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Colaboración Adaptado Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Área temática: Calidad del Agua Desalinización de agua marina Trascendencia para Calidad del Agua Potable © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Acerca de la Fundación de Investigación del Agua La Fundación de Investigación del Agua (anteriormente Fundación Awwa Investigación o AwwaRF) es un 3 organización miembro-apoyado, internacional, 501 (c) sin fines de lucro que patrocina la investigación para permitir a las empresas de agua, agencias de salud pública y otros profesionales para proporcionar agua potable segura y asequible a consumidores. La misión de la Fundación es promover la ciencia del agua para mejorar la calidad de vida. Para lograr esta misión, la Fundación patrocina estudios sobre todos los aspectos de agua potable, incluyendo los recursos, tratamiento, distribución y efectos sobre la salud. La financiación de la investigación es proporcionado principalmente por pagos de suscripción de cerca de 1.000 empresas de agua, empresas consultoras y fabricantes en América del Norte y en el extranjero. La financiación adicional procede de asociaciones de colaboración con otras organizaciones nacionales e internacionales y el EE.UU. gobierno federal, lo que permite recursos para ser aprovechada, la experiencia para ser compartida, y el conocimiento de base amplia que se desarrolló y difundió. Desde su sede en Denver, Colorado, el personal de la Fundación dirige y apoya los esfuerzos de más de 800 voluntarios que sirven en la mesa directiva y varios comités. Estos voluntarios representan muchas facetas de la industria del agua y aportan su experiencia para seleccionar y supervisar los estudios de investigación que beneficien a toda la comunidad de agua potable. Los resultados de la investigación se difunden a través de un número de canales, incluidos los informes, el sitio web, transmisiones por Internet, conferencias y publicaciones periódicas. para sus suscriptores, la Fundación sirve como un programa de cooperación en el que los proveedores de agua se unen para poner en común sus recursos. Mediante la aplicación de resultados de la investigación de la Fundación, estos proveedores de agua pueden ahorrar costos sustanciales y permanecer en la vanguardia de la ciencia y la tecnología de beber agua. Desde su creación, la Fundación ha proporcionado la comunidad de agua con más de $ 460 millones en valor de la investigación aplicada. Más información sobre la Fundación y cómo llegar a ser un suscriptor está disponible en la Web en www.WaterResearchFoundation.org. © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Desalinización de agua marina Trascendencia para Calidad del Agua Potable Preparado por: Jonathan P. Loveland y Edward G. Medios III Malcolm Pirnie, Inc., 8001 Irvine Center Drive, Suite 1100, Irvine, CA 92618 Gary L. Amy Instituto UNESCO-IHE para la Educación relativa al Agua, Westvest 7, 2611 AX Delft, Países Bajos y C. Robert Reiss Reiss Engineering, Inc., 12001 Investigación Parkway, Suite 228, Orlando, FL 32826 Patrocinado conjuntamente por: Fundación de Investigación del Agua 6666 West Quincy Avenue, Denver, CO 80235 hasta 3098 y West Basin Municipal Water District 17140 S. Avalon Boulevard, Carson, CA 90746 Publicado por: © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. RENUNCIA Este estudio fue financiado conjuntamente por la Fundación de Investigación del Agua (Fundación) y la Cuenca del Distrito Municipal de Agua del Oeste (West Basin). La Fundación y la Cuenca del Oeste no asumen ninguna responsabilidad por el contenido del estudio de investigación se informa en esta publicación o de las opiniones o declaraciones de hechos expresados en el informe. La mención de nombres comerciales para los productos comerciales no representa ni implica la aprobación o respaldo de la Fundación o de la Cuenca Oeste. Este informe se presenta únicamente con fines informativos. Copyright © 2010 por la Fundación de Investigación del Agua RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Ninguna parte de esta publicación puede ser copiado, reproducido o utilizado de otra manera sin permiso. ISBN 978-1-60573-097-4 Impreso en U.S.A © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. CONTENIDO LISTA DE MESAS ix LISTA DE FIGURAS GRATITUD PRÓLOGO xi xv EXPRESIONES DE xvii EJECUTIVO SUMMARY xix CAPÍTULO 1: LA LITERATURA REVIEW 1 Objetivo Desalinización Introduction 1 1 Problemas de calidad de agua relacionados con el agua de mar 2 El agua de mar de Osmosis Inversa 2 El agua de mar Quality 3 permeado la Calidad del Agua 9 Distribución Preocupaciones de Calidad de Agua del Sistema 13 CAPITULO 2: CASO desalinización de agua marina STUDIES Estudio de caso 2-Eilat, Israel 22 Estudio 22 Estudio 23 Estudio de 23 Estudio 24 Estudio de caso 8-PowerSeraya, Singapur 25 19 Desalinización del caso Studies 19 Estudio de caso 1-Glen Rocky, Gibraltar, Reino Unido 19 21 Estudio de caso 3-Perth, Australia de caso 4-Ashkelon, Israel de caso 5-Sydney, Australia caso 6-Bahía de Tampa, Florida, USA de caso 7-Point Lisas, Trinidad 24 Estudio de caso 9-Kindasa, Arabia Arabia CAPÍTULO 3: EL PAÍS SOURCEWATER EVALUACIÓN Y BANCO ESCALA RO ACTUACIÓN EXPERIMENTS 27 Introduction 27 Membranes 27 Pruebas de membrana de la célula 27 Sintético Seawater 28 Natural Waters 28 Resumen 33 v © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. vi | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable CAPÍTULO 4: PRUEBA PILOTO DE LA FLORIDA 47 Aguas Fuente Matriz Experimental 50 sólidos totales disueltos Chloride Boron Otras consideraciones 53 Resumen 53 45 Introduction 45 Fondo 45 Planteamiento del problema 45 Objetivos 46 Piloto métodos de prueba 47 48 Agua Análisis de Calidad 48 Piloto Descripción 48 Resultados del estudio piloto de la Florida 50 51 52 de calidad del agua Discusión CAPÍTULO 5: PRUEBA PILOTO DE CALIFORNIA 54 Conclusions 54 61 Introduction 61 Calidad del Agua Monitoring 61 Estética Calidad del Agua Formación 63 Desinfección Subproductos Durante MF Tratamiento / RO 64 Inorgánica Calidad del Agua 65 Microbiana Calidad del Agua 65 Membrana incrustantes 66 Compuestos Orgánicos Volátiles 68 TOC / 254 68 UV Nutritivo Water Quality 68 Metales pesados 69 Descarga de concentrado y Heavy Metal Analysis Monitoreo 69 Radiológica Constituyente 69 SDS-PAD Resultados 72 Corrosión Planta Piloto Resultados 73 grifos de latón (de plomo que contiene) 74 galvanizado Hierro Tubería 76 Cobre Suave Piping 77 Corrosión Piloto Resumen 79 RO Membrana bacteriófago Challenge Testing 80 Methods 80 Resultados y Discusión 81 Fitoplancton Marino y toxínicas Algas Identification 82 Tipos de biotoxinas y Temas Tratamiento para Biotoxinas Retiro 82 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Cesta | vii CAPÍTULO 6: LA CALIDAD DEL AGUA DE ESPECIFICACIONES 115 Introduction 115 temas específicos relacionados con el agua de mar Desalination 115 permeado de Estabilización (Corrosión Control) 115 Sodio Potencial / Impactos Cloruro sobre Reutilización 116 Mantenimiento de Estabilidad Desinfectante 116 Aesthetics 117 Total Trihalomethanes y Haloacéticos Acids 117 Etapa 2 DBPR MCL para TTHM y HAA5 117 Boron 118 Calidad conceptual Agua Especificación 119 REFERENCIAS 121 ABBREVIATIONS 123 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. MESAS 11 constituyentes de agua de mar y en todo el mundo 5 12 rango esperado de ATP, TDC, y HPC en agua de mar variation 7 13 toxinas de algas marinas típicas y su representante structures 8 14 Ejemplo de los efectos de la mezcla de infiltrado de RO con el agua superficial 17 21 Worldwide capacidad instalada de desalación technology 22 Características de las plantas 20 de SWRO seleccionados 20 31 membranas y las propiedades candidatos 32 de 28 agua de mar sintética 29 33a La calidad del agua de la fuente de alimentación) (aguas y la correspondiente impregna 30 33b La calidad del agua de la fuente de alimentación) (aguas y los correspondientes impregna 31 33c La calidad del agua de la fuente (alimentación) aguas y permeados correspondientes 32 41 Florida agua de mar quality 42 Florida Muestreo 47 pruebas de la piloto calidad experimental 49 43 matrix Agua 49 51 Organización de tratamiento requisitos técnica basada en las fuentes de agua Cryptosporidium concentrations 66 52 datos de monitoreo bacteriológicos para el piloto de El Segundo site 67 53 compuestos orgánicos volátiles detectados en las fuentes de agua del sur de California y en el de El Segundo planta piloto 68 54 concentraciones de metales pesados en crudo seawater 70 71 55 56 SWRO datos impregnan heavy constitutivos metal concentrations radiológicos preliminares 11 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 12 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 71 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 57 Complejos formados a partir de los principales MESAS componentes en el agua de mar durante el análisis ICP-MS ese interfiere con la determinación precisa de metales concentrations 71 58 Desafío 80 de 59 recogida de muestra muestras de de pruebas bacteriófago points results 81 Porcentaje 82 511 82 de de 61 Los eliminación eliminación MCL y media MCLG para de de 510 registro trihalometanos y MS2 de ácidos MS2 haloacéticos 118 62 especificación genérica de calidad de agua de una sola pasada tratamiento SWRO del Pacífico Océano de agua de mar 118 13 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 14 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 11 Componentes básicos de una planta de desalinización SWRO 18 12 Las proporciones relativas de sales disueltas en el agua de mar 18 21 Configuración de proceso de la planta Glen Rocky SWRO 26 22 23 Eilat Configuración de proceso de la planta desalinizadora de ósmosis inversa "C" 26 Sabha Eilat Sabha pretratamiento "C" process 26 31 Potenciales zeta de membrana 34 32 Cruz-flujo unidad de pruebas de membrana 34 33 Permeado TDS a diferentes recuperaciones de agua de mar sintética con 35 34 Permeabilidades de membrana a diferentes recuperaciones de agua de mar sintética con 35 35a El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: muestra de Halifax 36 35b Rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la muestra Corpus Christi 36 35c 35d Rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la planta de energía en el 37 anonimato de California El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: Newport News muestra 37 35e El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la muestra de Seattle 38 35f Rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: Boston sample 38 35g Rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: primero Tampa sample 39 35h El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: Tampa segunda muestra 39 36a Disminución del flujo con tres membranas y las fuentes de agua Halifax 40 36b Disminución del flujo con tres membranas y las fuentes de agua de Corpus Christi 40 36c Disminución del flujo con tres membranas y una fuente de agua planta de energía de California 41 36d Disminución del flujo con tres membranas y Newport News agua de la fuente 41 36e Disminución del flujo con tres membranas y las fuentes de agua de Seattle 42 xi © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 36f Disminución Flux con tres membranas y fuente de Boston water CIFRAS 42 36g Disminución del flujo con tres membranas y primera fuente de Tampa water 43 36h Disminución del flujo con tres membranas y Tampa segunda fuente de agua 43 37 Simulaciones de modelos: impregnan TDS frente a la recuperación y la presión 44 38 Pruebas a escala de banco: impregnan TDS frente a la recuperación y la presión 44 41 Proceso de ósmosis inversa Primero y segundo de agua de mar pase diagram 55 42 TDS en función del flujo, la recuperación y elementos por recipiente a presión para East y la costa oeste sites Cloruro como una función de flujo, recuperación, y el número de elementos por buque para sitios costa este y oeste presión 43 44 45 56 57 Segundo pase de derivación porcentaje para cumplir meta de cloruro de 100 mg / L en 58 Occidente y Sitios de la Costa Este Concentración de boro de primer paso como una función de flujo, la recuperación y elementos por recipiente a presión para ambos sites 59 46 Rechazo de boro como una función de segundo pase alimentación pH 60 51 Concentraciones de TDS del agua de mar sin procesar 85 52 Impregnar TDS concentrations 85 53 Composición del anión de la planta piloto de agua de mar crudos 86 54 Composición anión de planta piloto RO permeate 86 55 Concentraciones de boro en planta piloto 87 56 Piloto TOC planta concentrations 87 57 Concentraciones de subproductos de desinfección 88 58 Concentraciones de metales del agua de mar sin procesar 88 59 Las concentraciones de metales pesados del agua de mar sin procesar 89 510 Impregnar Metal pesado concentrations 89 511 Las concentraciones de nutrientes de plantas piloto 90 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 16 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Los números | xiii 512 Planta piloto MTBE concentrations 90 513 concentraciones de estroncio en planta piloto 91 514 concentraciones de sílice Planta piloto 515 92 Piloto 254 516 Color de 91 de los datos datos de calidad 92 517 concentraciones de SDT 93 518 concentraciones de dureza 93 519 Las concentraciones de del UV agua para para cada muestreo site cada sitio de muestreo cada sitio de muestreo para hierro para planta todos de muestreo locations 94 520 concentraciones TTHM se forman durante el proceso de tratamiento MF / RO 94 521 formaciones HAA5 para cada sitio de muestreo en el proceso de tratamiento de MF / RO 95 522 concentraciones de boro para cada muestreo location 523 96 96 concentraciones 524 525 97 526 97 527 98 528 98 529 99 530254 99 531 100 532 100 533 101 101 534 535 Bromuro Las de de cloruro de de concentraciones las de concentraciones sílice de de concentraciones de concentraciones amoníaco totales de concentraciones concentraciones de de de aluminio arsénico cadmio lugar cada para muestreo location muestreo location muestreo cada cada para lugar para para © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. de sitio para para location muestreo cada p muestreo cada para location de cada para location muestreo cada para para muestreo cada para MTBE TOC UV concentraciones Las sulfato cada para estroncio concentraciones concentraciones para concentraciones concentraciones concentraciones 95 cada cada cada cada lugar de location muestreo muestreo muestreo site muestreo site de muestreo muestreo location 102 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 14 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 536 Total concentraciones de cromo por cada punto de muestreo 102 537 Concentraciones de cromo hexavalente para cada lugar de muestreo 103 538 Las concentraciones de cobre para cada muestreo location 103 539 Selenio concentraciones para cada muestreo location 104 540 Composición de "libre cloro "residual en RO permeate 104 541 Residual la decadencia de RO permeado después de "cloraminas" disinfection 105 542 Cuatro horas SDS-DBP organohaluro resultados para 100% RO y Jensen WTP efluentes y diversas mezclas de los dos tipos de agua 105 543 El control general de corrosión esquemática prueba piloto 106 544 Las concentraciones de hierro en latón faucets 106 545 Las concentraciones de cobre en latón faucets 107 546 Las concentraciones de plomo en instrumentos de viento 107 547 Zinc concentraciones en latón loops 108 548 Las concentraciones de hierro en GI loops 108 549 Las concentraciones de cobre en bucles GI 109 550 Las concentraciones de plomo en bucles GI 109 551 Zinc concentraciones en GI loops 110 552 Las concentraciones de hierro en el cobre loops 110 553 Las concentraciones de cobre en el cobre loops 111 554 Dirigir concentraciones en cobre loops 111 555 Las concentraciones de zinc en bucles de cobre 112 556 El fitoplancton ocurrencia-principal species 112 557 La producción de fitoplancton ocurrencia de toxinas species 113 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. PREFACIO La Fundación de Investigación del Agua (Fundación) es una corporación sin fines de lucro que se dedica a la aplicación de un esfuerzo de investigación para ayudar a los servicios públicos responden a los requisitos reglamentarios y las preocupaciones de alta prioridad tradicionales de la industria de la agenda de investigación se desarrolla a través de laproceso de consulta con los suscriptores y los profesionales del agua potable bajo el paraguas de un Plan Estratégico de Investigación, el Consejo Asesor de Investigación prioriza los proyectos sugeridos basados en las necesidades actuales y futuras, la aplicabilidad y trabajos anteriores; las recomendaciones son reenviados a la Junta de Síndicos para la selección final La Fundación también patrocina proyectos de investigación a través del proceso de propuesta no solicitada; la investigación en colaboración, aplicaciones de investigación, y Adaptado Programas de colaboración; y diversos esfuerzos de investigación conjunta con organizaciones como la Protección Ambiental de EE.UU. Agencia, el US Bureau of Reclamation, y la Asociación de California Water Agencias Esta publicación es el resultado de uno de estos estudios patrocinados, y se espera que sus hallazgos se aplicarán en las comunidades de todo el mundo El siguiente informe sirve no sólo como un medio de comunicación de los resultados del programa de investigación centralizado de la industria del agua sino también como una herramienta para conseguir el mayor apoyo de los servicios públicos que no son miembros y personas Los proyectos se gestionan de cerca desde su inicio hasta el informe final por parte del personal y grandes cuadros de la Fundación de los voluntarios que voluntariamente aportan su tiempo y experiencia, la Fundación sirve a la planificación y gestión de la función y adjudica contratos a otras instituciones como WA- servicios públicos, universidades y empresas de ingeniería ter Los financiamiento para este esfuerzo de investigación viene Primarschule lia del Programa de Suscripción, por el que las empresas de agua suscribirse al programa de investigación y hacer un pago anual proporcional al volumen de agua que entregan y los consultores y marcas suscribirse basan en sus facturaciones anuales de la programa ofrece una solución rentable y método justo para la financiación de la investigación en el interés público Un amplio espectro de problemas de abastecimiento de agua se aborda en la agenda de investigación de la Fundación: los recursos, tratamiento y operaciones, distribución y almacenamiento, la calidad y análisis de agua, toxicología, la economía y la gestión El propósito último del esfuerzo coordinado para ayudar a agua proveedores para proporcionar la más alta calidad posible de agua económica y fiable El verdadero ben- eficios se realizan cuando los resultados se aplican a nivel de utilidad de los fideicomisarios de la Fundación se complace en ofrecer esta publicación como una contribución hacia ese fin Roy L Wolfe, PhD Presidente de la Junta de Directora TrusteesExecutive Agua Investigación Fundación Investigación Robert C Renner, PE Agua Fundación de 15 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. EXPRESIONES DE GRATITUD Este informe describe una parte de la obra de que resulta de una muy grande y complicado proyecto de investigación a largo plazo entre varias organizaciones Los autores desean agradecer a la Fundación Tailored socios financieros Colaboración: • • • Oeste Cuenca del Distrito Municipal de Agua Calleguas Distrito Municipal de Agua Tampa Water Bay y los asociados en la financiación de la Asociación de Investigación de la Fundación, que se añadieron en una fecha posterior a la colaboración Tailored: • • • • • • • Departamento de Recursos Hídricos de California Autoridad de Aguas del Condado de San Diego East Bay Municipal Utility District Distrito Municipal de Agua del Condado de Orange Asociación de Agencias del Agua de California Poseidon Resources Corporation Comisión del Aguacate de California Además, varios de las organizaciones mencionadas proporcionadas apoyo en especie más notable, Distrito Metropolitano del Sur de California y su Laboratorio de Calidad del Agua Agua proporcionado mucho de los recursos analíticos utilizados para generar los datos de calidad de agua contenidas en este informe Los participantes del proyecto incluidos Mic Stewart, Ric DeLeon, Bart Koch, Paul Rochelle, Hsiao-Chiu Wang, Suzanne Teague, Anthea Lee y Sikha Kundu Personal de Malcolm Pirnie que ayudó con el proyecto incluye Katie Porter, Andrée Hunt, Jane Meckley, Don Roth, Nicole West, Sarina Sriboonlue, Danny Qin, Jodie Nygaard y Madhavi Kurapati Proyecto socios que contribuyeron al muestreo, pruebas de laboratorio y pruebas piloto incluyeron Dr. Gary Amy y la Universidad de Colorado (Capítulo 3) y Reiss Ingeniería, Inc (Capítulo 4) Nosotros También agradecen la orientación y los comentarios de nuestro Asesor del Proyecto Comité, entre ellos el Dr. Samer Adham (Conoco Phillips), el Dr. Robert Carnahan (Enviroprocess / Universidad del Sur de Florida), y Berta Tenzer-Melman (Mekorot Water Co), y nuestro Hombre- proyecto ager, El Dr. Kenan Ozekin Por último, este proyecto se llevó a cabo en conjunto con una investigación SWRO gratuito pro- yecto que proporcionó el equipo utilizado para la prueba piloto y preveía un concern- proyecto de investigación ing los aspectos operativos de MF / RO de agua de mar de desalinización Este proyecto fue financiado por: • • Estados Unidos Bureau of Reclamation Instituto Nacional de Investigación del Agua 17 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. RESUMEN EJECUTIVO Muchas regiones del mundo, tanto en las zonas desarrollados y subdesarrollados, pueden sufrir de una falta de agua dulce para la desalinización de agua de mar potable de suministro de agua es una alternativa que puede ser utilizado para satisfacer esta demanda en las regiones costeras, pero se ha limitado en su aplicación, debido principalmente a consideraciones económicas (es decir, el aumento de los costos de tratamiento) Independientemente, la desalinización del agua de mar es actual tualmente se practica en las zonas que no tienen otras alternativas y pueden aceptar razonablemente la situación económica carga (por ejemplo, Los estados del Golfo Pérsico, islas tropicales, Israel) Como la tecnología de desalinización de agua de mar ha mejorado, el tratamiento de ósmosis inversa de agua de mar (SWRO) se ha convertido cada vez más viable y competitiva Esta tendencia es especialmente cierto en el Estados Unidos, Australia y la Cuenca del Pacífico, donde históricamente, los suministros existentes eran suficientes para satisfacer la demanda o instalaciones se construyeron para transportar suministros importados (por ejemplo, Estado de California Agua Proyecto, o Proyecto Arizona central de Arizona) Sin embargo, el aumento de la población, junto con otras limitaciones de suministro de agua (contaminación, efectos climáticos, el aumento de la calidad del agua regulación ción) ha combinado para producir una necesidad de ampliación de suministros potable buenos ejemplos en los que estas presiones de suministro de agua están siendo experimentados se encuentran en el sur de California, Florida y Texas El situación en el sur de California es especialmente sensible, debido a una población en rápido crecimiento y dependencia de los suministros importados de restricción Futuro o limitación de esta oferta importada es posible, destacando así la creciente necesidad de independencia de los recursos hídricos para el Sur de California Tratamiento de ósmosis inversa usando membranas es un método común y eficaz de desalinización narios agua de mar, debido a su capacidad para eliminar la casi totalidad sustancias en el agua que se ha utilizado en las regiones áridas del mundo desde la década de 1970 a principios de agua de mar de desalinización mediante esta tecnología no baja de aliado incluye filtración de pre-tratamiento, tratamiento de membrana de ósmosis inversa, y posttratamiento Esquemas previos específicos y post-tratamiento varían de una planta a otra, dependiendo de la calidad del agua cruda, la calidad del agua terminado objetivos y requisitos del sistema de distribución Hay muchos la calidad del agua ventajas para invertir desalación por ósmosis, incluyendo su capacidad para tratar agua que estaba ante- ormente considerado intratable Las desventajas incluyen la sensibilidad de la membrana a la suciedad y la ampliación Co-localización de una planta desalinizadora de agua marina en una central eléctrica ofrece varios beneficios, los cuales, debido a tomas de mar existentes y temperaturas más altas de los efluentes de condensador, puede incluir el capital, de operación reducidos, y el poder cuesta Otro beneficio importante es el potencial de salmuera común y refrigeración líneas de descarga de agua, lo que puede ofrecer el medio ambiente, así como beneficios financieros La calidad del agua de mar sin procesar es muy influyente en el funcionamiento de un tratamiento SWRO faci- dad Con el fin de alcanzar las metas de calidad del agua terminados, es vital tener un conocimiento integral y la comprensión de las características físicas, químicas y biológicas del agua cruda, así como las posibles interacciones químicas Las características generales de calidad de agua de agua de mar tienen sido previamente bien caracterizados, y los principales constituyentes del agua de mar son el calcio cationes, magnesio, sodio, potasio, bario, estroncio y el bicarbonato de aniones, sulfato, cloruro y bromuro Hay muchos otros componentes menores que pueden ser de interés para desalinización, incluyendo sílice, boro, manganeso y agua de mar características físicas también debe considerarse cuidadosamente cuando se emplea © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. xx | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable ósmosis inversa temperatura de tratamiento de agua también afecta la eficiencia con membranas voluntad realizar y ayuda a definir los requisitos de bombeo y costará El Limo Índice de Densidad (SDI) es otro parámetro operacional común, que se utiliza para proporcionar una visión en el potencial de ensuciamiento de la membrana del agua de mar Contenido microbiano y las concentraciones también deben caracterizarse estar seguro de que la eliminación de patógenos eficaz se consigue mediante el esquema de tratamiento propuesto y que efectiva de la membrana xix © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. pretratamiento se proporcionó datos Ocurrencia de Giardia, Cryptosporidium, y los virus son RESUMEN EJECUTIVO necesarias para determinar el log-eliminación requerida criterios de desinfección algas, bacterias y sustancias húmicas presentes en el agua cruda puede aumentar la contaminación biológica en las membranas de MF y RO Además, marino algas y diatomeas también pueden producir biotoxinas dañinas cuyo comportamiento el tratamiento debe ser ca- racterizado para estar seguro de que no suponen un riesgo para la salud en el agua potable acabado Otras contaminantes ese debe examinarse son los hidrocarburos y otros productos químicos orgánicos e inorgánicos sintéticos La ósmosis inversa rechaza una gran proporción de agua de mar del afluente, que debido al rechazo de soluto eficaz constituye un desperdicio salmuera concentrada La composición de salmuera precisa y concentración tración depende de diseño y opciones de funcionamiento (ratio de recuperación y tasas de flujo) y mar- prima la calidad del agua Eliminación de salmuera concentrada a través de la descarga al mar puede plantear preocupaciones ambientales debido a su alta salinidad y otros constituyentes del agua de mar concentrada Una ventaja significativa para co-localización de las instalaciones de SWRO en plantas de energía es el uso de grandes flujos de agua de refrigeración para la dilución, por tanto, aliviar las preocupaciones ambientales La calidad del agua de permeado del proceso de SWRO es generalmente excelente, pero tiene varias características únicas Ósmosis inversa es capaz de eliminar prácticamente todos los agentes patógenos y compuestos orgánicos disueltos, incluyendo bacterias, virus, productos químicos orgánicos sintéticos (SOC), y toxinas compuesto de película delgada (TFC) membranas SWRO han sido probados para eliminar hasta 10-14 unidades log de virus Sin embargo, estudios de desafío también han demostrado que, debido a las averías en la integridad física (por ejemplo, líneas de pegamento defectuosos o conectores de junta tórica), algunos virus puede pasar al membranas Desinfección subproductos (DBPs) pueden formarse durante el tratamiento, debido al cloro inicialmente añadido a agua de mar en bruto durante el pretratamiento Debido a concentraciones relativamente altas de bromuro en el agua de mar, SPD bromados pueden ser problemático si SWRO permeado se mezcla con otro fuentes, sin embargo los datos de este estudio no sugiere que esta será una SWRO tema Se espera que las membranas de rechazar una parte significativa de cualquier DBPs formados Otros enfoques para la pre-oxidación incluyen dióxido de cloro o adición de ozono, lo que puede dar lugar a la formación de DBP haluro reducida organogénesis y puede elevar la formación de otros subproductos de desinfección, incluyendo clorito, clorato y bromato de boro es otro constituyente de preocupación, porque las membranas SWRO eliminar com- comparativamente menos boro que otros constituyentes iónicos cargados boro tiene un nivel de acción de California (AL) de 1 mg / l, y la Organización Mundial de la Salud ha recomendado que las concentraciones de boro en el agua potable no exceda de 24 mg / L, disminuyendo así el boro como conductor de la salud pública para SWRO tratamiento Sin embargo, boro puede tener efectos perjudiciales para la agricultura en concentraciones por encima 05 mg / L de permeado concentraciones de boro pueden reducirse, si es necesario, utilizando una segunda etapa de tratamiento componen de elementos de OI adicionales o resinas de intercambio iónico Se requiere post-tratamiento de permeado SWRO y depende en gran medida de mezcla escenarios, método de desinfección, y los requisitos de calidad del agua del sistema de distribución de la membrana RO tratamiento elimina prácticamente todas las especies químicas que contribuyen a la alcalinidad y la dureza y se por lo tanto, altamente corrosivo tratamiento adicional en el forma de la alcalinidad y la dureza Además se requiere para estabilizar RO permeado para el control de la corrosión en los sistemas de distribución y control de la corrosión se puede ayudar con el ajuste del pH, adición de inhibidores de la corrosión, o mezclando RO impregnan con otra superficie, menos corrosivo o subterráneas metas precisas de calidad del agua y la correspondiente requisitos de control de corro- pueden definirse mediante el uso de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. xx | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable índices de corrosión comunes, tales como el Langlier Saturación Index (LSI) y Larson Ratio de agua tratada desinfección residual se puede lograr con los desinfectantes comunes, tales como cloro o cloraminas Debido infiltrado de RO contiene muy bajas concentraciones de materia orgánica, el uso de cloro libre es posible y no forma concentraciones apreciables de los SPD, pero la conversión a cloraminas puede requerir un control estricto de las concentraciones de amoníaco y bromuro de Las altas concentraciones de cloruro son firmas únicas de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Resumen Ejecutivo | xxi SWRO permeado; que también puede afectar a la corrosividad del agua termine Sin embargo, los datos de este estudio sugiere que estabilizado permeado SWRO es menos corrosivo que el agua superficial tratada adicional el tratamiento puede ser necesaria para reducir las concentraciones de cloruro y bromuro Por último, debido a las altas concentraciones de sodio y cloruro en permeado SWRO (a expensas de otra bivalente, rechazó más altamente aniones y cationes), las características de sabor y olor de RO impregnan también puede tener que ser Minerales ajustado (sales de calcio y magnesio), algunos de los cuales se agregan para per- estabilización Meate, también puede tener que añadir para que el sabor del agua acabado aceptable consumidores Una especificación de la calidad del agua desalinización de agua marina genérica se presenta sobre la base de las tecnologías actuales de tratamiento, los resultados del estudio, y los requisitos reglamentarios Esta especificación ayudará requisitos agua organismos de suministro de marco para el diseño y la adquisición instalaciones, incluyendo la caracterización seawa- ter, diseño de procesos, y la integración de tratar el agua de mar desalada en los sistemas de distribución de suministro de agua potable existentes © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1 Revisión de la Literatura * Introducción En todo el mundo, la demanda de agua potable continúan aumentando mientras fresca contrato de suministro de agua, creando una necesidad inminente de fuentes alternativas de desalinización de agua de mar agua ción es una solución resistente a la sequía que se ha utilizado en muchas regiones costeras áridas en los últimos décadas Desalinización ofertas mayor fiabilidad a los suministros domésticos de agua debido a que el suministro de agua de mar es casi inagotable, sin embargo, los retos de calidad del agua de desalinización de agua marina presentarse a través de una combinación de tecnologías de tratamiento avanzadas, una fuente única de suministro, y el aumento del suministro de agua que utilizan los sistemas de distribución existentes Estos desafíos se manifiestan cuando se consideran los requisitos para obtener la aprobación de una nueva planta de tratamiento utilizando una nueva fuente de suministro, y ponen de relieve la importancia de Desalinización contexto normativo local de los requisitos de tratamiento no son directamente discutido en el Superficie regla de Tratamiento de Agua (SWTR) La Agencia de Protección Ambiental (EPA) considerado el océano abierto de profundidad y volumen suficiente de que era relativamente poco afectada por la escorrentía superficial, y por lo tanto no era un "agua superficial" clásica La USEPA también tenía suficiente confianza en las tecnologías de tratamiento anticipadas necesarias para desalinización de agua marina en conjunto con la inactivación rápida y dilución de patógenos en el agua de mar para indicar que la eliminación de patógenos requisitos del SWTR puede no ser aplicable el contrario, la calidad del agua de la fuente del agua de mar también es altamente dependiente de la ubicación de las tomas de planta y geomorfología local y estados primacía están facultados para elaborar los reglamentos que son al menos tan estrictas como sus homólogos federales para ejemplo, el Departamento de Salud Pública de California (DPH) ha escrito un protocolo para los servicios públicos que se aplican a aprobar el agua de mar a efectos de agua potable, según el cual, de que debido a que el océano es un suministro de agua de la superficie, aún es objeto de evaluaciones de origen, aprobaciones de tecnologías alternativas , y otras consideraciones especiales en un mínimo, nuevas plantas de desalinización en California tendrán que realizar encuestas sanitarias y evaluaciones de agua de origen, y pueden tener para llevar a cabo estudios especiales que evalúan características del agua de origen (por ejemplo, la toxina de algas ocurrencia) y la distribución de agua del sistema calidad (por ejemplo, la formación Dbp bromados) objetivo El propósito de esta revisión es para ayudar a identificar y añadir contexto a los problemas de calidad del agua que se relacionan con el desarrollo de ósmosis inversa de agua de mar (SWRO) tecnologías de desalinización para aumentación Menting agua potable existente suministra el campo de la desalinización y la membrana tratamiento es muy desarrollado y ha disfrutado de muchos años de investigación y difusión de los resultados, sin embargo, desalinización de agua marina no es ampliamente empleado y su eficacia y el costo son altamente dependientes de la nueva y las tecnologías emergentes Además, el aumento de los suministros de agua potable es cada vez más Complicado por las normas de calidad de agua nuevos y en expansión la Fundación de Investigación del Agua (Fundación) está patrocinando la © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. investigación para evaluar las diversas implicaciones de calidad del agua de empleo de desalinización de agua marina, incluidos los efectos de la calidad del agua de origen y variación, efectos *Los revisión de la literatura para este proyecto se llevó a cabo en 2002 y por lo tanto refleja las citas anteriores a 2002 1 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 2 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable del tratamiento y después del tratamiento, y los efectos de la mezcla en sistemas de distribución de la corrosión y Formación Dbp Esta crítica identificará brevemente el status quo para el tratamiento de ósmosis inversa e identificar los problemas de calidad del agua que son importantes para esta aplicación particular Tales temas incluyen: • • • • • Fuente de agua importante y el agua producto de los problemas de calidad reciente agua de mar desarrollos membrana RO La evolución actual de los sistemas de membrana integradas Importante parámetros de diseño para Ro pretratamiento membrana Nuevas consideraciones posteriores al tratamiento Agua Temas relacionados con la calidad de desalinización de agua marina agua de mar por ósmosis inversa Desalinización de agua marina normalmente se lleva a cabo por cualquiera de los procesos térmicos o de membrana Los procesos térmicos incluyen flash multietapa (MSF) de destilación y destilación múltiple efecto (MED) Estos procesos se utilizan normalmente en el Oriente Medio y requieren vapor de una co-ubicada tratamiento de membrana típica planta de energía procesos emplean el principio de ósmosis inversa (OI), una tecnología basada en el uso de alta presión como una fuerza impulsora con una membrana para separar una alimentación de solución salina en un producto y corriente de salmuera inversa ósmosis es un proceso relativamente nuevo, con la primera a gran escala utilizar ocurre en la década de 1970, además, una nanofiltración de dos etapas (NF) tratamiento de membrana proceso se está desarrollando como una técnica de desalinización de agua marina Las membranas representan un método muy atractiva de la producción de muy alta calidad del permeado para uso potable porque constituyen una barrera física relativamente uniforme y robusta para espe- tarde y membranas de transporte de soluto se caracterizan por ya sea la abertura de tamaño de poro nominal (dimensiones de longitud) de la membrana o el peso molecular nominal de las moléculas rechazados por la membrana (o peso molecular de corte, MWCO, dimensiones de unidades de masa atómica, uma, o daltons) En ambos casos, en realidad hay una distribución de tamaño limitado por el tamaño nominal declarado y las dimensiones indicadas se aplican sólo a las condiciones estándar que se utilizaron para caracterizar la membrana inversa membranas de ósmosis conservan casi todos los iones y el agua pasa a través de la membrana semipermeable mediante la aplicación de una presión que excede la presión osmótica de la solución salina Mecanismos de rechazo son complejos y dependiente del tiempo, donde generalmente, solutos son físicamente rechazado por exclusión de tamaño si son más grandes que el MWCO nominal de los solutos de membrana también son rechazadas debido a las interacciones químicas con la capa de membrana y el ensuciamiento, que incluyen precipitación y el rechazo debido a la electrostática repulsión de superficies como cargada Finalmente, soluto transporte a través de la membrana está limitada por la velocidad de difusión, que es una función del soluto concentraciones a cada lado de la membrana Membranas de ósmosis inversa actuales tienen típicamente valores de MWCO de aproximadamente 100 amu (0001 micras), por lo tanto, prácticamente todas las bacterias, virus y toxinas deben ser también retenido detrás de la membrana Dependiendo del tipo de membrana de ósmosis inversa, el contenido de sal de la la fuente de agua, y la cantidad de presión aplicada, entre 20 y 70% del agua de alimentación serán descargado a residuos en la corriente de salmuera, © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la |3 con y recuperación proporción de 50% siendo bro típico reciente literatura brana composiciones y configuraciones (RO fibra hueca) pueden permitir relaciones de recuperación se acerca 60% y mejorar la economía de SWRO el contrario, los ratios de recuperación más bajas pueden producir una más energía El proceso eficiente presión necesaria para empujar el agua de mar a través de los rangos de membrana de 800 a 1.180 psi (buros y yacoub 1,989) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 4 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable RO instalaciones de tratamiento de membrana son generalmente compuestos por filtros de pre-tratamiento, bombas de alta presión, un conjunto de membrana RO y post-tratamiento (Cifra 11) Membranas de ósmosis inversa son hizo en varias configuraciones, pero los dos que son los más populares para el uso comercial son espiral herida y configuraciones de fibras huecas (Buros y Yacoub 1989) Los dos materiales más populares para incluir la membrana de acetato de celulosa y el compuesto de película delgada (TFC) de poliamida SWROisarobustwatertreatmentprocesswithseveraluniqueadvantagesanddisadvantages Ventajas: • • • • • • • • El sistema de procesamiento es simple; el único factor que complica es encontrar o produciendo un suministro adecuado de agua de alimentación para reducir al mínimo la necesidad de limpieza frecuente de las membranas Los sistemas pueden ser ensamblados a partir de módulos pre-empacados para producir un suministro de agua de producto que van desde un par de galones por día (GPD) a varios millones de galones diarios (MGD) Instalación los costos son bajos RO plantas tienen una proporción muy alta de espacio / capacidad de producción RO tecnologías pueden hacer uso de la utilización de una fuente de agua casi ilimitada y fiable RO tecnologías pueden ser utilizadas para eliminar los contaminantes orgánicos e inorgánicos Aparte de la necesidad de disponer de la salmuera, RO tiene un impacto medioambiental insignificante La tecnología hace mínimo uso de productos químicos Desventajas: • • • • • • • • • los membranas son sensibles al abuso El agua de alimentación por lo general tiene que ser tratado previamente para eliminar las partículas y prolongar la vida de la membrana Puede haber interrupciones del servicio durante el tiempo tormentoso que pueden aumentar de partículas re-suspensión y la cantidad de sólidos suspendidos en el agua de alimentación Operación de una planta RO requiere un alto nivel de calidad de los materiales y equipos Un amplio inventario de repuestos se debe mantener, especialmente si las plantas son de fabricación extranjera Salmuera debe ser cuidadosamente eliminados para evitar los impactos ambientales nocivos Hay un riesgo de contaminación bacteriana de las membranas; mientras que las bacterias se retienen en la corriente de salmuera, el crecimiento bacteriano en la membrana en sí misma puede introducir sabores y olores en el agua producto RO tecnologías requieren una fuente de energía fiable Tecnologías de desalinización puede ser costoso en comparación con otros métodos de tratamiento de agua Calidad del agua de mar Un factor importante en el diseño de SWRO es la calidad prima agua de mar, si el © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |5 producto químico, físico y características biológicas del agua de alimentación tendrá una profunda influencia en los parámetros de diseño, procesos de limpieza de membrana, y la operación de plantas de tamaño de la bomba, elemento de membrana configuración, y la calidad del agua terminado son todas las funciones del total de agua de mar de sólidos disueltos (TDS) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 6 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable valores Además, los efectos del medio marino que rodea la toma de agua cruda tienen un impacto agudo sobre la contaminación biológica de las tuberías, bombas, y otras estructuras de la planta dos tipos de bro brana incrustaciones predominante en RO sistemas, la formación de incrustaciones y componentes de calidad contaminación biológica del agua típica (TDS, dureza, pH, etc.) son importantes para el diseño de la planta de tratamiento de ósmosis inversa, pero varios constituyentes del agua de mar únicas pueden controlar el diseño de plantas y terminó la calidad del agua Estos constitucional padres contribuyen a la formación de escala y tienen grandes concentraciones de agua de mar en comparación con la superficie típica y las aguas subterráneas: • • • Bario y estroncio, Boron, y Bromuro Varios parámetros de calidad de agua de mar son importantes para el crecimiento de organismos incrustantes y están relacionados con el ensuciamiento potencial, tales como la temperatura, conductividad, pH, sólidos suspendidos totales, y la clorofila Además, las regiones costeras en, áreas urbanas altamente desarrollados son susceptibles a superficie y el escurrimiento de las aguas pluviales y las cuestiones tales como la sedimentación, nutrientes y patógenos de carga, y el hábitat pérdida Características químicas Composición química del agua de mar varía entre los lugares geográficos en el mundo, con variaciones bles notarios observados con el Golfo Pérsico y las costas este y oeste de los Estados Unidos (Tabla 11) El océano Atlántico es de aproximadamente 7% más salino que el océano Pacífico, pero como con la mayoría agua de mar, el radio de sodio al cloruro es constante debido a la limitada entrada de agua fresca, limitada circulación de agua de mar, y las grandes superficies para la evaporación, algunos mares pueden mostrar grandes aumentos en salinidad Tanto el Mar Rojo y el Golfo han aumentado la salinidad en comparación con "el agua de mar normal" Además, cerca afluencia de agua dulce pueden disminuir la salinidad Por ejemplo, el agua de mar 25 MGD desaladora está construyendo cerca de Tampa, Florida muestra las variaciones de salinidad de temporada de 18 mil a 32 mil TDS, como resultado de un flujo río cerca de la toma de agua marina (http: // www-tecnología del agua net / proyectos / Tampa /) Mineral escala se compone de sales poco solubles, tales como carbonato de calcio, hidróxido de magnesio, sulfato de estroncio, sulfato de bario, sulfato de calcio, y otros depósitos de como sílice, Hombre- manganeso óxidos y óxidos de zinc Estos depósitos suelen ser los tipos más molestos de incrustantes para RO membranas Conocimiento de las constantes de solubilidad de los minerales y sales comunes es muy importante en el diseño de una planta de desalinización RO para asegurar la limpieza y mantenimiento Los principales constituyentes del agua de mar y de su contenido se muestra en Mesa 11 y Figura 12 Más de 997% de la sales disueltas en el agua de mar se (Mg2 componen sólo 7(Ca2 especies iónicas;(K de +), sodio (Na +), magnesio +), dedecalcio +) y potasio cloruro (Cl-), sulfato (SO4 )Y bicarbonato 2- - carbonato (HCO3 ) Otros constituyentes importantes que se producen en las concentraciones de ppm o ppb incluyen sílice (Si) de manganeso (Mn), plomo (Pb), oro (Au), hierro (Fe), y yodo (I) El manganeso también está presente en muchos sales en las membranas de ósmosis inversa de agua del océano por lo general rechazan la mayoría de las concentraciones de manganeso, pero si sales de manganeso han causado ensuciamiento de la membrana, que pueden © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la Ser eliminado de la membrana con una base débil literatura |7 La sílice está presente en el agua de mar en concentraciones bajas y normalmente no presentan un ácido monosilícico problema de escala (Si (OH) 4) es la forma de sílice que se encuentra más comúnmente en diluida ensuciamiento soluciones de sílice puede ocurrir en las membranas de ósmosis inversa cuando se supera el límite de solubilidad de la sílice © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 8 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 1.1 Constituyentes de agua de mar y en todo el mundo variación Constituyente Unidades De sodio (Na+) El magnesio (Mg2) El calcio (Ca2) El potasio (K+) mg / L g/L mg / L mg / L - Cloruro (Cl ) Sulfato (SO -2) 4 El bicarbonato (HCO -) 3 Estroncio (Sr-2) El bromuro (Br-) Silicato (SiO -2) 3 Total sólidos disueltos (TDS) Como segundo F Los catione s Agua Fuente Típico agua de Árabe agua de mar del mar Golfo 10556 15850 1.262 1765 400 500 380 460 Los aniones mg / L 18980 mg / L 2649 mg / L 140 mg / L 13 mg / L sesenta y cinco mg / L 1 mg / L 34483 Oligoelementos seleccionados mg / L 0003 mg / L 46 mg / L 13 23000 3200 142 80 15 45000 Fuente: Cotruvo 2005 o se permite a co-precipitar con otros minerales El límite de solubilidad de la sílice se ve afectada por las concentraciones de calcio y magnesio en el agua de alimentación, ya que catalizan la reacción de polimerización de sílice disuelto de sílice puede ser removido de las membranas con agua del grifo a baja con- concentraciones, pero requiere la limpieza con un detergente ácido a concentraciones más altas Un estudio encontró que los sistemas de ósmosis inversa que operar con concentraciones de sílice iniciales más altos pueden tener menos de sílice ensuciamiento debido a un aumento en la concentración de sílice coloidal, lo que crea un depósito de sílice más poroso en la superficie de la membrana (Sheikholeslami y Tan 1999) Metal de adsorción directamente a superficies de la membrana también puede provocar el ensuciamiento y la pérdida de permeabilidad capacidad Un ejemplo es cobre, que forma complejos con grupos amino de la membrana y puede causar una disminución significativa en la tasa de flujo de permeado El cobre puede ser retirado de la membrana con una BASIC lavado (pH ~ 11), que puede restaurar membranas de ósmosis inversa de flujo de la membrana por lo general rechazan metales tales como hierro, plata, y mercurio en proporciones similares a calcio y magnesio Total Carbono orgánico (TOC) se utiliza a menudo como una medida general de la cantidad de materia orgánica material presente en Las sustancias húmicas agua fuente, son por lo general el material orgánico más común encontrado en el agua de mar, y por lo tanto puede ser la causa más importante de la contaminación biológica en agua de mar RO plantas húmicos sustancias de la superficie de la membrana "condición", sobre la que otros húmicos, bacterias, etc totalizará Orgánica Carbon (TOC atar y aumentar el crecimiento de biopelículas Curiosamente, impregne caudales disminuyen cuando las sustancias húmicas están presentes tanto en bajo y alto pH membrana Básica pueden ser lavados utilizado para eliminar las sustancias húmicas y restaurar la permeabilidad de la membrana El agua de mar también contiene gases disueltos, tales como nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, y posi- sulfuro de hidrógeno blemente Cuando la cantidad de gas que entra en el © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura agua es igual a la cantidad que abandona la superficie, el agua se considera que|9está saturado a una temperatura y salinidad superficie dada agua de mar por lo general está saturado con los gases atmosféricos como el nitrógeno y el oxígeno La cantidad de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 10 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable gas que poder disolver en agua de mar está determinada por la temperatura del agua y salinidad aumento de la temperatura o la salinidad ("salting out") reduce la cantidad de gas que se puede disolver Características físicas Muchas aguas marinas en climas templados experimentan bastante grandes variaciones, a unos 10 ° C, la temperatura del agua de durante las diferentes épocas del año las temperaturas pueden ser muy influencia cial en los procesos de tratamiento de membrana, donde un cambio del 3% en el flujo puede dar lugar a todo aquel ° C cambio en la temperatura temperatura del agua puede también tienen un impacto significativo en el crecimiento y la proliferación de organismos de incrustación biológica Por ejemplo, las plantas de ósmosis inversa que tratan el agua más caliente son más susceptibles a la incrustación durante todo el año, mientras que los que tratan aguas más frías por lo general experimentan bio- ensuciamiento principalmente durante los meses de verano (Abdul Azis, Al-Tisan y Sasikumar 2001) La concentración de sólidos suspendidos totales (TSS) en agua cruda tiene un impacto significativo en ensuciamiento de la membrana Si una ingesta de desalinización RO está situado de modo que la corriente dominante lleva grande cargas de partículas y compuestos orgánicos en suspensión en la ingesta, la membrana RO más probable incurrir aumento de ensuciamiento (Abdul Azis, Al-Tisan y Sasikumar 2001) Densidad Silt Index (SDI) pruebas son realizado en aguas de mar crudos antes del tratamiento RO, y son una estimación de la cantidad de coloidal y las partículas en el agua valores SDI puede proporcionar alguna información sobre el potencial de ensuciamiento de las diferentes fuentes de agua, y se deriva de las tasas de flujo logra al pasar el agua pretratada a través de un 045 filtro de micras, con intervalos de tiempo El estándar más utilizado para la IDE se basa en los valores obtenidos después de 15 minutos de filtración y se denota como SDI (15 min) Superior SDI los valores son generalmente indicativos de mayor ensuciamiento potencial espiral membranas de la herida puede normalmente soportar valores SDI hasta 5, y SDI se requieren valores entre 3 y 4 para bro de fibra hueca branas SDI valores superiores a 4 se han correlacionado con una mayor productividad de algas e inferior valores SDI permear pH del agua de mar típica oscilan entre 4 y 20 Características Biológicas No se espera que los organismos patógenos (bacterias, protozoos y virus) para sobrevivir durante largos períodos de tiempo en el agua de mar debido a la inactivación causadas por la radiación UV y la disrupción celular por alta salinidad contrario, relativamente bajas temperaturas en el agua de mar sirven para prolongar pato- Los virus de supervivencia generación son una preocupación potencial para SWRO debido a su capacidad de supervivencia relativa en el medio natural y su tamaño muy pequeño (diámetros de 20 a 100 nm) Los virus requieren anfitriones para replicar y son inertes en el entorno natural Aunque la mayoría de las áreas del océano no tienen altas concentraciones de virus, áreas cerca de los emisarios de aguas residuales, otras descargas, y cerca de desagües pluviales pueden ser impactados Hay más de 100 tipos de virus que se encuentran en humanos los residuos que se puede transmitir a otra los seres humanos a través del agua Los virus entéricos son la principal causa de la enfermedad en los seres humanos, e incluyen el virus Norwalk, rotavirus, y diversas formas de virus de la hepatitis, adenovirus, y enterovirus Los adenovirus se han identificado positivamente en las desembocaduras de cuatro ríos principales del sur de California (Jiang, Noble, y Chu 2001) Estos virus son responsables de gastroenteritis en los niños, y los adenovirus también pueden causar enfermedades respiratorias, y puede transmitirse por inhalación del aerosol © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura Contaminación biológica de las membranas de ósmosis inversa y las |11 membranas de pretratamiento puede ser causada por numerosos organismos, incluyendo bacterias, diatomeas bentónicas, algas filamentosas, protozoos, hidrozoos, nemátodos, crustáceos y demás fauna marina La presencia de estos organismos en el agua de mar será mucho © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 12 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 1.2 Rango esperado de ATP, TDC, y HPC en agua de mar Parámetro Trifosfato de adenosina (ATP), pg ATP / cm2 Total recuento de células directa (TDC), las células / cm Recuento de2 placa heterotrófica (HPC), UFC / 2 cm Rango 20-45,000 1 107-2 109 3 103-3 107 Fuente: Vrouwenvelder y van der Kooij 2001 afectar el crecimiento de biopelículas en las estructuras de toma, y la posibilidad de contaminación biológica (Abdul Azis, Al-Tisan, Sasikumar y 2001) Los parámetros de biomasa en el agua de alimentación se muestran en Cuadro 12, trifosfato de adenosina (ATP), el total de recuentos de células directos, y recuentos de placas heterotróficas (HPC) fueron examinados por más de 30 plantas de SWRO, y puede ser directamente comparado con los parámetros de funcionamiento (flujo normalizado, presión caída, etc,) Alimentar También se analizó el agua de carbono asimilable orgánica (AOC) y la tasa de formación de biopelículas Los resultados de este estudio mostraron que se produjo la contaminación biológica severa cuando la tasa de formación de biopelículas superó 120 ATP pg / cm2 y / o la concentración de carbono orgánico asimilable fue mayor que 80 mg C / L También encontró que incluso niveles bajos de materiales biodegradables en el agua de alimentación causado biofouling Biofouling ocurrieron en el 93% de las instalaciones analizadas Algas Toxinas Un número limitado de algas marinas, incluyendo algunas especies de dinoflagelados, diatomeas y algas verde-azuladas, pueden producir metabólicamente una variedad de compuestos altamente tóxicos colectivamente llamados biotoxinas fitoplancton pueden liberar algunas de estas toxinas peligrosas en el agua co- UMN o retenerlos intercelularmente Biotoxinas que se conservan se acumulan en la cadena alimentaria como peces, mariscos, y otros de mayor nivel trófico organismos consumirlos Problemáticamente, pescado y Shell- peces son por lo general no visiblemente afectados por biotoxinas, pero los organismos superiores de la cadena alimentaria, como mamíferos marinos y los humanos, pueden llegar a ser muy enfermo o incluso morir biotoxinas marinas sólo puede detectar a través de análisis de laboratorio avanzado, incluyendo HPLC y técnicas de ELISA De vez en cuando, las condiciones de calidad del agua promoverán una alta tasa de crecimiento de fitoplancton, lo que puede causar la formación de densas floraciones de algas, a veces producir colores vivos ("mareas rojas") Condiciones de Bloom son peligrosos para la vida marina, y las concentraciones de toxinas de algas pueden acu- mular a niveles peligrosos Una conocida "marea roja" frente a las costas de Florida y Carolina del Norte son floraciones de los dinoflagelados tóxicos Gymnodinium breve algas fueron traídos a la atención del sur de California, cuando los leones marinos lavan en la orilla de las playas de Los Ángeles y Ventura Condados Estos animales resultaron ser enfermo de una toxina llamada ácido domoico, un alga toxina producido por la diatomea, Pseudo-nitzschia (Scholin et al 2000) Toxinas de algas se clasifican habitualmente según sus efectos observados en los seres humanos después de consumo de mariscos (pescado o mariscos marinos) y el organismo marino causal (Mesa 13)Estas clasificaciones son: • • Intoxicación paralítica por mariscos (PSP) Intoxicación diarreica (DSP) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. • • • Amnésica Mariscos Envenenamiento (ASP) Intoxicación neurotóxica (NSP) Envenenamiento Fish Ciguateric (PPC) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |13 14 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 1.3 Típico toxinas de algas marinas y su representante estructuras Toxina nombre Toxina clase Representante géneros (spp) Las cianobacterias: Microcystis Anabaena Nodularia Anatoxin a (MW = 165 a 280) Aprox LD50 (mg / kg) 20 Saxitoxina (PM = 199) PSP Dinoflagellate: Alexandrium Gymnodinium 10 Brevetoxin a (MW = 897-1055) NSP Dinoflagellate: Gymnodinium No fatal ÁSPID Diatom: Pseudo-Nitzschia 1000 PPC Dinoflagellate: Gambierdiscus 005 DSP Dinoflagellate: Dinophysis Prorocentrum 192 El ácido domoico (PM = 311) La ciguatoxin ay maitotoxin a Ácido okadaico Estructura representativa Fuente: Carmichael 1994, Van Dolah 2000 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |15 Otro esquema de clasificación para toxinas de algas es su modo de toxicidad, que incluye hepatotoxinas (que afecta al hígado) y neurotoxinas (que afecta cerebro y la función neuromuscular) Los compuestos particulares producidas por algas que provocan estos efectos son complejas y variadas, pero por lo general poseen grupos funcionales que imitan las proteínas y las enzimas y se unen a receptores que (1) puede controlar los canales de sodio y calcio (tanto sinápticas y neuromusculares), (2) puede causar hemorragia hepática, y (3) afectan a la acetilcolinesterasa y de la fosfatasa de unión Los tipos de com- libras que la función de esta manera puede ser generalmente clasificada como incluyendo péptidos cíclicos, alcalina loids, poliéteres, y lipopolisacáridos La conformación exacta y el modo de actividad bioquímica es importante para evaluar toxicidad dad, pero menos importante para evaluar el comportamiento durante la membrana de la eliminación de toxinas a través de un tratamiento bro brana tratamiento será una función del tamaño de la toxina, el peso molecular (MW), polaridad, y la carga, y la mayoría de las toxinas son grandes lo suficiente como para estar bien rechazado por las membranas de ósmosis inversa (Cuadro 13) Nente Química sición puede tener un papel en la evaluación de la conducta de la toxina durante la desinfección, donde hay conflicto evidencia sobre la reactividad de la toxina con neurotoxinas de cloro derivados de circinalis Anabaena fueron encontrados para resistir la oxidación de cloro, mientras que la actividad deriva de hepatotoxina Nodularia y Especies microcistina disminuyeron en condiciones similares (Nicholson, Rositano, y Burch 1.994) Otros estudios observado que el cloro no tuvo efecto sobre la saxitoxina y la toxicidad derivada microcistina- (Hitzfeld, Hoger, Dietrich y 2.000; Tsuji et al 1997) Se se ha demostrado que la especiación de cloro Es importante para la desintoxicación (se requiere ácido hipocloroso) y se ha especulado que la cloro a la proporción de la toxina Es importante parte de la investigación relativa a las toxinas de algas se ha centrado en las especies de algas prevalentes y toxinas que son típicos en las fuentes de agua dulce, y las necesidades de investigación se han identificado para el estudio de la conducta y la identificación de las algas marinas y sus metabolitos También se requiere de investigación para estos temas que se relacionan con el comportamiento de la toxina en el agua del mar desalinización proceso Hidrocarburos El agua del océano está sujeta a la contaminación de hidrocarburos (petróleo crudo o combustible) de petróleo en alta mar derrames y aguas pluviales de escorrentía La Planta de Ras Abu Jarjur RO en Bahrein utilizado filtros de carbón activado para el adsorción de hidrocarburos antes de la membrana de pretratamiento resultados de los experimentos sobre los efectos de los hidrocarburos en las membranas de ósmosis inversa se han mezclado, con la exposición a determinados hidrocarburos que causa grave disminución en el rendimiento de desalinización de membrana Un estudio encontró que hidrocarburos puros en una causa emulsión reducen en gran medida las capacidades de desalinización RO de membrana, mientras que los hidrocarburos en solución en la fase acuosa no causaron reducciones graves en la membrana rendimiento Permeado la Calidad del Agua Tratamiento de ósmosis inversa es un proceso de tratamiento robusto que resulta en permeado de muy alta calidad La firma química del agua terminado derivado de SWRO depende de configuración de membrana ración, el grado de tratamiento de membrana, y el grado de postestabilización Todas las aguas acabados de una sola pasada SWRO serán, como mínimo, estar compuestos por: © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 16 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable • Valores de TSD que oscilan aproximadamente entre 200 • • a 500 mg / L El TDS será casi completamente compone de NaCl los permear contendrá concentraciones moderadas de bromuro y boro © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |17 • El permeado contiene concentraciones muy bajas de carbono orgánico disuelto (DOC) De paso doble o doble pase SWRO permeado parcial pueden ser diseñados para producir casi cualquier nivel deseado de TDS, bromuro, cloruro y boro para usos más exigentes o restringidos Al igual que todos los acabados el agua potable, permeado SWRO tendrá que cumplir con las siguientes normas actuales e inminentes, incluyendo: • • • • • • Enhanced Superficie del agua Reglas Tratamiento (norma IESWTR, LT1ESWTR y LT2ESWTR) Desinfectante / Desinfección Reglas Subproductos (Etapa 1 DBPR y Etapa 2 DBPR) Total Regla de Coliformes (TCR) Plomo y Cobre (LCR) Los radionucleidos Regla Todas Niveles Máximos de Contaminantes Primaria y Secundaria (MCL) Dada la naturaleza del tratamiento previo de filtración de ósmosis inversa y desinfección química (inactivación), plantas de SWRO deben cumplir fácilmente los requisitos de eliminación de patógenos, y membranas intactas deberían proporcionar una barrera adicional y ha añadido la eliminación de patógenos mismo modo, sustancial naturales extracción orgánica por las membranas debe permitir tiempos de contacto de desinfección extendidos, limitar la PAD la formación, y el resultado en muy bajo DBP concentraciones de las más significativas de la calidad del agua tratada desafíos para SWRO implicarán (1) adecuada posterior a la estabilización y la compatibilidad de los sistemas de distribución, (2) el rechazo de la membrana de los oligoelementos con MCL, (3) permear bromuro concentraciones ciones y la posible formación de subproductos de desinfección bromados, y (4) permear concentraciones de boro La eliminación de patógenos Una cuestión importante que debe ser considerado cuando la desalinización de agua de mar es la habilidad de las membranas de ósmosis inversa para retener eficazmente patógenos peligrosos y evitar que pasen a las membranas y que se producen en el agua tratada Aunque las membranas en un tratamiento de ósmosis inversa sistema no se basó en los créditos de desinfección, la acumulación de patógenos y potencial bro brana o incumplimiento recipiente de presión representa una preocupación legítima mayoría de la investigación realizada en la habilidad dad de RO eliminación de patógenos de membrana se ha realizado en el contexto del tratamiento de aguas residuales con fines de reciclaje de agua Se han realizado estudios de desafío microbiano limitadas realizado utilizando membranas de ósmosis inversa; sin embargo, aquellos que se han realizado han demostrado que algunos virus todavía estaban presentes en RO permeado (Prats, Chillon-Arias, y RodríguezPastor 2000) Se especula que nismos nismos se abrieron paso a través de la membrana de ósmosis inversa mediante interconexiones defectuosos, juntas tóricas, líneas de pegamento imperfectos que unen las láminas de membrana, o simplemente a través de una estructura de membrana degradada Un estudio a escala de banco examinó rechazo virus por membranas de ósmosis inversa debido a la estructura de la membrana, no de interconexiones defectuosos o línea de cola imperfecciones Cinco membranas de ósmosis inversa se utilizaron para el estudio; tres de los cuales eran membranas de poliamida fina película de material compuesto y dos ese fueron © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 18 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable de acetato de celulosa microorganismo recomendado membranas por la USEPA para el desafío experimentos, el colifago MS2, se utilizó para el estudio piloto debido a su pequeño tamaño (similar a la polio y hepatitis) y porque No es un patógeno humano membranas de película delgada retiran entre 10 y 14 registros de virus y las membranas de acetato de celulosa retiran entre 3 y 4 registros de virus Este © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |11 estudio concluyó que los virus fueron recuperados en RO permeado de algunas membranas, y que no había una gran cantidad de variación en el rendimiento entre los fabricantes de membranas (Adham et al 1998) Otra espiral estudio desafío utilizando herida membranas de ósmosis inversa examinaron la eliminación eficiencia de acetato de celulosa y poliamida membranas de RO-película compuesta delgada con respecto a la Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum y muestras MS2 se tomaron a intervalos de 15 minutos después de los retos de microorganismos se iniciaron las tasas de eliminación de MS2 para ambos tipos de RO membranas promedio de entre 3 y 4 logs, mientras que Giardia y Cryptosporidium se reducen tanto por 4 a 5 órdenes de magnitud por ambos tipos de membranas de ósmosis inversa Tanto Giardia y Cryptosporidium se observaron en el efluente RO, que no debería haber ocurrido debido a que ambos organismos son más grandes que los tamaños de poro nominales de las membranas de ósmosis inversa Sin embargo, las membranas contienen en realidad una distribución de tamaños de poros, y el análisis ulterior de las membranas revelaron fugas en las líneas de pegamento y conectores finales tóricas Desinfección La cloración es la técnica más común para la desinfección infiltrado de RO cuando se utiliza agua para el agua extendido tiempos de contacto de cloro potable domésticos son posibles debido a la baja orgánico concentraciones de materia y bajo potencial de formación de la PAD en el cloro permeado se pueden añadir utilizando cloro (Cl2) de gas o una solución acuosa de hipoclorito de sodio (NaOCl) La eficacia de la desinfección con cloro es controlada en gran medida por el pH, tiempo de contacto, y la temperatura En una encuesta realizada a nivel nacional, el 70% de las plantas de ósmosis inversa encuestados gas cloro utilizado como desinfectante, aunque esta distribución cambiará en el futuro a medida que los servicios públicos consideran los riesgos que implica almacenamiento de gas cloro Subproductos de desinfección Subproducto de desinfección del agua de mar (DBP) potencial de la formación no se elimina completamente por el proceso RO La cantidad de cloro añadido en el pre-tratamiento y post-tratamiento, orgánico total contenido de carbono del agua de mar en bruto, y la concentración de bromuro afectan a todos DBP formación poten- cial en instalaciones RO agua desalada puede agregar cloro para mitigar la contaminación biológica antes y durante pretratamiento Por lo tanto, cloro tendrá algún tiempo para reaccionar con la materia orgánica en el agua cruda para formar DBP Sin embargo, el contenido de materia orgánica del agua de mar es típicamente menor que la de superficie típica frente a las aguas, y las membranas de ósmosis inversa rechazará una parte sustancial de cualquier DBPs formados durante pretratamiento El agua de mar contiene altas concentraciones de bromuro, causando DBPs bromados a ser más común en el proceso de ósmosis inversa que los subproductos de desinfección con cloro por lo general se forman durante cloro tratamiento de aguas superficiales añadido durante el pretratamiento se oxidar el ion bromuro de iones hipobromito Hipobromito iones pueden reaccionar con la materia orgánica para producir trihalometanos bromados (THM) tal como bromoformo, dibromoclorometano, y monobromodichloromethane Pre agua cruda tratado con cloro en un estudio piloto encontraron que THMs aumentó con el aumento de iones bromuro de proporción de cloro cuando se fijaron las concentraciones de materia orgánica Este estudio también concluyó que la porcentaje de reducción para potencial de formación de THM fue similar a la relación de rechazo de cloruro y otra inorgánico constituyentes Total Formación de THM en las instalaciones de desalación de agua de mar se fue de 20 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 12 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua mg /Potable L de alimentación clorada agua y 28 g / L de cloro permeado RO (Tanaka et al 1994) Marin County (California) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |13 llevado a cabo un piloto estudio para examinar la calidad del agua del RO permeado por dos membranas diferentes Las membranas de ósmosis inversa piloto realizadas con carácter excepcional, incluso con clorada THM del agua de origen potenciales for- mación eran cero en la primera muestra de permeado RO membrana y entre cero y 80 mg / L para el otro Otro estudio piloto similar concluyó que las concentraciones de triha- totales lomethanes (TTHMs) y ácidos haloacéticos (HAA) en clorada RO impregnan y en agua mezclada fueron significativamente menores que los niveles regulados; Por