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La Importancia de la Preconcentración en un Proceso de ZLD (Descarga Cero de Líquidos)

Sobre el blog

Christos Charisiadis
Investigación y Desarrollo (R&D) Ingeniero, Lenntech B.V.
  • Importancia Preconcentración Proceso ZLD (Descarga Cero Líquidos)

Las tecnologías de preconcentración de salmuera tienen muy alta recuperación, pero usualmente no suficiente como las tecnologías típicas de evaporación térmica para conducir la salmuera en los niveles de saturación de concentración. Entonces ¿por qué son tan importantes? La razón es el CAPEX/OPEX de los evaporadores/cristalizadores. 

  1. Debido a la naturaleza corrosiva de la salmuera se necesita más y más aleaciones metálicas resistentes con el fin de soportar la corrosión a medida que la concentración aumenta. Esto significa que cuanto mayor sea el módulo de evaporización/cristalización, mayor será el CAPEX requerido (que puede ser 60-70% de todo el proceso). 
  2. La alta demanda de energía debido al aumento del punto de ebullición de la salmuera a medida que la concentración aumenta. 

Tratemos de formular un ejemplo visual de la situación. Supongamos que tenemos 100 m3/d de salmuera y queremos tratarla con una combinación Destilación de membrana (MD)- Compresión mecánica de vapor (MVC) - Cristalizador. Los siguientes valores de OPEX son el promedio de varias revistas de literatura científica.

  • MD (75% de recuperación)/Suponiendo que el calor residual está disponible → 90% de energía térmica puede ser sustituida por calor residual → el consumo de energía irá desde 47.41 hasta 6.57 KWh/m3.
  • MVC con 90% de recuperación → promedio de 14.86 KWh/m3.
  • Cristalizador con 50% de recuperación → Promedio de 50 KWh/m3.

Entonces, de acuerdo con los anteriores valores, veamos cómo se llevará el proceso:

100 m3 de salmuera → MD (-75%) → 25m3 de salmuera → MVC (-90%) → 2.5 m3 de salmuera → Cristalizador (-50%) → 1.25 m3 Salmuera → Conducido a Centrifuga o Belt Press

Esto se traduce en 100 m3 x 6.57 KWh/m3 + 25 m3 x 14.86 KWh/m3 + 2.5 m3 x 50 KWh/m3 = 657KWh + 371.5 KWh + 125 KWh = 1,153.5 KWh/100 m3 salmuera.

Si no tuviéramos un paso de preconcentración y condujéramos la salmuera directo a un evaporador, entonces la energía demandada debería ser:

100 m3 x 14.86 KWh/m3 + 10 m3 x 50 KWh/m3 = 1,486 KWh + 500 KWh = 1,986 KWh/ 100 m3 de Salmuera.

1,986 KWh (MVC-Cristalizador) / 1,153.5 KWh (MD-MVC-Cristalizador) = 1.72 o 172% ¡incremento del consumo de energía del tratamiento de salmuera sin un paso de preconcentración!

Table 1, Recuperación relativa de agua (%) de cada combinación (con y sin Preconcentración) juntos con la Consumo Energético Específico (SEC) para cada tecnología.

La visualización gráfica de la tabla 10 nos da la Figura 1:

    Fig.1, Recuperación relativa de agua (%) de cada combinación (con y sin Preconcentración) juntos con la SEC para cada tecnología.

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