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O que faz e como funciona uma osmose inversa

Um sistema de Osmose Inversa já se utiliza há vários anos, essencialmente na dessalinização, isto é, na transformação de água salgada ou salina em água potável.

Todos os sistemas de Osmose Inversa funcionam da mesma maneira sendo similares na sua aparência e nos equipamentos pelo quais são compostos.

Mediante a qualidade de água de partida e a qualidade de água que se quer produzir, seleciona-se o tamanho e a qualidade das membranas a instalar e esta é a principal diferença de uns sistemas para os outros.

 

Benefícios de uma Osmose inversa

 

Como funciona uma osmose inversa

O fenómeno de osmose tem importância fundamental na natureza já que o transporte seletivo através de membranas é essencial à vida. A osmose envolve a ação da água quando duas soluções de concentrações diferentes são separadas por uma membrana semipermeável. A água fluirá da solução menos concentrada para a mais concentrada, até que se atinja um equilíbrio.

A osmose Inversa é o oposto da osmose natural, isto é, aplicando uma força mecânica, através de bombas de alta pressão, a água fluirá através da membrana, da solução mais concentrada (água salgada/salobra, ou com impurezas) para a solução menos concentrada, sendo que a membrana irá reter os sais e/ou impurezas.
Abaixo uma imagem explicativa dos processos de osmose e osmose inversa.

Processos de Osmose e Osmose Inversa

A osmose Inversa funciona por meio de uma bomba de alta pressão para aumentar a pressão no lado do sal e forçar a água através da membrana semipermeável, deixando a quase totalidade (cerca de 95-99%) de sais dissolvidos na rejeição. A quantidade de pressão necessária depende da concentração de sais da água de alimentação.

A água dessalinizada que foi desmineralizada ou desionizada chama-se permeado (ou produto). O fluxo de água que transporta os contaminantes concentrados que não passam através da membrana chama-se rejeitado ou concentrado.

 

O que remove uma osmose inversa

Uma osmose Inversa é capaz de remover até 99 % dos sais dissolvidos (iões), partículas, coloides, orgânicos e bactérias de água de alimentação. Uma membrana osmose Inversa rejeita contaminantes com base na sua dimensão e carga.

Escala comparativa dos diversos métodos de filtração/purificação da água e percentagem de remoção por membranas

Escala Comparativa dos Diversos Métodos de Filtração

 

 

Como se dimensiona uma osmose inversa

Existem diversos cálculos para o correto dimensionamento do sistema de osmose inversa, que condiciona o design do sistema e irá garantir, posteriormente, a eficácia do mesmo.

O sistema de osmose inversa também é condicionado pelos diferentes parâmetros de operação tais como:

  • Tipo de captação;
  • Qualidade de alimentação;
  • Caudal de alimentação;
  • Temperatura;
  • Qualidade de permeado;
  • Caudal de permeado;
  • Utilização do permeado.

Dos parâmetros mencionados, a qualidade da água de alimentação à unidade de osmose em dimensionamento é o mais importante pois vai condicionar todo o pré-tratamento a realizar.

 

Pré-tratamento para Osmose Inversa

Um pré-tratamento apropriado, utilizando métodos tanto mecânicos como químicos, é crítico para evitar:

  • Incrustações/scaling;
  • Custos prematuros de falhas de produção das membranas (quantidade e qualidade);
  • Custos dispendiosos com limpezas frequentes das membranas para garantir a produção;

Em seguida, apresentamos um resumo dos problemas comuns que ocorrem num sistema de osmose inversa devido à falta de pré-tratamento adequado.

 

Incrustação

A incrustação ocorre quando os contaminantes que se acumulam na superfície da membrana se ligam efetivamente à membrana. Podem existir muitos contaminantes na água de alimentação invisíveis a olho nu e possivelmente inofensivos para o consumo humano, mas que são de tamanho suficiente para rapidamente bloquearem um sistema de osmose inversa.

As incrustações ocorrem tipicamente na extremidade frontal de um sistema de membranas e resulta numa queda de pressão e numa diminuição de caudal de permeado.