lo tanto, el cloro se considerará seguro para el tratamiento de agua desalada y agua mezclada Algunas utilidades han reducido al mínimo la formación de THM en el RO agua desalada mediante la desinfección de la agua con cloraminas en lugar de cloro libre Se ha demostrado que es importante para producir la monocloramina, que es la forma de cloraminas que el biocida es más eficaz (Adham et al 1998) Otros han reducido la formación de TTHM utilizando dióxido de cloro como una alternativa porque Formación de DBP cuando se utiliza dióxido de cloro es mucho menor que la observada cuando se utiliza cloruro de libre rine Un estudio encontró que la desalinización de agua marina no THM se producen cuando el agua de mar cruda era tratada con dióxido de cloro o cuando permeado RO de agua de mar se trató con dióxido de cloro Este estudio también examinó el efecto del dióxido de cloro en la integridad de la membrana, que demostraron que no se observaron efectos adversos del dióxido de cloro oxidación inducida (Adham et al 1998) Boro El boro es un constituyente de preocupación, ya que actualmente tiene un Nivel de notificación de 1 mg / L en el estado de California (CA) como contaminante de interés actual, con un criterio de valoración de la salud no cáncer Permeado concentraciones de boro también será una preocupación para la agricultura, ya que un poco de fruta común y los árboles de frutos secos (por ejemplo, aguacate, naranja, uva, nogal, pacana) son sensibles a concentraciones de boro en el intervalo de 05 a 10 mg / L La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha establecido también 05 ppm como el no observada nivel de efectos adversos (NOAEL) para el boro, pero ha emitido un valor guía revisada de 24 mg / L que se encuentra en un período de comentarios de boro puede causar irritación gastrointestinal con a largo plazo la exposición a concentraciones relativamente altas, y en estudios a largo plazo el uso de animales de laboratorio, masculina efectos reproductivos se observaron (Alawadhi 1.997) El boro es una base débil con un pKa de 88, y se produce en el agua de mar como ácido no cargado (neutro) bórico, B (OH) 4 tradicional tratamiento SWRO sola pasada típicamente alcanza hasta eliminación de boro 90%, dependiendo de las condiciones de operación La capacidad de las membranas de ósmosis inversa para rechazar boro en gran medida depende de las tasas de flujo, la temperatura del agua de alimentación, y el pH permeabilidad de la membrana aumenta (debido a una mayor temperatura del agua, etc) también aumenta la permeabilidad al boro, y mayores tasas de flujo puede dar lugar a un aumento de concentraciones de boro eliminación adicional de boro se puede conseguir usando una etapa segunda de cualquiera de membranas de ósmosis inversa o resinas de intercambio iónico elevar el pH se traducirá en un aumento de las concentraciones del anión borato, y el rechazo de la membrana mejorará Por encima de valores de pH de 95, los aumentos de eliminación de manera espectacular, con 100% de eliminación se produce en un valor de pH de 105 (Tanaka et al 1994) La mezcla con el agua superficial fue elegido en última instancia para reducir las concentraciones de boro en el agua tratada en la (Japón) instalación de SWRO Okinawa (Alawadhi 1.997) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 14 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Traza Metales Algunos metales traza, como el arsénico y el selenio, pueden estar presentes en el agua de mar crudos y mayo ser una preocupación en el agua tratada Existen muchos metales traza como oxianiones en el medio ambiente natural, y esto especiación aumenta la probabilidad de paso de membrana Sin embargo, estos metales no se espera que en grandes concentraciones en el agua de mar típica © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |15 Distribución Las preocupaciones de Calidad de Agua del Sistema Después del tratamiento de permeado SWRO general es necesario porque casi todas las formas de alcalinidad se eliminan por tratamiento de membrana RO El grado de post-tratamiento dependerá de la uso previsto del agua tratada, si se puede utilizar directamente, utiliza para diluir otros suministros de agua, o si el propio permeado se diluye con agua de mayor calidad como agua potable, la voluntad del agua han de ser tratados con un desinfectante para proteger la salud humana, y el agua tendrá que ser también tratada para la corrosividad y la protección de la integridad de agua principal Prácticas de Gestión de la corrosión RO permear por lo general tiene un pH muy bajo, baja alcalinidad y los niveles de cloruro que puede ir muy por encima de 100 mg / L en función de rendimiento de la membrana y la calidad del agua de origen Administrar los posibles efectos corrosivos del permeado en la plomería transmisión y distribución de mate- del als requiere adición química para el control de la corrosión antes de la distribución A menos que la mezcla es ser practicado, RO permeado requerirá alcalinidad suplementario y el ajuste del pH para la estabilización y el control de plomo y cobre lixiviación Además, la corrosión en los sistemas de distribución puede resultar en color de alta densidad, la turbidez y sólidos suspendidos en el agua potable, lo que puede conducir a com- cliente quejas e insatisfacción La corrosión puede causar pérdidas de presión y las reducciones de vida útil Los niveles relativamente altos de cloruro en el agua de mar por ósmosis inversa permeado son, teóricamente, una causa potencial de corrosión preocupación segunda pasada revertir tratamiento de ósmosis es típicamente empleada para reducir los niveles de cloruro a objetivos locales (por ejemplo, donde cloruro sensible agrícola usos finales están presentes) Sin embargo, los estudios han demostrado que la estabilización adecuada puede producir un producto la calidad del agua que no es corrosivo, donde los niveles de cloruro están en los 150 mg / L de gama (McGuire et otros 2006) Agua aumento de la oferta de agua de mar desalinizada brindará oportunidad limitada para hacer frente a la corrosión mediante la selección adecuada de los materiales de las tuberías y la aplicación de la protección de la corrosión catódica La avenida principal de control de la corrosión será la especificación adecuada de acabado metas y adición de productos químicos de calidad del agua que minimice la probabilidad de corrosión y corrosión sión los resultados relacionados con el alcance manipulaciones de químicos que pueden ser empleados para el control de la corrosión incluyen: • • • ajuste del pH Además alcalinidad Además la corrosión inhibidor (silicatos y fosfatos) Otras prácticas de gestión igualmente importantes deben incluir un buen control de proceso para asegurarse de residuos de desinfectantes estables y la composición adecuada (es decir, la relación de Cl2 / NH3-N para minas chlora-) y la concentración, y el tiempo adecuado para que las medidas de adición de alcalinidad para alcanzar el equilibrio El pH del agua tratada debe ser igual a la del suministro de agua existente, de tal manera que los equilibrios de corrosión son perturbadas lo menos posible un valor objetivo pH típico es en el entorno de un 80-85, que por lo general equilibra la corrosión acelerada que es posible en los valores más bajos de pH con los de escala y la corrosión del cobre excesivos problemas que se pueden producir en © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 16 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable mayor valores de pH Una solución de compromiso que existe cuando se trata de controlar simultáneamente cobre y plomo solubilidad del plomo a la corrosión (como carbonato de plomo) se reduce a medida que aumenta valores de pH y alcanza un mínimo cerca de pH 10 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |17 Sin embargo, el aumento del pH a estos niveles también aumenta la alcalinidad y el carbonato de concentraciones, que pueden exacerbar la corrosión del cobre y la liberación subproducto (como carbonatos e hidróxidos de cobre) La adición de alcalinidad que se requiere para agua de mar desalinizada es el proceso principal variable de que se puede utilizar para controlar la corrosión, y también afectarán a los valores de pH debido a la interrelación entre el CO2, alcalinidad y pH El objetivo de la adición de alcalinidad es proporcionar capacidad de tamponamiento contra los cambios en el pH y inducir la formación (adsorción y precipitación) de pasivación o la estabilización de carbonato y capas de hidróxido y escalas (calcita más probable o carbonato de calcio), sin exacerbar otra aspectos de la corrosión RO impregnar generalmente es ácido, con valores de pH que van desde 55 hasta 69, y los servicios públicos en general que tenga que elevar el pH antes de enviarlo al sistema de distribución diferentes bases, tales como NaOH, Na2CO3, o cal se puede utilizar para aumentar RO impregnan valores de pH Cuando se agregan las bases para elevar el pH, TDS es a menudo también aumentó la USEPA regula TDS como un estándar de agua potable secundaria a 500 mg / l La cantidad de base necesaria y el efecto sobre los niveles de TDS varía mucho entre los diferentes RO impregna algoritmos se han derivado para determinar la cantidad de base necesaria para elevar el pH a diferentes niveles Varios métodos son utiliza para reducir la corrosividad de infiltrado de RO distribución RO impregnar puede ser "neutralizado" o "remineralizada" para reducir su neutralización corrosividad elimina CO2 hasta que se alcanza el punto de saturación (Plottu-Pecheux et al 2001) Otros común Las técnicas de estabilización incluyen: • • • • Además de la cal para aumentar el pH, alcalinidad, y Ca2+ concentración Cal y CO2Además de aumentar el Ca2+ y la alcalinidad mientras se controla el pH La adición de inhibidores de la corrosión Combinando RO impregnan con otra agua, menos corrosivo Los inhibidores de corrosión se pueden usar también, en conjunción con el ajuste de pH y alcalinidad, a controlar la corrosividad de RO permear El uso de inhibidores de la corrosión es una práctica que es unpre- predecible y puede tener consecuencias no deseadas Inhibidores de fosfato y silicato de corrosión son destinada a formar una película protectora sobre las superficies de tuberías que impide la corrosión y la corrosión subproducto liberación Sin embargo, el uso de estos inhibidores puede tener impactos negativos, como desestabilizadora y la liberación de partículas de escala y el aumento de las concentraciones de los metales de la fase acuosa a través de com- plexation Polifosfatos y silicatos son los silicatos de sodio inhibidores de la corrosión más comúnmente utilizados se añaden habitualmente a concentraciones más altas que los polifosfatos (8-10 mg SiO2 / L frente a 2 mg / L polifosfato) Algunos investigadores han demostrado que la inhibición de la corrosión es mucho más eficaz cuando ambos polifosfato y los silicatos se utilizan juntos (Applegate 1.986) Índices de corrosión Varias herramientas son de uso generalizado para ayudar a definir estable, la calidad del agua no es corrosivo y por lo general estas herramientas toman la forma de fácil de usar expresiones matemáticas o índices La más familiar es el Índice de Saturación Langlier o LSI (Ecuación 11), que describe en términos de pH valores de la proximidad de la matriz de la calidad del agua es a la saturación con respecto a los sólidos de carbonato: © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 18 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable LSI pH pHs © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. (11) Capítulo 1: Revisión de la literatura |19 dónde LSI = Índice de Saturación Langlier (unidades de pH) pH = pH real del sistema pH = pH del sistema cuando se satura con un sólido carbonato (generalmente calcita) y los resultados en el número de unidades de pH por encima o por debajo de la saturación (o el punto donde el carbonato sólido se predice teóricamente para precipitar) El uso del LSI se basa en observaciones de que los valores positivos LSI como resultado menos problemas de corrosión a través de la formación de una costra protectora que ralentiza el proceso de corrosión y corrosión solidifica existente escala el rango óptimo para el valor de LSI está entre 0 y 0 5, con valores de LSI superiores dando como resultado una excesiva descamación, la pérdida de flujo y la presión, y operativa cuestiones referentes a los equipos ensuciamiento y vinculantes Un método simple de cálculo para el LSI consiste simplemente en las concentraciones de calcio, el sistema de bicarbonato de valores de pKa, y la constante de solubilidad para el carbonato de calcio (valores dados son para 25 C y un TDS de 400 mg / L): 2 pHs pKla, 2 pKs p [Ca ] p [HCO ] Iniciar sesión Iniciar sesión3 California 2 (12) HCO 3 donde pKa, 2 = negativo log del segundo pKa del sistema de carbonato = 1033 pKs = negativo registro de la solubilidad calcita constante = 848 p [Ca2+] = logaritmo negativo de la concentración de calcio molar libre o no acomplejado p [HCO3 -] = logaritmo negativo de la concentración molar de bicarbonato California2+ =coeficiente de actividad para el calcio HCO 3 - = actividad coeficiente de bicarbonato Métodos estándar pueden ser consultados para obtener correcciones sobre coeficientes de actividad adecuados y constantes de equilibrio en función de la temperatura, el pH y la fuerza iónica, donde se le da un valor combinado para la corrección coeficiente de actividad (5 PFM- = 5 0044 = -log Ca2 + - log HCO3) Un método más conveniente de calcular la LSI y los efectos del agua común tratamiento pro- cesos es utilizar el modelo RTW para el Control de la Corrosión y Química de Procesos, disponible en forma de hoja de cálculo de la American Water Works Association Este modelo se basa en exactamente la misma química de equilibrio como la Ecuación 12, pero permite: • • • • • Modificaciones fáciles a la fase sólida controlar, Incluye en la salida del programa varios otros índices de corrosión a base de carbonato (Ryznar, etc), Predice la masa de sólidos de carbonato precipita, Ofrece la posibilidad de añadir coagulantes típicos, desinfectantes, adición alcalinidad sustancias químicas y productos químicos de ajuste de pH, Predice los efectos sobre la calidad del agua de terminar y los índices de corrosión El último método para calcular el LSI es usar la química de equilibrio ampliamente disponibles modelos de computadora, como MINEQL, Minteq y PHREEQE Todo de estos códigos informáticos contienen grandes bases de datos constantes de equilibrio que permiten una estimación más completa de la variedad de solución complejos y fases sólidas que en última instancia determinan el tipo y el alcance de la formación de incrustaciones Uso de estos programas informáticos probable es producir valores LSI más bajos que los métodos más © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 20 | Implicaciones desalinización de agua marina paraella Calidad simples descritas anteriormente, ya que programa del Agua Potable representa al mismo tiempo para los complejos fase más acuosas de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |21 de calcio y bicarbonato que no aparecen en la expresión única para la solubilidad calcita en los otros métodos Todos los métodos relacionados con la precipitación de carbonato de la formación de incrustaciones y control de la corrosión son limitados en la aplicación debido a varias desviaciones conocidas de la idealidad en distribución real El sistemas más limitación importante es la observación de que las soluciones más acuosas que son predicho para precipitar sólidos de carbonato son en realidad sobresaturada con respecto a los sólidos y precipitación está cinéticamente lenta Otra limitación importante es que la solubilidad de carbonato es probable disminuido por la precipitación de carbonatos y silicatos polimórficos que contienen una mezcla de cal- CIUM, magnesio, aluminio, hierro y sílice Por lo tanto, mientras que el uso del LSI es bien aceptada una la práctica y con el apoyo de muchos años de evidencia empírica, la dependencia de un numérico específico objetivo no se justifica Uno otro índice de corrosión que pueden ser aplicables a suministros derivados de fuentes de agua salobre o de mar es el índice de Larson o la relación de Larson (LR), que fue desarrollado para evaluar el papel de cloruro y sulfato en la corrosión de los materiales ferrosos: [Cl] 2 [ASI LR QUE4] HCO3 2 (13) Esta relación está destinado a equilibrar los efectos oxidativos acelerados de complejos ferrosos con cloruro y sulfato que forman hidróxidos férricos insolubles en comparación con el complejo de carbonato ferroso protectora El objetivo propuesto para el índice es lograr un LR menos de 02-1 0 para molar concentraciones Gusto y olor Los consumidores utilizan sus propiedades organolépticas como un indicador de la calidad y la salubridad de su agua potable Incluso pequeños malos sabores o gustos extraños causarán quejas de los consumidores del Condado de Marin realizó una encuesta de satisfacción al cliente, donde el público tuvo la oportunidad de degustar y comparar el agua del grifo y agua RO desalada Ambas aguas tenían temperaturas y cloro idénticos concentraciones Noventa y ocho por ciento de los encuestados prefiere el agua RO desalada en la prueba de sabor a ciegas (Danielson et al 1968) La mayoría de los cambios en el sabor y olor del agua se producen en el sistema de distribución entre la planta de tratamiento y el grifo del consumidor factores como la calidad residual, biológica desinfectante, y estabilidad química puede cambiar las horas extras ya que el agua viaja a través del sistema de distribución de otros factores que pueden cambiar el sabor y olor del agua acabado incluyen la corrosión, la formación de biopelículas, las conexiones cruzadas, la construcción principal, tiempo de residencia, y la relación de mezcla Mezcla Mezclar con otra superficie y subterráneas a menudo se contempla como una ventaja de emplear el tratamiento RO, y si se practica, puede tener un impacto positivo en la corrosividad permeado Como se muestra en un ejemplo (Tabla 14), RO impregnan mezclado con otras fuentes de agua superficial puede resultar en la calidad del agua adecuada para su distribución (Applegate 1986) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 22 | Implicaciones desalinización de realizó agua marina para la piloto Calidadpara En otro ejemplo, se un estudio del Agua Potable demostrar la viabilidad de la mezcla de dos tipos de agua muy diferentes: el primero fue el agua superficial media con propiedades escala de formación, y la segunda, permeado de la membrana tratada con baja mineralización y propiedades corrosivas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 1: Revisión de la literatura |23 Mesa 1.4 Ejemplo de los efectos de la mezcla de infiltrado de RO con el agua superficial Ion 2+ California (mg / L como HCO (mg / L como CaCO3) CaCO3 3) TDS (mg / L) CO2(mg / L como CO2) Concentración en el agua cruda 1005 147 2742 29 La concentración en producto 25 * RO 30 142 5 Concentración en el agua mezclada 123 † 42 402 74 Fuente: Applegate 1986 * Producto RO después descarbonatación †1 millón galón de producto RO mezcla con 110.000 galones de agua cruda Un modelo de integración, el Modelo Hallopeau-Dublín, utiliza parámetros de ambas aguas (pH, caudales, temperaturas, conductividad, dureza y alcalinidad) para estimar cuánto necesitaría el agua a tratar para diferentes combinaciones porcentuales (Dalve, Al-Rasheed y Javeed 2.000) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 24 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Asamblea de membrana RO Salina Fuente de Agua Pretratamiento Postoperatorio Salmuera Descarga Recuperación de energía Figura 1.1 Componentes básicos de una planta de desalinización SWRO Fuente: van der Leeden, Troise, y Timpar 1990 Figura 1.2 proporciones relativas de sales disueltas en el agua de mar © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Distribució n Sistema CAPITULO 2 AGUA DE MAR ESTUDIOS DE CASO DESALACIÓN ESTUDIOS DE CASO DESALACIÓN Desalinización para el suministro de agua potable se ha practicado por más de dos mil años Aunque los requisitos para la desalinización esencialmente han permanecido constantes, técnicas de mar- desalinización de agua han mejorado Hay varios métodos modernos de la desalinización, incluyendo destilación, ósmosis, electrodiálisis, intercambio iónico revertir, y congelar la destilación Sin embargo, el adelgazarse revertir las instalaciones de desalación por ósmosis ha sido más rápido que otros métodos El per- porcentaje de diferentes tipos de plantas de desalinización en todo el mundo se muestra en Mesa 21Los crecimiento de ósmosis inversa es el resultado de varios factores, incluyendo la capacidad de tratar con eficacia todos los tipos de agua, menor consumo de energía y operación sencilla y automatizada Se llevaron a cabo estudios de casos y eran específicos para el tipo más común de tecnología de desalación, la ósmosis inversa El objetivo de estas entrevistas de los estudios de caso es para comprender mejor experiencias del mundo real y la información acerca de los diversos lugares donde las tecnologías de desalinización están siendo utilizado para tratar el agua potable Las entrevistas en profundidad se llevaron a cabo con el personal de la calidad del agua de cada empresa participante, con entrevistas a partir de la última semana de octubre 2002 Varios utilidad tamaños y ubicaciones geográficas Se seleccionaron los estudios de caso fueron diseñados para informar y centrarse en cuestiones operativas con respecto a las fuentes de agua, la configuración del proceso, entrega agua tratada, y otros temas o preocupaciones que puedan haber surgido durante las fases de desarrollo de una planta de tratamiento de agua de desalinización Mesa 22 enumera las características principales de las plantas que aparecen en los estudios de caso en este capítulo Estudio de caso 1-Glen Rocky, Gibraltar, Reino Unido La unidad de desalinización en la Planta de Tratamiento de Agua Glen Rocky Comenzó su actividad en 1992 y tiene las especificaciones de diseño que permiten que la planta funcione durante todo el año El centro de producción principal consta de siete unidades de 240 m3 / d (1,680 m3 / d) RO agua de mar La producción de apoyo de agua dulce aplicada desde esta planta sirve para satisfacer la demanda diaria de aproximadamente 36.000 residentes, turistas y personal militar Esta es la única población en Europa, que es totalmente dependiente del agua de mar La desalación agua de la fuente para esta operación se deriva directamente del Mediterráneo y Atlántico Aunque el agua de mar es la fuente primaria, están constantemente haciendo esfuerzos para mezclar el agua de mar con recolectores de aguas pluviales tratadas Aunque la calidad del agua cruda está sujeta a la contaminación marina, la proliferación de algas de temporada, los residuos de la construcción local y la recuperación de tierras, la flexibilidad de producción ha permitido a la operadora para hacer varias modificaciones para asegurar un producto coherente a un bajo costo Uno de los aspectos más importantes en el diseño de Glen Rocky es la construcción de siete unidades de RO de agua de mar pequeñas, que además de un sistema de admisión común y pre-tratamiento, todos funcionan independientemente Flujos de agua de mar por gravedad a un pozo 30 metros y se bombea a un tanque de retención Dos bombas hacia adelante y luego tome del agua de 10 filtros de arena y antracita para eliminar suspendida sólidos del agua de alimentación se © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 26 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable divide entonces en dos trenes antes de entrar en un filtro de cartucho 10 micras (Figura 21) Una recuperación de energía Pelton Rueda sistema es una parte integral de cada tren Estas unidades tener trabajado muy bien durante la última década, proporcionando valores de recuperación de energía de 28 a 30% 19 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 20 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 2.1 Capacidad instalada en todo el mundo por la desalinización tecnología Flash de varias etapas Multi-efecto de destilación Osmosis inversa La electrodiálisis Electrodionization Híbrido Otro 257% 83% 611% 32% 03% 07% 07% Fuente: Global Water Inteligencia 2009 Mesa 2.2 Características de las plantas de SWRO seleccionados Instalaciones Glen Rocky Agua Planta Ubicación de servicio Gibraltar, Reino Unido Agua Fuente El agua del océano Eilat Desaladora Eilat, Israel Agua subterránea salobre y agua de mar Perth Desaladora Kwinana, Australia El agua del de Agua de Mar océano Fuente / mezcla Se pueden mezclar con agua de lluvia Mezcla de agua Capacidad de la planta 05 MGD Agua de mar El agua de mar de la planta RO = 10.000 m3/ RO Planta día agua salobre = 3/día 36.000 mm 3/ día con la 140.000 El agua del océano Agua de mar expansión a 250.000 m3/ día 320.000 m3/día Sydney Desaladora Kurnell, Australia El agua del océano Agua de mar 33 MGD Tampa Instalación Desaladora de Agua de Mar PointBay Lisas Desaladora Tampa Bay, FL, EE.UU. El agua del océano Agua de mar 25 MGD Point Lisas, Trinidad El agua del Golfo Agua de mar 28 MGD PowerSeraya PowerSeraya, Singapur El agua del océano Agua de mar 26 MGD El agua del océano Agua de mar 90.000 m3/día Ashkelon Planta Ashkelon, Israel SWRO Kindasa Kindasa, Osmosis Inversa Arabia Saudita Planta salobre (~ 80%) y agua de mar (~ 20%) El agua de permeado tiene una baja concentración de bicarbonato de calcio y, por debajo de la recomendó 60 mg / L y 30 mg / L, respectivamente Sobre el años, el uso de productos químicos para el tratamiento previo ha cambiado pretratamiento actual métodos implican la adición de un floculante catiónico de propiedad, (aproximadamente 2-5 mg / L) y una anti-incrustante de propiedad (aproximadamente 16 mg / L), suministrada por PermaCare Internacional © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 2: agua de mar de desalinización Estudios de Caso |21 Post-tratamiento para la entrega de agua acabada implica soluciones de dosificación de cloruro de calcio a 153 mg / L y bicarbonato de sodio a 85 mg / L, esto se emplea sobre todo para controlar la corrosión El agua producto ya es baja en calcio y bicarbonato Relativamente algunas preocupaciones operacionales fueron encontradas en la Planta de Tratamiento de Rocky Glen Sin embargo, los problemas operacionales hicieron incluir carga biológica pesados en los sistemas de alimentación debido a algas crecimiento, dando lugar a ensuciamiento de la membrana El tratamiento con cloro, en dosis normales, ha demostrado ser ineficaz en el control del crecimiento Este problema se elimina con super-cloración y la instalación de un techo sobre el tanque de alimentación para eliminar el crecimiento de algas por la fotosíntesis con Otros - preocupaciones incluido, la contaminación del agua del producto debido a daños estructurales A pesar de la alta coliformes y la contaminación de E. coli, debido a la interrupción del suministro, las membranas resultó eficaz para detener el problema Estudio de caso 2-Eilat, Israel Eilat, una ciudad turística israelí, situada junto al Mar Rojo, es el lugar para la destilación de varias etapas flash (MSF) y el múltiple de destilación efecto (MED) plantas con una capacidad total combinado de aproximadamente 11.000 m3 / día Estas plantas eran instalado y posteriormente sustituida por las desaladoras de ósmosis inversa más enormemente rentables A mediados de la década de 1990, el uso de RO para las aguas subterráneas salobres (OIAS) fue agotan lentamente todas las fuentes disponibles, y como resultado (SWRO) tecnología seawa- ter RO se puso en práctica el concepto de hibridación de la planta OIAS existente con una nueva planta de ósmosis inversa se adoptó la unidad de desalinización híbrido, Sabha C, comenzó a funcionar en 1997 El suministro de agua cruda a Sabha C consiste en agua de mar (41.000 mg / l TDS, 80 %) y salmuera (16 000 mg / L de SDT, 20%) de la planta de desalinización OIAS cercana El diseño se basó en 80:20 proporciones para reducir total de la salinidad del agua cruda a 36.000 mg / L La planta de Eilat SWRO se caracteriza por su gran capacidad tren única de 10,000 m3 / día y su bajo consumo de energía de 390 kWh / m3 (Figura 22) Otro distintivo característica de la planta es su disposición salmuera cercanos estanques de producción de sal La planta está totalmente automatizada y abierta 8-10 horas por día, cinco días a la semana La planta está diseñada para funcionar durante todo el año Fuentes de agua salobre utilizados en Eilat tienen alto contenido de yeso (CaSO4), y se han hecho esfuerzos para aumentar la recuperación del producto de inicial 50% a más del 75% en pretratamiento ing implement- etapas de pretratamiento actuales incluyen el uso de antiincrustantes, químicas coagulantes y filtros (Figura 23)Allí había pocos problemas o preocupaciones con respecto a la calidad del agua cruda de Eilat (que no sea alto contenido CaSO4) los impregnar También está sujeta a post-tratamiento se emplea La adición de sosa cáustica como una forma de controlar la corrosión El SWRO terminó el agua se mezcla entonces con el OIAS terminó el agua no había problemas o preocupaciones mencionadas en relación con la introducción de agua desalada en el sistema de distribución Los costes que figuran en la lista siguiente están asociados con el funcionamiento de la cuenta de la planta de productos químicos, energía y costos de operación y gestión Como se mencionó anteriormente, póngase en energía consumo para el unidad híbrida es de aproximadamente 39 kWh / m3 Los costos de energía asociados a este consumo es de unos 58 centavos de dólar / kWh Por lo tanto, el total de los costos de producción de agua equivalen a aproximada- madamente $ 294/1000 galones Los costos anuales de operación para todas las funciones de operación y gestión, con © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 22 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potablede los costos de energía, el total de $ 810.000 exclusión por año El desglose de los costos anuales es: © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 2: agua de mar de desalinización Estudios de Caso |23 • • • Mantenimiento y reemplazo de membrana Productos Químicos Trabajo, Seguros y Thachas $ 0 $ 025/1000 galones $ 013/1000 galones 55/1000 galones Había relativamente pocas preocupaciones operacionales para la "C" de desalinización híbrido Eilat Sabha planta Sin embargo, durante las diversas fases de desarrollo, constantemente están haciendo esfuerzos para reducir los costos operativos Esto se logró mediante la aplicación de las siguientes mejoras tecnológicas: • • • • • • • El uso de elementos de membrana más eficientes (en relación con la productividad y la salinidad del producto, lo que permitió a las unidades para llevar a cabo a una presión de alimentación más baja que diseñó originalmente), Configuración de montaje de membrana optimizado, Gradualproductrecoveryincreases, uptoalimitof 250% de calcio-sulfateoversaturación, Aplicación de turbinas de recuperación de energía de alta eficiencia funcionan con salmuera rechazar La instalación de un sistema de control asistido por ordenador interconectado con un sistema de control de suministro de agua regional, Mejora el control de pretratamiento, Técnicas de Mejora de la limpieza de la membrana y de restauración Estudio de caso 3 en Perth, Australia La mayor planta del mundo para ser alimentado por energía renovable es el agua de mar Planta Desaladora Perth Esta planta, con una capacidad inicial de 140.000 m3 / día y una expansión diseñada a 250.000 m3 / día, se alimenta a través de las turbinas de viento fuera del sitio Debido a la ubicación de esta planta, los impactos ambientales tenían que ser más cuidadosa con- considerarse La planta de Perth se encuentra en la región Cockburn Sound, que es un área ambientalmente sensible Por lo tanto, el impacto potencial de la nueva planta en la calidad del agua circundante era ampliamente estudiado y las condiciones de supervisión estrictos se llevaron a cabo menos de 002% de agua en el sonido se elimina por flujo días concentrado se descarga de nuevo en el sonido, pero la descarga boquillas están diseñadas para actuar como difusores para asegurar que la mezcla se produce y la salinidad del agua es menos de 4% dentro de 50 m del punto de descarga Por lo tanto, el desempeño de los resultados del 7% de flujo concentrado en sal un pequeño impacto de menos del 1% de aumento en la salinidad de las aguas receptoras los Se anticipa costo del agua producida a partir de esta planta es de $ 117 / kL Estudio de caso 4-Ashkelon, Israel WITH la capacidad de 320.000 m3 / día (845 lps), Ashkelon es la mayor planta de ósmosis inversa seawa- ter del mundo Fue diseñado con un modelo de diseño de tres centros, es decir, las bombas de alta presión, dispositivos de recuperación de energía, y los bancos de membrana son operados Esto permite de forma independiente para una máxima eficiencia de la planta y reduce el coste total de agua a $ 052 / m3 La planta de Ashkelon fue originalmente diseñado para proporcionar la mitad de la capacidad que se construyó para pro- ducir Para permitir esta expansión, se construyeron dos © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 24 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable plantas casi independientes del todo Cada consiste en un centro de bombeo para alimentar a 16 bancos de OI, que contiene 105 recipientes a presión de una pieza los dos centros de bombeo comparten una fuente común arroyo Un total de 40.000 elementos de membrana están contenidas dentro de las dos plantas Se consideró la función de proximidad con una estación de energía existente, pero el uso de una, el consumo combinado sub abierta fue finalmente elegido debido a limitaciones del sitio y limitaciones hidrogeológicas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 2: agua de mar de desalinización Estudios de Caso |25 Tres, tubos de plástico de alta densidad paralelas, que son fáciles de limpiar y relativamente resistente a la bio- lógico crecimiento, proporcionan una fuente de agua de alimentación no turbulento Pre-tratamiento y recuperación de energía son dos procesos que ayudan a contribuir a la eficiencia general de la planta de pre-tratamiento se realiza en dos etapas de filtración por gravedad filtra contención ción de grava, de cuarzo arena, y los medios de antracita Un largo tiempo de permanencia para el pretratamiento contribuye a la alta eficiencia de filtración a presión de salmuera se recoge usando energía intercambiador de doble trabajo dispositivos de recuperación de energía a partir de esta corriente es recuperada de manera independiente, lo que aumenta la eficiencia global del sistema Dos disposiciones han permitido para la operación continua de la planta desalinizadora Uno consideración importante durante el diseño era de boro de eliminación de iones de consideraciones de diseño adecuado tienen permitido por más de 92% de eliminación y la posibilidad de ajustar fácilmente los procedimientos para tener en cuenta fluctuaciones de temperatura ya que la electricidad es esencial para la planta, es proporcionada de dos fuentes: un dedicado estación de energía de turbina de gas y las líneas aéreas de la red nacional La dedicado planta de energía fue clave en la reducción de los costos de energía, ya que protege la planta de diario y mar- fluctuaciones de la demanda personales Estudio de caso 5-Sydney, Australia Una planta de 33 MGD se encuentra en construcción en Sydney para proporcionar una fuente de agua sostenible para la creciente del agua de mar población será dibujado en medio de una ingesta de 300 metros procesos de detección y filtrado en alta mar se utilizan para eliminar los sólidos y sedimentos finos antes del proceso de RO Concentrado será dado de alta en el océano a través de cuatro difusores de salida de unos 300 metros off apuntalar Contendrá casi el doble del TDS y ser uno a dos grados más caliente que la fuente agua Modelado muestra, sin embargo, volverá a las condiciones normales de 50-75 metros de la dis- cargar punto Uno de los principales compromisos durante el examen de la planta era al poder a través de 100% energía renovable La planta requerirá 30 MW de potencia, que representa el 02% de New South Gales' la demanda máxima de electricidad Actualmente, los generadores de electricidad renovable acreditados suministro más de 47 