ABLANDAMIENTO POR EL PROCESO DE MEMBRANAS

 

La tecnología de tratamiento de aguas por medio de membranas ha tenido avances significativos en los últimos años. El desarrollo y la manufactura de películas de polímetros han logrado no solo el tamizado de finas partículas coloidales, sino también de moléculas y sólidos disueltos en forma de cationes y aniones que solo pueden ser separados por este tipo de tecnología.

Los avances científicos y tecnológicos en membranas ha mejorado su selectividad y eficiencia y al mismo tiempo ha disminuido su costo, por lo que ya es una opción a procesos convencionales tales como el ablandamiento del agua o remoción de iones que causan formación de precipitados en equipos de proceso industrial como son: calderas, sistemas de enfriamiento por medios evaporativos o cuando el agua de proceso se requiere libre de sales incrustantes.

 

ABLANDAMIENTO POR MEDIO DE RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO: Tradicionalmente el ablandamiento del agua se efectúa por medio de resinas intercambiadoras de iones en ciclo sodio. También, aunque menos extensivamente se emplea el proceso cal/soda ash en frío o en caliente.

En ambos procesos se intercambian iones sodio por iones calcio y magnesio principalmente, y de esta manera el agua ya no forman precipitados de sulfatos y carbonatos de calcio y magnesio que dañan tuberías, calderas, sistemas de enfriamiento y componentes de la planta de producción o del edificio donde se procesa agua de alta dureza.

El proceso de intercambio iónico es muy efectivo en la suavización del agua, cuando se tiene el programa adecuado de regeneración de la resina y se tiene el cuidado de suministrar la sal necesaria para el ciclo de regeneración.

Este proceso de ablandamiento con resinas catiónicas en ciclo sodio no es muy amigable desde el punto de vista ecológico y sustentable, ya que en cada ciclo de regeneración debe desecharse al drenaje o algún sitio de captación y confinamiento el concentrado de sales que se genera en el proceso de reactivación de la resina.

Si el volumen de agua empleada en la regeneración es muy grande deberá reportarse al organismo encargado de la red de drenaje como son las juntas de agua municipales y pagar por el permiso para desechar este concentrado salino.

Otro costo involucrado en el ablandamiento es la adquisición continua de sal para regenerar la resina, y que representa uno de los principales gastos en el ablandamiento del agua.

Desde el punto de vista químico, la reacción química de sustitución que se efectúa durante el ciclo de regeneración de la resina es altamente ineficiente ya que estequimétricamente solo se requieren de alrededor de 60 grs. de sal NaCl para regresar la resina a su condición original en ciclo sodio. En la práctica la cantidad de sal requerida es de 200 a 250 grs por litro para reactivar la resina para otro ciclo de ablandamiento del agua. En la regeneración, este excedente de sal que no se emplea se vierte al drenaje cuando se efectúa la regeneración de la resina.

 

ABLANDAMIENTO POR MEMBRANAS En la tecnología de filtración en membrana se cuenta con películas que son de un tamaño suficientemente grande para permitir el paso de agua y de iones de diámetro pequeño y rechazan o impiden el paso a través de la película de iones de tamaño relativamente grande como: Ca+2, Mg+2, Fe+3. SO4-2, NO3-, PO4-3.

Si el agua cruda, con su contenido original de sales disueltas en forma de iones pasa por esta membrana, se tendrá un filtrado de agua con iones de pequeño tamaño como son: Na+, K+, Cl-etc, y libre de dureza. El concentrado o rechazo de la película acarrea consigo los iones de gran tamaño, entre ellos los causantes de la dureza en el agua.

La virtud de este proceso es que no requiere de consumibles como la sal, que finalmente se desecha al drenaje.

Las membranas de nanofiltración, que es el tipo de película que es capaz de efectuar esta separación, deberán por supuesto limpiarse y darles el mantenimiento que se requiere para que siempre se tengan en óptimas condiciones de operación, pero su costo de mantenimiento es mínimo comparado con el costo de operación del proceso tradicional de suavización por intercambio iónico.

Una limitante de esta opción de suavización del agua es el rechazo o desecho de agua que se produce en la membrana y que es de un 50% (cuando es muy alta la dureza del agua cruda) hasta un 25% (cuando la dureza del agua a procesar es relativamente baja).

Se tiene un círculo virtuoso en este proceso, cuando el agua de rechazo tiene un aprovechamiento en usos en los cuales es tolerable el empleo de agua dura, como por ejemplo: en riego de jardines o en limpieza de la planta de producción.

Otras opciones son el regreso del agua al pozo de producción, si es el caso, o también si solo se ablanda una parte del agua que se consume en la planta, el rechazo se agrega al agua de consumo general donde se diluye y no impacta sensiblemente la calidad del agua de consumo para usos generales.

Cuando la dureza del agua es muy alta, el rechazo acarrea muchas sales, por lo que no es conveniente algún uso práctico y debe desecharse al drenaje o regresarse al pozo de producción cuando sea posible.

En resumen el ablandamiento por membranas es una opción muy viable desde el punto de vista económico y sustentable, cuando es posible recuperar y darle uso al agua de rechazo.

Cuando no es así, el responsable de la decisión deberá evaluar las tecnologías de suavización disponibles y decidir por la que le es más favorable.

 

CASOS TÍPICOS:

Hospital Regional de Ojinaga Chih. En la ciudad de Ojinaga Chihuahua se tiene un acuífero con mucha salinidad.

Es muy alto el contenido de dureza, principalmente en forma de sulfato de calcio. La dureza del agua fluctúa entre los 900 y 1200 ppm y el agua es altamente incrustante.

Su problema es que el uso directo del agua daña calderas, sistemas de enfriamiento, equipos y demás materiales del hospital, algunos de ellos de muy alto costo

Se instaló un equipo de membranas con lo cual fueron resueltos todos los problemas que anteriormente se tenían.

Debido a la alta dureza y salinidad del agua se tiene ajustado el equipo a una relación 1:1 producto rechazo (50% de recuperación como producto) con un agua con un contenido promedio de 10 ppm de sólidos disueltos

Por la alta salinidad del rechazo, esta agua no puede tener ningún uso y se vierte al drenaje.

 

 

 

Agropecuaria Lomas Del Consuelo: Esta industria procesa verduras y hortalizas en forma de encurtidos para exportación a Estados Unidos.

Los estándares de calidad les piden agua libre de pirógenos y patógenos, por lo que se instaló un equipo de membranas donde se obtiene agua que cumple con estas normas. El agua producto se emplea en la formulación de los encurtidos y para uso en la caldera..

El rechazo aunque tiene un muy alto contenido de sólidos disueltos se agrega al agua de consumo en servicios generales, donde tienen alto consumo en baños, limpieza de maquinas y equipos, etc. y este circulo virtuoso ya tiene en práctica mas de 5 años con resultados muy satisfactorios.

 

 

 

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