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Reemplaza a los convencionales lechos mixtos de resinas produciendo agua de calidad ajustable

Edi, un proceso de desmineralización que cuida el medio ambiente

Bernardo Blanco. Director técnico de Astramatic01/04/2004
La electrodesionización (Edi) combina dos probadas técnicas de purificación del agua como son la electrodiálisis y el intercambio iónico. Mediante esta técnica revolucionaria, las sales disueltas pueden ser eliminadas con un bajo consumo energético y sin la necesidad de emplear reactivos regenerantes; el resultado es un agua de elevada calidad que puede ser producida en continuo y con elevados caudales.
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Hasta hace pocos años, el sistema para la obtención de agua desmineralizada de alta calidad estaba totalmente basado en la tecnología del intercambio iónico, en la cual se utilizan reactivos químicos para la regeneración de las resinas, provocando gran cantidad de aguas residuales contaminantes.

Debido a la cada vez más exigente reglamentación sobre la calidad de las aguas residuales antes de vertido, es necesario proceder al tratamiento de los efluentes generados en la regeneración con el consiguiente gasto que ello conlleva.

Las investigaciones se han centrado en el desarrollo de tecnologías de tratamiento que no usen prácticamente productos químicos. Actualmente se están utilizando dos sistemas que se complementan como son la ósmosis inversa (RO) y la electrodesionización (Edi), en la obtención de agua de alta calidad y que eliminan el 97 por ciento de los reactivos químicos empleados en los procesos de intercambio iónico.

El proceso

La electrodesionización (Edi) combina dos probadas técnicas de purificación del agua como son la electrodiálisis y el intercambio iónico. Mediante esta técnica revolucionaria, las sales disueltas pueden ser eliminadas con un bajo consumo energético y sin la necesidad de emplear reactivos regenerantes; el resultado es un agua de elevada calidad que puede ser producida en continuo y con elevados caudales.

La electrodesionización (Edi) emplea una combinación de membranas selectivas de iones y resinas de intercambio, montadas a modo de sándwich entre dos electrodos [ánodo (+) y cátodo (-)] sometidos a una diferencia de potencial eléctrico de CC, la cual fuerza la migración en continuo de los iones desde la cámara de alimentación hasta las cámaras adyacentes de concentrado. Este potencial también rompe las moléculas de agua produciendo iones hidrógeno e hidróxilos que continuamente producen la regeneración de la resina (no se emplean reactivos). El proceso de Edi reemplaza a los convencionales lechos mixtos (MB) de resinas produciendo agua de calidad ajustable, no necesitando paradas para la regeneración ni sustitución de resinas. Debido a esto, en la Edi:

  • No se producen variaciones en la calidad obtenida.
  • Se reducen al mínimo los gastos de explotación.

Con la electrodesionización (Edi) se eliminan los iones contaminantes presentes en el agua y normalmente se usa en combinación con la ósmosis inversa (RO) y otros sistemas de purificación. Los módulos de Edi pueden producir agua ultrapura de hasta 18,2 Mž·cm de forma continua o intermitente.

Línea de tratamiento sin uso de reactivos

Los sistemas clásicos básicamente consisten en columnas de intercambio cargadas con resinas catiónicas seguidas de columnas con resinas aniónicas alcanzándose calidades de hasta 1 MW·cm. Si las exigencias son de una mayor calidad hay que complementar la instalación con columnas cargadas con mezcla de resinas y denominadas “mixed-bed” (MB) o lechos mixtos de las cuales podemos obtener calidades de hasta 18 MW·cm. Con este tipo de instalaciones se obtienen elevadas calidades de agua pero en contrapartida también se requieren grandes cantidades de ácido y sosa para la regeneración.

Con el uso de la ósmosis inversa como pretratamiento del agua de alimentación a las resinas se ha logrado disminuir en gran cantidad el consumo de reactivos, pero la tendencia actual es proceder a la eliminación total de reactivos regenerantes lográndose mediante la incorporación de la electrodesionización (Edi) como tratamiento de pulido final.

