A vida de uma membrana de osmose reversa, parte 1

Novos elementos de membrana permitem que um sistema de osmose reversa (RO) opere de maneira ideal com a maior remoção de sais dissolvidos (também conhecida como rejeição de sal) e a maior produção de água permeante nas pressões projetadas. Com o tempo, essas características de desempenho diminuirão a tal ponto que poderá ser necessário substituir os elementos da membrana RO. Como muitas instalações dependem do RO para atender às suas necessidades de água purificada, antecipar quando as membranas precisarão ser substituídas pode ser fundamental para a operação da planta.

Os fabricantes de membranas geralmente rateiam a garantia da membrana em três anos, embora seja raro ocorrer uma falha na membrana devido à sua fabricação. Possivelmente relacionado à duração da garantia do fabricante, três anos de vida útil tornaram-se uma expectativa comum para a substituição da membrana.

Deve-se observar que um elemento de membrana RO não é um filtro, o que significa que não é um dispositivo descartável que possa estragar ou se desgastar devido ao seu uso. Embora seja verdade que a membrana RO não durará para sempre, há casos em que as membranas funcionaram por mais de 10 anos sem sofrer alterações significativas e permanentes no seu desempenho.

Uma membrana RO não funciona como um filtro. Toda a água que entra não é forçada através da membrana, de modo que os sólidos suspensos são sempre deixados para trás como partículas presas na superfície. Com um sistema RO bem projetado, a maioria dos sólidos suspensos na água de entrada passará através dos elementos da membrana e sairá do sistema com seu fluxo de concentrado. Isto pode ser verificado medindo os sólidos suspensos na corrente de concentrado em relação à sua concentração na corrente de entrada e observando como sua concentração aumentada se correlaciona com a razão do fator de concentração do fluxo de entrada dividido pela vazão da corrente de concentrado.

Um sistema de OR bem projetado é aquele cujo equipamento de pré-tratamento remove partículas grandes e reduz a concentração de partículas menores o suficiente para manter a taxa de incrustação de OR moderadamente baixa. Pode não ser econômico eliminar a incrustação de RO projetando o sistema de água com extenso equipamento de filtragem a montante e uma baixa taxa de fluxo de permeado de RO. Porém, com uma alta concentração de sólidos suspensos na água bruta, geralmente é prático incluir pelo menos um filtro multimídia no seu pré-tratamento. Pode ser possível justificar a inclusão de um sistema de filtração por membrana, como um sistema de microfiltração ou ultrafiltração, a montante do RO, o que permitirá então um aumento da taxa de fluxo do permeado de RO e ainda reduzirá a taxa de incrustação de RO. O RO exigirá então limpezas químicas pouco frequentes para manter seu desempenho.

Alguns dos sólidos suspensos podem ser de natureza biológica, originados na fonte de água ou criados no próprio sistema de pré-tratamento de água. Se a bioatividade não for controlada na tubulação e nos componentes de tratamento a montante do RO, o pré-tratamento do RO pode se tornar a fonte de partículas de incrustação biológica. Estas partículas biológicas muitas vezes têm uma afinidade para se fixarem à membrana RO, o que pode tornar difícil evitar que obstruam as membranas, mesmo com uma baixa taxa de permeação. Pode ser necessário empregar um método para controlar esta atividade, como tratamentos frequentes de choque com biocidas ou sanitizações na fonte dessas biopartículas.

Um método comum para monitorar a eficácia do pré-tratamento é com o índice de densidade de lodo (SDI). O valor SDI na água de entrada de RO frequentemente se correlacionará com a frequência de limpeza de RO necessária. Uma meta comum de SDI é inferior a cinco, o que resulta na necessidade de limpeza de OR menos de cinco vezes por ano.

Contudo, esta correlação com o SDI só ocorrerá se o RO for projetado com taxas de permeação moderadamente baixas em todo o sistema. A região mais crítica do sistema de OR, onde é mais provável que ocorra incrustação por sólidos suspensos, é onde a água entra pela primeira vez nas membranas de OR, uma vez que é onde a taxa de permeação de água é mais alta. À medida que a água de alimentação flui através da superfície da membrana e através dos elementos da membrana, a pressão da membrana diminuirá.