El sistema de microfiltración Aria™ de Pall clarifica de manera uniforme el agua de río con picos de alta turbidez
Producto: Sistema Aria AP de Pall
Con la complejidad cada vez mayor de los equipos y las operaciones de productos lácteos, existe una tendencia cada vez mayor a favor de procesos de tratamiento de agua más confiables y de mayor calidad. Asimismo, a medida que la utilización de nuestros recursos hídricos se vuelve más intensiva, para satisfacer la demanda, puede ser necesario usar agua de fuentes que representan un mayor desafío. En muchos casos, el suministro de agua proviene de una fuente de agua superficial, con frecuencia un río, que puede tener picos de alta turbidez durante eventos de fuertes lluvias.
En el pasado, en muchas de estas situaciones se usaron la clarificación y la filtración de medios convencionales. No obstante, a medida que estos sistemas quedan obsoletos y las regulaciones se hacen más estrictas, estas plantas pueden tener dificultades para manejar las cargas de turbidez pico. En algunos casos, se requieren productos químicos de tratamiento de agua adicionales para mantener el suministro durante un evento de turbidez; en otros casos, se suspende la operación de la planta de tratamiento hasta que pase el evento, enfoque que puede requerir considerables volúmenes de almacenamiento de agua tratada.
El desafío
Un importante productor lácteo que opera una de las plantas de ingredientes más grandes del mundo obtenía el agua de proceso de dos ríos cercanos, y luego la trataba con sistemas de clarificación/filtración convencionales. Para apoyar la producción de más de 60 toneladas de productos por hora, incluidos polvos, queso salado seco, crema y mozzarella, es fundamental un suministro uniforme y regular de agua de alta calidad.
Con la turbidez general cotidiana del agua de río, la planta de tratamiento de agua existente cumple con los requisitos de calidad y capacidad del sitio. No obstante, durante eventos de alta turbidez, la planta de tratamiento de agua del sitio tenía problemas para manejar las cargas de sólidos más elevadas y la disminución en la calidad y la capacidad de tratamiento de agua del sitio. Con frecuencia, los eventos de alta turbidez experimentados en el sitio duran un par de días. No obstante, la capacidad de almacenamiento de agua tratada en el sitio es de apenas un par de horas. En casos extremos, los eventos de alta turbidez pueden causar interrupciones graves y tiempo de inactividad para el sitio de producción, debido a la escasez de agua tratada.
El productor necesitaba analizar los requisitos de filtración a fin de producir agua de alta calidad en forma constante, independientemente de las variaciones de turbidez y los picos que caracterizan a su agua de alimentación.
La solución:
Sistema de microfiltración Aria de Pall Los sistemas de membranas Aria de Pall están diseñados para cumplir con los estrictos requisitos de la industria láctea y de otros tipos, produciendo agua de alta calidad independientemente de las variaciones en el agua de origen sin tratar. Los módulos Aria de Pall usan una tecnología patentada de membrana de fibra hueca de PVDF (fluoruro de polivinilideno) con técnicas de unión avanzadas para crear un diseño de módulo de una resistencia excepcional.
Las membranas tienen un tamaño de poro nominal de 0,1 μm y pueden remover sólidos en suspensión, bacterias, quistes y ooquistes, materia orgánica y otros contaminantes de las fuentes de agua superficial y subterránea.
La membrana de PVDF (fluoruro de polivinilideno) de alta porosidad es el corazón del sistema, lo que significa que puede diseñarse un sistema a flujos de mayor sostenibilidad en comparación con otras membranas, o se puede operar con una menor resistencia a la contaminación, menor presión en el cabezal de bombeo o mayores intervalos entre las secuencia de regeneración, lo cual tendrá beneficios operativos significativos, incluida la flexibilidad operativa cuando se encuentran eventos de turbidez.
A fin de garantizar una máxima eficiencia y un menor costo total de propiedad, Pall ha desarrollado técnicas para mantener las membranas libres de materiales contaminantes. Estas técnicas se integran como modos operativos específicos dentro del software de automatización.
• En condiciones normales, el agua se filtra en modo directo de afuera hacia adentro a través de la fibra hueca. Según la calidad del agua, puede hacerse recircular una cantidad pequeña de fluido, lo que tiene como resultado una menor acumulación de contaminantes y desechos en la superficie de la membrana.
