Quando muitas pessoas encontram pela primeira vez sistemas de tratamento de água por membrana, a ultrafiltração, a nanofiltração e a osmose reversa muitas vezes parecem muito semelhantes. Todas são tecnologias de "filtragem por membrana", todas exigem operação-acionada por pressão e até mesmo a aparência do equipamento é bastante semelhante. No entanto, uma vez aplicados em projetos industriais reais, fica claro que estes três processos resolvem, na verdade, problemas completamente diferentes. Alguns são adequados para tratar água turva; alguns são projetados para reduzir a dureza; enquanto outros são usados especificamente para dessalinização profunda.
Em muitos projetos, a alta pressão operacional, a frequente incrustação da membrana e o aumento dos custos operacionais não são causados por problemas de equipamento em si, mas porque a relação entre UF, NF e RO não foi claramente compreendida durante a fase inicial do projeto.
A maior diferença entre os três sistemas de membrana não é apenas a “precisão de filtração”
Quando muitos usuários entendem pela primeira vez os sistemas de membrana, a primeira coisa que notam éprecisão de filtração. A ultrafiltração tem uma precisão de filtração relativamente alta; a nanofiltração é mais fina; e a osmose reversa é a melhor. Mas em aplicações reais de engenharia, o que realmente importa não é “o que filtra as partículas menores”, mas sim: o que exatamente ele remove?
Por exemplo, no mesmo balde de água bruta, hápodem ser areia, ferrugem, sólidos suspensos, bactérias, colóides, matéria orgânica, bem como íons de cálcio e magnésio, sais, metais pesados e contaminantes dissolvidos.No entanto, os alvos de tratamento dos sistemas UF, NF e RO são completamente diferentes.
A ultrafiltração é mais como uma "triagem de impurezas"
A principal função de um sistema de ultrafiltração é primeiro separar as "substâncias de partículas grandes-visíveis ou propensas a contaminação" da água. Por exemplo:
- Sólidos suspensos
- Colóides
- Sedimento e areia
- Matéria orgânica macromolecular
- Algumas bactérias
Estas substâncias são relativamente grandes em tamanho e podem ser retidas diretamente pela membrana de ultrafiltração. Contudo, a ultrafiltração tem uma característica óbvia: não remove sais dissolvidos em grande escala. Por outras palavras, os iões de cálcio e magnésio, bem como alguns sais minerais na água, ainda são retidos.
É por isso que muitos usuários notam que embora a água fique muito límpida após a ultrafiltração, a condutividade não muda significativamente. É também por isso que a ultrafiltração é frequentemente usada na fase de pré-tratamento em muitos projetos de tratamento de água de sistemas uf. O seu valor real não é a dessalinização final, masreduzindo o risco de incrustação para sistemas a jusante.
Nanofiltração entra na fase de “separação seletiva”
Se a ultrafiltração resolve principalmente o “problema de partículas grandes”, então um sistema de nanofiltração já começou a resolver o “problema de separação parcial de íons”. Este também é o aspecto mais incompreendido da nanofiltração.
Muitas pessoas acreditam que a nanofiltração está simplesmente “entre a ultrafiltração e a osmose reversa”, mas na realidade, a sua maior característica é quecomeça a fornecer capacidade de dessalinização seletiva.Por exemplo, no tratamento de água industrial, algumas fontes de água de alta{0}dureza contêm grandes quantidades de íons de cálcio e magnésio. Se estes entrarem diretamente nos sistemas downstream, o dimensionamento poderá ocorrer facilmente.
Neste ponto, a nanofiltração pode preferencialmente remover alguns íons divalentes enquanto retém parte dos íons monovalentes. Portanto, a nanofiltração não é nem como a ultrafiltração, que quase não realiza dessalinização, nem como a osmose reversa, que realiza dessalinização profunda. Isso émais adequado para aplicações que exigem "separação moderada".