millones MWh de energía verde, por lo que el suministro de energía verde estará disponible para la planta Cuando esté operativa, es posible que esta planta va a demostrar que la desalinización incluso con la producción sin red las emisiones de gases de efecto invernadero Estudio de caso 6-Tampa Bay, Florida, EE.UU. A pesar de mayores contratiempos y retrasos, la desaladora de agua de mar de Tampa Bay está en marcha y correr y destinado a producir 25 MGD La planta comenzó a operar de forma intermitente entre Marzo de 2003 y mayo de 2005, pero un sistema de pretratamiento inadecuada como resultado la obstrucción prematura de los filtros de cartucho y las membranas de ósmosis inversa, el aumento de uso de químicos, y se fueron los costos de operación al no acompañados niveles aceptables causando la planta que deben adoptarse apagado línea por reformas El pretratamiento original consistió en la coagulación y la filtración directa para las algas, orgánico, y la eliminación de partículas finas seguido de filtración de dos etapas y luego cartucho de filtración Remediation planes añaden otros 15 mm pantallas para la remoción de escombros, una bomba de agua de refrigeración para controlar la temperatura del afluente de agua, antes de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 26 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable la desinfección, y pre-capa filtros de tierra de diatomeas entre los filtros de arena y de cartuchos Además de velocidad variable, el sistema de filtración se convierten de dos etapa a-sola etapa a reducir la tasa de carga superficial © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 2: agua de mar de desalinización Estudios de Caso |27 Todo el tratamiento previo mencionado anteriormente es necesario a pesar de que la planta recibe el agua dulce de la torre de refrigeración de la central nuclear de Big Bend Sin embargo, ya que el uso de flujos de agua dulce, la salinidad del agua de alimentación es ligeramente inferior, lo que permite una relativamente alta de recuperación de hasta a 60% Esta recuperación se logra a través de siete trenes de OI de primer paso y un segundo paso RO tren Se añadió el tren segundo paso para ayudar a satisfacer las necesidades de cloruro y bromuro y se utiliza, según sea necesario, durante el verano, cuando las temperaturas del agua están en un permeado máxima de éstos trenes se estabiliza antes de ser bombeado en el sistema de distribución, mientras que el concentrado pasa a través de un dispositivo de recuperación de energía antes de mezclarse con la central de agua de refrigeración para la descarga los al por mayor costo para el agua desalada de la planta de Tampa Bay es de aproximadamente $ 319 por mil galones durante el primer año después de la recuperación es completa Este costo, sin embargo, se redujo en alrededor de $ 034 por cada mil galones a un costo unitario neto de $ 2 85 una vez que se recibe cofinanciación Estudio de caso 7-Point Lisas, Trinidad Point Lisas es la instalación más grande en el hemisferio occidental, a 28 MGD, para llevar a cabo la mar desalinización de agua El agua de alimentación fuente para esta planta es el Golfo de Paria, que es generalmente caliente, pero es turbia, tiene grandes floraciones de crecimiento marino, el tráfico comercial, y la vida silvestre, tales como medusas y los mejillones cebra A pretratamiento robusta de la sedimentación, más sola antracita escenario y sílice filtración de arena fue elegido para hacer frente a estos desafíos crecimiento biológico se controla a través de cloración de choque en el cuencas y cloro remojo de los filtros de lecho profundo y filtros de cartucho Membrana pre-tratamiento no fue seleccionado debido a ahorros operativos a largo plazo no pueden ser justificado Incluso con todos los desafíos mencionados anteriormente, el mayor problema de funcionamiento de la planta es Almejas verdes asiáticos En un momento de la operación, las almejas eran 6 pies de profundidad en el floculación cuencas ción Cloración de choque fue introducido para resolver este problema de cloro (5-10 mg / L) es añadido en la entrada de la planta hasta que un residual llega a través de las cuencas de floculación Tras el tratamiento previo, de dos procesos RO etapa, el agua de mar y agua salobre, se utiliza en Point Lisas El tren de tratamiento de agua de mar se compone de un 2 etapa, 5 elemento de unidad para producir un 47% recuperación los tren agua salobre también dispone de 2 etapas y 5 unidades, pero funciona a presiones mucho más bajas y da una recuperación de 90% Una turbina de recuperación de energía permite la recuperación de energía en un 30-40% y ayuda a mantener el precio del agua a $ 071 / kL Estudio de caso 8-PowerSeraya, Singapur Aunque bastante pequeña a sólo el 26 MGD, la planta PowerSeraya en Singapur es notable por sus grandes elementos SWRO diámetro Es la primera instalación comercial de gran diámetro utilizando 16 "elementos de la planta, con ubicación en una central eléctrica, produce dos cualidades del agua: 9.000 m3 / día de agua de servicio de alto grado y 1.000 m3 / día de agua potable doméstica Trenes de membrana se componen de 16 "de diámetro, 40" elementos largas con cuatro elementos en cada recipiente a presión el sistema está dispuesto en una relación 2: 1 campo dando una recuperación del 42%, con un promedio primero aprobar el diseño de flujo de 142 gfd y un segundo flujo medio pase de 244 gfd © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 28 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable El pretratamiento en la planta consta de un colador de 3 mm seguido de los medios de comunicación granular de dos etapas presión filtra Un dispositivo de recuperación de energía turbocompresor hidráulico se utiliza en el sistema de RO con- concentrado desde el primer sistema SWRO pase se descarga al mar a través de la planta de energía existente de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 2: agua de mar de desalinización Estudios de Caso |29 desagüe, mientras concentrado de se utiliza el segundo paso para lavar a contracorriente pretratamiento filtra El costo de la construcción de esta instalación de gran diámetro era $ 135 millones Estudio de caso 9-Kindasa, Arabia Saudita Recientemente ampliado para satisfacer la necesidad de aumentar la demanda de agua potable, la planta Kindasa RO tiene una capacidad de filtración de membrana de 90.000 m3 / día de agua de alimentación se suministra desde un abierto ingesta situada en la islámica Puerto de Jeddah Originalmente, la planta utiliza la filtración convencional para el tratamiento previo, pero durante los períodos estacionales de clima tormentoso, la proliferación de algas, y el movimiento de los barcos en el cuenca, los malos resultados se observó tanto, otras opciones de tratamiento previo fueron considerados durante la expansión de la planta Después de extensas pruebas piloto, se determinó que el tratamiento previo de la membrana resultaría en estable y de calidad del agua de alimentación Por lo tanto, impulsado a presión, ultrafiltración (UF) capilar membranas fueron elegidos para el tratamiento previo del sistema ampliado Hasta la fecha, los resultados han demostrado permeado de UF a per- formar de manera consistente y producir agua con una turbidez de menos de 05 NTU, incluso en momentos en que el agua cruda se disparó a turbidez de 20 NTU Debido a un pretratamiento robusto con membranas de UF, la planta RO fue capaz de cumplir con todas las presiones proyectada, fluye, y la calidad del agua durante las peores temporadas Las membranas SWC3 eran capaces de tratar las aguas con un promedio de un TDS 41500 mg / L a una recuperación del 50% y mantener la calidad del agua consistentemente por debajo de 800 s No sólo membrana de filtración ayuda para producir la calidad del agua consistente, sino que también ayudó a menores costos de operación de la planta El ácido sulfúrico se dosifica el único producto químico en la membrana proceso de pre-tratamiento basado Suponiendo que el costo total para producir agua en grandes plantas de agua de mar RO se trata de $ 07 / m3, que convierte a la membrana pre-tratamiento dio lugar a una disminución general de 3.2% en el costo de operación © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 30 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Concentrad o 10 micras Agua de mar fluye bajo gravedad a un 30 M bien Particip ación Tanqu e Bombas 10 Arena / antracita filtros Cartucho filtros CaCl2Y NaHCO3 RO Figura 2.1 Glen Rocky SWRO configuración de proceso de la planta Figura 2.2 Eilat Sabha configuración de proceso de la planta desalinizadora de ósmosis inversa "C" FeCl Aren a Filtros pH Ajuste Figura 2.3 Eilat proceso de pretratamiento "C" Sabha © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. RO CAPÍTULO 3 SOURCEWATER A NIVEL NACIONAL EVALUACIÓN Y BANCO ESCALA EXPERIMENTOS DE RENDIMIENTO RO INTRODUCCIÓN Una serie de evaluaciones a escala de laboratorio se realizaron con muestras de lámina plana de ósmosis inversa (OI) dentro de las membranas de una célula de ensayo de flujo transversal Varios experimentos preliminares se llevaron a cabo primero con agua de mar sintética a diferentes recuperaciones con el fin de establecer un protocolo experimental normalizado, y para detectar el rechazo de TDS y de escala potenciales potenciales de varios candidato membranas A continuación, una serie de pruebas se realizaron con diferentes aguas naturales, el mar y estuarios (Bahía) aguas Dentro de este contexto, un aspecto importante de nuestro estudio fue explorar una transición de calidades de agua salobre que van desde el agua de mar (TDS acercarse ≈ 35.000 mg / L) para estuarina / fuentes de laurel con significativamente menor (<< 35000 mg / L) TDS Este enfoque implica compensaciones entre la salinidad más baja (y menor presión osmótica), pero la posibilidad de peor calidad del agua (eg, algas) Finalmente, los resultados se compararon con pruebas de elementos individuales realizadas bajo sas condiciones rables para abordar el tema de la ampliación MEMBRANAS Una serie de membranas se probaron de diversos fabricantes que proporcionan desalinización candidato membranas nación RO: SWC, TM, y SR-SW, todos poliamida (PA) membranas Cada membrana se caracterizó de acuerdo con permeabilidad al agua pura (PWP) y el potencial zeta (ZP) Un resumen de las membranas candidatos aparece en Mesa 31 y el potencial zeta de estas membranas son se muestra en la Figura 31Uno de acetato de celulosa (CA) de la membrana, SB20, se puso a prueba por un natural de agua solamente (Halifax) y luego reemplazado por el SR-SW debido a su rechazo de TDS pobres PRUEBAS membrana celular Una unidad de prueba de flujo cruzado acomodar muestras de lámina plana se utilizó en la evaluación de las membranas candidatos en términos de rechazos TDS y potencialidades de escala (Figura 32)El flujo de una alta capacidad, bomba de alta presión se regula mediante una válvula de control de recirculación de una parte del flujo de vuelta al depósito de alimentación de este medio de regulación de flujo tuvieron un impacto en la presión, con la disminución ya que la válvula de control de presión se abrió, y el vicio Una válvula micrométrica versa se utilizó para controlar el flujo de material retenido y por lo tanto la recuperación, ejerciendo una contrapresión creciente cuando la válvula se cerró progresivamente Todas las pruebas de la membrana se realizaron en una base de una vez a través, sin reciclaje de permeado y retenido La célula de pruebas que se emplee ejerce restricciones sobre las condiciones de evaluación de dos maneras: (i) una presión absoluta nominal máximo de debajo de 1.000 psi (por razones de seguridad, se impuso un límite superior de 700 psi) y (ii) la incapacidad para controlar independientemente la © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 32 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable presión (P) y recuperación (R) Según la teoría, se espera rechazo de sal (r) para aumentar con el aumento P pero a disminuir con el aumento de R La restricción de presión fue significativa en que algunas membranas fueron 27 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 28 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 3.1 Membranas candidatos y propiedades Presión PWP Material (psi / kPa) Recuperación (L / m2-día% ~ kPa) ~ 700 / 0408 PA 15 4.826 0494 PA ~ ~ 700 / 0429 PA 15 4.826 0404 Cal ~ ~ 700 / ifo 15 4.826 rni probados a una presión inferior a la óptima,a y por lo tanto~ rechazos TDS ~ 700han / sido subestimados probable basada en la teoría En la prueba de aguas naturales, 15 la válvula 4.826de válvula de control y Membranas SWC TM SR-SW SB20 Escribe RO RO RO RO Fabricante Hydranutics Torray Sachan Trisep micromedición fueron fijado para una recuperación de destino de 15% y una presión objetivo de 700 psi Presiones de funcionamiento recomendadas varían en función de la membrana, y la presión osmótica varía como una función del TDS del agua de alimentación sin embargo, el protocolo se consideró para representar un método rápido de detección de membranas de ósmosis inversa para aplicaciones de desalinización AGUA DE MAR SINTÉTICO Un agua de mar sintética se preparó para llevar a cabo varios experimentos preliminares con el fin de establecer un protocolo de prueba La composición del agua de mar sintética se resume en Mesa 32 Prueba de Membrana resultados se muestran en Las figuras 33 y 34Figura 33 muestra una ligera disminución en TDS rechazo con el aumento de la recuperación, de conformidad con las expectativas teóricas se observó una diferencia más grande entre las diferentes membranas con un TDS claro rechazo siguiendo el orden: SR-SW > TM> El SWC bares en los símbolos SWC representan el rango observado en varias medidas Figura 34 muestra que todos los tres membranas exhiben una disminución de la permeabilidad como consecuencia de la polarización de la concentración (permeabilidad se muestra aquí en términos de flujo a través de un área constante a una aproximadamente presión constante) Hay es poco efecto sobre la permeabilidad de la recuperación como se esperaba AGUAS NATURALES Las aguas naturales se obtuvieron de todo el EE.UU. y, después del tratamiento previo a través de 02 micras de microfiltración (MF), fueron evaluados en la unidad de pruebas en una recuperación de 15% y a una presión de 700 psi Una serie de ocho aguas naturales fueron probados: (i) Halifax, Nueva Escocia; (ii) Corpus Christi, Texas; (iii) una planta de energía anónimo California; (iv) Newport News, Virginia; (v) Seattle, Washington; (vi) (Scituate) Boston, Massachusetts; (vii) la Bahía de Tampa, Florida (primero de dos estacional muestras); y (viii) Tampa Bahía, Florida (segunda de dos muestras de temporada) De los siete (7) único aguas naturales, los niveles de TDS abarcaron un continuo de fuentes que van desde aproxima el agua de mar pura para estuarina / bahía fuentes que revelan una influencia del flujo de agua dulce La muestra desde Newport News exhibió la TDS más baja de 2,200 mg / L mientras que la muestra a partir de una planta de energía California mous Anónimos exhibió el mayor TDS de ~ 25.000 mg / L Ventajas del uso de estuario / fuentes de laurel incluyen: (i) una presión inferior osmostic requisito; (ii) una menor rechazos de soluto requeridas; y (iii) un potencial de escalado inferior Estas ventajas son potencialmente compensado por una mayor potencial ensuciamiento materia orgánica asociada con los niveles más altos de DOC variando carácter presentes en las aguas de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO | 29 estuario de alimentación / bahía como consecuencia de entrada derivada forma terrestre y / o actividad de algas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 30 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 3.2 El agua de mar sintética Constituyente De sodio (Na+) Magnesio (Mg2+) Calcio (Ca2+) Potasio (K+) Cloruro (Cl-) Sulfato (SO42-) El bicarbonato (HCO ) 3 El bromuro (Br ) Otros sólidos Total sólidos disueltos, mg / L Conductividad, MS Salinidad, ‰ La presión osmótica (kPa / psi) Agua de mar (ppm) 10500 El agua de mar sintética (ppm) 11080 1350 400 380 19000 2700 142 sesenta y cinco 34 34500 1350 400 471 19980 2700 142 0 0 34100 484 315 1270/1844 Exceso (ppm) 580 91 980 Cada una de las fuentes de agua (alimentación) se puso a prueba con cada uno de los tres (3) membranas bajo un conjunto de condiciones STANDARD (recuperación de destino, R ≈ 15%) para determinar TDS y otros rechazos de soluto Los último dos muestras (Tampa Bay) reflejan un par de temporada de una sola fuente general, las aguas de origen abarcaba una gama de calidades de agua en términos de TDS (2.200 a 25.400 mg / L), DOC (035 a 271 mg / L), y bromuro de (444 a 604 mg / L) A tabular resumen de calidades de agua completos es presentado en Mesas 33a mediante 33c Rechazos de TDS y otros solutos por los diversos membranas se describen en Mesas 33a mediante 33c (valores absolutos) y Figuras 35a mediante 35h (porcentaje rechazos) En términos de TDS, Ya está fueron dos niveles objetivos establecidos: (i) 500 mg / L, el estándar de agua potable secundaria de Estados Unidos, y (ii) 1.000 mg / L, un límite inferior de la definición de agua salobre y representante de algunas de las principales fuentes de agua en los EE.UU. (por ejemplo, el río Colorado, con niveles de TDS de entre 700 y 800 mg / L) Dado el total de 24 pruebas en total (8 aguas de alimentación, cada uno a prueba con tres membranas), un TDS de <500 mg / L se consiguió en 8 pruebas y un TDS de <1,000 mg / L se llevó a cabo en 18 pruebas (es decir, se observó un TDS permeado de entre 500 y 1.000 mg / L en 10 pruebas) Estos resultados se basan en un conjunto estándar de condiciones operativas (R = 15% y la presión ≈ 700 psi) Mientras que la recuperación empleada es realista para un solo elemento dentro de un recipiente a presión, las presiones fueron es algún caso menor que óptima, dadas las presiones osmóticas estimadas de 12 a ~ ~ 140 psi asociado con la gama de aguas de alimentación Los tres membranas producen impregna con <500 mg / L de SDT para la fuente de Newport News (feed) de agua, el agua más bajo fuente de TDS Los tres membranas siempre impregna con niveles de TDS de 500 a 1.000 mg / L para el Corpus Christi y un anónimo California fuente de la planta de potencia, un compuesto intermedio y las aguas de origen TDS más altos, respectivamente La fuente Tampa Bay resultado consistentemente en TDS <1,000 mg / L y, en algunos casos, <500 mg / L; permeabilidad inferiores comieron TDS se observó para la segunda muestra de temporada, en consonancia con su TDS del agua de alimentación inferior Para todos los tres (3) fuentes restantes, había por lo menos un caso en el que el TDS permeado era > 1.000 mg / l La eficiencia total rechazo TDS siguió el orden: SR-SW> TM ~ SWC (Hubo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO | 29 algunos problemas observados en la membrana SWC en términos de lixiviación de DOC aun aunque una se utilizó protocolo de preparación de membrana y la estabilización estándar) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 1 Halifax (1 de junio1, 2003) 2 2003) Impregn Unidades Parámetro pH DOCTOR mg / L UVA cm-1 TDSmg / L Salinityo / oo Alkalinitymg / L como SiO mg / L CaCO 2 3 California2+ mg / L Mg2+ mg / L Licenciado en Letras2+ L / A+ N mg / L K+ mg / L Clmg / L ASI2mg / L QUBr mg / L E4 mg / 2- HCO3 CO3 mg / L como CaCO3mg / L como CaCO3 Aliment SWC ación 776 655 217 152 0380 1740 17600 1512 19 18 733 15 104 021 23750 2679 73980 7615 002 001 660.120 77130 23185 3130 1141.330 149.340 145.960 15430 3730 511 7287 149 13 01 TM ar SB20 671 699 017 02 0220 0120 1487 8055 15 89 20 30 021 062 591 1549 1470 3870 001 001 30446 304.950 1560 11240 55220 495.470 2160 2790 204 2094 199 88 01 01 Corpus Christi (28 de junio, 2003) 3 Aliment SWC ación829 68 131 232 360 0810 20800 640 21 08 113 10 173 011 35450 1140 105730 3150 006 001 925.380 42280 31960 2010 1558290 81.310 218.790 5150 5616 288 11087 99 213 01 Impregn TM ar SR-SW 65 64 019 012 0540 0590 610 520 06 04 10 10 025 013 2178 493 5660 1.401 mil 001 001 95390 43930 4730 1780 178800 77870 9130 3070 654 297 99 99 01 01 Planta de energía California (28 de junio, Aliment SWC ación83 68 08 17 20 00 254000 8500 270 08 1000 200 088 022 38200 728 117810 1959 001 000 1035030 27050 35990 1210 1707530 49010 242.430 2600 6042 178 1079 1998 21 002 Impregna r TM SR-SW 67 69 01 011 00 006 8900 440 09 04 100 9 007 004 530 141 1505 390 000 000 28020 15390 1470 570 52050 24230 1960 700 195 098 999 899 001 001 30 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Mesa 3.3a Agua calidad de la fuente de alimentación) (aguas y permeados correspondientes 4 Newport News (14 de julio, 2003) 5 2003)) Impregn Unidades Parámetro pH DOCTOR mg / L UVA cm-1 TDSmg / L Salinityo / oo Alkalinitymg / L como CaCO3 SiO2 mg / L California2+ mg / L Mg2+ mg / L Licenciado en Letras2+ mg / L N / A+ mg / L K+ mg / L Clmg / L ASI2mg / L QUBr mg / L E4 2- HCO3 CO3 mg / L como CaCO3mg / L como CaCO3 Aliment SWC ación83 608 035 091 040 0370 2200 64 23 01 300 10 3072 048 1650 050 1040 101 005 000 96870 2139 1684 052 115860 3072 8201 230 444 008 2999 999 01 001 TM ar SR-SW 613 589 022 022 0970 0290 39 20 0 0 10 10 050 028 031 171 018 011 000 000 1495 900 031 056 1930 1070 090 050 006 004 999 999 001 001 Seattle (28 de julio, 2003) 6 Aliment SWC ación827 721 068 08 540 0270 22400 1290 238 13 100 100 203 025 33360 1310 102040 3780 003 000 884530 40270 30474 1650 1509800 73880 206.480 6940 5321 255 9819 999 181 001 Impregn TM ar SR-SW 731 682 019 028 010 0160 1650 680 17 07 10 10 019 009 1500 500 4370 1390 000 000 45980 19980 1860 830 87900 35050 9190 2590 300 125 999 999 001 001 Scituate, Boston (14 de agosto de Aliment SWC ación 824 681 116 172 780 0830 25000 1300 267 13 90 10 056 003 36360 1060 110180 3060 002 000 948.760 38930 31642 1880 1606620 75260 225.720 4440 5686 270 8847 999 153 001 Impregn TM ar SR-SW 6736 655 011 013 0110 008 580 430 06 04 5 10 008 011 310 200 830 470 001 000 17310 13950 810 510 30100 22460 1360 940 112 089 499 999 001 001 Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO | 31 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Mesa 3.3b Agua calidad de la fuente de alimentación) (aguas y la correspondiente permeados Unidades Parámetro pH DOCTOR mg / L UVA cm-1 TDSmg / L Salinityo / oo Alkalinitymg / L como CaCO3 SiO2 mg / L California2+ mg / L Mg2+ mg / L Licenciado en Letras2+ mg / L N / A+ mg / L K+ mg / L Clmg / L ASI QUE42mg / L Brmg / L HCO3mg / L como CO32CaCO3mg / L como CaCO3 7 Tampa, primero (septiembre 21, 2003) 8 TAMPA, Segunda (6 de febrero, 2004) Impregn Impregn ar TM SR-SW TM ar SR-SW Aliment SWC Aliment SWC ación ación852 835 629 758 773 739 67 708 271 26 026 018 215 216 013 017 1080 060 0150 0651 050 0130 0540 056 22000 648 607 423 20200 591 366 363 228 07 06 04 22 06 04 04 110 5 10 5 150 10 5 5 079 030 009 005 026 017 006 003 31960 530 520 190 31120 650 240 200 95570 1460 1060 550 91740 1450 570 550 001 000 000 000 001 000 000 000 859.900 20500 19160 11830 792.010 19470 12980 11650 28360 970 850 430 21780 870 2470 400 1421841 36330 31,740 19360 1364520 34220 22240 17090 195340 203 1880 1090 187.140 1960 790 1040 5515 130 110 070 5302 120 070 068 10762 499 999 499 14531 999 499 499 238 001 001 001 469 001 001 001 32 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Mesa 3.3c Agua calidad de la fuente de alimentación) (aguas y permeados correspondientes Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO |33 Pruebas de descenso de flujo también se llevaron a cabo con el fin de determinar los efectos de la polarización de concentración y los posibles potenciales de escala Los resultados se muestran en Figuras 36a mediante 36hCon el excepción de la fuente de Newport News, las tendencias de disminución de flujo de las otras fuentes eran generalmente comparables para los tres membranas La fuente Newport News muestra la clara ventaja de un menor TDS agua de alimentación en términos de menor polarización de la concentración y el potencial de escalado Si bien es difícil separar escalado inorgánico del ensuciamiento materia orgánica, no había ninguna indicación clara de la materia orgánica ensuciamiento como podría ser revelado por el potencial declive flujo frente relaciones DOC Es de destacar que las tres membranas mostraron ligeras diferencias en agua pura permeabilidad (PWP) siguiendo el orden: TM> SR-SW> SWC, y diferentes potenciales zeta (ZPS) siguiendo el orden (decreciente negativo ZP): SR-SW> SWC> TM Dadas las ocho (8) fuente (alimentación) aguas, SR-SW produce impregna TDS de <500 mg / L y entre 500 y 1.000 mg / L en 5 y 2 casos, respectivamente; los TM producido impregna TDS de <500 mg / L y entre 500 y 1.000 mg / L en 2 y 4 casos, respectivamente; y el SWC producido TDS permeabilidad ates de <500 mg / L y entre 500 y 1.000 mg / L en 1 y 3 casos, respectivamente Los resultados del modelo simulaciones basadas en una etapa 7 elemento utilizando membranas Dow Filmtec SWC1 y Océano Pacífico agua de la fuente de admisión abierta se muestran en Figura 37 Esta simulación permitido el control independiente de la recuperación y la presión, así como presiones más altas que que permit- ted por la unidad de pruebas a escala de banco Estos resultados se ajustan a las expectativas teóricas con TDS rechazo disminuyendo con la recuperación y el aumento de la presión Es de destacar que los niveles de TDS de <500 mg / L fueron los resultados correspondientes alcanzables realizaron en la escala de banco con el TM membrana sintética y el agua del mar se muestran en la Figura 38 Estas resultados muestran un aumento de la TDS con el aumento de la presión, contrariamente a la teoría; Sin embargo, estos resultados pueden explicarse por las mayores recuperaciones impuestas a presiones más altas debido a la falta de un control independiente de la recuperación y presión, con el aumento de presión decreciente rechazo TDS En contraste con las simulaciones, Niveles de TDS de tan sólo <2,000 mg / L son alcanzables RESUMEN El uso del protocolo a escala de banco condujo a una membrana de clasificación general aunque rechazos TDS se subestimaron Sin embargo, los resultados demuestran claramente los atributos de estuarinos arine / bahía las fuentes de agua como TDS menor alimentar Las pruebas a escala de laboratorio se llevaron a cabo para simular un solo (primera) etapa dentro de una matriz Dado el aumento de la TDS de alimentación para las etapas posteriores, se podría esperar una incluso menor rechazo de TDS a través de la matriz, junto con mayores potenciales de incrustación, aunque una sola escenario sistema puede ser viable en algunos casos © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 34 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable El potencial zeta de las membranas de ósmosis inversa para la desalinización a pH 8 (TDS ajustado con NaCl) SWC (Hydranautics) TM (Torray) SR-SW (Saehan) 2 0 -2 ZP (mV) -4 -6 -8 -10 -12 -14 0 5000 10000 15000 20000 25000 TDS, mg / L Figura 3.1 Membrana potenciales zeta Impregna r Unidad de membrana Medidor de corriente Micromedición Control válvula Retenido Recirculación Bomba de alta presión Depósito Figura 3.2 Cross-flow unidad de pruebas de membrana © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 30000 35000 Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO |35 Comparación de los TDS permeado a diferentes recuperación condiciones (TDS inicial del agua de mar sintética: 34600 mg / L, RSS presión de 700 psi) 3000 SWC (Hydranautics) 2700 TM (Toray) 2400 -SW SR (Saehan) TDS mg / L 2100 1800 1500 1200 900 600 300 0 010 30 20 Recuperació n, % 40 Figura 3.3 permeado TDS a diferentes recuperaciones con el agua de mar sintética Las mediciones de la permeabilidad con agua pura y agua de mar sintética al presión misma de alimentación (700 psi) y que varían recuperaciones (Marca Tenebrosa: permeablity agua pura; marca de vacío: la permeabilidad del agua de mar) SWC (Hydranautics) TM (Torray) SR-SW (Saehan) Permeabilidad, mL / min 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Recuperació n, % Figura 3.4 permeabilidades de membrana a diferentes recuperaciones con el agua de mar sintética © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 36 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable SWC Halifax (11 de junio, 2003) TMSB20 100 90 80 REJEcción, % 70 60 50 40 30 20 10 0 DOC TOR UVA TDS SWC 29.95 54.21 91.41 TM SB20 92.17 90.78 94.21 96.84 91.55 54.23 Salinidad SiO2 Ca2 + Mg2 + Ba2 + Na + K+ Cl- SO42- Br 90.53 79.54 79.81 88.72 89.71 42.11 88.32 86.50 86.92 89.43 86.30 79.55 92.31 92.11 72.71 53.16 59.07 79.81 40.38 97.51 93.48 98.01 94.77 73.68 47.37 95.39 53.80 93.27 51.52 95.16 56.59 98.52 98.09 94.53 43.86 72.69 87.92 92.31 92.31 Alcalinidad HCO3- CO32- Figura 3.5a El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: muestra de Halifax S WC Corpus Christi (28 de junio de 2003) TMSR -SO 100 90 80 REJEcción, % 70 60 50 40 30 20 10 0 DOCT OR UVA TDS SWC -77.10 77.50 96.92 TM SR-SW 85.50 90.84 85.00 83.61 97.07 97.50 Salinidad SiO2 Ca2 + Mg2 + Ba2 + 96.19 91.15 93.64 96.78 97.02 91.53 97.14 91.15 98.10 91.15 85.55 92.49 93.86 98.61 94.65 98.67 84.75 86.44 Na + K+ Cl- SO42- Br HCO3- CO32- 95.43 93.71 94.78 97.65 94.87 91.07 95.31 89.69 95.25 85.20 94.43 88.53 95.00 95.83 98.60 88.35 94.71 91.07 91.07 95.31 95.31 Alcalinidad Figura 3.5b El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la muestra Corpus Christi © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO |37 Figura 3.5c El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la planta de energía en el anonimato de California Newport News (14 de julio de 2003) SWC TM SR-SO 100 90 80 REJEcción, % 70 60 50 40 30 20 10 0 SWC TM SR-SW DOCTO UVA R -160,00 90.75 TDS 97.09 Salinidad Alcalinidad SiO2 95,65 96,67 98,44 Ca2 + Mg2 + Ba2 + Na + K+ Cl- SO42- Br HCO3- CO32- 96.97 90.29 96.30 97.79 96.91 97.35 97.20 98.20 96.67 90.00 37.14 75.75 98.23 100,00 96,67 98,37 98.12 98.27 94.44 98.46 98.16 98.33 98.90 98.65 96.67 90.00 37.14 92.75 99.09 100,00 96,67 99,09 89.64 98.94 96.30 99.07 96.67 99.08 99.39 99.10 96.67 90.00 Figura 3.5d El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: Newport News muestra © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 38 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable SWC Seattle (28 de julio, 2003) TMSR-SW 100 90 80 REJEcción, % 70 60 50 40 30 20 10 0 DOC TOR UVA TDS Salinidad SiO2 Ca2 + Mg2+ Ba2 + N / A+ SWC -17.65 95.00 94.24 TM SR-SW 72.06 98.15 92.63 94.540.00 87.68 96.07 96.30 84.62 92.86 90.00 90.64 95.50 95.72 88.46 58.82 97.04 96.96 97.06 90.00 95.57 98.50 98.64 88.46 Alcalinidad K+ Cl- SO42- Br HCO3- CO32- 95.45 94.59 95.11 96.64 95.21 89.83 99.45 94.80 93.90 94.18 95.55 94.36 89.83 99.45 97.74 97.28 97.68 98.75 97.65 89.83 99.45 Figura 3.5e El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la muestra de Seattle SWC Scituate, Boston (14 de agosto de 2003) TMSR- SO 100 90 80 Re ección % 70 60 50 40 30 20 10 0 SWC TM SR-SW DOC UVA TOR -48 0.2 89.36 8 90.52 98.59 88.79 98.97 94.80 TDS La alcalinidad Salinidad 95.13 88.89 94.64 97.08 SiO2 Ca2 + Mg2 + 97.22 97.68 98.28 97.75 94.44 98.50 88.89 85.71 99.15 80.36 99.45 99.25 99.57 Lic 2+ en 8 2. 35 cia do 7en 0. 59 8Le 8. 24 tra s Na + K+ Cl- 95.9 0 9 4.06 95. 32 SO42 -Br98.0 3 95.25 HCO3- CO3288.71 99.35 98.1 8 98.5 3 9 7.44 9 8.39 98. 13 98. 