La ósmosis inversa (OI) es uno de los procesos de filtración de agua más eficaces. Sin embargo, una de las principales desventajas de los sistemas de OI es que generan una cantidad significativa de aguas residuales.
Por cada unidad de agua purificada producida, se generan dos unidades de aguas residuales. Gestionar estas aguas residuales puede ser problemático tanto ambiental como económicamente.
Sin embargo, existen soluciones prácticas que podemos implementar para reducir las aguas residuales generadas en nuestros sistemas de ósmosis inversa. En esta entrada del blog, abordaremos seis soluciones efectivas para minimizar las aguas residuales generadas por los sistemas de ósmosis inversa.
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Cómo reducir las aguas residuales en el sistema de ósmosis inversa: 6 soluciones efectivas
Aquí hay seis soluciones efectivas para reducir las aguas residuales en los sistemas de ósmosis inversa.
Solución 1: Mejorar la eficiencia de la membrana
El principal responsable de la generación de aguas residuales es la eficiencia de la membrana de ósmosis inversa. Las membranas más antiguas y de menor calidad permiten el paso de más agua sin someterse a ósmosis inversa, lo que aumenta el volumen de aguas residuales.
El uso de una membrana compuesta de película delgada (TFC) de alta calidad puede aumentar significativamente las tasas de producción de agua y reducir las aguas residuales.
Algunos fabricantes de membranas de ósmosis inversa trabajan continuamente en la innovación de membranas para ofrecer índices de rechazo aún más elevados manteniendo al mismo tiempo buenos caudales.
Las membranas con un rechazo nominal del 99 % de sólidos disueltos totales pueden reducir las aguas residuales entre un 10 % y un 15 % en comparación con las membranas más antiguas con un rechazo del 95 %. Es recomendable reemplazar periódicamente las membranas antiguas cada 3 a 5 años para mantener una eficiencia de producción óptima.
Otra opción es usar una membrana con un paso de sal ligeramente superior al índice de rechazo nominal. Por ejemplo, una membrana con un índice de rechazo del 95 % puede alcanzar un 93-94 % en la práctica.
Esta pequeña reducción en la pureza del agua producida permite recolectar entre un 5 % y un 7 % más de agua antes de superar el umbral de concentración de sal. El sistema de ósmosis inversa funciona un poco más tiempo antes de desviar el agua al desagüe, lo que reduce la cantidad de aguas residuales.
Solución 2: Aumentar la presión de entrada
Tenga en cuenta que, a mayor presión de entrada, más completa será la inversión osmótica y mayor será la tasa de recuperación de agua purificada. La mayoría de los sistemas de ósmosis inversa residenciales funcionan entre 50 y 80 psi, pero operar en el extremo superior de este rango de presión puede ahorrar aguas residuales.
Cada aumento de 5 psi en la presión de operación podría potencialmente evitar que entre un 5 % y un 7 % más de agua se desperdicie. Sin embargo, presiones más altas requieren una bomba más robusta y componentes diseñados para ellas.
También puede reducir la vida útil de la membrana con el tiempo. Lo ideal es operar el sistema a la máxima presión posible sin afectar la integridad de los componentes ni la calidad del agua producida.
Solución 3 - Controlar el flujo de permeado
El caudal de agua producida se determina mediante un limitador de caudal que regula la presión de salida. Un menor caudal de permeado permite más tiempo para la ósmosis, lo que aumenta la recuperación de agua.
Muchos sistemas de ósmosis inversa están configurados para suministrar un caudal de permeado de 2,5 a 3 GPM, lo cual es satisfactorio para la mayoría de los usos. Sin embargo, durante las horas de menor demanda, cuando no se necesitan caudales altos, el caudal de permeado puede reducirse temporalmente.
Incluso una reducción del caudal de 0,5 GPM durante ciertos intervalos puede reducir el volumen de aguas residuales de forma acumulativa con el tiempo. Se pueden instalar controles automáticos para activar esta reducción durante los periodos de inactividad.
Por supuesto, esto debe sopesarse con la necesidad de satisfacer las demandas mínimas diarias de agua del sistema. Un objetivo de recuperación de tan solo un 2-3 % mediante menos horas de funcionamiento con caudales reducidos aún marca la diferencia.
