Membranas de água do mar: como funcionam, o que procurar e como mantê-las funcionando

O que são as membranas de água do mar e por que são importantes

Membranas de água do mar são elementos de filtração semipermeáveis ​​no núcleo dos sistemas de dessalinização de osmose reversa da água do mar (SWRO) - a tecnologia responsável por converter a água salgada do oceano em água doce e potável, forçando-a sob alta pressão através de uma densa barreira polimérica que rejeita sais dissolvidos, minerais e outros contaminantes, permitindo a passagem de moléculas de água. Estas membranas não são simplesmente filtros no sentido convencional; eles operam através de um mecanismo de separação baseado em difusão em nível molecular, discriminando entre moléculas de água e espécies iônicas dissolvidas como sódio, cloreto, magnésio, sulfato e centenas de outros compostos presentes na água do mar.

A importância global das membranas de osmose reversa da água do mar cresceu enormemente nas últimas três décadas, à medida que a escassez de água doce se tornou um dos desafios de recursos mais prementes que as nações desenvolvidas e em desenvolvimento enfrentam. As regiões costeiras, as comunidades insulares, os países áridos e as operações industriais com escassez de água dependem cada vez mais da dessalinização SWRO como fonte primária ou suplementar de água potável e de processo. O desempenho, a durabilidade e o custo das membranas de RO de água do mar determinam diretamente a viabilidade e a economia de todo o sistema de dessalinização — tornando a seleção, operação e manutenção desses elementos um assunto de importância prática crítica para engenheiros de fábrica, projetistas de sistemas e operadores de instalações em todo o mundo.

As membranas modernas de dessalinização de água do mar são produtos altamente projetados que representam décadas de refinamento da ciência dos materiais. As melhores membranas SWRO contemporâneas alcançam taxas de rejeição de sal acima de 99,8%, operam em pressões de alimentação de 55 a 70 bar e fornecem valores específicos de consumo de energia de 2 a 3 kWh por metro cúbico de permeado produzido - uma melhoria dramática em relação às gerações anteriores de tecnologia de membrana e um nível de desempenho que continua a melhorar gradativamente à medida que a química da membrana e o design do módulo avançam. Compreender como essas membranas funcionam, o que as diferencia de outros tipos de membranas de OR e como mantê-las funcionando de acordo com suas especificações nominais ao longo de sua vida útil é a base para uma operação eficaz do sistema SWRO.

Como funcionam as membranas de osmose reversa de água do mar

O princípio operacional de uma membrana de osmose reversa de água do mar é a reversão projetada da osmose – o processo natural pelo qual a água se move através de uma membrana semipermeável de uma região de menor concentração de soluto para maior concentração de soluto, a fim de equalizar o potencial químico. Na osmose natural, a água doce se moveria espontaneamente em direção a uma solução salina concentrada. A osmose reversa aplica pressão hidráulica que excede a pressão osmótica da água de alimentação salina para forçar o fluxo na direção oposta – empurrando as moléculas de água da água do mar concentrada através da membrana e para o fluxo de permeado de baixa salinidade, enquanto os sais rejeitados e os sólidos dissolvidos são concentrados no fluxo de salmoura restante que sai do elemento de membrana.

A pressão osmótica da água do mar padrão (aproximadamente 35.000 mg/L de sólidos totais dissolvidos) é de cerca de 27 bar. Para conduzir a permeação da água através da membrana a taxas de fluxo úteis, os sistemas SWRO devem aplicar pressões operacionais significativamente acima desta pressão osmótica – normalmente 55 a 70 bar em plantas de dessalinização de água do mar em grande escala. Este requisito de alta pressão é a principal razão pela qual as membranas de RO de água do mar são estrutural e quimicamente distintas das membranas de RO de água salobra ou de água encanada usadas em aplicações de baixa salinidade, que operam em pressões de alimentação de apenas 10–25 bar. Uma membrana projetada para serviços de água salobra seria fisicamente danificada ou permitiria uma passagem de sal inaceitavelmente alta se fosse submetida às pressões operacionais exigidas para a dessalinização da água do mar.

