CAPITULO II

TECNOLOGIAS DE MEMBRANAOSMOSIS INVERSA

Tecnologa No Convencional de tipo Fisicoqumico-Terciario

Remocin Directa:sales como fosfato, nitrato, sulfato e iones metlicos, bromo, mercurio,durezas, patgenos, turbidez, Demanda Bioqumica de Oxgeno a los cinco das (DBO5), compuestos orgnicos, ndice de fenol, Compuestos Orgnicos Halogenados (AOX), Trihalometanos (THM), color, pesticidas, entre otros. Remocin Indirecta: Aceites y Grasas, Slidos Suspendidos Totales (SST), SlidosSedimentables, y Poder Espumgeno.

DESCRIPCIN

La osmosis inversa es el fenmeno reversible de osmosis natural o directa que hoy constituye el nivel ms fino de filtracin existente, capaz de rechazar elementos tan pequeos, como 0.0001 mm, a travs de una membrana semipermeable por un proceso de difusin controlada.

LA TECNOLOGA

Este tratamiento, que tiene aplicacin para la eliminacin de impurezas inicas tales como: nitratos, fosfatos, sulfatos, iones metlicos, coloides, compuestos orgnicos y tambin de microorganismos, se lleva a cabo con facilidad mediante membranas de acetato de celulosa y de poliamidas. Las de acetato de celulosa se emplean para caudales grandes por unidad de superficie, mientras que las de poliamidas son apropiadas para soportar caudales menores.

APLICACIN

Generacin de aguas ultrapuras para procesos industriales. Desalinizacin de agua de mar. Desalinizacin de agua salobre. Tratamiento de aguas reusadas para generacin de aguas con baja salinidad para aplicaciones industriales. Tratamiento terciario de efluentes con sales, qumicos, DBO5 y bacterias.

EJEMPLO DE UNA APLICACIN

REUTILIZACION DE AGUAS GRISES INCLUYENDO SMOSIS INVERSA

1.-Resumen ejecutivoEl proyecto de investigacin permite recoger el agua de la lavadora, lavadero de cocina, duchas y reutilizarlo en aquellos usos en los que no sea necesario el uso de agua potable.Ante la escasez del agua en ciertos lugares, aparte de cuidar el mal uso del agua nosotros podemos adoptar estos sistemas que nos permitan la reutilizacin del agua.Lo que usamos es un sistema biolgico para el reciclado del agua de las viviendas, bsicamente lo que hace es atravesar por un filtro (osmosis inversa) donde se retienen residuos grandes (pelos, fibra, etc.), luego pasan a los depsitos donde las bacterias descomponen la materia orgnica. La materia degradada sedimenta por su propio peso y es separada en dos porciones, una va a los directamente a los desages, la otra pasa por un proceso de rayos UV, para luego ser almacenados, obteniendo de esta manera el agua aprovechable para otros usos, de nuestro uso personal.

2.-Objetivo GeneralConcientizar a las personas a usar sistemas que reutilicen el agua, desde el punto de vista ambiental y econmico.Dar a conocer a las personas que se puede minimizar el gasto de agua potable, reutilizando en usos que no sean necesarios el agua potable.