Solución 4 - Rechazar sistemas de recuperación
Desechar más del 50% del agua de alimentación como residuo es un desperdicio, especialmente en zonas con escasez de agua. Los sistemas de recuperación de rechazos ofrecen opciones para recuperar parcialmente estas aguas residuales antes de su vertido. Un método sencillo consiste en pasar el flujo de rechazo por una unidad de refiltración de baja presión que extrae parte del agua residual.
Algunos sistemas, como el Clack CW3000, incorporan una segunda etapa de ósmosis inversa para procesar el agua de rechazo de la membrana de primer paso. Rechazar los rechazos una segunda vez puede generar entre un 15 % y un 25 % más de agua, lo que reduce significativamente el volumen real de aguas residuales.
Los sistemas más avanzados incorporan un recuperador de energía o intercambiador de presión que transfiere la presión de la corriente de rechazo para aumentar la presión de entrada en la primera etapa. Se dice que la recuperación de rechazo puede ayudar a ahorrar agua entre un 10 % y un 15 %.
Solución 5: Utilizar agua de ósmosis inversa para fines no potables
No todos los usos domésticos requieren agua potable ultrapurificada. Los desechos de ósmosis inversa contienen principalmente sal y, tras un nivel adecuado de filtración depuradora, pueden ser aptos para muchas aplicaciones no potables. Usos como regar plantas o césped, lavar coches o enjuagar suelos, etc., no requieren estrictamente agua potable.
Al establecer rutas de tuberías para el agua de rechazo de ósmosis inversa hacia grifos exteriores, aproximadamente el 30 % del flujo de rechazo podría encontrar usos alternativos no potables. Esto minimiza las aguas residuales que requieren eliminación o postratamiento adicional.
La señalización e identificación adecuadas son imprescindibles para evitar confusiones sobre el uso de las líneas de agua. La reutilización de agua no potable requiere una implementación cuidadosa, pero ofrece un gran potencial de reducción de aguas residuales.
Solución 6 - Mejorar el pretratamiento
El agua mal pretratada causa incrustaciones, suciedad y degradación de la membrana con el tiempo, lo que reduce la producción de permeado. Además, requiere limpiezas y reemplazos más frecuentes, lo que aumenta las aguas residuales derivadas de las actividades de limpieza.
Invertir en un sistema eficiente de filtración de sedimentos y carbón de 5 etapas garantiza que el agua de alimentación cumpla con los requisitos del sistema de ósmosis inversa. Los filtros automáticos que se retrolavan durante las horas de inactividad eliminan aún más las partículas que causan problemas. El pretratamiento con antiincrustantes a base de fosfato inhibe la formación de incrustaciones en las membranas.
El mantenimiento adecuado de los prefiltros mediante cambios oportunos evita pérdidas de presión innecesarias por obstrucciones. Todo esto se traduce en membranas más duraderas que mantienen recuperaciones y caudales óptimos, y minimizan la generación de aguas residuales.
Una limpieza y desinfección adecuadas también son fundamentales. Las limpiezas químicas periódicas eliminan la biopelícula, la materia orgánica y los depósitos acumulados que, si no se controlan, afectan el rendimiento del sistema de ósmosis inversa.
La limpieza según las recomendaciones del fabricante mantiene el sistema funcionando con la máxima eficiencia y disponibilidad durante toda su vida útil. Una limpieza menos frecuente y más exhaustiva se traduce en un menor desperdicio de productos químicos durante el mantenimiento.
Conclusión
Si bien las aguas residuales son una parte inherente del proceso de ósmosis inversa, los esfuerzos conscientes pueden reducir significativamente sus volúmenes a través del funcionamiento óptimo del sistema y la selección de componentes.
Las seis soluciones analizadas anteriormente (mejorar las membranas, aumentar las presiones, controlar los flujos de permeado, agregar corrientes de rechazo, usar agua de ósmosis inversa de forma no portátil y mejorar el pretratamiento) cuando se implementan en conjunto, tienen el potencial de reducir las aguas residuales reales en un 30-50%.