Verdadeiras soluções prontas para uso para purificação de água por membrana

A conversão de uma grande variedade de fontes de água em água purificada por membrana de alta qualidade é crítica para atender aplicações em vários setores, desde manufatura industrial, produção offshore de petróleo e gás, produção de alimentos e bebidas, farmacêutica, microeletrônica e geração de energia.

Por Cameron W. Hipwell, PE

A conversão de uma grande variedade de fontes de água em água purificada por membrana de alta qualidade é crítica para atender aplicações em vários setores, desde manufatura industrial, produção offshore de petróleo e gás, produção de alimentos e bebidas, farmacêutica, microeletrônica e geração de energia.

Em particular, a geração de energia a partir de combustíveis fósseis consome muita água porque consome uma parte significativa de toda a água tratada nos países desenvolvidos.

As águas de origem, desde rios e lagos até água potável municipal, bem como água do mar, devem passar por uma série de etapas para produzir água tratada adequada para o uso final. As estações geradoras de energia podem estar localizadas em regiões costeiras, no interior, perto de rios e lagos, ou em locais que utilizam água potável municipal, águas subterrâneas ou águas residuais secundárias tratadas biologicamente. As impurezas nessas diversas fontes são sólidos suspensos totais (SST), espécies coloidais como sílica, sólidos totais dissolvidos (TDS) e matéria orgânica dissolvida. A natureza e os respetivos níveis destas impurezas determinam a adequação da água e as etapas de tratamento necessárias para utilização numa central elétrica.

A chave para a produção de água purificada no local é a utilização de sistemas de processo de filtração por membrana. Os processos de filtração bem reconhecidos de microfiltração (MF), ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF) e osmose reversa (RO), mostrados na Figura 1, fornecem graus discretos de remoção de sólidos suspensos ou coloidais e, nos casos de nanofiltração e osmose reversa, rejeição de espécies iônicas dissolvidas específicas.

Cada um desses processos utiliza membranas semipermeáveis, mas no caso do MF também pode incluir filtros microporosos de profundidade.

A produção de água ultrapura e de alta pureza é fundamental para atender aos requisitos de operação de caldeiras e turbinas em toda a indústria de geração de energia.

Os principais serviços de abastecimento de água dentro de uma usina de energia, conforme mostrado na Figura 1, incluem água de reposição bruta para toda a planta, água de reposição da caldeira para o circuito de água/vapor, água de resfriamento do condensador da turbina a vapor e água de resfriamento auxiliar. Outros serviços de água que podem ser necessários, dependendo da planta específica, incluem água de reposição para sistemas de dessulfurização de gases de combustão, água para manuseio e descarte de cinzas e, no caso de usinas de turbina a gás de ciclo simples e combinado, nebulização direta de água do ar de entrada da turbina a gás (compressão úmida) para aumentar a potência e o controle de emissões (NOx).

A água purificada é caracterizada por limites específicos dependendo do seu uso final. O parâmetro geral mais utilizado para geração industrial e de energia é o total de sólidos dissolvidos (TDS). Na fabricação de alimentos e bebidas, por exemplo, o permeado de NF ou RO com níveis de TDS de 5-100 mg/litro é geralmente aceitável e para água de reposição de torre de resfriamento os níveis de TDS podem estar na faixa de 100-500 mg/litro.

No entanto, para serviços de água pura mais severos, como água desmineralizada para aplicações de geração de energia ou fabricação de dispositivos médicos, os valores de resistividade/condutividade são mais convenientes. A capacidade da água de conduzir eletricidade é determinada pela concentração de espécies ionizadas dissolvidas. A água deionizada tem uma condutividade baixa de 0,055 Î1⁄4siemens em comparação com a água do mar com condutividade> 50.000 Î1⁄4siemens.

Por conveniência, o parâmetro da água ultrapura mais citado é o inverso da condutividade expresso em megohms (MΩ), assim a água deionizada com condutividade de 0,055 Î1⁄4siemens tem uma resistência de 18 MΩ. Água ultrapura com resistividade de 18 MΩ é normalmente especificada conforme necessário para aplicações severas, como fabricação de semicondutores e produção de água de reposição para caldeiras de energia supercrítica. Para a maioria das aplicações de água desmineralizada em usinas de energia, água com resistividade >10 MΩ (0,1 microsiemens) é suficiente.