3.-Objetivo especfico Contribuir con la optimizacin del uso del consumo de agua incluyendo en el proceso de filtracin (Osmosis inversa). Mejorar la economa del hogar fomentando el ahorro por este servicio4.-AlcanceLa zona de anlisis es la ciudad de Arequipa de acuerdo al XI censo de poblacin del ao 2007, la provincia de Arequipa concentra el 75.5% de la poblacin total de la regin y la ciudad de Arequipa, capital del departamento, concentra el 70% de la poblacin total, y el 90% de la poblacin urbana, con una poblacin cerca al milln de personas para este ao. La aplicacin del proyecto es simple se puede hacer en cualquier pueblo, ciudad, pas del mundo.5.-Fundamento TericoAnte la escasez del agua en ciertos lugares, se estima que el gastodomsticodiario por personaes de unos 129 litros, y casi la mitad corresponden a la ducha y el inodoro. Con jalar menos la bomba o cerrar el lavatorio mientras nos cepillamos basta son suficientes estas medidas paraahorrar agua? Afortunadamente se pueden hacer ms cosas, y no slo a nivel domstico, ya que existensistemas de recicladopara mejorar el consumo urbano. Hay duchas que permiten reducir el caudal de 20 a 10 litros por minuto, ygrifoscon 7 en lugar de 12 l/minuto, o cambiar la cisternavieja por una con sistema dedoble descargao deflujo interrumpible. Y si tenemos jardn, por qu no interesarnos por aquellas plantas que requieran menos riego o por unaducha solar.Hay gente muy concienciada que ha aadido a su casa un circuito que recoge el agua de la lavadora, lavavajillas, ducha y lo reutiliza en el inodoro. Estos equipos pueden tratar diariamenteentre 600 y 10.000 litrosde agua procedente de la ducha y el lavabo para que sea reutilizable en lavadoras, limpieza domstica, limpieza de autos o riego del jardn.6.-Problemtica a abordarEl agua es un elemento vital para la vida, tambin es un recurso renovable pero en la actualidad el agua est volvindose limitada para cada persona, debido al crecimiento poblacional, la contaminacin del agua y al mal uso del mismo.Hay porcentajes de poblacin mundial que no tienen acceso a agua potable y tampoco a aguas con algn tipo de tratamiento, consecuencia de esto muchos nios se ven afectados. Las personas de hoy en da que cuentan con una adecuada calidad de agua deberan prestar ms atencin al uso que le dan, concientizndose sobre lo que sucede en otras parte del mundo; por tanto proponemos que usemos el sistema biolgico-mecnico que nos permite la reutilizacin del agua potable de las viviendas.7.-Funcionamiento del sistemaEl sistema limpia el agua del lavabo y de la ducha mediante un sistema biolgico-mecnico sin productos qumicos, totalmente automtico y sin necesidad de mantenimiento, para que se pueda aprovechar para lavadoras, limpieza domstica, limpieza de autos o riego del jardn. En resumen, para aquellos usos no potables. El agua se limpia con una calidad constante y fiable, cumpliendo las normativas en cuestiones de higiene en aguas del cuarto de bao, en un proceso de cuatro fases:1. Filtrado. Es una unidad que sirve para retener los residuos ms grandes (cabellos, fibra, etc.) y se limpia de manera automtica, siendo expulsados los residuos por el desage.En este caso usaremos el filtrado por osmosis inversa:Qu es la smosis inversa?La Osmosis Inversa es un proceso que consiste en separar un componente de otro en una solucin, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semipermeable. Su nombre proviene de "smosis", el fenmeno natural por el cual se proveen de agua las clulas vegetales y animales para mantener la vida.Principios de la osmosis normal e inversa

Componentes de una osmosis inversaLos componentes bsicos de una instalacin tpica de smosis inversa consisten en un tubo o vaso de presin conteniendo la membrana, aunque normalmente se utilizan varios de estos tubos, ordenados en serie o paralelo. Una bomba suministra en forma continua el fluido a tratar a los tubos de presin; as como, la presin necesaria para producir el proceso. Una vlvula reguladora en la corriente de concentrado, es la responsable de controlar la misma dentro de los elementos.

Ventajas Permite remover la mayora de los slidos inorgnicos u orgnicos disueltos en el agua. Remueve los materiales suspendidos y microorganismos. Realiza el proceso de purificacin en una sola etapa y en forma continua. Es una tecnologa extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado. Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una versatilidad excepcional en cuanto al tamao de las plantas: desde 1 m3/da, a 1,000,000 m3/da.2. Cmaras de reciclado: principal y previo, en donde los bio-cultivos desmenuzan la suciedad del agua. Cadatres horas el agua vuelve a ser bombeada.