É por isso que muitos sistemas industriais de amaciamento de água priorizam os processos NF. Além disso, a nanofiltração também requer operação-acionada por pressão e produz descarga de concentrado durante a operação. Portanto, a taxa de recuperação e o tratamento concentrado são geralmente considerados simultaneamente durante o projeto do sistema.
A osmose reversa é o verdadeiro processo de “dessalinização profunda”
A maior diferença entre um sistema de osmose reversa e UF ou NF é que não se trata mais de uma simples filtração, masseparação profunda. RO tem precisão de filtração extremamente alta. Ele permite que as moléculas de água passem enquanto retém a maioria dos sais, íons e vestígios de impurezas no outro lado da membrana.a ultrafiltração lida principalmente com “partículas”; a nanofiltração lida principalmente com “íons parciais”; enquanto a osmose reversa lida diretamente com a "maioria das substâncias dissolvidas".
Como resultado, o RO é amplamente utilizado em sistemas de água pura industrial, água de alta-pureza e água ultrapura. Especialmente em aplicações de processo de alto-padrão, como eletrônica, fabricação de precisão eprodutos farmacêuticos para osmose reversa, a osmose reversa tornou-se uma das principais tecnologias.
No entanto, muitos usuários ignoram uma questão importante: quanto mais preciso for o sistema RO, maiores serão os requisitos de qualidade da água de alimentação. Se a água bruta contiver sólidos suspensos em excesso, colóides ou contaminantes orgânicos, a incrustação da membrana pode ocorrer facilmente. Portanto, em projetos de engenharia reais, o RO raramente é usado sozinho.
Mais comumente, umprocesso combinado de "ultrafiltração + osmose reversa"é adotado. A ultrafiltração de front-end reduz a carga de contaminação, enquanto o RO de back-end realiza dessalinização profunda. Isso se tornou uma lógica de processo madura em projetos industriais.
Por que muitos projetos industriais usam UF, NF e RO juntos?
Muitos usuários perguntam: como o RO tem a mais alta precisão, por que não usar diretamente a osmose reversa? Os sistemas de membrana não são “quanto maior a precisão, mais versátil é o sistema”. Na verdade,quanto mais preciso o sistema, mais sensível ele se torna às condições da água de alimentação.Se todos os contaminantes forem tratados diretamente pelo RO:
- A pressão operacional aumenta
- A incrustação da membrana acelera
- A frequência de limpeza também aumenta
Portanto, os projetos industriais enfatizam o “tratamento escalonado”.
Por exemplo,a ultrafiltração-de front-end primeiro remove sólidos suspensos e colóides, a nanofiltração intermediária reduz parte da dureza e, finalmente, a OR realiza uma dessalinização profunda.Cada estágio trata apenas do problema para o qual é mais adequado. Como resultado, todo o sistema opera de forma mais estável. Atualmente, muitos isistemas industriais de ultrafiltraçãotambém estão se desenvolvendo em direção à modularização e automação. Seu principal objetivo não é simplesmente melhorar a precisão da filtração, mas aumentar a estabilidade operacional de todo o sistema de membranas.
Não se concentre apenas em “Se a água parece limpa” durante a seleção do sistema
Muitas empresas caem facilmente num mal-entendido durante a fase inicial de seleção: concentram-se apenas na qualidade final da água. No entanto, o que realmente importa no tratamento de água industrial é se o sistema pode operar de forma estável a longo prazo. Isto ocorre porque diferentes processos envolvem diferentes:
- Consumo de energia
- Taxas de recuperação
- Ciclos de limpeza
- Pressões operacionais
- Recursos-antiincrustantes
Portanto, um projeto de sistema verdadeiramente razoável geralmente não se trata de "escolher apenas uma membrana", mas de combinar diferentes tecnologias de acordo com as condições da água bruta. Para usuários industriais, uma combinação de processos adequada é muitas vezes mais importante do que um único equipamento de alta-especificação.