No nível do material, a separação em uma membrana de RO de água do mar ocorre dentro de uma camada ativa extremamente fina - normalmente uma estrutura composta de película fina de poliamida (TFC) com aproximadamente 100-200 nanômetros de espessura - que fica sobre uma camada de suporte de polissulfona e um tecido externo de poliéster para integridade estrutural. A camada ativa de poliamida contém uma rede densa de polímero reticulado com poros em escala subnanométrica através dos quais as moléculas de água podem se difundir através do mecanismo de difusão de solução. Íons dissolvidos como Na⁺ e Cl⁻, apesar de serem menores que o tamanho nominal dos poros da membrana, são rejeitados porque suas camadas de hidratação (as moléculas de água circundantes que os íons carregam consigo em solução) são muito grandes para passar eficientemente através da rede de poliamida, e porque a natureza carregada da superfície da poliamida repele eletrostaticamente as espécies iônicas.

Tipos de elementos de membrana de água do mar: configuração e formato

As membranas de dessalinização de água do mar são fabricadas e implantadas em diversas configurações físicas, cada uma adequada para diferentes escalas e requisitos de aplicação. Compreender os formatos disponíveis ajuda a projetar sistemas que otimizam custo, desempenho e facilidade de manutenção para um determinado projeto.

Elementos de membrana enrolada em espiral

Os elementos enrolados em espiral são de longe a configuração dominante na dessalinização SWRO comercial e industrial, representando a esmagadora maioria da capacidade instalada de membrana de água do mar em todo o mundo. Um elemento de membrana RO de água do mar enrolado em espiral consiste em múltiplas folhas de membrana plana - cada uma compreendendo duas folhas de material de membrana ativa ligadas costas com costas com um espaçador de permeado entre elas - enroladas em torno de um tubo central de coleta de permeado junto com uma malha espaçadora de alimentação entre folhas de membrana adjacentes. O elemento cilíndrico resultante é envolto em um envoltório externo de fibra de vidro ou ABS com tampas nas extremidades e dispositivos anti-telescópicos.

Os elementos enrolados em espiral SWRO padrão têm 8 polegadas de diâmetro e 40 polegadas de comprimento (o formato 8040 padrão da indústria), embora os elementos de 4 polegadas de diâmetro (formato 4040) sejam amplamente utilizados para sistemas menores, como geradores de água para iates, sistemas de abastecimento de água em ilhas e aplicações de água de processo industrial. Vários elementos são instalados em série dentro de um vaso de pressão (normalmente de 6 a 7 elementos por vaso para sistemas de 8 polegadas), com o concentrado de cada elemento se tornando a alimentação para o próximo, concentrando progressivamente o fluxo de salmoura ao longo do comprimento do vaso enquanto o permeado é coletado de todos os elementos simultaneamente.

Elementos de membrana de fibra oca

As membranas de fibra oca para água do mar consistem em feixes de membranas de fibra oca da espessura de um fio de cabelo - cada fibra sendo um tubo autossustentável de poliamida ou outro polímero de membrana com aproximadamente 50-300 mícrons de diâmetro externo - através dos quais a água do mar é forçada sob pressão. A água permeia através da parede da fibra enquanto a salmoura rejeitada pelo sal sai do lúmen da fibra. Os elementos SWRO de fibra oca alcançam uma densidade de empacotamento muito alta (grande área de membrana por unidade de volume) em comparação com elementos enrolados em espiral, o que pode reduzir a pegada física de um sistema de dessalinização. No entanto, as membranas de fibra oca para água do mar são mais suscetíveis a incrustações e entupimentos irreversíveis do que os elementos enrolados em espiral porque os lúmens estreitos das fibras podem bloquear com partículas suspensas e, como resultado, são menos amplamente utilizadas em aplicações contemporâneas de dessalinização em grande escala.