• El retrolavado, o la SASRF (limpieza neumática simultánea con flujo inverso) a intervalos regulares (cada 15 a 120 minutos), tiene como resultado un flujo sostenido durante un tiempo de filtración más prolongado. Se inyecta aire a baja presión en el lado de alimentación del módulo como un proceso mecánico para remover desechos y disminuir la tasa de incremento general de la presión transmembrana. Al mismo tiempo, el material filtrado que se ha acumulado en el tanque de flujo inverso dedicado se bombea en dirección inversa dentro del módulo. Después de un ciclo de SASRF (limpieza neumática simultánea con flujo inverso) de 30 segundos, todos o gran parte de los desechos acumulados se han barrido para drenarlos. Un filtrado o agua de alimentación que circula hacia adelante a alta velocidad a través de la superficie externa de las fibras de la membrana completa el ciclo SASRF.
• El mantenimiento de flujo mejorado (EFM) es otro ciclo automatizado que utiliza agua tibia con soluciones químicas suaves adaptadas a los ensuciadores específicos que pueden estar presentes. El intervalo de tiempo entre el mantenimiento de flujo mejorado es definido por el usuario y depende de las condiciones de ejecución de la membrana. El mantenimiento de flujo mejorado se usa para reducir la frecuencia con la cual una membrana parcialmente contaminada hace que el sistema opere con una eficiencia inferior. Puesto que permite a las membranas operar a altas velocidades de flujo, el mantenimiento de flujo mejorado permite un sistema de menor tamaño, lo que permite ahorrar espacio en la planta y costos en las instalaciones, además de una menor presión transmembrana promedio, que genera ahorros en la energía de bombeo. Esto es posible gracias a las fibras huecas de PVDF (fluoruro de polivinilideno), durables, fuertes y resistentes a los químicos. Pueden estar sujetas a miles de ciclos de mantenimiento de flujo mejorado sin reducción en la vida de servicio.
• Aunque los procesos de SASRF (limpieza neumática simultánea con flujo inverso) y mantenimiento de flujo mejorado están diseñados para eliminar partículas en suspensión y contaminantes de rutina, en ocasiones puede ser necesario realizar un proceso de limpieza in situ completo (por lo general una vez al mes). Este protocolo de 2 pasos que usa una solución acídica y una solución cáustica con cloro vuelve a los módulos a una condición de “casi nuevos” y puede llevarse a cabo cientos de veces en el transcurso de la vida útil de estos. Debido a la baja frecuencia de la operación de limpieza in situ, el proceso es semiautomatizado.
Se llevó a cabo una prueba piloto en la planta de productos lácteos durante un período de 8 meses, a fin de confirmar los parámetros de diseño preliminares del sistema de microfiltración, incluidos los procesos de flujo operativo y mantenimiento de flujo. Se demostró que un tratamiento previo con 2,5 a 5 ppm de cloruro de polialuminio, seleccionado entre los químicos de floculación usados en la planta de tratamiento de agua existente, inyectado directamente en el tanque de alimentación de microfiltración piloto, era beneficioso durante condiciones de agua normal y en eventos de alta turbidez.
Los ciclos de SASRF (limpieza neumática simultánea con flujo inverso), cada 15 a 20 minutos, y un mantenimiento de flujo mejorado diario con 500 ppm de hipoclorito de sodio, demostraron ser muy eficientes para mantener la presión transmembrana por debajo de los 1,5 bar durante los eventos de turbidez, con un flujo de 65 lmh. El sistema piloto de microfiltración de Pall pudo continuar operando con una turbidez de agua de alimentación de hasta 450 NTU. No fue necesario detener el sistema de microfiltración debido a ningún evento de alta turbidez del agua de alimentación durante el período de prueba. Durante la prueba, la turbidez del material filtrado mediante microfiltración permaneció por debajo de 0,1 NTU.
El sistema de microfiltración Aria de Pall demostró que podía proporcionar un suministro ininterrumpido de agua de alta calidad a la planta de lácteos, de ambas fuentes fluviales, en condiciones normales y eventos de alta turbidez.