60 99.40 99.58 94.36 88.71 99.35 99.35 98.03 98.43 Figura 3,5F rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: la muestra de Boston © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO |39 SWC Primero Tampa (21 de septiembre de 2003) TMSR-SW 100 90 80 REJEcción, % 70 60 50 40 30 20 10 0 DOCUVATDS Salinidad SO42-Br-HCO3- Alcalinidad SWC 4.0694.44 97,05 96,93 95,45 62,03 98,34 98,47 76,92 97,62 96,58 97,44 99,90 TM 98,61 97,24 97,37 90,41 90,91 88,61 98,37 98,89 76,92 97,77 97,00 97,77 99,04 98,01 90,72 99,58 SiO2 Ca2 + Mg2 + Ba2 + Na + K + ClCO32- 97,64 95,36 99,58 SR-SW 93.98 98.08 98.25 93.36 95.45 93.67 99.41 99.42 92.31 98.62 98.48 98.64 99.44 98.73 95.36 99.58 Figura 3.5g El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: Tampa primera muestra S WC Segundo Tampa (Februray 6, 2004) TMSR-SW 100 90 80 REJEcción, % 70 60 50 40 30 20 10 0 DOCT OR UVA TDS Salinidad Alcalinidad SiO2 Ca2 + Mg2 + Ba2 + Na + K+ Cl- SO42- Br H CO3- CO32- SWC -0.47 98.76 97.07 97,27 93,33 34,62 97.91 98.42 71.43 97.54 96.01 97.49 98.95 97.74 93.13 99.79 TM SR-SW 93.95 94.86 98.19 98,18 96,67 76,92 99.23 99.38 85.71 98.36 88.66 98.37 99.58 98.68 96.57 99.79 92.09 94.67 98.20 98,18 96,67 88,46 99.36 99.40 78.57 98.53 98.16 98.75 99.44 98.72 96.57 99.79 Figura 3.5h El rechazo de diversos parámetros de calidad del agua: Tampa segunda muestra © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 40 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Medición de la disminución de flujo con Halifax (11 de junio, 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % SWC TM SB20 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 30 20 40 Tiempo, min Figura 3.6a Flux declinar con tres membranas y las fuentes de agua Halifax Medición de la disminución de flujo con Corpus Christi (28 de junio, 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % SWC TM SR-SW 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 Tiempo, min Figura 3.6b Flux declinar con tres membranas y las fuentes de agua de Corpus Christi © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO |41 La medición de la disminución de flujo con la Planta de Energía de California Anónimo (28 de junio de 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 SWC TM SR-SW Flujo disminución, % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 30 20 40 Tiempo, min Figura 3.6c Flux declinar con tres membranas y una fuente de agua planta de energía de California La medición de la disminución de flujo con Newport News (14 de julio de 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % 80 70 60 50 40 30 20 SWC TM SR-SW 10 0 0 10 20 30 40 Tiempo, min Figura 3.6d Flux declinar con tres membranas y agua fuente de noticias de newport © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 42 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable La medición de la disminución de flujo con Seattle (28 de julio, 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % SWC TM SR-SW 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 30 20 40 Tiempo, min Figura 3.6E Flux declinar con tres membranas y las fuentes de agua de Seattle La medición de la disminución de flujo con Scituate, Boston (14 de agosto de 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % SWC TM SR-SW 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 Tiempo, min Figura 3.6f declive Flux con tres membranas y las fuentes de agua de Boston © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 3: Evaluación Sourcewater Nationwide y Banco-Scale Experimentos Rendimiento RO |43 La medición de la disminución de flujo con la primera Tampa (21 de septiembre de 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % SWC TM SR-SW 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 30 20 40 Tiempo, min Figura 3.6g Flux declinar con tres membranas y agua primera fuente de Tampa La medición de la disminución de flujo con la segunda Tampa (de Feburary 6, 2003) (Presión de alimentación: 700 psi, la recuperación del 15%, sin recirculación) 100 90 Flujo disminución, % SWC TM SR-SW 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 Tiempo, min Figura 3,6H Flux declinar con tres membranas y agua Tampa segunda fuente © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 44 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 600 1000 500 400 750 300 500 200 250 100 0 Alimentación Presión (psi) Permeado TDS (mg / L) Individual Elemento permeado TDS a 20 ° C 0 0 5 15 10 20 Flux (GFD) Recuperación de 15% Recuperación de 20% Recuperación de 10% Recuperación de 25% Presión de Presión de alimentación al 10% alimentación en el de la presión de 15% de la presión de alimentación a 20% alimentación a 25% Figura 3.7 simulaciones de modelos: impregnan TDS frente a la recuperación y la presión Eliminación TDS al experimento a escala de banco (TDS inicial del agua de mar sintética = 26000 mg / L) 2400 mg / L 2200 psi 900 800 700 Pemeate TDS (mg / L) 1800 1600 600 1400 500 1200 400 1000 800 300 600 Alimentación presión (psi) 2000 200 400 100 200 0 0 1 2 3 Recuperació n (%) Figura 3.8 pruebas a escala de banco: permear TDS frente a la recuperación y la presión © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. CAPÍTULO 4 PRUEBA PILOTO DE LA FLORIDA INTRODUCCIÓN Fondo Como la población y la consiguiente demanda de aumentos de agua potable al año, la disponibilidad de nuestros limitados recursos naturales, como el agua dulce, disminuye rápidamente el contrario, el océanos tienen siempre proporcionado un suministro casi ilimitado de agua, aunque no potable Durante el última década, los avances tecnológicos en los sistemas de membrana están haciendo rápidamente este vasto agua la fuente de un agua alternativa viable suministro para uso futuro Quedan muchas preguntas con respecto a la integración de los suministros de agua de mar desalinizada en UTILITY operativo dad sistemas y la aceptación pública de la calidad del agua resultante Además de las preguntas sobre la base de diseño adecuado y el rendimiento operativo de la rentabilidad, la calidad del agua con la implementación de desalinización a gran escala sigue siendo insuficientemente entendida como las regulaciones de agua potable y expectativas de los clientes han crecido de forma espectacular en el últimos 20 años, las implicaciones de este crecimiento para la aplicación de agua de mar amplia escala no se ha evaluado de forma sistemática A la fecha, la implementación de las instalaciones de desalinización en los EE.UU. se ha logrado en fase de diseño-construcción-operación (DBO) tipo de contratos, donde los sistemas propietarios son construidos y operados por sus propietarios con la difusión pública limitada de diseño, y calidad del agua en funcionamiento información sobre el rendimiento dad Este documento representa un subconjunto de la información asociada a un estudio de Colaboración Fundación Tailored se centró en el desarrollo de la calidad del agua de desempeño especificaciones útil para cualquier utilidad interesado en la aplicación de la desalinización facili- ata Estas especificaciones pueden constituir la base de las necesidades futuras de DBO sistemas y acuerdos de compra de suministros desaladas proporcionados por instalaciones de propiedad privada Planteamiento del problema La permisos, diseño preliminar y final de los sistemas de ósmosis inversa de agua de mar (SWRO) implica la consideración de numerosos factores diseño y operacionales para lograr la calidad del agua terminado deseada mientras se minimiza el ciclo de vida en general cuesta sistemas de membrana de agua de mar típica utilizar un solo pasar configuración de la matriz Sin embargo, como los objetivos de calidad del agua terminados se vuelven más estrictas, puede ser necesario Esto es especialmente cierto para los de bajo peso molecular tratamiento adicional inorgánico constituyentes tales como boro y cloruro niveles de boro en el agua de mar, que por lo general promedio de 45 mg / l en el agua cruda, pueden superar la Organización Mundial de la Salud (OMS) ex valor de referencia de 05 mg / L después de sistema SWRO sola pasada Esto es particularmente cierto para los sistemas operando a altas recuperaciones o usando las fuentes de agua caliente Además, los servicios públicos pueden elegir tratamiento Ment normas que son © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 46 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable más estrictas que los requisitos reglamentarios y pueden dar lugar a la necesidad de adicional tratamiento Esta situación fue el caso en el proyecto Tampa Desal I donde Tampa Bay Water bajó la meta concentración de cloruro aceptable en el agua tratada de 250 mg / L según lo recomendado por la Ley de Agua (SDWA) Beber al menos de 100 mg / l para reducir el riesgo de corrosión 45 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 46 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable dentro de su sistema de distribución de la transmisión y este requisito resultó en el diseño de una segundo pase sistema de ósmosis inversa para reducir aún más la concentración de cloruro a la especificada 100 mg Nivel / L Además, el objetivo de cloruro para la segunda desaladora propuesta de Tampa Bay Water será aún más bajado a 35 mg L / requiriendo un segundo tratamiento pase Instalaciones SWRO utilizan un único pasar o un cumplimiento de la configuración de dos pasadas con la calidad del agua tratada específica metas o regulaciones no pueden ser satisfechas por un sistema de un solo paso a solas El tratamiento adicional típicamente en la forma de un segundo sistema de RO pase a veces se requiere, dependiente tanto en la calidad del agua de origen y / o los objetivos de calidad del agua terminados Mientras que la utilización de un segundo pase para el tratamiento continuo de la totalidad o una porción de la primera permeado pase se entiende por la mayoría, otras opciones están potencialmente disponibles para alcanzar los objetivos cies dactilares similares de calidad de agua utilizando solamente un único sistema de SWRO pase Estas otras opciones incluyen aumentando el flujo pase primero, disminuyendo las primeras recuperaciones de paso, y disminuyendo el número de primero pasar elementos de membrana por recipiente a presión Es importante señalar que la reducción tanto primero pasar la recuperación y el número de elementos utilizados por recipiente a presión tiene el potencial de mejorar la calidad del agua tratada mediante la limitación de la difusión de contaminantes concentrados en el agua de permeado cerca del extremo de la cola del recipiente a presión La mayoría de los fabricantes de membranas comerciales proporcionan software de modelado por ordenador para el desarrollo de diseños conceptuales de los sistemas de tratamiento de membrana utilizando sus elementos Mientras que estos modelos de proyección equipo fabricante de la membrana pueden ser utilizados para predecir la influencia de estas condiciones pueden tener sobre la calidad del agua de terminar, es necesario realizar pruebas de campo real utilizando tem piloto SWRO ma para confirmar los resultados, ya que se llevó a cabo como parte de este proyecto OBJETIVOS La Fundación de Investigación del Agua (Fundación) entiende que no sólo existe una variación en la calidad del agua con respecto a la fuente de agua, sino también una variación significativa en los objetivos de calidad del agua para cada municipio Por lo tanto, era importante desarrollar criterios generales de diseño para cubrir bastante amplia gama tanto de la calidad del agua de origen y los objetivos de calidad del agua terminados El propósito de la prueba piloto de la Florida dirigió el presente documento fue evaluar el impacto de los parámetros de funcionamiento dis- tintos sobre la calidad del agua tratada, para cumplir con una serie de objetivos de calidad del agua Evaluación Piloto de impactos en la calidad del agua se realizó en dos sitios diferentes en Florida Este parte del proyecto se centró en las evaluaciones piloto de corto plazo para determinar el efecto de SWRO diseño pará- etros sobre el cumplimiento de varias especificaciones de calidad del agua terminados Con el fin de evaluar el impacto o efecto de la variación de los criterios específicos de diseño de la membrana de la calidad del agua tratada, tres diferentes niveles de calidad del agua se especifican en este documento para reflejar la gama de objetivos de calidad del agua que se podría esperar de un sistema de ósmosis inversa Los tres (3) diferentes niveles de objetivos de calidad del agua se describen como sigue: 1 El primer nivel de los objetivos de calidad del agua es el nivel menos estricto de la calidad del agua y es representada por una concentración TDS agua tratada de menos de 500 mg © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |47 / L, 2 El segundo nivel de objetivos de calidad del agua está representada por un cloruro de agua tratada concentración de menos de 100 mg / L, siendo ese nivel más estricto que el nivel anterior y; 3 El tercer nivel de los objetivos de calidad del agua es el más riguroso y está representado por una concentración de boro en el agua acabada de menos de 05 mg / L © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 48 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 4.1 El agua de mar de la Florida calidad Parámetro TDS Cloruro Boro pH La temperatura Bromuro TOC Unidades mg / L mg / L mg / L unidades DO mg / L mg / L Promedio 20460 11416 336 82 307 370 119 Costa este Bajo 20224 11179 216 81 285 359 10 Alto 20880 11663 53 84 330 389 13 Promedio 27110 15180 365 78 302 539 32 Oeste Costa Bajo 25000 14302 34 74 262 472 26 Alto 29200 16830 40 80 318 628 38 Como se dijo anteriormente, el propósito de este estudio fue evaluar el impacto de las diversas opera- parámetros cionales sobre la calidad del agua tratada A los efectos de este estudio, los cuatro (4) principales variables de diseño para sistemas de tratamiento de membrana seleccionados para evaluar sus impactos o efectos sobre estos tres niveles de objetivos de calidad del agua son los siguientes: un Primer pase flujo b Primer pase recuperación c Número de elementos por recipiente a presión en la primera pasada d pH del agua de alimentación al segundo pase Durante el programa piloto de pruebas, los cuatro factores definidos aquí se variaron con el fin de evaluar sus impactos en las tres especificaciones acabados de calidad del agua de un sistema de ósmosis inversa de agua de mar como se definió previamente Estos criterios de diseño fueron seleccionados específicamente por su importancia en la final diseñarlo se sabe que el aumento del primer flujo pase aumentará la capacidad de producción de agua para una inversión de capital determinada Sin embargo, puede haber un ciclo de vida significativa costo desventaja ciación ciada con esta ventaja inicial costo de capital También se sabe que la reducción de la recuperación tanto pase primero y el número de elementos utilizados por recipiente a presión tiene el potencial de mejorar la calidad del agua tratada mediante la limitación de la difusión de contaminantes concentrados en el permeado cerca del extremo de la cola de el recipiente a presión Era el propósito específico de este estudio a prestar especial atención al efecto la calidad del agua terminado después de la variación en estos criterios de diseño MÉTODOS DE PRUEBA PILOTO A evaluar los impactos de las variables de diseño en las tres especificaciones de calidad del agua, un piloto estudio se realizó en dos sitios en la Florida Aguas Fuente Las dos fuentes de agua fueron el Indian River en Cabo Cañaveral, Florida, en lo sucesivo, el Sitio de la Costa Este en el informe, y el río Anclote en Tampa, Florida, en lo sucesivo en adelante Como el sitio de la Costa Oeste Cabe señalar que estos dos aguas de origen no son verdaderas agua de mar ya que ambos están bajo la influencia de la escorrentía de aguas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la |49 en Tabla 41 superficiales La calidad del agua en bruto de estas dos fuentes de aguaFlorida se resumen © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 50 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable La calidad de las fuentes de agua de la Costa Este fue consistente durante el estudio piloto, y se observaron sólo ligeras variaciones, mientras que los resultados de las fuentes de agua de la costa oeste mostraron cierta variabilidad en el contenido de agua de mar durante el día Las variaciones se supone que son el resultado de la influencia de las mareas a el sitio Matrix Experimental Una matriz experimental fue desarrollado para este programa piloto de pruebas con el fin de estudiar el impacto de las variaciones en las cuatro variables de diseño del sistema de agua de mar en la calidad del agua tratada El primero de tres variables de diseño se asocian con el primer diseño de primer paso, dos flujos en el primer pase fueron probados: 8 y 12 gfd Esta gama de flujo es representativa de los flujos utilizados en plantas de tratamiento de agua de mar en todo el mundo En segundo lugar, dos recuperaciones de 40% y 60% en el primer pase se ensayaron para representar el mínimo típico y recuperaciones máximas aplicadas en un agua de mar planta de tratamiento tercer lugar, el número de elementos por recipientes a presión en la primera pasada se varió del 6 al 8 Una planta de tratamiento de agua de mar está diseñado típicamente con 7 u 8 elementos por presión ves- sel Seis elementos por recipiente a presión también se puso a prueba en este estudio para determinar qué beneficios haría se pueden obtener en términos de la calidad del agua mediante el uso de sólo 6 elementos por recipiente a presión Por último, la cuarta variable de diseño es el pH del agua de alimentación al segundo sistema pase de dos valores experimentales se ajustaron a pH 82 y 11 para evaluar específicamente la eliminación de boro en el segundo sistema de pases El pH de 82 fue el pH de la primera pasada de permeado, y se requiere ningún ajuste de pH Un total de 16 experimentos se llevaron a cabo y las condiciones de funcionamiento de estos 16 riencia iments se resumen en Mesa 42 Fuera de los 16 experimentos, se llevaron a cabo 12 experimentos para tener en cuenta todas las combinaciones de las tres primeras variables de diseño pase (flujo, recuperación, ro ber de elementos por recipiente a presión) y a un pH de alimentación de 82 a la segunda pasará Los otros cuatro experimentos se llevaron a cabo para operar en el segundo pase con un pH de alimentación de 11 Estos cuatro particular, También se realizaron experimentos con sólo 7 elementos por recipiente a presión en la primera pasada y variando sólo el flujo y la recuperación de la primera pasada Agua Análisis de Calidad Con el fin de evaluar el impacto de las variables de diseño en la calidad del agua de un sistema de agua de mar, el análisis del agua cruda, la primera pasada de permeado y el segundo permeado pase se efectuará la TDS, cloruro y boro fueron los parámetros de interés desde que son la base de las especificaciones de calidad de agua de tres definidos previamente Además, se analizaron también otros parámetros, tales como bromuro y dureza para evaluar el rendimiento global de las membranas de agua de mar Agua se realizó el muestreo y análisis de la calidad como se describe en Tabla 43 Piloto Descripción Reiss Ambiental, Inc. (REI) siempre que el agua de mar por ósmosis inversa (SWRO) sistema de la planta piloto de este estudio La unidad de planta piloto SWRO se movilizó para tratar el agua de mar y pro- Duce 4.500 a 7.200 galones por día (gpd) de agua de permeado El sistema de agua de mar a escala piloto REI consiste en un sistema de dos pasos con hasta ocho 4040 elementos de membrana en la primera pasada y un solo elemento 4,040 en el segundo paso © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la |51 (Cifra 41) Modelo Toray Membrana de agua de mar TM-810 elementosFlorida se utilizaron en el primer tratamiento pase y un modelo Toray TM-710 elemento de membrana © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 52 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 4.2 Florida pruebas piloto matriz experimental Flux (GF D) 8 8 12 12 8 8 12 12 8 8 12 12 8 8 12 12 Experimentar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Primer pase Recupera ción (%) 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 En segundo lugar pHPass (SU) 82 (1) 82 82 82 11 11 11 11 82 82 82 82 82 82 82 82 Elementos / PV (#) 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 6 6 6 6 Nota: las condiciones de operación Segundo paso:% de recuperación 85 (utilizando reciclar) y 15 gfd flujo usando una sola unidad de elemento (1) pH de primera permeado pase, ningún ajuste del pH Mesa 4.3 Agua calidad muestreo Parámetros Unidades TDS Cloruro Boro mg / L mg / L mg / L Bromuro Fluoruro mg / L mg / L Sodio TOC Alimenta ción Exp 15, 9, 13 X X X X X X X X X X Primer pase Impregna Concentrad r Exp 1 a 4 Exp 1o a 4 y 9 al 16 y 9 al 16 X X X X X X X X X X X X X En segundo lugar Pass Concentrad Impregna o1 Expr 1 Exp a través a través de X 16 de X 16 X X X X X X X X X mg / L mg / L Alcalinidad mg / L como Total dureza mg / L3 como CaCO La dureza de calcio mg CaCO / L3 como CaCO3 Nota: En primer lugar pasar permeado y concentrado no se pueden muestrear muestras para los experimentos de 5 a 8, ya que son duplicados de los experimentos 1 a 4 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. X X Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |53 era utilizado en el segundo tratamiento de pasar el segundo pase se simula utilizando una sola unidad de elemento El segundo pase se hizo funcionar a 15 gfd y al 85% de recuperación, utilizando de reciclaje El tratamiento previo al piloto SWRO se realizó utilizando la filtración de medios convencionales en el piloto de Indian River (costa este) y ultrafiltración utilizando en el piloto río Anclote (West Coast) La Universidad del Sur de Florida (USF) suministra la planta piloto de filtración de los medios de comunicación convencionales y Norit Americas suministra la planta piloto de ultrafiltración FLORIDA RESULTADOS DEL ESTUDIO PILOTO Una discusión sobre el cumplimiento de las especificaciones de calidad del agua (WQS) se presenta para TDS, cloruro y boro en el siguiente subsecciones Discusión del cumplimiento de WQS se basa en las cuatro variables de diseño: primero flujo pase, recuperación primera pasada, el número de elementos por presión de recipiente en la primera pasada, segundo pH alimentación pase Cabe señalar que la temperatura de la agua durante los experimentos fue de aproximadamente 31 ° C en la costa este, y aproximadamente 34 ° C en la costa oeste El efecto de la temperatura no se evaluó como parte de este proyecto Total Sólidos Disueltos El primer nivel de objetivos de calidad del agua es el nivel menos estricto de la calidad del agua y es repre- SENTED por terminada la concentración TDS de agua inferior a 500 mg / L se realizaron un total de 24 experimentos en ambos sitios Este y la Costa Oeste para determinar el impacto de los tres primeros operativo pase condiciones ing de la concentración de TDS en el agua de mar primero pase sistema de membrana de permeado El objetivo era entonces para determinar que condiciona el resultado en el cumplimiento de la meta de TDS de 500 mg / L Figura 42 muestra el La concentración de TDS como una función de flujo, la recuperación y el número de elementos por recipiente de presión para ambos sitios El efecto de fundente sobre la calidad del agua se evaluó mediante la comparación de la concentración de TDS en la primera pasada de permeado para dos velocidades de flujo diferentes, 8 y 12 gfd gfd y manteniendo los otros dos primero aprobar las condiciones de funcionamiento constante (recuperación y el elemento por recipiente de presión) El aumento de flujo del 8 al 12 gfd resultó en una disminución en la concentración de TDS de la primera pasada permear Una disminución de hasta 44% se observó mediante el aumento del flujo del 8 al 12 gfd El efecto de los cambios velocidad de flujo en la primera pasada de permeado de concentración TDS de agua se observó que ser coherente para ambos sitios Este aumento en la calidad del agua con un flujo cada vez mayor es debido al hecho de que la difusión del ion a través de la membrana no es una función de flujo (o flujo) En consecuencia, la misma masa de iones pasará a través de la membrana para una alimentación dada la concentración y de las corrientes de agua Por lo tanto, la concentración disminuirá si el flujo de agua aumenta para la misma masa de iones El efecto de cambiar el porcentaje de recuperación de la concentración de TDS en Meate la primera pasada per- también se evaluó mediante la variación de la recuperación de 40% a 60% y manteniendo los otros dos primero aprobar las condiciones de operación (flujo y el número de elementos por recipiente de presión) Se observó que un aumento en la recuperación resultó en un incremento de TDS en la primera pasada permear El aumento en la recuperación resultó en algunos casos en la duplicación de la concentración de TDS en la primera pasada impregnan el efecto de la recuperación de la concentración de TDS fue observado para ser consistente para © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 54 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable ambos sitios Esta disminución en la calidad del agua con una recuperación aumento es debido al hecho de que la difusión de los iones es una función de la concentración de la alimentación ya que el promedio aumenta la concentración de alimentación con una recuperación creciente, la difusión del ion a la permeado por lo tanto, aumentará El efecto del número de elementos por recipiente a presión se evaluó mediante la variación del número de elementos de 6, 7 y 8 Se observó que la concentración de TDS disminuye cuando el © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |55 número de elementos por recipientes a presión se incrementa, del sitio web de la costa este Sin embargo, no se observó ninguna tendencia en el sitio costa oeste Sobre la base de estas observaciones, las peores condiciones de operación en términos de la calidad del agua serían entonces una tasa de flujo bajo y una alta recuperación y 6 elementos por recipiente a presión como se muestra en Figura 42, el Meta TDS de 500 mg / L no se cumplió en el sitio de la costa oeste para un flujo de 8 gfd y una recuperación de 60% para cualquier número de elementos por recipiente a presión (6 a 8) Este resultado fue no se observa en la costa este, porque la concentración de TDS en el agua cruda es inferior en la costa oeste de La TDS agua cruda en la Costa Oeste durante el estudio fue de aproximadamente 27000 mg / L, mientras que el TDS del agua cruda en la Costa Este fue de aproximadamente 20.000 mg / L Para cualquier otra combinación de condiciones de funcionamiento a prueba, la TDS meta se cumplió en ambos sitios Cloruro Un total de 24 experimentos se llevaron a cabo en ambos sitios (12 en cada sitio) para determinar el impacto de las tres condiciones de funcionamiento en el logro de la meta en el permeado en la primera mar- pase membrana de agua sistema para el cloruro El objetivo era entonces para determinar qué condiciones lo hará resultado en el cumplimiento de la meta de cloruro de 100 mg / L Figura 43 muestra la concentración de cloruro de como un función de flujo, la recuperación y el número de elementos por recipiente a presión para ambos sitios El efecto de la tasa de flujo se evaluó mediante la comparación de la concentración de cloruro de dos di- ferentes flujo tarifas, 8 y 12 gfd gfd y manteniendo constantes las otras dos condiciones de funcionamiento (peración ery y el elemento per recipiente de presión) El aumento en el flujo del 8 al 12 gfd resultó en una disminución de la concentración de cloruro de la primera pasada de permeado en ambos sitios Una disminución de hasta el 50% se observado al aumentar el flujo del 8 al 12 GFD La razón del aumento de la calidad del agua con el aumento de flujo se explicó en el sección anterior El efecto de cambiar el porcentaje de recuperación en la concentración de cloruro también se evaluó mediante la variación de la recuperación de 40% a 60% y manteniendo los otros dos condiciones de funcionamiento (flujo y el número de elemento por recipiente a presión) Se observó que un aumento en la recuperación traducido en un aumento de cloruro de la primera pasada impregnan el efecto de flujo y la recuperación de la concentración de cloruro se observó para ser consistente tanto para los sitios La razón de la disminución de la calidad del agua con el aumento de la recuperación se explica en el sección anterior El efecto del número de elementos por recipiente a presión se evaluó mediante la variación del número de elementos de 6, 7 y 8 Sin embargo, no se observó ninguna tendencia definitiva en ambos sitios Se observa que la calidad del agua de permeado en los últimos elementos se degrada a medida que se agregan más elementos en el interior el Sin embargo recipiente a presión, como resultado de las presiones más altas necesarias para impulsar estos últimos elemento mentos, tasas de flujo para los elementos principales son mayores Debido a que la calidad del agua del líder elementos es mejor, esto compensa la calidad del agua pobre producido a partir de los últimos elementos, dando como resultado una calidad del agua similares en comparación con un diseño que tiene menos elementos El objetivo de 100 mg / L de cloruro no se cumplió bajo cualquiera de las doce combinaciones de condiciones de funcionamiento en el sitio costa oeste En el sitio costa este, el objetivo no se cumplió en la recuperación del 60% en cualquier flujo o cualquier número de elementos por recipiente a presión, excepto para el escenario cuando flujo se fijó en 12 gfd por 7 elementos por recipiente a presión El gol fue marginalmente reunió a 40% en el sitio costa este © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 56 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable en estas observaciones, la meta de 100 mg Basándose / L de cloruro sería marginalmente reunido para una concentración de cloruro de agua cruda de 11 500 mg / L y no se reunió para una concentración de cloruro del agua cruda de 14.000 mg / L o mayor Por lo tanto, el tratamiento adicional tal como una segundo paso sería necesaria para alcanzar el objetivo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |57 Agua calidad de segundo pase filtrado se analizó en términos de cloruro para determinar qué proporción de mezcla de primera pasada y segundo permeado pase se requiere para alcanzar la meta de 100 mg / l El Toray TM710 membrana de ósmosis inversa se utilizó en el segundo paso único elemento de unidad de operación ated en 15 gfd y 85% de recuperación para todas las pruebas, ya sea en los sitios de la costa este y oeste, la concentración de cloruro era inferior a 5 mg / L en el segundo permeado pase Figura 44 muestra la mezcla by-pass ciento requiere para satisfacer la 100 mg / L de cloruro de meta suponiendo que el cloruro es la limitación de factor en términos de los objetivos de calidad del agua cuando se cumpla la meta de 100 mg / L en la primera pasada no se requiere segunda pasada Boro Un total de 24 experimentos se llevaron a cabo en ambos sitios para determinar el impacto de las tres condiciones de funcionamiento en el logro de la meta de boro en el permeado del primer sistema de membrana de agua de mar pase El objetivo era entonces para determinar qué condiciones se traducirá en el cumplimiento de la objetivo de boro de 05 mg / L Figura 45 muestra el concentración de boro como una función de flujo, la recuperación y el número de elementos por recipiente a presión para ambos sitios Figura 45espectáculos el mismo tendencias que se observaron para TDS y cloruro En todos los casos, un aumento en los resultados de flujo en una mejor calidad del agua en términos de concentración de boro Sin embargo, un aumento en la recuperación resultó en peor calidad del agua No hay tendencias para la concentración de boro en función de número de elementos por recipientes a presión se pudo determinar en ambos sitios El objetivo de boro de 05 mg / L no se cumplió para cualquier combinación de las condiciones de funcionamiento probado en ambos sitios y una concentración de boro en el agua de alimentación de 35 y 3 7 mg / L en los sitios de la Costa Este y la Costa Oeste, respectivamente, por lo tanto, un tratamiento posterior de la primera permeado pase sería necesario a fin de cumplir la meta de 05 mg / L Diferente opciones están disponibles para eliminar el boro desde el primer pase permear Estas opciones incluir tratamiento pase segundos e intercambio iónico Sólo la opción segunda pasada se evaluó en este estudio para eliminar el boro de la primera pase permeado En primer lugar hay que señalar que en agua de mar, la forma predominante de boro es ácido bórico (B (OH) 3) La segunda forma de boro es borato (B (OH) 4-) y es predominante a valores de pH superiores a 855 (pKa de ácido bórico / borato en agua de mar) de la dos especies, borato se elimina más fácilmente por ósmosis inversa desde borato está cargado negativamente mientras que el ácido bórico no se carga Por lo tanto, a fin de reducir de boro usando un segundo pase RO ma tem, el pH de necesitaría el primero de permeado pase a ser aumentado a por lo menos 855 SU utilizando hidróxido de sodio (soda cáustica) Aumentar el pH del agua de permeado aumenta la cantidad de borato y, posteriormente, la cantidad de boro eliminado Los experimentos se llevaron a cabo en el segundo pase con el fin de determinar el nivel de boro en el segundo pase permear Además, pH era variada, ya que el rechazo de boro es una función del pH Como se muestra en la Figura 46 el rechazo de boro se incrementó significativamente desde un pH de 82 a un pH de 110 La media rechazo de boro fue de aproximadamente 30 a 35% para un segundo pH alimentación pase de 82, mientras que el rechazo de boro fue mayor que 90% a un pH de 110 Sabiendo que la media eliminación de boro es 35% en el segundo pase a un pH de alimentación de 82, la concentración máxima de boro en la primera permeado pase tendría que ser de menos de 08 mg / L en Para llegar a la meta de 05 mg / l Si la concentración de boro en el permeado de primer paso es más de 08 mg / L luego ajuste segundo pase alimentación pH se requeriría Además, el 100% de la corriente pase primero tendría que ser tratado por un segundo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 58 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua pasePotable si el primer pase de permeado de boro con- centración es 08 mg / L de boro Si la concentración es inferior a 08 mg / L, entonces el segundo pase se puede omitir parcialmente © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |59 Mediante el ajuste de la segunda pH de alimentación pase a 110, la concentración de boro sería menos de 01 mg / L, el límite de detección utilizado durante este estudio El segundo pase de by-pass relación sería entonces una función de la primera pase permear concentración de boro OTRAS CONSIDERACIONES DE CALIDAD DEL AGUA Organics, mesurado como Carbono Orgánico Total (COT), fueron analizados en ambos sitios TOC está regulado bajo la Etapa 1 Desinfectantes / Desinfección de subproductos de la Regla (Etapa 1 DBPR), y el requisito de porcentaje de eliminación de TOC es una función de la tabla de contenido de agua cruda y la alcalinidad Se requiere de eliminación del 20% al 50% para ambos sitios, TOC en el primer pase de permeado estuvo por debajo del detector límite de la de 01 mg / L en la mayoría de las muestras y al menos 50% de la TOC de agua cruda fue rechazado por las membranas de agua de mar por lo tanto, sería necesario ningún tratamiento adicional en términos de orgánica extracción para satisfacer Etapa 1 Requisitos DBPR Bromuro era También se analizó como un bajo peso molecular de iones La importancia de bromuro es que la presencia de bromuro de a concentraciones bajas (~ 05 mg / L) en el agua acabada puede interferir con la formación de cloraminas después de la adición de amoníaco (REI, 2003), mientras desinfectante residual que pueden permanecer relativamente estable, la formación residual cloramina puede ser menor en primera agua de mar pase RO agua producto final de lo esperado debido a la presencia de niveles altos de bromuro (REI, 2003) En el lugar de la costa este, la concentración de bromuro en la primera pasada varió de 02 a 08 mg / L para una concentración de alimentación de 35 a 40 mg / l En el lugar de la costa oeste, el bromuro de concentración tración en el primer Pase permeado varió de 045 a 110 mg / L para una concentración de alimentación de 47 a 63 mg / L no se detectó Bromuro de (<005 mg / L) en el segundo pase para ambos sitios Total la dureza y la dureza de calcio no están regulados en los EE.UU., sin embargo, una dureza total a partir de 40 a 100 mg / L como CaCO3 es una gama objetivo típico y una dureza de calcio de 40 mg / L como CaCO3 se recomienda con el fin de obtener un agua de dureza total estable en la primera pasada permeabilidad comieron varió de 3 a 10 mg / L como CaCO3 en la primera pasada permear en la Costa Este y de 8 a 30 mg / L como CaCO3 de la dureza de calcio de la Costa Oeste en la primera pasada permeado varió de 08 a 3 mg / L como CaCO3 en la primera pasada permeado en la costa este y 06-2 mg / L como CaCO3 en la costa oeste lo tanto, después del tratamiento del agua de permeado se debe considerar para aumentar el total la dureza y la dureza de calcio con el fin de alcanzar los objetivos específicos de la utilidad RESUMEN Con base en los resultados del estudio piloto llevado a cabo en las dos aguas marinas bajo la influencia de las aguas superficiales probado en Florida, las siguientes conclusiones se pueden hacer: 1 Suponiendo un TDS de menos de 20.500 mg / L, un flujo de entre 8 y 12 gfd, una recuperación entre 40 y 60% y 6 a 8 elementos por recipiente a presión podría ser utilizado como diseño criterios para cumplir con las especificaciones de calidad del agua para TDS de menos de 500 mg / L 2 Suponiendo TDS superior a 20.500 mg / L, un flujo de 8 gfd y una recuperación de 60% para cualquier número de elementos por recipiente a presión no podían utilizarse como criterios de diseño para satisfacer las especificaciones de calidad del agua de TDS menos de 500 mg / L © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 60 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 3 Suponiendo una concentración de cloruro de más de 15.000 mg / L en el agua de mar, además tratamiento más allá primer sistema de agua de mar pase es necesario para cumplir con la calidad del agua especificación de cloruro de menos de 100 mg / L El tratamiento adicional consistiría en una segundo pase © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |61 4 Suponiendo una concentración de cloruro de menos de 15.000 mg / L en el agua de mar, optimización ción de flujo y recuperación tendría que ser determinada para cumplir con la calidad del agua especificación de cloruro de menos de 100 mg / L 5 Suponiendo una concentración de boro de más de 35 mg / L en el agua de mar, tratamiento ulterior Ment allá primer sistema de agua de mar pase es necesario para cumplir con la especificación de calidad del agua catión de boro de menos de 05 mg / L El tratamiento adicional consistiría en un segundo pase con ajuste de pH para maximizar la eliminación de boro El pH segunda alimentación pase haría tiene que ser mayor que 8 DISCUSIÓN Condiciones de funcionamiento tales como flujo, la recuperación y el número de elementos por recipiente a presión son criterios de diseño que se pueden ajustar para satisfacer posiblemente los objetivos de una utilidad antes de considerar un tratamiento adicional Sin embargo, la variación en estos criterios de diseño podría afectar otros criterios de diseño, como el número de recipientes a presión, requisito de presión, diseño de la bomba y la eliminación de concentrado como se explica a continuación Un aumento en el flujo dio como resultado una mejor calidad del agua La otra ventaja de aumentar el flujo es que el número de elementos de membrana y el número de recipientes a presión requieren disminuir Sin embargo, aumento del riesgo de aumento de presión y el ensuciamiento de las membranas debe considerarse Del mismo modo, una disminución de la recuperación como resultado una mejor calidad del agua La ventaja de la reducción de la recuperación es una reducción en el requisito de presión Sin embargo, una disminución en peración ery implica mayor caudal de alimentación de bomba y una mayor tasa de flujo de concentrado que requiere la eliminación El número de elementos por recipiente a presión no era un factor significativo en relación con la calidad del agua mejora Un aumento en el número de elementos por recipiente a presión requeriría más alto de alimentación presión, sin embargo, reduciría el número de recipientes a presión Así, la decisión de tener más o menos elementos dentro de un recipiente a presión se rige por los costos de capital de los recipientes a presión a sí mismos (es decir, las más elementos que se pueden añadir en una recipiente de presión mientras menos presión ves- seles que se necesitan para un diseño dado) en comparación con los costos de energía necesarios para suministrar suficiente presión para los últimos elementos aumentar el pH de la segunda pasada mejoraría la calidad del agua en términos de boro, sin embargo, la adición de base deben ser diseñados como precipitación de magnesio hidróxido en el segundo paso no se produce Es importante tener en cuenta que todos los experimentos llevados a cabo durante este estudio se