Variantes de elementos de alta área e alta produtividade

Dentro do formato espiral dominante 8040, os fabricantes de membranas de água do mar desenvolveram variantes com áreas de membrana ativa progressivamente maiores por elemento - conseguidas usando espaçadores de alimentação mais finos, enrolamento mais apertado e elementos de maior diâmetro (elementos de 16 polegadas de diâmetro estão agora disponíveis comercialmente). Elementos de membrana SWRO de alta produtividade com áreas ativas de 400–440 pés² (37–41 m²) por elemento 8040, em comparação com o padrão anterior de 300–340 pés² por elemento, reduzem o número de vasos de pressão e elementos necessários para uma determinada capacidade de produção, reduzindo diretamente o custo de capital e a área ocupada. Esses elementos de grande área operam com taxas de fluxo de permeado mais altas, o que requer um gerenciamento cuidadoso da incrustação para evitar a incrustação acelerada da membrana.

Principais parâmetros de desempenho para membranas SWRO: o que os números significam

As fichas técnicas das membranas de água do mar contêm um conjunto de parâmetros de desempenho padronizados que permitem aos engenheiros comparar produtos e prever o desempenho do sistema. Compreender o que cada parâmetro significa e como ele se traduz no comportamento real do sistema de dessalinização é essencial para a seleção informada da membrana e o monitoramento do desempenho.

Selecionando a membrana RO de água do mar certa para sua aplicação

A seleção da membrana de dessalinização de água do mar mais adequada para um projeto específico requer uma avaliação sistemática da química da água de alimentação, da qualidade necessária do permeado, da meta de recuperação do sistema, das restrições de energia e do ambiente operacional. Nenhum produto de membrana é universalmente ideal – a seleção correta depende da adequação das características da membrana às demandas específicas de cada aplicação.

Salinidade e temperatura da água de alimentação

A salinidade da água do mar varia significativamente de acordo com o local – de aproximadamente 33.000 mg/L TDS nas águas mais frias do Atlântico até mais de 45.000 mg/L TDS no Golfo Pérsico, no Mar Vermelho e em certas baías costeiras fechadas. Maior salinidade significa maior pressão osmótica, o que requer maior pressão operacional para atingir um fluxo de permeado equivalente – ou alternativamente, aceitar menor recuperação do sistema. A temperatura da água de alimentação também afeta profundamente o desempenho da membrana: a viscosidade da água diminui em temperaturas mais altas, aumentando a permeabilidade da membrana e permitindo maior fluxo de permeado na mesma pressão operacional. No entanto, temperaturas mais altas também reduzem a rejeição de sal, e a maioria das membranas SWRO têm limites máximos de temperatura operacional de 40–45°C. Para fontes de água do mar em alta temperatura, a seleção de membranas deve priorizar produtos com rejeição estável de sal demonstrada em temperaturas elevadas, em vez de simplesmente maximizar o desempenho do fluxo em baixa temperatura.

Qualidade necessária da água permeada

A meta de qualidade do permeado influencia a seleção da membrana em termos de especificação de rejeição de sal. Para a produção de água potável de acordo com as diretrizes de água potável da OMS, um sistema SWRO de passagem única usando membranas com 99,7–99,8% de rejeição de sal normalmente produz permeado na faixa de 200–400 mg/L TDS a partir de alimentação de água do mar padrão – aceitável após mistura com uma pequena proporção de água de desvio e remineralização. Para aplicações que exigem água ultrapura – farmacêutica, fabricação de semicondutores ou alimentação de caldeira de alta pressão – um arranjo de RO de duas passagens usando um segundo estágio de membranas de água salobra de baixa pressão no permeado SWRO pode ser necessário para atingir níveis de TDS abaixo de 50 mg/L. A rejeição de boro é uma preocupação específica para irrigação agrícola e aplicações de água potável, uma vez que as membranas SWRO de poliamida padrão rejeitam o boro de forma menos eficiente do que os íons monovalentes - membranas SWRO especializadas com alta rejeição de boro ou processamento de segunda passagem em pH elevado podem ser necessários onde os limites de boro são rigorosos.

