Taxa de recuperação RO: equilibrar rendimento e incrustação

A recuperação é limitada pela solubilidade dos sais que permanecem. À medida que a água sai como permeado, cálcio, sulfato, sílica, bário e estrôncio se concentram na salmoura. A incrustação de carbonato de cálcio é prevista pelo índice de saturação de Langelier, a de sulfato de cálcio por seu próprio índice de saturação, e a de sílica por sua solubilidade, que cai com a redução da temperatura. As garantias das membranas estabelecem fatores de concentração máximos, e são esses limites, e não a bomba, que normalmente definem o projeto.

Sistemas pequenos de elemento único normalmente operam em 50–60%, enquanto conjuntos maiores com vários elementos chegam a 70–75%. Além disso, o concentrado se torna agressivo: com 80% de recuperação, o fator de concentração é 5, e uma alimentação com 500 mg/L de TDS deixa uma salmoura com 2,500 mg/L. Cada ponto adicional de recuperação reduz pouco as águas residuais, mas encurta o intervalo entre limpezas.

O fator de concentração é 1 dividido por (1 − recuperação). Ele assume que a membrana deixa passar água, mas não sal, o que é suficientemente próximo para uma triagem de projeto. A tabela mostra o efeito em uma alimentação com 500 mg/L de TDS. Observe que o salto de 65% para 75% eleva a salmoura de 2.9 para 4.0 vezes a alimentação, um passo muito maior do que sugere a variação de dez pontos na recuperação.

A temperatura da água de alimentação altera o fluxo em cerca de 3% por °C. Um sistema especificado para 25 °C e 1,000 L/h entrega cerca de 700 L/h a 15 °C e 1,150 L/h a 30 °C na mesma pressão. A água fria também aumenta a viscosidade, o que eleva a pressão necessária e pode levar a bomba ao limite antes de atingir a recuperação de projeto. A solubilidade da sílica cai com a temperatura, de modo que uma recuperação de 75% que funciona a 25 °C pode exceder o limite de sílica a 10 °C.

É por isso que a recuperação deve ser informada com uma temperatura. Um skid vendido como 75% de recuperação a 25 °C não é um skid de 75% em uma casa de máquinas fria de uma instalação no norte, e a vazão de concentrado será maior do que a ficha técnica sugere. Projete para o mês mais frio, não para a média anual.

A recuperação mais alta é uma decisão de pré-tratamento antes de ser uma decisão de bomba. Cada sal limitante tem sua própria resposta, e o projeto deve mirar o sal que satura primeiro, não o mais fácil de remover. Um amaciador remove cálcio e magnésio e, portanto, eleva os limites de carbonato e sulfato; o antincrustante estende esses mesmos limites sem remover os íons; o ajuste de pH desloca os equilíbrios de carbonato e sílica em direções opostas.

Trate primeiro o sal limitante e depois altere o conjunto. O amaciamento é o caminho mais confiável: remover cálcio e magnésio permite 75–85% de recuperação em muitas alimentações, ao custo do consumo de sal e de um descarte de salmoura próprio. Um conjunto de dois estágios é a segunda via: o concentrado do primeiro estágio se torna a alimentação do segundo, de modo que a mesma água passa por dois bancos de membranas antes de sair.

Uma recuperação menor não é um fracasso. Sistemas pequenos de 0.5–2 m³/h normalmente operam em 50–60%, porque um conjunto de elemento único não consegue concentrar mais sem incrustar e porque o custo de capital de um projeto de dois estágios é difícil de justificar. Alimentações com sílica ou bário elevados costumam ficar em 50–65% por necessidade. Locais com água barata e limites de descarte rigorosos podem preferir um volume maior de concentrado com TDS mais baixo, mais fácil de reutilizar ou descartar.

A pergunta certa não é qual recuperação é possível, mas qual recuperação é econômica depois de considerar custo da água, taxas de descarte, produtos químicos de pré-tratamento, mão de obra de limpeza e substituição de membranas. Um sistema de 75% que limpa todo mês pode custar mais do que um sistema de 60% que limpa duas vezes por ano.

Use medidores de vazão calibrados no permeado e no concentrado, ou no permeado e na alimentação, com precisão de cerca de 2%. Calcule a recuperação a partir das duas leituras e compare com o valor de projeto na mesma temperatura e pressão. Se não houver medidor de alimentação, permeado dividido por permeado mais concentrado dá o mesmo resultado sem supor uma vazão de alimentação.

Registre a recuperação diariamente junto com pressão, temperatura e condutividade. Uma queda da recuperação a pressão constante geralmente indica entupimento ou uma válvula parcialmente fechada; uma alta da condutividade com recuperação constante indica aumento da passagem de sal, o que aponta para dano ou oxidação da membrana. Nenhuma dessas tendências é visível em uma única leitura semanal.