llevaron a cabo durante 30 minutos, cada uno, en condiciones específicas Por lo tanto, estos resultados pueden diferir en términos de abso- valores laúd con el tiempo en una planta a gran escala ya que las membranas tienen una tendencia a degradarse con el tiempo los resultados también pueden variar debido a otras variables que no fueron probados en este estudio Estas variables incluyen, pero no se limitan a las variaciones primas de calidad del agua, la temperatura del agua y la suciedad CONCLUSIONES 1 La calidad del agua de un sistema de membrana de agua de mar es una función de la calidad del agua de alimentación y las condiciones de funcionamiento, tales como el flujo, la recuperación © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 62 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 2 La calidad del agua de la primera pasada mejorará al aumentar el flujo y la disminución de la recuperación 3 Se encontró que el número de elementos por recipiente a presión en el primer pase a ser un parámetro de diseño menos importante que afecta la calidad del agua de permeado © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida |63 4 Un pH de alimentación de aproximadamente 110 al segundo paso dado lugar a un rechazo de boro de por lo menos 90%, mientras que un pH de 82 en el segundo pase de alimentación resultó en un rechazo de boro de aproximadamente 35% 5 Reunión el objetivo TDS de 500 mg / L se encontró a no ser factible en las condiciones si- guientes en el sitio de la costa oeste: recuperación de 60% y un flujo de 8 gfd Estas condiciones representan las peores condiciones de operación en términos de la calidad del agua 6 Reunión el objetivo de cloruro de 100 mg / L es una función de la concentración de cloruro en el agua de alimentación y las condiciones de funcionamiento de las concentraciones de cloruro probado, solamente baja recuperación y de bajo flujo se traduciría en el cumplimiento de los 100 mg / L de meta Si la recuperación es tan alta como 60% y el flujo tan bajo como 8 gfd, entonces el objetivo de cloruro podría no cumplirse lo tanto, sería necesario un tratamiento adicional 7 Reunión del reglamento de boro OMS requiere segunda desalinizadora pase que reduce de boro y cloruro de los límites deseados 8 El agua fuente de la costa oeste contiene relativamente mayores niveles de aniones inorgánicos, dis- compuesto resuelto que la costa oriental Este hecho requerirá un mayor capital y el costo funcionamiento (como la energía) para operar una planta desaladora en esta ubicación Primer pase Impregna r En segundo lugar Pass Impregnar Cartucho Filtrar Primer pase Concentrad o En segundo lugar Pass Concentrad o Figura 4.1 Primero y segundo de agua de mar pase diagrama de proceso de ósmosis inversa © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 56 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 750 Este CoastWest Costa TDS (mg / L) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 500 250 0 Recuperación (%) Flux (GFD) 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 40 60 8 12 8 12 8 12 6ELT / PV 7ELT / PV8 ELT / PV Figura 4.2 TDS en función del flujo, la recuperación y elementos por recipiente a presión para los sitios costa este y oeste 400 Costa este Oeste Costa Chloride (mg / L) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 300 200 100 6040 60 40 40 60 40 Flux (GFD) 60 8 12 6 ELT / PV 40 60 40 6040 60 40 60 8 40 60 40 6040 60 40 60 12 7 ELT / PV 8 12 8 ELT / PV Figura 4.3 Cloruro en función del flujo, recuperación, y el número de elementos por recipiente a presión para los sitios costa este y oeste 57 Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida | 0 Recuperación (%) 58 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 100% Costa este © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Oeste Costa Segundo Pas Por-Pasos Porcentaje 75% 50% 25% 0% Recuperación (%) 40 60 40 6040 60 40 40 60 40 6040 60 40 60 60 Flux (GFD) 8 12 6 ELT / PV 8 40 60 40 6040 60 40 60 12 7 ELT / PV 8 12 8 ELT / PV Figura porcentaje de paso en un 4,4 Segundo pase a cumplir con el objetivo de cloruro de 100 mg / L en los sitios Oeste y la Costa Este 2.0 Costa este Costa oeste © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Boro (mg / L) 15 1.0 0.5 6040 60 40 40 60 40 Flux (GFD) 60 8 12 6 ELT / PV 40 60 40 6040 60 40 60 8 40 60 40 6040 60 40 60 12 7 ELT / PV 8 12 8 ELT / PV Figura 4.5 Primera concentración de boro pase como una función de flujo, la recuperación y elementos por recipiente a presión para ambos sitios 59 Capítulo 4: Prueba piloto de la Florida | 0.0 Recuperación (%) 60 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 100% Segundo paso Boron Rechazo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 80% 60% 40% 20% 0% Costa este Costa oeste Costa este Segundo pH Pass Alimentación = 8 Figura 4.6 rechazo de boro como una función de segundo pase alimentación pH Segundo pH Pass Alimentación = 11 Costa oeste CAPÍTULO 5 PRUEBA PILOTO DE CALIFORNIA INTRODUCCIÓN Agua Monitoreo de la Calidad El programa de monitoreo de planta piloto comenzó a principios de junio de 2002 y continuó hasta finales de los sitios de muestra febrero 2003 incluido la El Segundo planta piloto influente (RAW), una planta de energía en el anonimato de California (CPP1), una segunda planta en el anonimato de energía de California (CPP2), y el microfiltro post (PMF), microfiltro retrolavado (MFBW), tren RO 1 (ROP # 1), tren RO 2 (ROP # 2), RO tren 1 salmuera (ROR # 1) y RO tren 2 salmuera (ROR # 2 ) lugares de muestreo para el piloto de El Segundo planta de tren 1 consiste en una membrana Hydranautics SWC1-4040 y tren 2 consta de Dow Filmtec SW304040 membranas La generación SWC1-4040 de membranas constaba de 4 "elemento mentos que especifican 9,950% de rechazo de sales y 1200 gpd permeado nominal fluyen La membrana es una espiral herida de poliamida compuesta con un área de membrana nominal de 70 m2 El Filmtec Dow Membranas SW30-4040 son membranas compuestas de película delgada de poliamida con una superficie activa nominal área de la cara de 80 m2, permear caudal de 1,950 lps y rechazo de sal anunciada de 994% Para este proyecto, se midieron un total de 161 parámetros y categorizado como: • • • • • • • • • La calidad del agua Estética La formación de subproductos de desinfección La calidad del agua Inorgánica La calidad del agua Microbiana Incrustantes de membrana Volátil productos químicos orgánicos (VOCs) Tratabilidad componentes de calidad del agua La calidad del agua de Nutrientes Metales pesados Los resultados iniciales se presentan como diagramas de series de tiempo hasta que la variación dependiente del tiempo de la calidad del agua de mar en bruto y impactos de las operaciones MF / RO puede ser evaluada Una vez que se determinó que la calidad del agua estable se logró, caja y bigote trama se utilizan para sucinta presentes calidad del agua dad de datos para todos los lugares de monitoreo parámetros Sólo clave de calidad del agua se presentan y los parámetros que tenían detecciones positivas por encima de su Método de Informes Límite (LMR) Como se muestra en Figura 51, el TDS del agua de mar en bruto se mantuvo estable en aproximadamente 35.000 mg / L sobre el curso de piloto de pruebas Este resultado es el esperado para un consumo abierta en una gran bahía desde el Concentración TDS del agua de mar es típicamente alrededor de 35.000 mg / L Pequeño, cambios locales en TDS son diluida por el resto del volumen de agua y no tienden a ser medido a menos que las mediciones son tomado en muy, muy cerca del cambio en TDS Dado que el sistema de admisión no estaba situado cerca de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. la línea de descarga de salmuera, concentraciones de TDS de agua de mar agua bruta no se vieron afectados Impregnar Concentraciones de SDT tanto Tren 1 y tren 2 se representan en Figura 52 Permeado de tren 1 (Hydranautics SWC1-4040) tenían TDS bastante constante, mientras que impregnan de tren 2 (Dow Filmtec SW30-4040 membranas) experimentaron un aumento en TDS hacia el final de 61 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 62 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable pruebas Este aumento en la concentración de TDS es un reflejo de la oxidación de la membrana causado por el arrastre de cloro libre de las operaciones de lavado a contracorriente MF De manera similar a los valores de TDS del agua de origen, las concentraciones de aniones fuente de agua se mantienen muy estables (Figura 53)El mismo racional como se da para la estabilidad TDS es válido para las concentraciones de aniones; el volumen de agua de mar es tan grande que es capaz de compensar cualquier anión picos locales Las concentraciones de aniones de permeado están estrechamente correlacionados con las concentraciones de permeado TDS Por lo tanto, como se muestra en Figura 54, Hubo un aumento de las concentraciones de aniones observa en tren 2, pero no en tren 1 Similar a impregnar TDS, el aumento es un resultado de la oxidación de la membrana La concentración de boro tanto para el tren 1 y 2 de tren junto con la concentración de boro del agua de mar en bruto se da en Figura 55 Las membranas probadas en estos dos trenes fueron SW30-4040, SWC4-4040, TM810 y TFC-SS 4 "de agua de mar sin procesar tenían una concentración de boro de 25 a 35 mg / L de tren 1 tenía rechazos de boro de aproximadamente el 55%, lo que resulta permeado de boro en concentraciones desde 1 hasta 15 mg / L de tren 2 tenían concentraciones de boro que van desde 05 a 25 mg / L en la corriente de permeado, con las concentraciones más altas de boro observados en los momentos de oxidación de la membrana debido a la exposición de la membrana de cloro libre Durante los tiempos cuando la membrana no se oxi- dized, Tren 2 muestra el rechazo de boro de aproximadamente el 65% El bajo rechazo de boro tanto por tren se esperaba 1 y 2 de trenes para las membranas probadas porque boro está presente como ácido bórico (un ácido no disociado muy débil) en agua y las membranas de RO probados tienden a tener bajo rechazo para los ácidos débiles en esta forma Sin embargo, las membranas de agua de mar más nueva generación se puede esperar que rechazar boro hasta 90% Incluso con este mayor nivel de rechazo de boro tratamiento adicional para el boro se necesita para asegurar la Acción California Nivel de 1 mg / L no se supere por ambas cosas Figuras 56 y 57, crudo, MF-alimentación, y MF-filtrado son Procesos / Separación Estados acuáticos datos Inc mientras que los datos de permeado es del Distrito Metropolitano de Agua del Sur de California (MWD) Como es evidente en Figura 56, TOC se mantuvo sin cambios a través de la MF sistema, pero se retira señal significativamente por tanto RO entrena TOC fue tan bien que elimina infiltrado de RO concentraciones eran no-detectar y se representan aquí como media del límite de detección (02 mg / L) En Figura 57, lapocos RO impregnan concentraciones de ácidos haloacéticos (HAA5 y HAA9) eran también no detectar y se muestra como la mitad del límite de detección de la disminución de las concentraciones de THM observado en el RO impregna en octubre y noviembre, refleja la terminación de cloración continua del agua de mar crudos, mientras que los aumentos en diciembre son el resultado de arrastre de cloro a partir del ciclo de retrolavado MF se midieron aluminio y hierro en las muestras de agua cruda, ya que pueden formar una Además capa cional en el rendimiento superficie de la membrana y la membrana disminución Como se ve en Figura 58, aluminio y hierro estaban presentes en algunas de las muestras de agua de mar primas, pero la mayoría de las muestras vieron lecturas de no detectar cuando hierro estaba presente, que se midió a una concentración entre 25 a 35 mg / L, mientras que la dos muestras que contenían aluminio ambos tenían concentraciones de aproxi- madamente 01 mg / L A pesar de la apariencia de aluminio y hierro en una parte del agua cruda medición tos, aluminio y hierro fueron no detectar para todos muestras del permeado de ambos trenes RO Análisis de los datos en Figura 59 conducido a una re-evaluación de las técnicas analíticas para pesada metales en matrices que contienen concentraciones elevadas de sales Ambos orden de cambio de magnitud en concentraciones de arsénico y selenio es debido a un cambio en la técnica analítica que controla la interferencia de cloruro en la cuantificación y permite mediciones más precisas El mediciones de gama baja están en mayor acuerdo con los © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |63 resultados esperados en base a otra evaluación mentos de la composición de agua de mar Figura 510 representa pesado metal concentraciones, específicamente arsénico, cadmio, y cro- prima (VI), en el RO permeado tanto para trenes de tratamiento Aunque el arsénico en parte pasa a través tanto de trenes 1 y 2 de tren, la concentración es muy inferior al nivel regulado Además de una muestra © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 64 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable anomalía en el que el cadmio pasa a través de tren 2, todos los demás cadmio y cromo (VI) concentraciones se eliminaron por las membranas de ósmosis inversa debido al tamaño de estos oxianiones y el cargo de los cationes de metales pesados, todos estos compuestos se espera que sean altamente rechazado por las membranas de SWRO, cuya carga de la membrana MWCO y son suficientes para rechazar los iones sodio y cloruro más pequeños Dos otros parámetros de calidad del agua de orugas en la planta piloto fueron amoníaco y fosfato phorus Los resultados de estas mediciones se muestran en Figura 511los concentración de agua de mar crudos traciones de ambos estos compuestos eran muy bajos, lo que sugiere que su contribución a la biológica abordaje posterior al tratamiento previo adecuado debe ser mínimo Las concentraciones de permeado de ambos compuestos eran aún más bajos, lo que sugiere estos parámetros de calidad del agua no afectará consideraciones adición de productos químicos de tratamiento postComo se muestra en Figura 512, todo permear metil-terc-butil-éter Concentraciones (MTBE) fueron no detectan y por debajo de los niveles regulatorios Las concentraciones de MTBE de agua de mar crudos también eran todas para no detectan con la excepción de una muestra en 2002, que tenía una concentración de MTBE de aproximadamente 055 mg / l Desde la detección límite del método MTBE es 05 g / L, esta Sample más probable es que no tiene las concentraciones de MTBE mucho más altas que todas las demás no detectar mediciones Dependiendo del diseño del proceso (por ejemplo, el número de elementos por etapa y la recuperación), ambos de estroncio y sílice puede dar lugar a ensuciamiento de la membrana Debido de esta preocupación, estos dos pará- etros fueron medidos y los resultados se muestran en Figuras 513 y 514 Dado que la solubilidad de la sílice es de alrededor de 160 mg / L y la de sulfato de estroncio es de aproximadamente 5300 mg / L, las concentraciones iniciales de sílice y estroncio están muy por debajo del límite de solubilidad y ensuciamiento de la membrana desde estos componentes no deben ser un problema importante Figura 515 representa UV254 tanto para el agua de mar en bruto y RO permear Mientras que el agua de mar en bruto tiene una absorbancia que varía entre 001 y 002 ABS / cm, el agua de permeado tanto de tren 1 y 2 de tren tienen muy bajo, y casi no detectar, valores Esta disminución de absorbancia UV254 significa que tanto tren 1 y 2 de tren están quitando DOC y TOC eficiente Además de las parcelas previstas, se elaboraron diagramas de caja y bigotes de algunos datos para describir convenientemente la información estadística, incluyendo la mediana, mínimo, máximo, y 25 y los valores de percentil 75 Este análisis es estrictamente preliminar, sino que permite la evaluación del agua parámetros de calidad y su variabilidad El análisis sólo pueden ser válidas para algunos subconjuntos de los datos para ejemplo, es bien sabido que la composición de las principales iones en el agua de mar es relativamente constante, y este fenómeno se puede demostrar visiblemente con esta técnica una gran variabilidad en un conjunto de datos puede dar una idea de un problema potencial, que incluyen: • • • • Influencia de las condiciones de operación del proceso de tratamiento, Problemas mecánicos o equipos, Interferencias analíticas que introducen un sesgo en los resultados, O la variabilidad de buena fe en la calidad del agua, lo que puede reflejar eventos de contaminación o variación natural CALIDAD DEL AGUA ESTÉTICA La calidad del agua Estética se refiere a las medidas que describen la aceptabilidad general de agua potable por los consumidores El programa de monitoreo de planta piloto incluyó © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |65 parámetros estéticos tales como © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 66 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable color, Sólidos disueltos, y la dureza Figuras 516-519 resumir el variabilidad de color, TDS, dureza total, hierro y manganeso La mayor concentración de color (25 unidades) se produjeron en el retrolavado microfiltro Desde color es principalmente el resultado de la materia orgánica natural (NOM) en el agua y se elimina a través de este ósmosis inversa, que Se espera que el permeado RO tendría de color más baja que los otros sitios Esta tendencia se observa, pero es difícil diferenciar porque todo el color concentración de agua cruda y tratada concentraciones son bajo y cerca del nivel de umbral para la determinación del color Mientras que las muestras de agua TDS primas para las tres fuentes se mantuvieron constantes y son similares, se observaron algunas fluctuaciones TDS en el permeado La variación en las concentraciones de tren 2 se puede atribuir a la membrana de oxidación durante el ensayo de filtrado MF cloraminación El tren 1 membranas eran cambiado (sustituido) antes de que se observaron cambios significativos en las concentraciones de TDS TDS concentraciones de salmuera de ambos trenes también se mantuvo relativamente estable a lo largo el período de prueba Estos resultados confirman el beneficio comúnmente reconocido de SWRO en términos de la consistencia de la salinidad y TDS del agua de mar abierto del océano Al igual que en las muestras de TDS, mientras que la dureza se mantuvo estable, algunas diferencias entre tren 1 y tren 2 se observaron De nuevo, esto se puede atribuir a cloro / bromo especies arrastre de las operaciones de MF que pueden haber causado daños en la membrana y cambiado la permeabilidad de las membranas de ósmosis inversa al igual que otros tipos de membranas de ósmosis inversa, permeado se espera que los valores de dureza de ser muy baja, y requieren un cierto nivel de dureza y alcalinidad Además para lograr estable y no agua tratada corrosiva Hierro y el manganeso son parámetros que pueden causar problemas estéticos en el agua tratada, en particular relacionado con el color, y pueden causar ensuciamiento de la membrana si no se elimina sustancialmente por el pretratamiento Además, ambos tienen un MCL secundaria El valor de la MCL secundario para el hierro y manganeso es 03 mg / L y 005 mg / L, respectivamente Todo de las muestras de permeado recogido para el hierro estaban por debajo del MCL secundaria y ninguna de las muestras dieron positivo para el manganeso Es especialmente importante que el manganeso era de no detectar debido a que la presencia de manganeso, incluso a concentraciones tan bajas como 0,015 mg / L , puede causar problemas de color para los servicios públicos DESINFECCIÓN SUBPRODUCTO FORMACIÓN DURANTE EL TRATAMIENTO MF / RO Cualquier instalación de agua potable futuro tendrá que responder a las preocupaciones de cumplimiento con desinfección ción subproductos (DBPs) en las muestras distribuidas de abastecimiento de agua para el filtrado MF, RO impregnan, y el concentrado de RO Se evaluaron las concentraciones de DBP resultantes de operaciones que recordar que cloro libre se añadió a la del agua de mar en bruto y posteriormente a la del agua de mar prima utilizada durante la MF proceso de lavado a contracorriente para controlar la contaminación biológica y lograr aumentos necesarios en el flujo Pruebas de este tipo sirve para dos propósitos: (1) resultados indican los niveles potenciales de subproductos de desinfección que se pueden formar para cada proceso, que es relativamente baja, y (2) que proporcionan una indicación de la eficacia de la eliminación DBP mediante el proceso de RO ( comparación de agua tratada y permeado concentraciones DBP) Los DBPs probados específicamente incluyen trihalometanos (THM) y ácido haloacético (HAA) las especies reguladas por la Fase 1 y Fase 2 Desinfectante / Desinfección Regla de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |67 Subproductos (DBPR) Figuras 520 y 521 mostrar la TTHM y HAA5 niveles de formación para el filtrado MF, RO tren 1 y RO tren 2 Los niveles de TTHM en el filtrado MF y ambos RO impregna un promedio de menos de 10 g / L, mientras que todas las corrientes promedio de menos de 10 g / L para HAA5 A pesar de que las corrientes de concentrado para ambos procesos de ósmosis inversa un promedio ligeramente superior en alrededor de 15 g / L para © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 68 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable TTHM, este todavía está por debajo del límite regulado Esto es importante ya que permite la descarga del concentrado sin crear un riesgo ambiental para la zona de los alrededores La aparición en Figura 521 que la concentración de HAA5 es más baja que el agua de alimentación es artificial Puesto que la concentración de AHA son tan pequeñas, la diferencia entre la concentración traciones visto en los tres arroyos (alimentación, permeado y concentrado) está dentro de la exactitud de la El método analítico bajas concentraciones de HAA5 indican que los SPD no será un regulador cuestión en el agua tratada, y de hecho representan un agua muy alta calidad con respecto a las concentraciones de DBP regulados, una fuente que podría ser utilizado para mezclar abajo otros suministros de agua con mayores concentraciones de DBP CALIDAD DEL AGUA INORGÁNICOS Contaminantes inorgánicos identificados para el programa de monitoreo de agua de la fuente incluyen todos los componentes inorgánicos regulados, así como componentes inorgánicos claves importantes para SWRO tratamiento evaluaciones, como el boro, bromuro, cloruro y sulfato Figuras 522-524 resumir la resultados para los parámetros inorgánicos específicos incluidos en la muestra hasta la fecha similar a la mayoría de los parámetros incluidos en la muestra, las concentraciones de constituyentes inorgánicos del agua cruda se mantuvieron relativamente estables trenes El RO eliminado la mayoría, si no todos, de los parámetros inorgánicos, con la excepción del boro, cloruro, bromuro, de sodio, y sulfato de el nivel de acción CA para el boro es 1 mg / L, mientras que la propuesta guía de la OMS revisado es de 24 mg / L El agua de mar crudos y permean concentraciones de cloruro son muy típico de la mar abierta ingesta agua y un array de membranas de ósmosis inversa de un solo paso típica Algunas utilidades y los usuarios finales pueden tener con- preocupaciones sobre estas concentraciones de cloruro y su impacto en la corrosión; otros pueden estar preocupados con agua y riego impactos reciclados relacionados relación de adsorción de sodio (RAS) y el suelo de infiltración tasas tración y plomo grabar en cultivos sensibles bajas concentraciones de cloruro requieren un segundo paso de RO datos de tratamiento de membrana que se presentan más adelante en este informe sugieren que la corrosión relacionada impactos de cloruro son mínimos, pero los resultados deben ser considerados en conjunto con otros efectos de la matriz de calidad de agua, incluyendo las concentraciones de cloro residual y la composición Reciclado el agua y los impactos agrícolas deben ser evaluados sobre una base específica de sitio debido a los efectos de suelo la química y la variación en la sensibilidad de los cultivos individuales a la calidad del agua Una vez más, las concentraciones de bromuro de agua de mar en bruto y permear son típicos para esta aplicación Sin embargo, impregnan las concentraciones de bromuro son muy sensibles a las condiciones de funcionamiento y RO gama de diseño de membrana, y las concentraciones resultantes tendrán un impacto en la estabilidad residual cuando se utiliza cloraminas Debido a muy bajas concentraciones de materia orgánica en el permeado, muy bajo con- DBP concentraciones, incluyendo concentraciones de DBP bromados, se observan, a pesar de la relativamente alta impregnar concentraciones de bromuro de (04-06 mg / L) Sulfato observado concentraciones, como se muestra en Figura 525,son típico para esta aplicación y no se prevé que sea un problema de la calidad del agua importante Sulfato fue trasladado a niveles inferiores a 10 mg / L, de fácil cumplimiento de norma secundaria de la USEPA de 250 mg / L Calidad microbiana del agua Actualmente, existen requisitos de tratamiento de desempeño para la eliminación y la © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |69 inactivación de patógenos tales como Giardia, virus y bacterias en aguas superficiales suministros Requisitos bajo la superficie a largo plazo 2 Enhanced Regla de Tratamiento de Aguas (LT2ESWTR) son aplicables a todas las instalaciones y servicios pueden tener que cumplir con los requisitos adicionales de eliminación e inactivación de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 70 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 5.1 Organización de los requisitos de la técnica de tratamiento basado en las fuentes de agua Cryptosporidium concentraciones Fuente: USEPA 2006 Cryptosporidium en base a la concentración Cryptosporidium promedio más alto en la fuente de una utilidad de concentración de la oferta "contenedores" o rangos se definieron para asignar instalaciones de tratamiento de agua un Además cional 1, 2, o 25 aumento de registro en el desempeño tratamiento requerido para la eliminación de Cryptosporidium (Tpoder 51) El programa de monitoreo de planta piloto incluyó Giardia, Cryptosporidium, bacteriófago, y bacterias coliformes Mesa 52 resume la resultados para los parámetros microbiológicos muestrearon Para todos los lugares de muestreo, Giardia y Cryptosporidium no se han detectado durante la toda la duración del programa de muestreo basándose en esta muestra, West Basin se coloca en la primera bin, que no requiere tratamiento adicional para Giardia y Cryptosporidium El seguimiento a la fecha sugiere que el agua de mar sin procesar en el sitio de la planta piloto de El Segundo es de alta calidad y no se encuentra bajo la influencia de la contaminación de rutina de las aguas residuales y aguas pluviales descargas cercanas o bajo los efectos de la descarga de aguas residuales tratadas en las inmediaciones (Hyperion) Incrustantes MEMBRANA El estroncio se monitorizó porque es el quinto más abundante de iones metálicos en agua de mar Por lo tanto, dependiendo del diseño del proceso y la operación, la precipitación de estroncio puede afectar bro ensuciamiento brana Los resultados de monitorización se muestran en la Figura 526 Todas muestras de agua cruda tenían concentraciones de estroncio de aproximadamente 7,000 mg / L de estroncio fue bien eliminado a través de las concentraciones de estroncio de ósmosis inversa en las corrientes de concentrado son todavía lo suficientemente baja para que la membrana ensuciamiento de estroncio no debe ser un problema importante Similar a estroncio, sílice precipitación mayo también causar ensuciamiento de la membrana Sobre la base de los datos del programa de muestreo (Figura 527)y dado que sílice concentraciones son menos de 2 mg / L, sílice no debe causar un problema con ensuciamiento de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |71 la membrana © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 72 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Mesa 5.2 Datos de seguimiento bacteriológicos para el sitio piloto de El Segundo Parámetro Cryptosporidium F-específica Giardia Somático RAW E. COLI Coliformes fecales RAW Coliformes totales RAW HPC COLIFORMES PROCESADOS PROCESADO E. COLI Coliformes totales PROCESADOS #NDs 34 67 34 54 7 10 12 1 3 1 18 1 17 13 2 2 67 12 3 2 4 2 63 Comentari os 7 detecta en el agua cruda: Promedio = 1.9, Max = 0, DesvEst = 2.8 Muestra positiva se detectó en ROP # 2 Una muestra positiva para ROR # 1, ROR # 2, MFWB y 2 muestras de ROP # 2 Capítulo 5: California Prueba piloto 67 | PROCESADO NO COLIFORMES Localizació #SAMPLE S n las todas 34 localizaciones todas las 67 localizaciones todas las 34 localizaciones 61 todas las localizaciones CRUDO 20 CRUDO 21 CRUDO 21 PMF 3 ROP TREN 1 17 ROP TREN 2 16 PMF 18 MFBW 5 ROP TREN 1 17 ROP TREN 2 17 ROR TREN 1 4 ROR TREN 2 4 68 todas las localizaciones PMF 18 MFBW 5 ROP TREN 1 17 ROP TREN 2 17 ROR TREN 2 5 todas las 68 localizaciones Microbiana de Datos de Calidad del Agua Prom Min Max DesvEs edio N /A N/ N/A N / At N/A NA / N/A N/A N/A NA / N/A N/A N/A NA/ N/A N/A A 3.2 0 27 6.3 1.1 0 4 1.2 5.8 0 50 12.8 22.3 0 64 36.1 35.2 0 480 114.8 308.8 0 4900 1224.3 N/A N/ N/A N/A A 24.2 0 101 43.4 N/A N/ N/A N/A A 2.0 0 27 6.6 13.0 0 44 21.0 34.3 0 136 67.8 N/A N/ N/A N/A A 101.3 0 1700 399.3 5.8 0 28 12.4 392.1 0 2000 534.0 212.7 0 2000 483.6 451.0 0 2000 869.1 N/A N/ N/A N/A A 68 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 5.3 COV detectados en las fuentes de agua del sur de California y en el piloto de El Segundo planta Cantidad total de COV Ocurrencias por encima del límite de detección Influent RO # 1 RO # 2 RO # 1 RO # 2 CPP1 CPP2 e Piloto impregna impregna rechaza rechaza Parámetro r r r 0 r 0 2,2-dicloropropano 0 1 0 0 0 Bromodiclorometano 0 0 0 0 0 1 0 Clorobenceno 0 0 0 0 1 0 0 Clorodibromometano 0 0 0 0 1 4 4 MEK 0 0 0 0 1 0 1 MTBE 3 0 1 0 0 1 2 Naftalina 0 0 0 0 0 1 0 Tolueno 0 1 0 0 0 0 0 VOLÁTIL PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOS Vpoco volátil productos químicos orgánicos (COV) son compuestos orgánicos sintéticos Estos productos químicos incluyen solventes y aditivos de combustible Setenta y un COV se muestrearon durante el programa piloto sólo 23 muestras de 3216 dio positivo por un COV Tpoder 53 espectáculos la ubicación y el recuento del MTBE ocurrencias es un aditivo para la gasolina que se utiliza para elevar el contenido de oxígeno de la gasolina Desde el 1980, MTBE se ha utilizado en los Estados Unidos para sustituir al plomo como un potenciador de octanaje Hay varias rutas para MTBE contamine fuentes de agua potable, incluyendo fugas subterráneas y por encima de los tanques de combustible planta de almacenamiento, tuberías, derrames de abastecimiento de combustible, automóvil accidentes daños envejecimiento del depósito de combustible, la disposición de los consumidores de la gasolina "vieja", "las emisiones de los motores más antiguos , la escorrentía de aguas pluviales, y la precipitación mezclan con MTBE en el aire Corrientemente, California ha establecido un MCL para MTBE de 13 mg / L Además del MCL y varias otras regulaciones, California, está en el proceso de la eliminación del uso de MTBE Como se observa en Figura 528,Muestras de MTBE en el permeado RO fueron no detectan Para las muestras de agua cruda de la planta piloto, sólo una muestra de 14 dio positivo por MTBE TOC / UV254 Figuras 529-530 resumen de muestreo resultados con respecto al total de carbono orgánico y Niveles / DOC UV254 El TOC son bajo, con la mayoría de concentraciones por debajo del límite de detección de 0013 mg / L Los niveles bajos de TOC / DOC son típicos para el agua de mar Análogamente, las concentraciones UV254 son bajos Sin embargo, es bien sabido que la proliferación de algas producen materia orgánica que, dependiendo de el nivel y la eficacia de la eliminación de pretratamiento, puede provocar ensuciamiento de la membrana La materia orgánica fraccionamiento no se realizó para este estudio, sin embargo, por lo que estos efectos no se pudo cuantificar, pero los impactos operacionales durante algas florece sugieren que esta es una consideración importante El pequeño cantidad de materia orgánica en el permeado es el principal factor en la baja concentración de la PAD ciones forman cuando la desinfección permeado SWRO © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |69 CALIDAD DEL AGUA DE NUTRIENTES Los nutrientes primarios que se encuentra en fuentes de agua potable son nitrógeno y fósforo El fósforo es un nutriente mineral y se libera en el medio ambiente a través de erosión de las rocas y © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 70 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable suelo minerales los primario fuente de nitrógeno es el gas de atmósfera de nitrógeno en el agua se convierte +a amonio (NH4 ) O nitrato (NO3) por bacterias a través de la fijación de nitrógeno Una vez que los nutrientes están presente en una fuente de agua, que pueden ser fácilmente absorbidos por microorganismos autóctonos, estar unido a orgánico / inorgánico cuestión, se acumulan en los sedimentos, y / o transformado y liberado como gas El amoníaco también se añadió en el proceso de tratamiento para convertir los residuos de cloro libre a la cloramina residuos, y puede ser el fuente de grandes desviaciones en las concentraciones de amoníaco Figuras 531 y 532 ilustrar el amoníaco y la ocurrencia de P total observada durante el programa de muestreo METALES PESADOS Varios metales se tomaron muestras para, incluyendo aluminio, arsénico, cadmio, cromo (Total y hexavalente), cobre, hierro, manganeso, aluminio y selenio, que se encuentra comúnmente en el medio ambiente, está regulado como un estándar secundario El patrón secundario (005 a 02 mg / L) fue promulgada por la USEPA para asegurar la eliminación de material coagulado por delante de la distribución sistema A través del programa de muestreo, todas las muestras tratadas fueron no detectar (Figura 533) Descarga de concentrado y análisis de metales pesados Debido a los artefactos analíticos asociados con el análisis de metales en agua de mar y concentrado con- SWRO y la sensibilidad requerida para cumplir los requisitos de descarga de concentrado, se realizó un análisis exhaustivo de los metales siguientes corrientes de proceso: • • • • • • El agua de mar sin procesar MF pre filtrado y adición posterior a la química MF pre filtrado y RO bomba de refuerzo después de la alta presión RO permeado RO concentrado Soluciones de aditivos químicos Los resultados de esta encuesta incluyen muestras enviadas a varios laboratorios que utilizan técnicas de pretratamiento varias muestras Este esfuerzo está en curso divididos; Cuenca West puede contactarse por Una comparación de los resultados de análisis métodos y resultados para el agua de mar crudos se dan en Mesa 54 RO permeado de concentración de los laboratorios del CRG se da en Tabla 55 MONITOREO CONSTITUYENTE RADIOLÓGICA Debido a algunas apariciones conocidas de agua de mar de componentes radiológicos de la región (Isla Catalina y la zona del puerto de Los Ángeles), las corrientes de proceso de agua de mar cruda y planta piloto fueron controlados por especies radiológicas reglamentadas se detectaron conteos significativos para la beta bruto por encima de la CA MCL en el agua de mar crudos, sin embargo todos los componentes regulados eran inferiores a los MCL en el RO permear (Mesa 56) Mientras que las especies químicas que comprendía los detectados radiológica recuentos no fueron identificados, son rechazados con eficacia por las membranas de ósmosis inversa de agua de mar El aluminio es un importante componente de la calidad del agua en funcionamiento, © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |71 debido a causas de aluminio ensuciamiento de la membrana Coagulantes a base de aluminio no se utilizan para las concentraciones de pretratamiento y aluminio convencionales de filtración de membrana de ósmosis inversa fueron en general muy baja, a excepción de la materia prima © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 72 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 5.4 Las concentraciones de metales pesados en el agua de mar crudos Como Laboratorio Técnica Oeste Dilución Cuenca Columbia Precipitació n reductiva CRG Precipitació n reductiva Weck Generació n de hidruros Plan de Océano Conc MDL (mg / (mg / L)53 L)50 16 05 063 001 13 05 5 Oeste Cuenca