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PAPELES TÉCNICOS Y CASOS DE ESTUDIO
Consideraciones para la limpieza en el lugar (CIP) en sistemas de membranas de nanofiltración y ósmosis inversa Si bien el éxito de un sistema de membranas de ósmosis inversa o nanofiltración depende de que se respeten los parámetros operativos y se asegure la calidad de agua sugeridos por los fabricantes de membranas, la duración o vida útil de los elementos de membrana también se ve afectada sin un adecuado y oportuno procedimiento de limpieza de las membranas. Palabras clave: CIP, Limpieza, Membranas, Incrustación, Ensuciamiento biológico, ensuciamiento coloidal. Introducción En muchas de las plantas de tratamiento de agua en donde se cuenta con sistemas de membranas, se realiza el procedimiento de limpieza sugerido por el proveedor de los productos químicos. Es importante para los operadores y personal relacionado, con la operación de los sistemas de membranas, entender qué cambios pueden hacer en las condiciones operativas del sistema y las consecuencias que pueden tener estos cambios. ¿Por qué y cuándo hacer una limpieza o CIP de un equipo de OI o NF? Durante la operación normal de un sistema de separación por presión con membranas, con el paso del tiempo, sobre la superficie de las membranas se presenta la acumulación gradual de todo tipo de sustancias presentes en el agua de alimentación. Esta acumulación y la formación de películas de sustancias extrañas se conoce como “fouling”, si este ensuciamiento es severo puede generar daños irreparables en las membranas y hacer más difícil las limpiezas. Las sustancias que más frecuentemente causan el ensuciamiento se pueden clasificar en 5 grandes grupos: Metales: Los metales que más comúnmente generan ensuciamiento son el hierro y el manganeso que se encuentran principalmente en aguas de pozo en forma divalente y que puede oxidarse generando precipitación sobre las superficies de las membranas. El hierro también puede derivarse de procesos de corrosión en los cabezales o tuberías del sistema de ósmosis, o ser un residual de los procesos de clarificación y/o filtración donde se pueden usar productos derivados del hierro. También se puede presentar ensuciamiento con óxidos de aluminio comúnmente producidos por los residuos sólidos de los procesos de clarificación con coagulantes a base de aluminio. Sedimentos: Los coloides y el sedimento son los ensuciantes más comunes, se incluyen las arcillas, la
sílice coloidal, y las bacterias. Los coloides son partículas de menos de 0,45 micrómetros de diámetro, y que permanecen en suspensión aún en aguas quietas. Ensuciantes químicos: Normalmente son el resultado de la incompatibilidad química de dos o más químicos alimentados al sistema de separación por membranas; el ejemplo más común es la precipitación de antiincrustantes poliméricos por los coagulantes orgánicos. Ensuciantes orgánicos: la materia orgánica de origen natural (NOM) como los ácidos húmicos y fúlvicos resultantes de la degradación de material vegetal, y que están presentes con frecuencia en aguas superficiales y pueden provocar ensuciamiento severo de membranas, según su naturaleza exacta y la composición iónica del agua de alimentación. La severidad del ensuciamiento es proporcional al peso molecular de los ácidos orgánicos. Los iones de calcio y magnesio pueden contribuir al ensuciamiento con ácidos húmicos y fúlvicos al aglutinar grupos aniónicos de membranas y ácidos. Los ensuciamientos de origen biológico incluyen la babaza que exudan las bacterias y hongos filamentosos, así como los microorganismos mismos. La babaza contiene componentes de polisacáridos y proteínas, y aunque puede originarse en el agua de alimentación y ser llevado aguas abajo a los sistemas de separación por membranas, con más frecuencia se forman en el lugar mismo, por el desarrollo de microorganismos sobre las superficies de las membranas. Incrustación: La solubilidad limitada de algunas sales puede generar su saturación al momento de producir el permeado, y concentrar las sales en el rechazo, una vez se saturan dichas sales se produce su precipitación sobre la superficie de la membrana generando incrustación. Las principales sales que más frecuentemente generan incrustación son carbonados de calcio, los sulfatos de calcio, bario y estroncio; y las que con menor frecuencia lo hacen son la sílice y el fluoruro de calcio. Ocasionalmente, el ensuciamiento de las membranas se debe a: • Sistemas de pretratamiento deficientes o alteraciones en las condiciones del pretratamiento. • Fallas en los sistemas de dosificación. • Inadecuada selección de materiales en bombas o tuberías. • No realizar o realizar un enjuague inadecuado antes de las paradas de planta. • Acumulación paulatina de precipitados por largos