Taxa de recuperação do sistema

A recuperação do sistema é a fração da água de alimentação que emerge como produto permeado – expressa como uma porcentagem. A recuperação típica do sistema SWRO varia de 35% a 50% para sistemas de estágio único, o que significa que 35–50 litros de água doce são produzidos para cada 100 litros de água do mar alimentados ao sistema, com o restante saindo como salmoura concentrada. Uma recuperação mais elevada é economicamente atrativa, pois reduz o consumo de energia por unidade de água do produto e minimiza o volume de eliminação de salmoura, mas concentra sais do lado da alimentação e minerais pouco solúveis mais próximos dos seus limites de saturação, aumentando o risco de incrustações na superfície da membrana. A seleção de membranas para sistemas SWRO de alta recuperação deve priorizar produtos com desempenho estabelecido nos níveis de polarização de concentração mais elevados associados à recuperação elevada, e a dosagem anti-incrustante e o gerenciamento da química da água de alimentação tornam-se ainda mais críticos em taxas de recuperação acima de 45%.

Incrustação de membrana de água do mar: tipos, causas e prevenção

A incrustação da membrana é o acúmulo gradual de materiais sobre ou dentro da superfície da membrana que reduz o fluxo do permeado, aumenta a queda de pressão através dos elementos da membrana e, em casos graves, causa deterioração irreversível do desempenho de rejeição de sal. A incrustação é o principal desafio operacional em sistemas de osmose reversa de água do mar e o principal impulsionador da frequência de limpeza, do consumo de produtos químicos e, em última análise, dos custos de substituição de membranas. Compreender os diferentes tipos de incrustações que afetam as membranas SWRO e suas causas básicas é a base de uma estratégia de prevenção eficaz.

Incrustação Particulada e Coloidal

Partículas suspensas, colóides, lodo, argila e detritos orgânicos finos na água do mar podem se depositar no espaçador de alimentação e na superfície da membrana dentro dos elementos enrolados em espiral, restringindo progressivamente os canais de fluxo e aumentando a pressão diferencial ao longo do elemento. O Índice de Densidade de Silte (SDI) é a medida padrão usada para quantificar o potencial de incrustação de partículas da água de alimentação SWRO – um valor SDI15 abaixo de 3 é a meta geral para membranas SWRO enroladas em espiral, com valores abaixo de 2 preferidos para sistemas de alto fluxo. Alcançar um SDI suficientemente baixo requer um pré-tratamento adequado a montante – normalmente coagulação, floculação e membranas convencionais de filtração ou ultrafiltração (UF) como a etapa de pré-tratamento imediatamente a montante do sistema SWRO. O pré-tratamento de ultrafiltração tornou-se o padrão da indústria para novas plantas SWRO de grande escala devido à sua capacidade consistente de fornecer valores de SDI abaixo de 2, independentemente das variações na qualidade da água do mar bruta durante eventos de proliferação de algas, tempestades e mudanças sazonais de turbidez.

Incrustação biológica (bioincrustação)

A bioincrustação – a formação de biofilmes microbianos na membrana SWRO e nas superfícies dos espaçadores de alimentação – é amplamente considerada o tipo de incrustação mais problemático e difícil de controlar na dessalinização da água do mar. A água do mar contém abundantes microrganismos marinhos que se fixam prontamente às superfícies das membranas, multiplicam-se e produzem substâncias poliméricas extracelulares (EPS) que formam uma camada de biofilme adesiva e coerente. Mesmo em concentrações celulares muito baixas, a bioincrustação pode evoluir para biofilmes que limitam o desempenho dentro de dias a semanas de operação do sistema, causando declínio significativo do fluxo e aumento da pressão diferencial. A desinfecção padrão com cloro livre não pode ser usada continuamente com membranas SWRO de poliamida porque o cloro degrada a camada ativa de poliamida - em vez disso, biocidas não oxidantes (como DBNPA ou isotiazolonas) são usados ​​para dosagem intermitente, combinados com limpeza regular no local (CIP) usando formulações de limpeza biocidas quando os indicadores de bioincrustação acionam a intervenção.