Columbia Precipitación reductiva CRG Precipitación reductiva Weck Generación de hidruros Plan de Océano CD Dilución Conc MDL (mg / (mg / L)DA L) 5 KOT 002 003 A DEL DA NOR 0005 TE KOT A DEL NOR TE 1 Cr Conc (mg / L)DA KOT 02 A DEL 069 NOR TE MDL (mg / L)50 02 0005 2 Cu Pb Conc MDL (mg / (mg / L)120 L)100 04 01 Conc MDL (mg / (mg / L) DAK L)10 OTA 018 002 DEL NOR 018 005 TE 075 0005 3 Hg Ni Ag DA 2 DA 50 DAK 10 KOT KOT OTA 00014 0001 03 02 005 002 A A DEL DA 029 DAK DEL 0005 DEL 0005 NOR 0005 KOT OTA NOR NOR TE DA 01 A DEL TE TE KOT DEL NOR 07 5 A 004 NOR TE DEL TE NOR generación de energía Esto sugiere una fuente TE 2 Se 183 100 DAK 1 OTA 0046 001 DEL 0692 04 NOR TE 15 agua de mar muestras en los sitios de industrial de aluminio en estos lugares El arsénico era También monitoreados durante todo el programa de pruebas (Figura 534) El arsénico entra el medio ambiente, ya sea de forma natural, aunque la erosión de las rocas y los sedimentos que contienen arsénico o antropogénico de las operaciones mineras (por ejemplo, la fundición de cobre) USEPA bajó el arsénico MCL de 10 mg / L efectiva en 2006 El CA MCL también es de 10 mg / L de arsénico concentraciones están bien bajo el nueva MCL federal y California Durante el programa de pruebas, se utilizaron dos métodos para analizar arsénico y otros metales traza Inicialmente, el primer método dio lugar a lecturas altas debido a interferencias de la matriz, principalmente a partir de la formación de cloruro, sodio, calcio, y los complejos de argón (en el plasma de argón de la Antorcha de ICP, Mesa 57) Weck Laboratorios pudo utilizar un método que podría anular las interferencias de cloruro de arsénico y selenio Otras muestras para el análisis de metales fueron enviados a Columbia Laboratories en Kelso, WA Para este informe, se presenta sólo los datos Weck y Columbia El cadmio, una impureza del proceso de recubrimiento de zinc, cadmio también se controló puede entrar el medio ambiente de diversas aplicaciones industriales, tales como las operaciones mineras, y el pigmento y producción plastificante La USEPA ha clasificado el cadmio como un probable carcinógeno humano y ha establecido un MCL de 0005 mg / L Como se muestra en Figura 535,mientras algunas muestras de aguas crudas estaban por encima del MCL, todo el RO permeado muestras analizadas muy por debajo del MCL Cromo se produce en el agua como Cr (III) y Cr (IV) Cromo entra en el medio ambiente a través de la erosión de las rocas y minerales oa través de fuentes antropogénicas (operaciones mineras de edad, los residuos procedentes de operaciones de galvanoplastia, y la combustión de combustibles fósiles) Mientras que el Cr (III) es esencialmente benigna, Cr (VI) es tóxico y puede causar enfermedades renales y hepáticas, hemorragias internas, y las enfermedades respiratorias La USEPA ha clasificado cromo total (Cr (III) + Cr (VI)) como carcinógeno © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |73 humano y establecer el © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 74 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 5.5 SWRO permear concentraciones de metales pesados Tren 1 Metal Como CD Cr Cu Pb Hg Ni Como Se Tren 2 (mg / L)008 DAKO TA 008 DEL 015 NORT 002 E DAKO TA DAKO DEL TA DAKO NORT DEL TA DAKO E NORT DEL TA E NORT DEL E NORT E 009 003 004 048 003 DAKO TA 028 DEL 041 NORT 002 E MDL 001 0005 0005 0005 0005 0005 0005 0005 001 Mesa 5.6 Constituyente radiológica preliminar datos 11/19/2003 Alfa Bruto Beta Bruto Radium 228 El tritio Uranio Agu a no potab 0568 le306 0 32 475 11/24/2003 RO RO impregna concentrad r Tren 1 o 156 0667 0 0 298 0758 496 00834 0 187 Agu a no potab 0335 le398 0 107 256 02/12/2003 RO RO impregna concentrad r Tren 1 o 1 328 0 0 108 0895 119 0 0 381 Agu a no potab 134 le103 0 356 217 RO RO impregna concentrad r Tren 1 o CAMCL 054 0671 15 25 302 50 0 0 5 0 0 20000 0979 193 20 Mesa 5.7 Complejos formados a partir de los principales componentes en el agua de mar durante el análisis ICP-MS que interfiere con la determinación precisa de metales concentraciones Element o V Cr Minneso ta Fe Ni Co Cu Zn Como Se N/A Cl ClO ClO, ClOH Complejo California NaO2 CaO, CaOH CaO, CaOH CaO, CaOH CaOH CaO Arna ARCL ARCL © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. K Arkansas KO KOH Arco ArNH Aro, ArOH Arna ARCL ARCL Capítulo 5: California Prueba piloto |75 federal MCL de 01 mg / L, mientras que el CA MCL es actualmente de 50 mg / L CA establecerá un MCL específica para Cr (VI) a la espera de los datos de efectos en la salud Aunque no hay muestras de permeado dieron positivo para el total de cromo, sólo uno muestra de agua cruda y dos muestras de concentrados dieron positivo por cromo total (Figura 536)Resultados para muestras recogidas en este estudio fueron muy por debajo del MCL Como se muestra en la Figura 537,Concentraciones en el permeado de Cr (VI) son generalmente no detectar, con unas pocas muestras en la muy baja (<005 g / L) microgramo por litro gama Como una gran oxianión de cromo, Cr (VI) se espera que se ser bien rechazado por las membranas de SWRO El cobre, que se encuentra comúnmente en el agua potable, se produce debido a erosión de las rocas o minerales y el la corrosión de las tuberías de latón y cobre en un sistema de distribución de agua potable El cobre es actual regulada tualmente por la USEPA utilizando un nivel de acción (AL) Si el 10% de las muestras del sistema de distribución son mayores que 13 mg / L de cobre, el sistema está en violación y debe tomar medidas adicionales Ninguna de las muestras de permeado recogidos superado la Liga Americana (Cifra 538), como se esperaba para la membrana RO tratamiento Selenio es un metal que se encuentra en los depósitos naturales de selenio puede entrar al medio ambiente de las refinerías de petróleo, erosión de depósitos naturales, y / o las operaciones mineras Actualmente, el MCL USEPA para el selenio es 005 mg / L similar al arsénico, métodos de prueba fueron cambiado debido a la interferencia de cloruro Figura 539 presenta datos realizado por Weck que niega la interferencia cloruro No hay muestras analizadas por encima del MCL RESULTADOS SDS-PAD Dos tipos de experimentos se realizaron por MWD para evaluar la formación de DBP en desin- infección y en el sistema de distribución se llevó a cabo el primer experimento para evaluar la estabilidad cloro y cloramina residuos de libres en una matriz de la calidad del agua con concentraciones relativamente altas de bromuro El experimento se realizó en el siguiente manera: • • • • • RO permeado se recogió de la planta piloto, La alcalinidad se añadió en forma de bicarbonato de sodio (50 mg / L como CaCO3), Se añade cloro libre residual para lograr una medida de aproximadamente 1 mg / L (como se Cl2, se utilizó Además glicina para secuestrar bromo por lo tanto la diferenciación de las reacciones oxidantes sin cloro con el indicador de DPD), Se añadieron cloro adicional y luego amoniaco para lograr una medida "mina chlora-" residual de aproximadamente 25 mg / L (como Cl2) "Total" residual se controló durante 24 horas Las comillas se utilizan para referirse a las medidas DPD típicas de cloro libre y cloro total, y reconocer que una parte de este resultado analítico se debe a la presencia de oxidantes sin cloro Los resultados sugieren que una parte sustancial de la "cloro libre" residual está presente como bromo libre (Figura 540)La exacta proporción parece ser dosis de cloro y dependiente del tiempo, pero a distancia a partir de 20-40% Los residuos se midieron usando el Método Hach DPD verdaderos residuales de cloro libre se informan como la diferencia de las mediciones de DPD con y sin glicina glicina se añade a compactar bromo Una vez que se añade amoníaco y el residuo se convierte en cloraminas, la © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 76 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable residual se observa a decaer rápidamente (Figura 541) Gran parte de la decadencia residual se observa en la primera hora Nuestra hipótesis es que bromaminas se forman, específicamente dibromamine (NHBr2) y tribromamine (NBr3) al pH, temperatura y concentraciones utilizadas, y que residual © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |77 desproporción es responsable de la caries residual Este comportamiento puede haber pasado desapercibidas en superficie y subterráneas típica que se predice para retardar las reacciones ación desproporcionada, pero se amplifica en esta aplicación debido a las concentraciones relativamente altas de bromuro de (05 a 10 concentraciones de materia orgánica relativamente bajos mg / L) y, (Loveland et al 2003) Por último, en un experimento por duplicado, la formación de la PAD se evaluó en RO impregnan y mezclas de varios de RO impregnan con MWD tratadas las aguas superficiales de la Planta de Filtración El Jensen propósito de la mezcla fue evaluar en qué medida las concentraciones de materia orgánica superior en un agua superficial típica tendría sobre la formación de la PAD en presencia de las altas concentraciones de bromuro de permeado SWRO El experimento empleó: • • • • • • RO permeado de la planta piloto Además alcalinidad en la forma de bicarbonato de sodio (50 mg / L como CaCO3) Libre de la adición de cloro para conseguir un residual medido de aproximadamente 1 mg / L (como se Cl2) Además glicina era utilizado para diferenciar la presencia de reacciones sin cloro con el indicador de DPD, en este caso la presencia de bromo libre Cloro adicional y la adición de amoniaco para lograr un residuo cloramina medido de aproximadamente 25 mg / L (como Cl2) La mezcla con 25, 50, y 75% de fracciones de volumen de efluentes Jensen Evaluación de la formación de DBP a las 4 horas Muy poca formación marginal DBP se produjo debido a la presencia de materia orgánica en el agua mezclada muestras (Cifra 542) De hecho, observado concentraciones de DBP en el agua mezclada disminuido como resultado de la dilución con permeado RO que contenía o formado muy pequeña concentración ciones de los SPD (como se esperaba) Las concentraciones de DBP en las muestras de agua mezclados se explican muy bien después de la contabilidad para la dilución Sin embargo, un ligero cambio en la especiación hacia bromi- nado SPD ocurre, aunque no lo suficiente como para afectar materialmente las concentraciones de TTHM y HAA5 RESULTADOS CORROSIÓN PLANTA PILOTO Los datos en la siguiente sección se recogieron como parte de un estudio a escala piloto para evaluar el comportamiento de la corrosión en la introducción de agua desalada en un sistema de agua potable existente Las pruebas piloto es importante para entender la corrosión, ya que es a la vez un proceso continuo y dinámico y, por lo tanto, es difícil predecir el destino de sus subproductos a través de sistemas de distribución sin medición directa del metal compuestos Los tres zonas de sistemas de distribución simulada en este estudio fueron: (1) las zonas de recepción de post-tratado agua desalada solamente, (2) zonas en las que una mezcla de los suministros de agua potable desalinizada y existentes (agua MWD) se distribuyen, y (3) zonas donde sigue sólo el abastecimiento de agua potable existente que se sirve a los clientes Los programa de pruebas consistió en tres bastidores de tuberías separadas donde los diferentes suministros de agua podrían ser enviados en paralelo a la tubería bucles de cobre, hierro (GI) galvanizado y grifos de bronce triplicado series de cada Tipo de tuberías proporcionan para mediciones repetidas y los resultados se promediaron Los bucles de tubos eran operado en una válvula accionada por el tiempo que se abría una vez al día La duración del lavado fue de una hora, dando como resultado un período de estancamiento de 23 horas Tanto primer flush (FF o agua estancada) y el estado de equilibrio (SS, muestrea después 15 minutos de lavado) se © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 78 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable muestras para la comparación un esquema recogieron de El sistema piloto se muestra en la corrosión Figura 543 Agua suministrado a la corrosión fue piloto de un solo paso de permeado de SWRO que se estabiliza usando un filtro de calcita para dureza y alcalinidad © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |79 adición y siempre que la desinfección residual utilizando cloraminas con una inicial residual de 25 mg / L en una relación 5: 1 (para la compatibilidad y mezcla con los suministros MWD) Grifos de latón (de plomo que contiene) Las concentraciones de hierro Cifra 544 representa tanto las concentraciones de hierro en el estado estacionario de primer color y de los tres del agua tipos en latón bucles concentraciones de hierro de primera rasantes de Agua MWD en instrumentos de viento osciló en valor 45-317 mg / L, con un valor medio de aproximadamente 100 mg / L, mientras que después de tratar desalinización concentraciones de hierro de agua producida nados entre 034 y 594 mg / L, con un valor en torno a los medios de comunicación 5 g L / Comparando estas dos gamas muestra que las concentraciones más altas de hierro vistos con desalinización agua nado son comparables a las concentraciones de hierro más bajas producidas por MWD agua La diferencia cia entre las dos muestras en una fecha determinada fue de aproximadamente un orden de magnitud, con Agua MWD producir concentraciones de hierro casi diez veces mayor que el agua desalada A 50/50 mezcla de MWD y agua desalinizada resultó en concentraciones de hierro 18-76 g / L; con todo Puntos caer entre el MWD y las concentraciones de hierro desaladas en una fecha de muestreo dada Las concentraciones de hierro en estado de equilibrio en agua de MWD se observaron a variar entre 22 y 360 mg / L, mientras que el agua desalada fue visto para contener las concentraciones de hierro de 034 y 841 mg / L en una fecha determinada muestra, se observó agua MWD para contener entre 10 y 100 veces más hierro que desalinización nado agua Una mezcla 50/50 de las dos aguas resultaron en concentraciones de hierro varían entre 1.625 y 4.125 mg / L Estos valores se sitúan entre las concentraciones observadas en las dos fuentes de agua Por lo tanto, mezclar las dos fuentes de agua no afecta a las concentraciones de hierro se ven en el agua resultante Las concentraciones de cobre La concentración de cobre en latón bucles para ambas condiciones de estado estable primer ras y es graficada en Figura 545Para ambos casos, el agua desalada contenían concentraciones más bajas de cobre por que Agua MWD Las concentraciones de cobre durante las simulaciones de primera ras de MWD cayó entre 37 y 253 mg / L, con una mayoría de muestras que contienen menos de 8 mg / L desalinizada agua tenía cobre por concentraciones que van desde 16 hasta 81 g / L, con una concentración media de aproximadamente 3 g / L En la mayoría de las fechas de la concentración de cobre fue ligeramente menor para el agua desalada que el agua MWD, pero no había ninguna diferencia significativa en las concentraciones de cobre visto entre el agua desalada y MWD Blending agua MWD y agua desalinizada en una mezcla 50/50 producido agua con concentraciones de cobre que oscilan entre 25 y 6 g / L La mezcla 50/50 tendía a producir resultados más similares al agua desalinizada, pero ya que no hay una diferencia significativa observada en MWD y agua desalada, la mezcla 50/50 no fue significativamente diferente de concentraciones observadas en agua MWD Todas las aguas tenían concentraciones de cobre significativamente menores que el límite esta- estable- por el Plomo y Cobre Regla de 13 mg / L Durante condiciones de estado estacionario, las concentraciones de cobre en Agua MWD osciló entre 21 y 557 mg / L de agua desalinizada tenía concentraciones de cobre oscilan entre 046 y 297 mg / L Mientras que el agua MWD tenía concentraciones de cobre ligeramente más © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 80 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua altosPotable que el agua desalada, la diferencia cia Por lo tanto es mínima, la mezcla de los dos aguas en una relación de 50/50 de agua producido con concentraciones de cobre que oscilan entre 118 y 288 g / L, que es similar a la desalinizada y MWD concentraciones de cobre de agua Por lo tanto, la mezcla de la dos fuentes de agua no afecta a la cantidad de © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |81 que la corrosión se produce en latón bucles La concentración de cobre en todas las muestras tomadas estaba muy por debajo del nivel de regulación 13 mg / l establecido por la USEPA Las concentraciones de plomo Figura 546 gráficamente representa el dirigir concentración de las tres aguas en latón bucles Tanto primer color y el estado estable condiciones se muestran para la comparación Las concentraciones de plomo en la primera-ras Muestras MWD oscilaron desde 03 hasta 125 mg / L y promedio envejecido ligeramente menos de 05 mg / L Durante, muestras de agua desalada de primera rubor dio lugar a con- plomo concentraciones que oscilan entre los 003 a 036 mg / L Se Parece que el agua desalada contiene ligeramente menos plomo que el agua de MWD, pero algunos de los valores medidos caen entre la detección del método límite y reportar límite por lo que es difícil decir con certeza que esta tendencia es correcta Un 50/50 mezcla produce agua con concentraciones de plomo que van desde 018 hasta 076 mg / L Estos números caen en entre los valores visto en MWD y agua desalinizada Todos los valores medidos fueron al menos un orden de magnitud menor que el nivel de acción de 15 mg / l establecido por la USEPA La concentración de plomo en muestras de agua de MWD durante condiciones de estado estacionario varió desde 002 hasta 042 mg / L, mientras que el agua desalada tenía concentraciones de plomo que oscilan entre 002 y 012 g / L A 50/50 mezcla de estos dos aguas produce agua con concentraciones de plomo de 003 a 009 La mayoría de las muestras tomadas tenían concentraciones similares para las tres aguas Todas las medidas eran por lo menos 10 veces más pequeño que el nivel de acción de plomo establecido en la Regla de Plomo y Cobre Las concentraciones de zinc La concentración de zinc en latón bucles para las tres fuentes de agua y durante tanto ras de primera y el estado de equilibrio se da en Figura 547 Durante primeros rubores, muestras MWD producen zinc concentraciones que van de 32 a 240 mg / L con un valor medio de aproximadamente 80 g / L Agua desalinizada resultó en concentraciones de zinc entre 223 y 131 g / L y un valor de la mediana de 50 mg / L Para cualquier fecha determinada muestra, el agua desalada muestras tenían concentraciones de zinc de aproximadamente la mitad del agua de MWD Una mezcla 50/50 de MWD y aguas desaladas resultados en las concentraciones de zinc entre 323 y 73 mg L / Algunas de las concentraciones de zinc 50/50 están por debajo de las concentraciones tanto del MWD y agua desalinizada, mientras que algunos están por encima de ellos Al tiempo que toma primera-ras muestras de alguna materia particulada terminaron en las botellas de muestra Este material particulado podría aumentar la concentración medida de zinc en esa botella y producir algunos de los fluctuación las observadas en los datos La sobre arqueando tendencia, sin embargo, es que la mezcla de MWD y agua desalada no tiene un efecto sobre la concentración de zinc esperado Condiciones de estado estable dado lugar a concentraciones de zinc de agua MWD que varía entre 165 y 53 g de agua / L desalinizada tenía concentraciones de zinc más pequeñas que oscilaron entre 21 a 27 μgl / l El valor mediano del agua desalada estaba más cerca de las lecturas más bajas Para una espe- fecha muestra espe-, agua MWD tenía concentraciones de zinc que eran aproximadamente de 4 a 5 veces más grande que el agua desalada A 50/50 mezcla de las dos aguas resultó en agua que contiene zinc concentración traciones entre 10 y 21 mg / L Estos valores están en el rango esperado basado en balances de masa del sistema Por lo tanto, la mezcla de los dos fuentes de agua no afecta a las concentraciones de zinc © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 82 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Galvanizado Hierro Tubería Las concentraciones de hierro Figura 548 gráficamente espectáculos las concentraciones de hierro en GI bucles para los tres tipos de agua a prueba las condiciones-primera oleada y en estado estacionario se muestran tanto en la gráfica a efectos comparativos A primera-ras de agua producido concentraciones de hierro MWD que oscilan entre los 19 y 717 g / L Una mayoría de las muestras tenía concentraciones de hierro por debajo de 100 g / L, lo que resultó en una valor de la mediana de aproximadamente 100 g de agua / L desalinizada tenía concentraciones de hierro de 034 a 1,241 g / L La mayoría de las muestras desaladas contenían aproximadamente 10 veces menos hierro que MWD agua LA 50/50 mezcla produce agua con concentraciones de hierro entre 29 y 31 mg L / Estos valores fueron ligeramente más cerca de los valores observados en el agua desalinizada, pero estaban dentro del rango esperado de mezclar aguas Durante condiciones de estado estacionario, la concentración de hierro en el agua MWD varió entre 10 y 187 g / L, mientras que la concentración de hierro en el agua desalada fue entre 034 y 526 g / L La concentración de hierro más alto medido en el agua desalada era menor que el valor más bajo visto en MWD agua Una mezcla de las dos aguas de producción, como se esperaba, el agua con concentración de hierro las que oscilan entre 158 y 42 g L / Hay hubo problemas relacionados con el hierro con la mezcla de la dos fuentes de agua Las concentraciones de cobre los concentración del cobre para el agua que se transporta en GI bucles se muestra en Figura 549Los los datos se discute en los siguientes párrafos Durante condiciones de primer rubor, las concentraciones de cobre para agua MWD miden entre 05 y 23 mg / L, mientras que el agua desalada tenían concentraciones entre 021 y 073 mg / L La mayoría del agua de MWD tenía concentraciones de cobre que eran aproximadamente un 25% mayor que las concentraciones medidas en agua desalada Una mezcla 50/50 de los dos aguas produce agua con concentración de cobre concentraciones que oscilan entre 077 y 118 mg / L Se esperaba que esta gama basada en los valores medi- Sured para el dos fuentes de agua más valores medidos individuales eran 1000 veces más pequeño que el nivel de acción de cobre y todos fueron significativamente menos Condiciones de estado estable producen agua MWD con concentraciones de cobre que van de 16 a 6 mg / L, pero la mayoría de las muestras estaban por debajo de 3 μgl / L desalinizada agua contenía 037-305 mg / L de una mezcla de cobre de las dos aguas contenidas cobre en concentraciones que oscilan entre 095 a / L se esperaba Estas concentraciones 23 mg con unos 50/50 concentraciones de mezcla de los tres tipos de agua estaban muy por debajo del nivel de acción de cobre Las concentraciones de plomo Figura 550 es un gráfico de las concentraciones de plomo para todas las fuentes de agua durante las dos condiciones de estado y primeros de sifón estacionario Condiciones de primer ras resultaron en agua MWD con concentraciones de plomo que varían entre 016 y 597 mg / L, con la mayoría de valores bien menores de 1 mg / l En las mismas condiciones, el agua desalada tenía concentraciones de plomo entre 006 y 0 43 g / L de los valores más desaladas eran aproxi- madamente 50% menos que las concentraciones de plomo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |83 medidos en muestras de agua de MWD la mezcla 50/50 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 84 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable muestras tenían plomo concentraciones ese mesurado Entre 021 y 157 mg / L Todas las muestras fueron por lo menos 3 veces menos que el nivel de acción actual y no se espera llevar a ser un problema Durante las condiciones de estado estacionario, Agua MWD tenía plomo varía de aproximadamente 002 a 094 mg / L, pero la mayoría de las muestras estaban por debajo de 01 mg / L Las lecturas ligeramente más altos pueden ser consecuencia del par- ticulate plomo en el recipiente de la muestra ya que las concentraciones son pequeñas, cualquier contaminación de partículas nación hará que el plomo Resultados para aumentar el agua desalinizada tenía concentraciones de plomo similares durante el estado de equilibrio, con un rango de 003 a 01 mg / L Combinando estos dos aguas dio un rango para el 50/50 agua entre 002 y 009 mg / L Todas las aguas contenían plomo en concentraciones al menos Por lo que no se espera de plomo 10 veces más pequeño que el nivel de acción para crear un problema durante el estado de equilibrio operación Las concentraciones de zinc La concentración de zinc en GI bucles para las tres fuentes de agua se muestra en Figura 551 Durante la operación de primer color, agua contenida concentraciones de zinc MWD van desde 130 mg / L a 2100 mg / L, mientras que el agua desalada tenía concentraciones de zinc entre 96 y 553 mg / l para la mayoría de las fechas de muestra, agua MWD contenía 50% más zinc que agua desalinizada A 50/50 mezcla de agua desalinizada y agua MWD resultó en agua con concentraciones de zinc que varían entre 417 y 807 g / L Como era de esperar, la mezcla 50/50 tenía concentraciones de zinc entre la MWD y los valores de agua desalada para una fecha determinada muestra Por lo tanto, la mezcla de las aguas de MWD y desaladas no tiene un efecto sobre la cantidad de zinc se mide en las condiciones de funcionamiento en estado de equilibrio de agua resultante resultó en agua MWD que contiene las concentraciones de zinc que oscilan entre 48 y 304 g / L , con la mayoría de las muestras de medición por debajo de 100 g / L de agua desalinizada había concentraciones de zinc que oscilan entre 205 y 93 mg / L muestras de agua más MWD contenía aproximadamente el doble de la cantidad de zinc como el agua desalada Las muestras de la mezcla tenían las concentraciones de zinc entre valores L / Estos se espera 38 y 78 mg en base a la 50/50 mezcla proporción Soft Copper Piping Las concentraciones de hierro Figura 552 representa la concentración de hierro para los tres tipos de agua en bucles de cobre Durante simulaciones primera-ras, las concentraciones de hierro para el agua MWD en bucles de cobre oscilaron de 42 a 228 mg / L, con todos menos un valor de medición por debajo de 60 mg / L Partículas collect- ing en la botella de la muestra producido la 228 mg / L anomalía Comparativamente, sierra agua desalada concentraciones de hierro entre 034 y 31 mg / L A pocos puntos de datos muestran el agua MWD relativamente la misma concentración, o incluso menos, de hierro, mientras que en la mayoría de las otras fechas de muestreo de agua desalinizada contiene menos Inspección visual de hierro de las botellas de muestra mostró algunas partículas en ellos, efectuar concentraciones medidas desde el límite de la presentación de informes para el hierro es de 20 mg / L de estas fluctuaciones no son significativamente diferentes A 50/50 mezcla produce valores de hierro entre 135 y 547 mg / L Algunos de los valores medidos en una fecha © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |85 determinada son superiores tanto las aguas desaladas y MWD individualmente, pero teniendo en cuenta el límite de la presentación de informes del método de hierro utilizado, todos los valores están dentro de la esperado alcance Condiciones de prueba en estado de equilibrio como resultado concentraciones de hierro para el agua MWD que van desde 215 hasta 400 mg / L, mientras que el agua desalada tenía concentraciones de hierro entre 026 y 11 mg / L con © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 86 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable la mayoría de los valores que caen por debajo de 1 g se encontró agua / L MWD para contener aproximadamente de 2 a 3 veces más hierro que el agua desalinizada A 50/50 mezcla de estas dos fuentes de agua produce agua que contenía concentraciones de hierro de 112 a 405 g / L Como era de esperar, este rango se encuentra entre los valores dados por las dos fuentes de agua Las concentraciones de cobre Se espera que las concentraciones de cobre medidos dentro de los bucles de cobre sea mayor que con el GI y latón bucles muestras de primera ras de agua MWD había concentraciones de cobre que van entre 106 y 403 mg / L, mientras que el agua desalada tenían concentraciones entre 21 y 270 mg / L (Figura 553)Para la mayoría de las fechas de la muestra, el agua MWD tenían aproximadamente el doble de la concentración del cobre al igual que el agua desalada A 50/50 mezcla de las dos fuentes de agua resultó en concentraciones de cobre que oscilan entre 101 y 257 g / l para una fecha muestra particular, el cobre medido por concentración de la mezcla 50/50 cayó entre los valores medidos en MWD y desalada aguas Aunque estos valores de cobre fueron vistos el más alto, todavía están muy por debajo del nivel de acción de 13 mg / L Durante operación en estado estable, agua MWD tenía concentraciones de cobre entre 84 y 3175 g / L la concentración de cobre en el agua desalada fue medida es entre 35 y 233 g / L Una mezcla de estas dos fuentes de agua dieron lugar a concentraciones de cobre entre 62 y 118 mg / L para la mayoría de las muestras, las concentraciones de cobre en el agua de MWD era aproximadamente el doble visto en agua desalada Como era de esperar, una mezcla de las dos fuentes producen agua con cobre concentraciones entre las dos fuentes concentraciones de cobre de agua La mayor con- cobre centración medida es todavía alrededor de 100 veces menor que la permitida por lo que no hay preocupación con concentraciones que exceden el nivel de acción Las concentraciones de plomo Figura 554 pantallas llevan concentraciones para todas las fuentes de agua analizadas en el cobre bucles primero; condiciones ras dieron lugar a concentraciones de plomo en la Agua MWD que varía entre 063 y 76 g L / mientras que el agua desalada tenía concentraciones de plomo entre 004-027 mg / L desalinizada agua tenía concentraciones de plomo que varía entre 10 y 100 veces más pequeño que el agua de MWD una fecha determinada muestra 50/50 mezcla de agua tenía concentraciones de plomo que variaban entre 006 y 059 mg / L de la mezcla dos aguas no tuvieron un impacto negativo en las concentraciones de plomo Todos concentraciones medidas por lo menos la mitad del nivel de acción / L 15 g establecido en el plomo y Cobre Para condiciones de estado estacionario, las concentraciones de plomo miden entre 007 y 135 mg / L MWD para el agua, pero sólo entre 002 y 018 mg / L de agua desalinizada más desalada agua tenía aproximadamente 10 veces menos plomo que el agua MWD probó el mismo día Combinando estas dos fuentes de agua en un agua producida 50/50 mezcla que contenían plomo con concentraciones que oscila entre 003 a 012 g / L La 50/50 mezcla parece contener plomo asciende más similar al agua desalinizada, pero es importante tener en cuenta el límite de informes Dado que el límite es la presentación de informes 02 g / L y muchos de éstos muestras tienen concentraciones de plomo menos que esto, las medidas pueden no ser tan precisos como con mayores concentraciones Por lo tanto, la mezcla 50/50 todavía cae dentro de las concentraciones de plomo esperados Todas las concentraciones medidas están muy por debajo del nivel de acción como establecido por la USEPA © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |87 Las concentraciones de zinc Figura 555 compara las concentraciones de primera ras y en estado de equilibrio de zinc en el cobre bucles de las tres fuentes de agua para condiciones de primer rubor, las concentraciones de zinc para el agua MWD fueron vistos en un rango entre 21 y 78 g / L, con la excepción de un punto de datos que mide 350 g / L Esta excepción se explica porque las partículas se veía visiblemente dentro de la muestra botella de agua desalinizada tenía concentraciones de zinc que van desde 413 hasta 133 mg / L desalinizada zinc valores tendían a ser aproximadamente ¼ a ½ veces menos que las muestras de MWD recogidos en el mismo fecha de la muestra A 50/50 mezcla de las dos aguas produce agua con concentraciones de zinc que oscilan entre 11 y 253 mg / L Estos valores se sitúan entre los valores medidos de las dos fuentes de agua diferentes Las concentraciones de zinc en estado de equilibrio para el rango de agua MWD entre 1,575 y 244 mg / L, mientras que agua desalada contenía concentraciones entre 18 y 94 mg / L La mayor concentración de zinc agua desalada era menor que la concentración de zinc más bajo medido en el agua MWD La mayoría de las concentraciones de zinc en agua MWD medidos eran aproximadamente de 4 a 5 veces más grande que concentración las medidas en el agua desalada Como sería de esperar, la mezcla de estas dos fuentes de agua en un 50/50 relación resultó en agua con concentraciones de zinc que oscilan entre 115 y 1925 g / L CORROSIÓN PILOTO RESUMEN Tres principal conclusiones se pueden determinar a partir de estos datos La primera es que de estreno ras muestras contenían altas concentraciones de metales que las muestras de estado estacionario Una segunda conclusión es que el agua desalada tenía cualquiera menos, o similares, cantidades de metales que las fuentes MWD o mezclados Agua desalada nunca tuvo más metales de la fuente de agua corriente Un tercer punto partir de estos datos es que el uso de agua desalada no será una preocupación en cuanto a la Regla de Plomo y Cobre, como todas concentraciones observadas fueron inferiores a los valores actuales LCR MCL Las concentraciones en estado de equilibrio tienden a ser más bajos, casi a la mitad en algunos casos, para todos los metales en todos los bucles de primera ras muestras tomadas después del agua habían estado estancada en las tuberías reflejan una precisa formulación de metales El flujo inicial de agua desplazada acumula metales y, por tanto, aumentó las concentraciones de metales en ese estado de equilibrio del agua muestras no fueron tomadas hasta que el agua había sido Flow ción durante 15 minutos, lo que resulta en equilibrio hidráulico, rubor, y las concentraciones de metales inferiores en el aguas muestreadas En la mayoría de casos, el agua desalada contenía concentraciones más bajas de metales que el actual agua fuente (MWD) Esto es importante ya que el agua desalada, después del posttratamiento adecuado, es no más corrosivo que el suministro de agua corriente Una posible razón por la que menos corrosión se produjo en el agua desalada es debido a los bromaminas en agua de mar Desde bromoamina es un oxidante fuerte, puede ayudar formar un revestimiento estable precipitado de óxidos metálicos en los tubos de metal Una tercera conclusión a partir de estos datos es que el agua de mar tratada adecuadamente no violará el plomo y las concentraciones de cobre Regla de metal estaban muy por debajo de los límites establecidos de mezcla de dos aguas fuentes no afectó las concentraciones de metales, lo que sugiere que la combinación de una fuente ya existente y una fuente de agua de mar futuro con un LSI positivo no violará generar problemas estéticos relacionados con la calidad del agua © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 88 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 5.8 Reto puntos de recogida de muestras de pruebas Grifo de la muestra 1 2 3 4 5 Nombre Agua no potable Agua de alimentación Concentrado Impregnar Agua Terminado Descripción Después de microfiltración, antes de RO En combinación con anti-incrustante, después de 30 M de filtro, antes ROsalada del RO Rechazar el de agua Después del tratamiento RO Cloraminada,, agua RO tratados calcita estabilizado Nota: 250 ml muestras se obtuvieron de 5 tomas diferentes en cada momento PRUEBAS RO MEMBRANA BACTERIÓFAGO RETO Se realizó la prueba de provocación bacteriófago MS2 de las membranas de SWRO utilizados para suministrar permear a la corrosión piloto para evaluar el rechazo real de virus en condiciones de funcionamiento típicas para membranas de SWRO que habían estado en servicio durante varios años Estudios anteriores habían demostrado que el rechazo de los virus por membranas de ósmosis inversa no fue completa, y que algunos virus pase a través de los sellos y juntas tóricas de matrices en espiral de membranas de ósmosis inversa Métodos Bacteriófago y bacterianas condiciones de crecimiento MS2 bacteriófago (ATCC 15597-B1) se propagó en E. coli (ATCC 15597) de E. coli se cultivaron de