Pretratamiento Convencional Vs Ultrafiltración

Comparación de Pre-tratamiento por

Ultrafiltración vs. Pre-Tratamiento

Convencional en Planta de Desaladora

en Mejillones

Ing. Manuel García de la Mata

Unitek S.A.

CONTENIDOS

Contenidos

Introducción

Conceptos básicos

Ventajas de UF vs tratamientos convencionales

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 pretratamientodeficiente

Objetivo del pretratamiento: acondicionar el agua para el buen funcionamiento y protecciónde 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 Planta 2

Caudal alimentación (agua de mar)

∼130 m3/hr (0,8 MGD) 300 m3/hr (1,9 MGD)

Producción (agua Demi) 50 m3/hr (0,3 MGD) 110 m3/hr (0,7 MGD)

Pretratamiento• DAF• Filtros de profundidad• Filtros de cartucho

• Filtros autolimpiantes• Ultrafiltración• Filtros de cartucho

Desmineralización• Ósmosis Inversa• Torres catiónica y aniónica• Lecho mixto

• Primer paso de Ósmosis Inversa• Segundo paso de Ósmosis Inversa• Electrodeionización continua (CEDI)

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 Planta 2

Caudal alimentación (agua de mar)

∼130 m3/hr (0,8 MGD) 300 m3/hr (1,9 MGD)

Producción (agua Demi) 50 m3/hr (0,3 MGD) 110 m3/hr (0,7 MGD)

Pretratamiento• DAF• Filtros de profundidad• Filtros de cartucho

• Filtros autolimpiantes• Ultrafiltración• Filtros de cartucho

Desmineralización• Ósmosis Inversa• Torres catiónica y aniónica• Lecho mixto

• Primer paso de Ósmosis Inversa• Segundo paso de Ósmosis Inversa• Electrodeionización continua (CEDI)

COMPARATIVA DE PLANTAS

Planta 1 Planta 2

Calidad de agua tratada No disponible SDI <3 100% del tiempo

REGISTRO SDI

Agua crudaSDI no medible

UltrafiltradaSDI < 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 meses20% @ 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 meses20% @ 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