Dimensionamento

À medida que a água permeia as membranas SWRO, os sais minerais pouco solúveis no lado da alimentação tornam-se progressivamente concentrados. Quando sua concentração excede o limite de solubilidade, a precipitação ocorre na superfície da membrana como incrustações - normalmente carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sulfato de bário, sulfato de estrôncio ou incrustações de sílica, dependendo da química da água do mar e da recuperação do sistema. Os depósitos de incrustações bloqueiam fisicamente os poros da membrana e os canais de alimentação, causando declínio do fluxo e aumento da pressão diferencial que imita de perto a incrustação de partículas em seus sintomas, mas responde a produtos químicos de limpeza totalmente diferentes. A dosagem anti-incrustante – injetando produtos químicos inibidores de incrustações na água de alimentação SWRO em baixas concentrações (normalmente 2–5 mg/L) – é a principal estratégia preventiva, com dosagem de ácido para controlar a incrustação de carbonato como uma medida suplementar onde o risco de incrustação de carbonato é alto.

Sistemas de pré-tratamento que protegem as membranas da água do mar

A vida útil e a frequência de limpeza das membranas SWRO são diretamente determinadas pela qualidade da água de alimentação que lhes é fornecida – que por sua vez é determinada pela eficácia do sistema de pré-tratamento a montante. O pré-tratamento inadequado é a causa mais comum de incrustação prematura da membrana SWRO, alta frequência de limpeza e vida útil reduzida da membrana. Projetar o pré-tratamento para fornecer água de alimentação de forma consistente, atendendo aos requisitos de qualidade da água de alimentação do fabricante de membranas SWRO, é tão importante quanto selecionar as próprias membranas.

• Triagem de admissão: Telas grossas e finas na entrada de água do mar removem detritos macroscópicos – algas marinhas, organismos marinhos, detritos plásticos e grandes sólidos suspensos – que de outra forma causariam danos catastróficos a bombas, instrumentos e elementos de membrana. Telas de tambor ou telas de banda com aberturas de 0,5 a 1,0 mm são normalmente usadas como estágio final de triagem de admissão.
• Coagulação e floculação: A dosagem de coagulantes (normalmente sulfato férrico ou cloreto férrico a 1–5 mg/L como Fe) na alimentação de água do mar faz com que partículas coloidais e matéria orgânica dissolvida se agreguem em flocos maiores que podem ser removidos por filtração a jusante. A coagulação é particularmente importante durante os períodos de proliferação de algas, quando o carbono orgânico dissolvido (DOC) e as partículas transparentes de exopolímero (TEP) – precursores da bioincrustação – são elevados na água do mar costeira.
• Pré-tratamento de ultrafiltração (UF): As membranas UF de fibra oca com tamanhos de poros de 0,02–0,1 mícrons fornecem remoção consistente de todas as partículas suspensas, coloides, bactérias e a maioria dos vírus, independentemente das flutuações na qualidade da água bruta. O pré-tratamento UF produz água de alimentação SWRO com SDI e turbidez baixos e confiáveis, permitindo que os sistemas SWRO operem em taxas de fluxo mais altas com intervalos mais longos entre limpezas.
• Filtragem de cartucho: Os filtros de cartucho de 5 mícrons imediatamente a montante das bombas de alimentação SWRO de alta pressão fornecem uma barreira final contra partículas que podem danificar o interior da bomba ou alojar-se nos espaçadores de alimentação SWRO. Esses filtros são uma apólice de seguro de custo relativamente baixo contra as consequências de distúrbios de pré-tratamento a montante que atingem o sistema de membrana.
• Descloração: Quando o cloro é dosado na água do mar para controle de bioincrustação em sistemas de admissão e pré-tratamento, ele deve ser completamente removido antes que a água de alimentação entre em contato com as membranas de poliamida SWRO. O metabissulfito de sódio (SMBS) é o produto químico de decloração padrão, dosado com um leve excesso estequiométrico em relação ao cloro livre medido com um tempo de contato suficiente para garantir a redução completa antes dos elementos da membrana.
• Dosagem anti-incrustante: Os produtos químicos inibidores de incrustações são injetados na alimentação SWRO após a descloração e imediatamente antes da bomba de alta pressão. A seleção de anti-incrustantes deve ser baseada em uma análise do potencial de precipitação de incrustações usando a química real da água de alimentação - diferentes formulações anti-incrustantes têm como alvo diferentes espécies formadoras de incrustações, e o uso de um produto especificado incorretamente fornece proteção inadequada, ao mesmo tempo em que adiciona custos químicos desnecessários.