3. Desage de los residuos.

4. Esterilizacin Mediante una lmpara de rayos UV, y almacenamiento en la cmara de agua limpia e inodora.Qu es la luz ultravioleta (UV)?La luz ultravioleta es parte del espectro electromagntico de radiacin la cual tambin es emitida por el sol. Est situada entre las bandas de rayos X y la luz visible, con longitudes de onda que van desde 10 hasta 400 nanmetros (nm). La luz ultravioleta, conocida generalmente como UV, es emitida en tres diferentes bandas UV-A, UV-B y UV-C. As pues, la radiacin con mayor efecto germicida se encuentra entre las bandas UV-C Y UV-B, correspondiendo a 260 nm.Cmo desinfecta la luz UV?La desinfeccin se da cuando los microorganismos son expuestos a la radiacin UV, sta penetra la pared celular llegando hasta el ncleo donde se encuentra la informacin gentica, destruyendo la cadena de ADN y por lo tanto impidiendo su reproduccin. Beneficios de la luz ultravioleta No se requieren qumicos consumibles ni txicos. Bajo consumo de energa. Bajo costo de inversin y funcionamiento. Inactivacin de patgenos en fracciones de segundo. No daa las instalaciones hidrulicas. De fcil aplicacin. Fcilmente adaptable al caudal y condiciones variables del agua.

La capacidad diaria de tratamiento es de entre 600 y 10.000 litros, pero este sistema de reciclaje siempre garantiza el agua que se necesite, ya que si el nivel almacenado en la cmara de agua limpia llega a un mnimo preestablecido, se aade agua potable de la red de la vivienda. Lgicamente se necesita una red independiente de la del agua potable, y un lugar en alguna dependencia de la casa para la situacin de los mdulos-cmaras necesarios. No ocupan mucho espacio. Estos sistemas de reciclaje suelen ser modulares por lo que se pueden instalar tambin para lugares de mayores prestaciones.El sistema utiliza componentes de larga durabilidad y no contiene sustancias qumicas. El consumo energtico especfico es de 1,2 kilowatt hora/m3.

8.-ConclusionesEste sistema nos permite aprovechar el agua, ahorrando en una familia hasta 90.000 litros de agua al ao.El tratamiento por rayos ultravioleta, que es de bajo costo, ofrece agua de alta calidad. Utiliza componentes de larga durabilidad y no contiene sustancias qumicas. El consumo energtico especfico es de unos 1,2 k"h/m3.Con este sistema podramos darle un buen uso a las aguas de nuestro aseo personal, de esta manera ahorrando y cuidando el medio ambiente. EFICIENCIA

Logra remociones de sales, material orgnica, iones, bacterias sobre un 99%.

EJEMPLOS DESTACADOS

El uso de osmosis inversa en purificacin de aguas es ampliamente usado en el mundo,DestacndosePlanta Desaladora de agua de mar en Ashkelon, Israel. Con una capacidad de tratamiento de 100 millones de m3/ao.

2.- Planta de tratamiento de aguas en eMalahleni, Sudfrica. Con una capacidad de tratamiento de 24.000 m3/da (~9 millones de m3/ao).

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

Alta eficiencia. Genera aguas de alta calidad, incluso aguas destiladas. Es capaz de remover todo tipo de contaminante. Puede tratar grandes volmenes de agua. Bajos costos de operacin.DESVENTAJAS

Requiere de pre-tratamiento, dependiendo del caso. Requiere de gran consumo de energa. Genera entre un 30 y 60 % de rechazo (lavado de la membrana) segn el agua tratada que deben disponerse o tratarse. No son eficientes para el tratamiento de aguas con elevado contenido de elementos. A pequeas escalas puede resultar ms cara que a mayores escalas (economa de escalas).

CONDICIONES OPERATIVAS

(*) Es posible tratar efluentes hasta temperaturas mximas de 45C y de mnima debe estar sobre el punto de congelamiento.(**) El caudal mximo de operacin no tiene limitaciones ya que ste es definido en el diseo.(***)Vida til referida al cambio de membranas. La vida til de la planta en general puede ser de 20 aos considerando mantenciones adecuadas.

COSTOS ASOCIADOS

Estimacin de costos:

Considerando un caudal, Q=17 (L/s)Inversin: US$ 1.900.000Costo Tratamiento: 0,623 (US$/m3)

Considerando un caudal, Q=4381 (L/s)Inversin: US$ 53.400.000Costo Tratamiento: 0,319 (US$/m3)

Funcin de estimacin de costo

Costo Inversin (millones US$) con caudal de tratamiento Q (L/s)y = 0,3485*Q0,6 R2 = 1

Costo Tratamiento (US$) con caudal de tratamiento Q (L/s)y = 0,7774 *Q-0,112 R2 = 0,9064