Para poder hacer uso de la Edi con garantías, se requiere generalmente la siguiente línea básica de tratamiento:

  • Pretratamiento: Esta etapa consiste en sistemas de filtración que pueden ir precedidos por clarificadores dependiendo de las características físicas del agua, acondicionamiento del agua para evitar la precipitación de sales y oxidación de la membranas de RO y sistemas de microfiltración.
  • Ósmosis inversa: La RO no usa reactivos ya que sólo necesita trabajar a una presión determinada de alimentación a membranas suministrada por un grupo de bombeo. Las nuevas generaciones de membranas permiten operar a bajas presiones y eliminan el Toc, iones y compuestos no deseables. Estas unidades consisten en recipientes a presión que contienen varias membranas dispuestas en serie, siendo sistemas modulares para poder adaptarlos a los caudales de tratamiento. Los contenedores de membranas se pueden instalar en uno o dos pasos osmóticos dependiendo de la calidad demandada en el agua tratada.
  • Edi: Esta unidad trata siempre el agua producida por la RO y sustituye con ventaja a los lechos mezclados de pulido. Mediante la aplicación de un voltaje de c.c. a través de las diferentes cámaras se produce la regeneración de las resinas sin necesidad de emplear reactivos químicos. El agua obtenida es de una elevada calidad >=15 MW·cm. Las unidades son modulares, fácilmente ampliables a cualquier caudal de tratamiento.
SISTEMA DE PULIDO
MB EDI
Proceso Intermitente Continuo
Operación Compleja Muy simple
Calidad agua tratada Alta Alta
Recuperación 100% 90-95%
Producción aguas residuales Alto Nulo
Consumo reactivos regenerantes Alto Nulo
Consumo reactivo en operación Nulo Nulo
Consumo reactivos acondicionamiento vertido Alto Nulo
Consumo eléctrico Bajo Medio
Mantenimiento Medio Bajo
Espacio ocupado Medio Bajo
Ampliación Costosa Fácil

Ventajas de la Edi frente a los MB

Con los sistemas actuales de RO/Edi se eliminan los regenerantes, las aguas residuales y su posterior tratamiento para vertido, la necesidad de transporte, almacenamiento y manipulación de ácido y sosa. Con un sistema RO/Edi se tiene una instalación de funcionamiento continuo y de simple operación, comparada con los complicados y largos procesos de regeneración de los “mixed-bed”.

Con un sistema de RO/Edi se puede recuperar el concentrado de la Edi mediante recirculación a la entrada de la RO. En muchos casos, el uso de Edi puede resultar de un costo de operación e inversión menor. Los principales consumibles para los “mixed-bed” son los productos químicos, reposición de resinas, mano de obra de explotación y el tratamiento de las aguas residuales generadas. El principal consumible de la Edi es la electricidad, siendo necesaria la sustitución de los módulos a largo tiempo y la mano de obra de explotación y las aguas residuales originadas son mínimas comparadas con un “mixed-bed” del mismo caudal.

Dependiendo de la calidad del agua de alimentación a la Edi, el consumo eléctrico de operación está comprendido entre 0,15 y 0,8 kWh /m3.

Consumo energético y costo

El costo de operación de un sistema de Edi está basado en la potencia eléctrica suministrada al sistema. Sin embargo, casi siempre, hay que considerar que la mayor parte del costo total de operación corresponde a la potencia eléctrica consumida por el equipo de O.I. empleado como pretratamiento. Mediante un simple cálculo del consumo energético para un módulo XL-500 operando a 2 m3/h, nos da lo siguiente:

  • La potencia usada por cada módulo es el producto del voltaje CC aplicado por la intensidad consumida.
    Potencia CC (vatios)= voltaje (VCC) x amperios (ACC)
    (p.e., XL-500) 600 W= 300 VCC x 2 ACC
  • El rendimiento de la fuente de alimentación de CA a CC es del 85%, luego:
    Potencia CA = Potencia CC/ 85%  
    0,7 kW = 600 W/0,85/1000
  • La energía empleada es el producto de la potencia por el tiempo
    Energía (kWh)= potencia CA (kW) x tiempo (h)  
    0,7 kWh= 0,7 kW x 1 h
    Consumo específico energía (kWh) / volumen (m3)
    0,35 kWh/m3= 0,7 kWh/2 m3
  • El costo de energía para producir 1 m3 de agua pura, suponiendo un costo de 0,08€ por kWh, es de:
    Costo/m3= energía (kWh) x costo (€/kWh)
    0,028 €/m3=0,35 kWh/m3 x 0,08 €/kWh
PRODUCTO GAMA DE FLUJOS VOLTAJE CC
XL-500 1,3 a 2,3m3/h 250-350
XL-400 0,7 a 1,5 m3/h 150-250
XL-300 300 a 900 l/h 100-160
XL-200 100-300 l/h 60-120
XL-100 50 a 150 l/h 30-60

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