Limpeza de membranas de água do mar: quando fazer e como

Apesar dos melhores esforços no pré-tratamento e na operação, as membranas SWRO requerem limpeza periódica no local (CIP) para remover incrustações acumuladas e restaurar o desempenho. A frequência e a eficácia da limpeza determinam diretamente se as membranas atingem a vida útil esperada de 5 a 10 anos ou se necessitam de substituição prematura devido a danos irreversíveis por incrustação. A limpeza muito pouco frequente permite que as incrustações se consolidem em depósitos que se tornam progressivamente mais difíceis de remover; a limpeza com produtos químicos incorretos não aborda o tipo específico de incrustação presente e pode causar estresse químico desnecessário na membrana.

Os critérios de gatilho padrão da indústria para iniciar a limpeza da membrana SWRO são: um declínio de 10 a 15% no fluxo de permeado normalizado (NPF) em comparação com a linha de base inicial nas mesmas condições operacionais, um aumento de 10 a 15% na passagem normalizada de sal ou um aumento de 15% na pressão diferencial normalizada através do conjunto de membranas - o que for alcançado primeiro. A normalização desses parâmetros para levar em conta as variações de temperatura, pressão e concentração de alimentação é essencial para uma comparação válida ao longo do tempo; valores brutos (não normalizados) podem mascarar o desenvolvimento de problemas de incrustação ou desencadear intervenções de limpeza desnecessárias devido à variabilidade operacional normal.

A limpeza CIP envolve a circulação de uma solução de limpeza aquecida (normalmente entre 30 e 35°C) através dos vasos de pressão a baixa pressão e alta velocidade de fluxo para dissolver, soltar e remover incrustações da membrana e das superfícies do espaçador de alimentação. A escolha dos produtos químicos de limpeza deve corresponder ao tipo de incrustação: produtos de limpeza alcalinos (formulações detergentes de pH elevado com agentes quelantes) são eficazes contra incrustações orgânicas e bioincrustantes; produtos de limpeza ácidos (soluções de baixo pH, como ácido cítrico ou ácido clorídrico) eliminam incrustações de carbonato e óxido metálico; os limpadores enzimáticos proporcionam degradação direcionada de componentes bioincrustantes de proteínas e polissacarídeos. Na prática, a maioria dos procedimentos CIP de membrana SWRO envolvem uma combinação sequencial de etapas de limpeza alcalina e ácida para tratar as camadas de incrustações mistas que invariavelmente se desenvolvem em sistemas reais de água do mar.

Monitorando o desempenho da membrana SWRO: principais métricas e métodos

O monitoramento sistemático do desempenho é essencial para detectar o desenvolvimento de incrustações em um estágio inicial, identificando tipos específicos de incrustações a partir do padrão dos indicadores de desempenho, otimizando o tempo de limpeza e acompanhando as tendências de longo prazo das condições da membrana que indicam quando a substituição deve ser planejada. Um programa de monitoramento SWRO bem projetado utiliza uma combinação de instrumentação on-line e coleta manual periódica de dados para construir um histórico de desempenho abrangente para cada conjunto de membranas.

