bajo condiciones de flujo reales son valiosos.

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Aguas residuales industriales y sistemas de refrigeración

El desecho de acabado metálico puede contener precipitados de óxido de hierro, hidróxidos de zinc o níquel y polvo de pulido. Las corrientes de pulpa y papel pueden transportar fibras celulósicas y pigmentos de recubrimiento. Las plantas de alimentos pueden liberar granos de almidón, sólidos asociados a la grasa y flocos biológicos. Las corrientes de agua de enfriamiento recirculantes recogen arcos, cristales de escala, polvo atmosférico, algas y fragmentos de biofilm. En cada caso, la fracción disuelta—iones de metal, sales, azúcares, esfuerzos surfactantes o demanda química de oxígeno—no puede asumirse que desaparezca a través de un filtro partículas.

Los cartruchos de alto caudal funcionan mejor como protección de equipo o pulido final después del paso de separación en masa. La filtración de corriente lateral puede controlar los residuos de las corrientes de agua de enfriamiento recirculantes, mientras que la filtración de guardia de corriente completa protege las pasos de intercambio térmico de tamaño pequeño. Los medios y las selas deben adaptarse a los oxidantes, temperatura, pH y química de limpieza.

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Cómo especificar un filtro de alto caudal

Comience con los datos del agua de origen y la sensibilidad aguas abajo. Identifique los sólidos mediante microscopía, análisis de ceniza o métodos elementales cuando el costo de la falla lo justifique. Defina el requerido grado de retención como nominal o absoluto con un método de prueba comprendido. Luego, determine el área total de los medios para una caída de presión limpia, el caudal pico, la viscosidad, la carga de sólidos y la presión diferencial terminal aceptable.

La construcción del filtro debe evaluarse para resistencia a colapso, sellado de bypass, extraíbles y volumen de disposición. Si una planta de RO necesita una calidad de alimentación consistente, combine los datos de los cartuchos con las tendencias de turbiedad y SDI. Un cartucho que dura más porque permite partículas dañinas a través no es una mejora; un cartucho que se obstruye diariamente puede estar exponiendo una pretratamiento insuficiente. El objetivo es una operación aguas abajo estable a la menor costo de ciclo de vida defensible.

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Conclusión

La filtración de alta caudal controla la fracción suspendida: arena, arcilla, arcilla, restos de algas, flocos biológicos, óxido de hierro, productos de corrosión, escala precipitada, restos de resina y carryover de proceso. En la desalinización, protege la RO después del pretratamiento aguas arriba. En el agua potable y industrial, pulimenta el alimentación para equipos sensibles. En el reciclaje de aguas residuales, captura los restos biológicos y químicos después de la clarificación. No elimina sales disueltas, la mayoría de los organicos disueltos o cada patógeno. El mejor sistema, por lo tanto, combina un filtro guardia plisado correctamente calibrado con cribado, clarificación, tratamiento por membrana, desinfección y control químico apropiados a la fuente de agua.