A incrustação pode ser causada pelo seguinte:

  • Partículas ou matéria coloidal (sujidade, silte, argila, etc.);
  • Material Orgânico;
  • Microrganismos (bactérias, entre outros). As bactérias são um dos problemas mais comuns de incrustação já que as membranas não toleram a utilização de desinfetantes como cloro tornando o ambiente ótimo para multiplicação sobre a superfície da membrana. Esta multiplicação pode resultar em biofilmes que cobrem a superfície da membrana causando por sua vez incrustações pesadas;
  • Por fuga do enchimento dos filtros prévios existentes no sistema, camadas multimédia ou carvão que por falta de pré-filtros podem sujar e colmatar as membranas.

 

Scaling

Como certos compostos dissolvidos (inorgânicos) se tornam mais concentrados, o scaling poderá ocorrer se estes compostos excederem os limites de solubilidade correspondentes e precipitarem na superfície da membrana. O scaling resulta numa perda de pressão em todo o sistema, mais passagem de sais (diminuição de % rejeição), baixo caudal de permeado e uma menor qualidade de água produzida. Um exemplo de comum de scaling é carbonato de cálcio (CaCO3).

 


Ataque químico

As membranas não são tolerantes ao cloro ou cloraminas. Oxidantes como o cloro, vão "queimar" buracos nos poros da membrana e podem causar danos irreparáveis. O resultado do ataque químico contra uma membrana é um maior caudal de permeado e uma passagem de sais superior (pior qualidade de água produzida).

 


Dano mecânico

Deve haver uma preocupação no dimensionamento dos sistemas de pressurização e no tipo de tubagem a usar, de forma a evitar um número de arranque das bombas excessivo, bem como situações de excesso de pressão que possam danificar as membranas.

 

Soluções para o pré-tratamento de Osmose inversas

Apresentamos algumas soluções de pré-tratamento para sistemas de osmose inversa que podem ajudar a minimizar a incrustação, scaling e ataque químico.

 

Filtração Multimédia

Um filtro Multimédia é usado para ajudar a prevenir a incrustação de um sistema osmose inversa. A carga do filtro é normalmente composta por três camadas de antracite carvão, areia e uma camada de suporte de cascalho no fundo. Estas camadas são escolhidas pelas diferenças de tamanho e densidade. Isto permite que todo o leito seja um filtro permitindo maior intervalo de tempo entre lavagens e remoção de partículas mais eficiente.

Um filtro Multimédia pode remover partículas de até 15-20 microns, com a adição de coagulante (que induz minúsculas partículas a formarem partículas grandes o suficiente para serem filtradas) pode remover partículas de até 5-10 microns.

 

Microfiltração

Microfiltração é eficaz na remoção de matéria coloidal e bactérias e tem um tamanho de poro de apenas 0,1-10μm. É útil para reduzir o potencial de incrustação de uma unidade de osmose inversa e é utilizada na proteção às membranas caso exista fuga da carga dos filtros multimédia ou de carvão.

 

Descalcificação

SAIBA MAIS

 

Inibição de incrustações (inibidores de scaling)

Inibidores de incrustações são produtos químicos que podem ser adicionados à água de alimentação antes de uma unidade de osmose inversa para ajudar a reduzir o potencial de incrustação da água de alimentação. Estes produtos permitem aumentar os limites de solubilidade, permitindo concentrar mais os sais e, portanto, alcançar uma taxa de recuperação mais elevada. Atuam interferindo com a formação de incrustações e de crescimento de cristais. A escolha do inibidor e respetiva dosagem depende do projeto do sistema e da composição química da água de alimentação.

 

Filtro de Carvão Ativado 

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Inibidores de Cloro Ativo

A utilização de um redutor de cloro permite evitar a chegada de cloro residual à unidade de osmose inversa. As membranas não toleram a presença de agentes oxidantes na água a tratar. O doseamento deverá ser automatizado seja por contador de água ou controlador analisador de cloro/redox.

  

 

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