• Fluxo de permeado normalizado (NPF): O indicador de desempenho SWRO mais importante. O NPF corrige a vazão de permeado medida para variações na pressão de alimentação, temperatura de alimentação, salinidade de alimentação e recuperação do sistema, produzindo um valor que reflete apenas alterações na permeabilidade à água da membrana. Uma tendência decrescente de NPF indica diretamente incrustações ou compactação da membrana.
• Passagem de sal normalizada (NSP): O equivalente normalizado da condutividade medida do permeado ou TDS, corrigido para variações nas condições operacionais. Uma tendência crescente de NSP indica deterioração na rejeição do sal da membrana – causada por danos por oxidação da membrana, violação mecânica, falha do anel de vedação ou, em alguns casos, incrustação irreversível da camada ativa.
• Pressão Diferencial (ΔP): A queda de pressão em cada recipiente de pressão da membrana ou em todo o conjunto. O aumento do ΔP indica entupimento do espaçador de alimentação devido ao acúmulo de partículas ou incrustações biológicas. O monitoramento de ΔP é particularmente valioso para a detecção precoce de bioincrustação, o que caracteristicamente faz com que o ΔP aumente antes que ocorra um declínio significativo do NPF.
• Perfil de elemento individual: Medir periodicamente o fluxo de permeado, a condutividade e a pressão em cada posição de elemento individual dentro dos vasos de pressão (usando uma ferramenta de perfil de elemento ou por meio de testes de isolamento sequenciais) identifica quais elementos específicos estão sujos, escamados ou danificados – permitindo a substituição direcionada em vez da troca de elementos no atacado e reduzindo significativamente os custos de substituição da membrana.
• Análise de autópsia: Quando os elementos são removidos de serviço, a autópsia da membrana – análise física e química destrutiva do elemento – identifica definitivamente os tipos de incrustações presentes, confirma a eficácia da limpeza e fornece feedback para otimizar os programas de pré-tratamento e anti-incrustantes. As autópsias devem ser realizadas em pelo menos um elemento de cada posição do vaso de pressão em cada ciclo de substituição da membrana.

Estendendo a vida útil da membrana SWRO: melhores práticas

O argumento económico para prolongar a vida útil da membrana SWRO é convincente – a substituição da membrana representa uma grande despesa operacional recorrente em sistemas de dessalinização, e cada ano adicional de serviço extraído de um conjunto de membranas existente reduz diretamente o custo do ciclo de vida por metro cúbico de água produzida. As estratégias que prolongam de forma mais eficaz a vida útil das membranas de água do mar são aplicadas de forma consistente nas plantas SWRO mais bem operadas em todo o mundo.

Manter o fluxo operacional ideal e estável é uma das práticas mais impactantes para a longevidade da membrana. A operação de membranas SWRO no fluxo projetado ou próximo a ele, em vez de taxas de fluxo excessivas, reduz a polarização da concentração na superfície da membrana - a elevação local da concentração de sal imediatamente adjacente à camada ativa que acelera tanto a incrustação quanto a bioincrustação. A maioria dos fabricantes de membranas SWRO recomenda taxas médias de fluxo do sistema de 10–14 L/m²h para aplicações de água do mar, com elementos frontais (que recebem alimentação da mais alta qualidade e com menor salinidade) operando na extremidade superior desta faixa e elementos finais na extremidade inferior para compensar o aumento do fator de concentração ao longo do vaso de pressão.

Procedimentos rigorosos de desligamento e preservação protegem as membranas durante interrupções planejadas e não planejadas. As membranas SWRO deixadas em água do mar estagnada ou água de alimentação diluída são altamente suscetíveis ao desenvolvimento acelerado de bioincrustação durante os períodos de desligamento porque a ausência da alta velocidade de fluxo cruzado que inibe a formação de biofilme durante a operação normal permite a rápida colonização microbiana. Para paradas curtas (menos de 24 horas), a lavagem do sistema de membrana com permeado de baixa salinidade ou água doce sem cloro desloca a alimentação com alto teor de sal e reduz bastante o risco de bioincrustação. Para interrupções mais longas, a preservação das membranas em uma solução de metabissulfito de sódio (0,5–1% SMBS) mantém um ambiente inibitório para o crescimento microbiano durante todo o período de desligamento sem danificar o material da membrana de poliamida.