forma rutinaria en TDY (por litro: 100 g de triptona, extracto de levadura 10 g, 10 g de dextrosa, 80g NaCl y CaCl2 022g) caldo o agar (caldo TDY con 150 g / L de agar) y se incubaron a 37 ° C excesiva noche diluciones en serie de bacteriófago MS2 en tampón de solución salina de calcio (por litro: NaCl 85 g, 022g CaCl2) se realizaron para cuantificar el fago mediante la formación de unidades por mililitro (pfu / ml) en un césped de la placa E. coli. Eficiencia de Remoción MS2 por Osmosis Inversa Desalinización Pruebas 1 y 2 se llevaron a cabo el 12 de septiembre de 2007 y 19 de septiembre 2007, respectiva- tivamente 100 ml de MS2 (Stock título original: 64 × 1.011 pfu / ml) se bombea en el RO línea de alimentación a una velocidad de flujo objetivo de 2 litros / hora muestras para el análisis (de fondo y MS2 fago, 250 ml) se recogieron de cada uno de 5 grifos de muestra como se describe en Mesa 58 antes de la inoculación y en los tiempos 0, 15, y 30 minutos después de la inoculación, y un punto de tiempo final cuando el recipiente de alimentación estaba vacío (al 48 y 52 minutos para realizar la prueba 1 y la Prueba 2, respectivamente, véase Tabla 59) Prueba 2 incluido un 10 minutos adicionales a ras de agua no inoculado desde el depósito de la línea de la bomba, después de lo cual un muestra de salmuera se recogió agua rechazada muestras se mantuvieron en hielo durante el transporte al laboratorio diluciones seriadas se hicieron para cada muestra y se sembró en un césped de E. coli por triplicado ciento promedio y la eliminación de registro se calcularon en relación con alimentación de agua ( muestra del grifo 2) pfu / mL para el punto en cuestión de tiempo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |89 Mesa 5.9 resultados de la muestra de bacteriófagos Muestra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Prueb a1 Descripción Antecedentes H2O en Alimente blanco H2O en blanco Rechazar blanco Permeado en blanco Aprobación de la gestión en blanco Punto Inicial Antecedentes Alimente H2ANTIGUO H2ANTIGUO Rechazar @ T0 00 TESTAMENTO TESTAMENTO Permeado @ T0 Descarga @ T0 Alimente H2ANTIGUO Rechazar @ T15 15 TESTAMENTO Permeado @ T15 Descarga @ T15 Alimente H2ANTIGUO Rechazar @ T3030 TESTAMENTO Permeado @ T30 Descarga @ T30 Antecedentes @ T48 Alimente H2ANTIGUO Rechazar @ T48 48 TESTAMENTO Permeado @ T48 Descarga @ T48 MS2 Stock = control (+) E. coli host = (-) Control Medios de agar fondo blanco de agar superior Medios en blanco pfu / mL 0 0 0 0 0 377E + 10 0 0 0 0 100E + 01 + 221E 07 + 159E 07 + 103E 02 + 193E 01 + 171E 07 + 145E 07 + 222E 02 0 133E + 00 + 423E 05 + 293E 06 + 184E 02 + 300E 00 + 410E 11 0 0 0 Muestra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Prueb a2 Descripción Antecedentes H2O en Alimente blanco H2O en blanco Rechazar blanco Permeado en blanco Aprobación de la gestión en blanco Punto Inicial Antecedentes Alimente H2ANTIGUO H2ANTIGUO Rechazar @ T0 00 TESTAMENTO TESTAMENTO Permeado @ T0 Descarga @ T0 Alimente H2O @ T15 Rechazar @ T15 Permeado @ T15 Descarga @ T15 Alimente H2ANTIGUO Rechazar @ T30 30 TESTAMENTO Permeado @ T30 Descarga @ T30 Antecedentes @ T52 Alimente H2O @ T52 Rechazar @ T52 Permeado @ T52 Descarga @ T52 MS2 Stock = control (+) E. coli host = (-) Control Medios de agar fondo blanco de agar superior Medios en blanco final enrasado Rechazar pfu / mL 0 211E + 03 + 241E 03 0 0 410E + 10 + 700E 00 + 117E 03 + 713E 02 + 000E 00 + 180E 01 + 204E 07 + 211E 07 + 353E 02 + 000E 00 + 173E 07 + 193E 07 + 264E 02 0 167E + 00 + 473E 05 + 703E 06 + 289E 02 + 000E 00 + 105E 12 0 0 0 299E + 05 Placa Se calcularon las unidades formadoras de cada toma de muestra en cada punto de tiempo indicado (T X) Test 2 incluyó un 10 minutos a ras final adicional con agua sin inocular Resultados y discusión Desalinización por ósmosis inversa (RO) es un método eficaz para la eliminación de fago MS2 MS2 ha será observado un diámetro de 20 nm, lo que sugiere rechazos similares o más altas para otros virus y más grande quistes y ooquistes Mesa 59 muestra el datos brutos recogidos para cada toma de muestra en cada punto de tiempo mayor que 999% de eliminación se logró en todos los tiempos puntos sometidos a ensayo para permeado y descarga agua (Mesa 510) Esto se traduce en un promedio de 425 a 56 log de eliminación de MS2 el sistema (Mesa 511) Como era de esperar, el aumento de número de MS2 se encontraron en el concentrado Prueba después de la inoculación 2 Los datos revelaron un nivel de fondo (~ 2 × 103 pfu / ml) de fago existían pre- Es la inoculación Es probable que algunos bacteriófago de pruebas anteriores se adhirió a la tubería o quedaron atrapados en la membrana RO sí Sin embargo, el agua acabado era virtualmente libre de MS2 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 90 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 5.10 Porcentaje de eliminación MS2 Descripción Permeado de agua Aprobación de la gestión del agua % Eliminación 15 minutos 9999875 9999995 % Eliminación 30 minutos 9999835 10000 % Eliminación Tiempo final 9994725 9999965 Nota: Remoción calculado en 15, 30, y el punto de tiempo final después de la inoculación Los porcentajes son el promedio de las 2 pruebas Tabla 5.11 Promedio log eliminación de MS2 Sitio de la muestra Impregnar Descarga Promedio ingrese la eliminación Prueba 45 1 56 Promedio ingrese la eliminación Prueba 425 2 > 56 Nota: Los resultados son una media de 3 puntos de tiempo, cada uno procesados por triplicado MARINA fitoplancton y ALGAS IDENTIFICACIÓN Toxina Biotoxinas marinas son el subproducto metabólico ocasional de crecimiento del fitoplancton marino, cuya ocurrencia es importante para la salud de la fauna marina, incluyendo aves, peces y mamíferos, y también puede ser un problema de salud humana a través del consumo de biotoxinas marinas de moluscos tienen su mayor impacto durante las "flores" de fitoplancton (comúnmente llamadas "mareas rojas", después de una especie de fitoplancton de color rojo en las aguas costeras del Atlántico y del Golfo), donde las concentraciones de fitoplancton y biotoxinas asociados, una vez concentrados a través de la cadena alimentaria marina , son lo suficientemente grandes para causar daños extensos, enfermedad observable y la mortalidad en los animales marinos Por ejemplo, este fenómeno ha conducido a reportes de aves dementes y mareado y desorientado leones que requieren atención médica Por otra parte, a través de bioconcentración en el filtro de amamantar bivalvos marinos, humano seres también han reportado síntomas similares, incluyendo la muerte creciente concentración de la salud pública preocupación después de estos acontecimientos, junto con un mayor conocimiento de la biología marina de las floraciones de fitoplancton y los requisitos analíticos para la detección de biotoxinas ha llevado a la creación de programas de floración de algas y mariscos de monitoreo nocivos por los gobiernos federales de Canadá y los EE.UU. y por los departamentos de salud de la mayoría de los estados costeros en los EE.UU. En este contexto, las biotoxinas marinas se convirtieron en un tema de especulación por parte de CA regulación de agua potable dores como un riesgo potencial para la salud asociados con el consumo de agua de mar desalinizada La técnica actual tratamiento más común para la desalinización del agua de mar es la eliminación física de sal a través de rechazo por una de ósmosis inversa (OI) de membrana Un obstáculo importante para la comprensión de los riesgos para el público salud en este tipo de abastecimiento de agua potable fueron ampliamente probado, rentable, y adoptó analítico métodos cos para estas biotoxinas marinas en la fase disuelta o "libre" acuoso, que es el más probable forma de las biotoxinas que pueden pasar una membrana RO En este estudio, el fitoplancton marino y uno de biotoxinas marinas, ácido domoico, fueron monitoreados durante el tratamiento de desalinización de agua marina proceso en una planta piloto de tratamiento en El Segundo, CA Tipos de biotoxinas y Temas tratamiento para la eliminación de Biotoxinas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |91 Toxinas de algas se clasifican habitualmente según sus efectos observados en los seres humanos después de consumo de mariscos (pescado o mariscos marinos) y el organismo marino causal Estas cla- clasi- incluyen: © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 92 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable • • • • • Paralítico Intoxicación por mariscos (PSP, por ejemplo, saxitoxina) Intoxicación diarreica (DSP) Amnésica Mariscos Envenenamiento (ASP, por ejemplo, el ácido domoico) Los mariscos neurotóxico Envenenamiento (NSP, por ejemplo, brevetoxina) Envenenamiento Fish Ciguateric (PPC) Otro esquema de clasificación para toxinas de algas es su modo de toxicidad, que incluye hepatotoxinas (que afecta al hígado) y neurotoxinas (que afecta cerebro y la función neuromuscular) Los compuestos particulares producidos por las algas que causan estos efectos son complejas y variadas, buttypically poseen grupos funcionales que imitan las proteínas y las enzimas y se unen a receptores que (1) puede controlar los canales de sodio y calcio (tanto sinápticas y neuromusculares), (2) puede causar hemorragia hepática, y (3) afectan a la acetilcolinesterasa y de unión a los tipos de compuestos que funcionan de esta manera puede ser generalmente clasificados como péptidos cíclicos incluyendo, alcaloides, poliéteres, y lipopolisacáridos fosfatasa La conformación exacta y el modo de actividad bioquímica es importante para la evaluación de toxicidad, pero menos importante para evaluar el comportamiento de la membrana durante la eliminación de toxinas a través de un tratamiento tratamiento de membrana será una función del tamaño de la toxina, polaridad, y la carga, y la mayoría de las toxinas son grandes lo suficiente como para estar bien rechazados por membranas de OI Composición química puede tener un papel está evaluando el comportamiento de la toxina durante la desinfección, donde hay pruebas contradictorias con respecto a la toxina reactividad se encontraron dad con neurotoxinas cloro derivados de circinalis Anabaena para resistir el cloro la oxidación, mientras que la actividad hepatotoxina derivado de especies Nodularia y microcistina disminuyó en condiciones similares Otro estudio observó que el cloro no tuvo efecto sobre la saxitoxina y la toxicidad derivada de microcistina Se ha demostrado que la especiación de cloro es importante para detoxifi- de cationes (se requiere ácido hipocloroso) y se ha especulado que el cloro a la proporción de toxina es importante Gran parte de la investigación relativa a las toxinas de algas se ha centrado en las especies de algas prevalentes y toxinas que son típicos en las fuentes de agua dulce, y las necesidades de investigación se han identificado para el estudio el comportamiento y la identificación de algas marinas y sus metabolitos La investigación también se requiere para estas cuestiones que se relacionan con el comportamiento de la toxina durante el proceso de desalinización de agua de mar Métodos y Materiales Las muestras se recogieron una vez cada dos semanas, hasta que la actividad del fitoplancton inusual que tuvo impactos organizativos y dio lugar a la microfiltración (pretratamiento de ósmosis inversa) reducciones de flujo sugiere que el muestreo semanal más frecuente fue localizaciones prudentes de ejemplo incluyen el agua de mar crudos y ósmosis inversa (RO) permeado Las muestras (250 ml) se recogieron en Solución Lugols (10% de concentración final) Después de la sedimentación durante 24 horas, se analizaron 50 muestras de sub-ml, y se obtuvieron los recuentos de células por las células microplancton método microscopio invertido (más de 20 micras) se contaron a ampliaciones de 200 y 400 × células nanofitoplancton (2-20 micras) se contaron en 20 campos seleccionados al azar de la visión, en aumentos de 400 y 1000 × Ácido domoico se analizó utilizando un inmunoabsorbente directo ligado a enzimas competitiva método de ensayo (ELISA) y un lector de microplacas espectrofotométrico, con un límite de detección resultante de 15 ng / L (Biosence ASP ELISA kit) © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |93 Resultados Los 2005 flores experimentado en El Segundo fueron las más grandes en este sitio en varios años sobre la base de la evidencia anecdótica de operaciones de la planta piloto y un impacto mínimo en las tasas de flujo de microfiltración Resultados de la primera gran espectáculo florecimiento de algas que una variedad de posibilidades de fitoplancton que produce la toxina eran observa en este sitio, y que se registró un agua de mar crudos ácido domoico concentración máxima de 2 mg / L (Figuras 556 y 557) Era notable que el conocido productor de ácido domoico, la especies de diatomeas Pseudonitzchia, estuvo presente en concentraciones de células relativamente bajos, y que las concentraciones de la fase acuosa libre de ácido domoico fueron superiores a las concentraciones celulares La comunidad fitoplanctónica durante la primera floración estuvo dominada por dinoflagelados especies; eran los más dominantes Prorocentrum gracillis, Prorocentrum micans, Gymnodinium sanguineum y Lingulodinium Polyedra (Stein) de Dodge En contraste, la segunda floración importante algas estaba dominada por especies de diatomeas, incluyendo concentraciones moderadas de las especies Pseudonitzschia; Se observaron concentraciones máximas sin embargo, se detectó relativamente poco ácido domoico de Pseudonitzschia entre el fito pico celular plancton recuentos observados durante las grandes floraciones de algas No ácido domoico se detectó en ninguna de las muestras de permeado RO emparejadas Discusiones y conclusiones Las floraciones de algas que se produjeron en la primavera de 2005 siguieron registro precipitaciones durante el invierno anterior fueron más prolongada y grave que cualquiera de los años anteriores de desalinización de agua de mar de la planta piloto de funcionamiento recuentos de células de fitoplancton Pico y concentraciones de ácido domoico compara bien con los datos recogidos de una bien documentada, amplia floración en el norte de California (Monterey Bay) que resultó en gran número de muertes de lobos marinos (Scholin et al 2000), lo que sugiere el flores observadas en El Segundo eran grandes eventos Dinámica Bloom parecía complicado, con un pico máximo de producción de ácido domoico anterior Pseudonitzchia concentraciones de células, y observando que la segunda floración importante que consiste en especies de diatomeas no producen grandes concentraciones de ácido domoico medición oceanográfica física mentos no estaban en el alcance de este estudio, por lo tanto, la influencia de la escorrentía de nutrientes de la precipitación o fenómenos de afloramiento de nutrientes no fueron documentados o correlacionado con la dinámica de floración (Bates 1998; Bates, Garrison, y Horner, 1998) Sin embargo, este estudio hizo demostrar y confirmar que los indicadores de actividad del fitoplancton, incluyendo la teledetección y la medición directa de clorofila (a) No podría predecir biotoxinas Medición de producción o un control de la clorofila (a) mayo predecir los impactos operacionales significativos de las floraciones de fitoplancton La presencia de ácido domoico en la fase disuelta o libre es el resultado probable de agua de mar células de algas de bombeo y de tratamiento previo de microfiltración son relativamente delgados y frágiles, y el tratamiento ción proceso puede haber provocado la liberación de ácido domoico intracelular ELISAanalysis sensibles y asequibles demuestran que el tratamiento fue eficaz en RO removible En g ácido domoico en las concentraciones observadas durante estas algas florece El molecular nominal peso de corte (MWCO) de las membranas de agua de mar actuales está en la vecindad de 100 daltons; el molecu- lar peso de un compuesto de ácido domoico representativo es © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 94 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua 311 Potable daltons Otras especies productoras de toxinas Se observa, por lo tanto, el seguimiento de biotoxinas adicional debe llevarse a cabo para demostrar la eliminación Biotoxinas conocidos de especies observadas en el Océano Pacífico, el agua de mar incluyen saxitoxina; otra más pequeña bio toxinas, como la aflatoxina, se deben considerar para el monitoreo en otros desalinización de agua de mar prospectivo lugares ción base sobre la composición de la superficie grupos funcionales de estas biotoxinas, que incluyen restos cargados, el rechazo de estos biotoxinas por membranas de ósmosis inversa también debe ser altamente eficaz © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |95 40000 35000 TDS (mg / L) 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 24-may-02 13-Jul-02 01-Sep-02 Fecha 21-Oct-0210-Dic-02 03 Figura 5.1 TDS concentraciones de agua de mar crudos 1200 TDS (mg / L) 1000 800 600 400 200 0 24-may-02 13-jul-02 01-Sep-02 21-Oct-02 10-Dic-02 29-Ene-03 20-Mar-03 Fech a Tren 1 Tren 2 Figura 5.2 concentraciones permeado TDS © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 29-Ene- 96 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 100 80 Br (mg / L) 15000 Cl unre ASI 4 QUE (mg / L) 2- 20000 60 - 40 - 10000 5000 20 0 24-may-02 13-Jul-02 21-Oct-02 01-Sep-02 0 10-diciembre-0229-Ene-03 Fec ha ChlorideSulfateBromide Figura 5.3 Composición del anión de la planta piloto de agua de mar crudos 2.50 Cloruro (mg / L) 500 2.00 400 1.50 300 1.00 200 0.50 100 0 24-May-0213-Jul-02 01-Sep-02 21-Oct-02 Fech a Tren 1 Cloruro Tren 1 Bromuro 0.00 10-diciembre-0229-Ene-03 20-Mar-03 Tren 2 Cloruro Tren 2 Bromuro Figura 5.4 Composición del anión de permeado planta piloto RO © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Bromuro (mg / L) 600 Capítulo 5: California Prueba piloto |97 4.00 3.50 Boron (mg / L) 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 05/24/200 2 07/13/200 2 Tren 1 1.9.2002 Tren 2 10/21/2002 10/12/2002 El agua de mar sin procesar 01/29/200 3 03/20/200 3 CA Nivel de Acción Figura 5.5 piloto concentraciones de boro planta Concentration (metrog / L) 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 05.24.02 07.13.02 01.09.02 10.21.02 10.12.02 01.29.03 03.20.03 Fec ha El agua de mar sin procesar CMF-S retrolavado CMF-S RSS Tren 1 permeado Figura 5.6 piloto concentraciones de TOC planta © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. CMF-S filtrado Tren 2 permeado 5.9.03 98 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 25 TTHM (ug / L) 20 15 10 5 0 24-may-02 13-Jul-02 01-Sep-02 10-Dic-02 21-Oct-02 Fecha Tren 1 permeado TTHM CMF-S Filtrado HAA5 Tren 2 permeado TTHM CMF-S Filtrado HAA9 29-Ene03 20-Mar-03 CMF-S Filtrado TTHM Figura 5.7 concentraciones de subproductos de desinfección Concentration (mg / L) 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 05.24.0 2 07.13.0 2 1.9.02 10.21.02 Fec ha AluminumIron Figura 5.8 concentraciones de metales del agua de mar crudos © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 10.12.02 01.29.0 3 2.00 160 1.60 120 1.20 80 0.80 40 0.40 LAs (HR), Se (HR), Cd, Cu (ug /L) 200 0 LAs (LR), Se (LR), Cr (VI) (ug / L) Capítulo 5: California Prueba piloto |99 0.00 24-May-0213-julio-0201-Sep-0221-Oct-0210-Dic-02 29-Ene-03 Fecha Arsénico Alta Gama Cobre Selenio Alta Gama Arsénico Rango Bajo Cadmio Selenio Rango Bajo Cromo hexavalente Figura 5.9 concentraciones de metales pesados del agua de mar sin procesar 1.4 0.25 1.2 LAs (ug / L) 0.15 0.8 0.6 0.1 0.4 0.05 0.2 0.00 24-May-0213-julio-0201-Sep-02 21-Oct-02 10-Dic-02 29-Ene-03 Mar-03 Tren 1 Arsénico Fech a Tren 2 Arsénico Tren 1 Cadmio Tren 1 Cr (VI) Tren 2 Cadmio Tren 2 Cr (VI) Figura 5.10 permeado las concentraciones de metales pesados © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 20- CD, Cr (VI) (ug / L) 0.2 1.0 100 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Total Amoníaco (mg / L) 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 04.29.02 7.8.02 06.18.0 09.26.0 2 2 Fech a El amoníaco total 11.15.02 1.4.03 02.23.0 3 Fósforo total Tren 1 Total Amoniaco Tren 2 Total Amoniaco tren 1 fósforo total tren 2 fósforo total Figura concentraciones de nutrientes de plantas 5,11 piloto 1.00 MTBE (ug / L) 0.75 0.50 0.25 0.00 05.24.0 2 07.13.0 2 1.9.02 10.21.02 10.12.02 01.29.03 Fecha El agua de mar sin procesar Tren 1 permeado Tren 2 permeado Figura 5.12 concentraciones de MTBE de plantas piloto © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 03.20.03 50 8.0 40 6.0 30 4.0 20 2.0 10 Real academia de bellas artesw Sr agua de mar (mg / L) 10.0 0.0 5/24/027/13/02 1.9.02 10.21.02 10.12.02 01.29.0 Impregnar Sr (ug / L) Capítulo 5: California Prueba piloto |101 0 03.20.0 3 3 Fecha Crudo SeawaterTrain 2 1Train Figura 5.13 piloto concentraciones de estroncio planta Concentración (mg / L) 1.50 1.00 0.50 0.00 04.29.0 2 06.18.0 2 7.8.02 Raw Seaw ater permeado 09.26.02 11.15.02 1.4.03 Fec ha Entrenar 1Impregnar Figura 5.14 piloto concentraciones de sílice planta © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Entrenar 2 02.23.0 3 Absorbance lat 254 Nuevo Méjico (abs / cm) 102 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 0.03 0.02 0.01 0.00 24-May-0213-julio-0201-Sep-0221-Oct-0210-diciembre-0229-Ene-0320-Mar-03 Fecha Crudo permeado SeawaterTrain 1 permeado Tren 2 Figura 5.15 Planta piloto de datos UV254 Figura 5.16 los datos de calidad de agua de color para cada sitio de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |103 Figura 5.17 concentraciones de SDT para cada sitio de muestreo Figura 5.18 concentraciones de dureza para cada sitio de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 104 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Figura 5.19 concentraciones de hierro para todos los lugares de muestreo 40 35 n= 6 30 TTHM, ug /L 25 20 n= 4 n= 16 15 10 n= 17 5 n= 15 0 PMF ROP # 1 ROP # 2 ROR # 1 ROR # 2 Max Min 75% 25% Median a Sitio Figura concentraciones 5,20 TTHM forman durante el proceso de tratamiento MF / RO © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |105 12 10 n= 5 n= 18 n= 6 HAA5, ug /L 8 n= 19 6 4 2 n= 16 0 PMF ROP # 1 ROP # 2 ROR # 1 ROR # 2 Max Min 75% 25% Median a Sitio Figura 5.21 formaciones HAA5 para cada sitio de muestreo en el proceso de tratamiento de MF / RO Figura 5.22 concentraciones de boro para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 106 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Figura 5.23 concentraciones de cloruro para cada lugar de muestreo Figura 5.24 concentraciones Bromuro para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |107 Figura 5.25 Las concentraciones de sulfato para cada lugar de muestreo Figura 5.26 concentraciones de estroncio para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 108 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Figura 5.27 concentraciones de sílice para cada lugar de muestreo Figura 5.28 concentraciones de MTBE para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |109 Figura 5.29 concentraciones de TOC para cada lugar de muestreo Figura 5.30 UV254 concentraciones para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 110 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Figura 5.31 concentraciones de amoníaco para cada sitio de muestreo Figura 5.32 concentraciones totales de P para cada sitio de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |111 Figura 5.33 concentraciones de aluminio para cada sitio de muestreo Figura 5.34 Las concentraciones de arsénico por cada punto de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 112 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Figura 5.35 concentraciones de cadmio por cada punto de muestreo Figura 5.36 concentraciones totales de cromo para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |113 Figura concentraciones de cromo hexavalente 5.37 para cada lugar de muestreo Figura 5.38 concentraciones de cobre para cada lugar de muestreo © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 114 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Figura 5.39 concentraciones de selenio para cada lugar de muestreo Residual dooncentración (metrog / L como Cl2) 2.5 2 15 1 0.5 0 Dosis = 1,0 Dosis = 2,7 El cloro Dosis (mg / L) Total DPD Gratis Gratis Cl2 Glicina + Free DPD = gratuito Bromo Figura 5.40 Composición de "cloro libre" residual en RO permear © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |115 2.5 "Total El cloro "residual (mg / L como Cl2) 2 15 1 0.5 0 1 0 24 Tiempo (horas) Figura 5.41 caries residual para RO permear después de la desinfección "cloraminas" SDS-PAD en 4 Horas 60 50 TTHM DBP dooncentración (ug/ L) Cloroformo Bromodiclorometano 40 clorodibromometano Bromoformo HAA5 HAA9 Cloroacético ácido 30 bromoacético Ácido Bromodichloroacetic Ácido Chlorodibromoacetic Ácido Bromochloroacetic ácido 20 dicloroacético ácido tricloroacético ácido dibromoacético Acid Ácido Tribromoacetic 10 0 100% RO gratuito Cl2100% total Cl2 Jensen100% RO 75% RO 50% RO 25% RO Tipo de muestra Figura 5.42 Cuatro horas SDS-PAD resultados organohaluro de 100% RO y Jensen WTP efluente y diversas mezclas de los dos tipos de agua © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 116 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Bypass Volver al tanque 1 GPM 550 Gal ón. Poosstt TTrreeaatte edd l Oonnllyy a s e D Bypass Volver al tanque 2.1 GPM 550 Gal ón. Piilloott R..OO .. UUnniitt Overfllow a perder 9 GGPP MM Overfllow a perder Bypass Volver al tanque Weir Superior Elec. Válvulas e LLoooopp ip P stteemmss y S ((TThhrreeee miEaacchh TTyyppee 2277 LLooooppss TToottaall)) Perder 0 5 Gaa ll .. e h C m m lic aFFeeeeddss :: O C a N ,3 CCLl22 ,, NNHH33 Overfllow a perder 9 GGPP MM Weir Superior Elec. Válvulas 9 GGPP MM Weir Superior Elec. Válvulas 2.1 GPM Sttaattiicc MMiixxeerr 0 .5 % % DDeessaa ll 500 %% MMWWDD Puum mpp Baallll o d n u g e s VVaallvve e eecckk h C VVaallvvee MWWDD FFiinniisshhe edd Waatteerr iDaapphhrraaggm Válvula liberadora de presión m VVaallvvee Fllooww VVaallvvee Perder MWWDD FFiinniisshhe edd Waatteerr OOnnllyy o Cppppeerrr o d oonnttrroolllleedd VVaallvvee C Fllooww MMeetteerr Saammpplliinngg PPoorrtt ((3322 TToottaall)) Gaallvvaanniizz eedd yoIrrroonn Faauu cceett ss Figura 5.43 corrosión general esquemática prueba piloto de control Hierro Concentración, ug / L 400 300 200 100 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.44 concentraciones de hierro en los grifos de bronce © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. O To WWaasstt ee Capítulo 5: California Prueba piloto |117 30 Copper Concentración, ug / L 25 20 15 10 5 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.45 concentraciones de cobre en grifos de bronce Pastore Concentración, ug / L 3.0 2.5 2.0 15 1.0 0.5 0.0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.46 concentraciones de plomo en instrumentos de viento © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 118 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 300 Zinc Concentración, ug / L 250 200 150 100 50 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.47 concentraciones de zinc en instrumentos de viento Hierro Concentración, ug / L 1000 800 600 400 200 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.48 concentraciones de hierro en bucles GI © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |119 7 Copper Concentración, ug / L 6 5 4 3 2 1 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.49 concentraciones de cobre en bucles GI Pastore Concentración, ug /L 2.5 2.0 15 1.0 0.5 0.0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.50 concentraciones de plomo en bucles GI © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 120 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable 2500 Zinc Concentración, ug / L 2000 1500 1000 500 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.51 concentraciones de zinc en bucles GI 350 Hierro Concentración, ug / L 300 250 200 150 100 50 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.52 concentraciones de hierro en bucles de cobre © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 5: California Prueba piloto |111 Copper Concentración, ug / L 500 400 300 200 100 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.53 concentraciones de cobre en los bucles de cobre Pastore Concentración, ug / L 10 8 6 4 2 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.54 concentraciones de plomo en bucles de cobre © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 112 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Zinc Concentración, ug / L 400 300 200 100 0 Desal FF Desal SS Blend Blend FF SS MWD FF MWD SS Fuente Figura 5.55 concentraciones de zinc en bucles de cobre El Segundo Central eléctrica de admisión 1400000 2500 Microfitoplancton 2000 1000000 800000 1500 600000 1000 400000 500 200000 0 02.27.0 5 Domoic Acire Concentración (ng / L) Células / L 1200000 0 05.18.0 5 07.08. 05 10.27.05 Fec ha Figura especies-ocurrencia importante 5,56 fitoplancton © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Las diatomeas Los dinoflagelados P. micans L. Polyedra G. Sanguenium Pseudonitzschia spp. Domoico ácido domoico Raw celular Ácido Raw gratuito Capítulo 5: California Prueba piloto |113 El Segundo Central eléctrica de admisión 160000 2500 2000 120000 100000 1500 80000 1000 60000 40000 500 20000 0 02.27.0 5 Domoic Acire Concentración (ng / L) Células / L 140000 P. micans L. Polyedra G. Sanguenium Pseudonitzschia spp. Domoico Ácido Raw celular Domoico Ácido Raw gratuito 0 05.18.0 5 07.08. 05 10.27.05 Fec ha Figura 5.57 El fitoplancton especies productoras de ocurrencia de toxinas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. CAPÍTULO 6 AGUA ESPECIFICACIONES DE CALIDAD INTRODUCCIÓN Dos aspectos de la desalinización de agua marina utilizando SWRO hacen la prestación de este tipo de suministro de agua única La primera es que el tratamiento de la membrana RO permite la producción de agua tratada con casi cualquier valor de TDS El segundo es que, debido a las características sourcewater, casi todos permutaciones de la calidad del agua terminado estarán dominadas por estos componentes de calidad de cuatro de agua: de sodio, cloruro, bromuro, y boro Porque la mayoría de las grandes instalaciones de desalinización de agua de mar producirán agua que posteriormente se añadió a los sistemas de distribución existentes, tres problemas de compatibilidad predominantes deben ser considerados: • • • El fin principal utiliza para el suministro de agua (residencial, comercial, industrial, y agrícola), cada uno de los cuales puede tener sus propios requisitos de calidad del agua, El método utilizado para la desinfección residual (cloro o cloraminas gratis), lo que afectará las instalaciones necesarias para la desinfección, y La susceptibilidad de los materiales del sistema de distribución existentes para diversos resultados de corrosión relacionados Además, mientras que la calidad general del agua del agua tratada puede ser caracterizado como de alta calidad en comparación con las fuentes típicas de aguas superficiales, las regulaciones locales y estatales pueden dar lugar a requisitos adicionales de tratamiento, incluyendo: • • • Reglamentos de boro del agua tratada, Planes de gestión de la salinidad del agua subterránea regional, Regional limitaciones de descarga al mar La flexibilidad del sistema de tratamiento y la variedad de las consideraciones enumeradas anteriormente imposibilitan la formación de una especificación proscriptiva la calidad del agua El propósito de esta especificación ción es describir los elementos necesarios de una especificación de sitio específico, y proporcionar la gama de la calidad del agua acabado que las configuraciones comunes de tratamiento pueden producir Cuestiones específicas relacionadas con el agua de mar DESALACIÓN Los temas siguientes de calidad del agua deben ser evaluados para cada combinación de sourcewater, tratamiento proceso, y del sistema de distribución de los problemas de integración Permeado de Estabilización (Control de Corrosión) Química acondicionamiento de la RO permeado para aumentar la dureza y alcalinidad © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. será nece- nece- El permeado RO tendrá una significativa baja alcalinidad y dureza y la más alta de sodio y concentraciones de cloruro en comparación con la mayoría de los otros con matricies de calidad del agua, incluso después de la cal u otra adición alcalinidad Sobre la introducción de un nuevo suministro derivado de agua de mar mediante RO 115 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 116 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable tratamiento de membrana, un cambio rápido en varios parámetros podría provocar la liberación escala corrosión partículas o disolución, excursiones de turbidez, los problemas de agua de color rojo, alteraciones en la estabilidad de biopelículas, y las diferencias detectables en sabor y olor Estos parámetros incluyen: • • • • • • Flujo y la dirección de flujo, Concentración de desinfectante residual, Oxígeno disuelto, TDS, Cloruro y Orgánico materia En cualquier caso, la mezcla gradual de los suministros para minimizar los rápidos cambios en la calidad del agua deben ser favorecidos, incluyendo la construcción de depósitos de mezcla y producción por etapas en Potencial de sodio / cloruro Impactos sobre Reutilización El permeado RO probablemente contener altas concentraciones de sodio y cloruro de que el suministro de agua corriente Si sodio y concentración de cloruro aumentos del suministro de agua, un aumento de la concentración de cloruro de sodio y en las aguas residuales del área correspondiente sería esperado Si estas aguas residuales se recicla actualmente para su reutilización, el sodio y el cloruro añadió puede afectar negativamente el uso de esta agua (Nacional de Descargas Contaminantes Sistema de Eliminación (se deben cumplir los requisitos de descarga NPDES) rigen cloruro y TDS en corrientes de aguas residuales) Además, el sodio o el final sensibles cloruro de usos del agua reciclada puede verse afectado Estos impactos pueden ser importantes para los cultivos sensibles, tales como cloruro de fresas y aguacates así como ya que algunas plantas ornamentales y campo de golf verdes Una solución a este problema es para tratar una corriente lateral de una sola pasada RO agua con una segunda etapa RO para reducir aún más sodio y cloruro niveles de objetivos deseables El mantenimiento de la estabilidad Desinfectante La estabilidad de desinfección residual del permeado RO terminado puede ser diferente de otra fuentes Si uno de alimentación contiene cloraminas como su desinfectante, y el otro contiene cloro libre, es posible que el agua mezclada caerá en el "canal 'de la curva de cloración punto de interrupción, donde el agua mezclada tiene mucho menos capacidad de desinfección residual que cualquiera de el agua RO o los residuos de desinfectantes de suministro alternativa debe coincidir con los residuos en el sistema de recepción (por ejemplo, las cloraminas en un ~ 45: 1 y una concentración de ~ 25 mg / L o cloro libre en una concentración traciones de 1 mg / L) Además, de una sola pasada SWRO permeado tendrán niveles elevados de concentraciones de bromuro y casi no hay materia orgánica La combinación de estos dos artefactos resultados en rápida descomposición inicial de desinfectante residual en los sistemas cloraminada Esta pérdida inicial debe ser contabilizada o aliviarse mezclando, impulsando residual a la planta de tratamiento o en el sistema de distribución, o reducciones en impregnar concentraciones de bromuro © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 6: Calidad Especificación Agua |117 Estética Los consumidores normalmente notan cambios rápidos en la calidad del agua en base a las cualidades estéticas del agua (sabor, olor y apariencia) Mientras que la calidad estética no puede ser notablemente mejor o peor, la "diferencia" puede dar lugar a quejas de los consumidores el fin de minimizar los consumidores percepción ción de los cambios en la calidad, mezcla variaciones se debe minimizar en lo posible y, en su sario sario, introducida gradualmente La temperatura diferencias pueden acentuar los proyectos co-ubicada efectos estéticos de la central eléctrica que contemplan el uso post-condensador de agua (con calefacción) puede aumentar la temperatura del agua en el de redes de distribución normales variaciones de temperatura estacionales en el océano también podrían alterar bución temperaturas del sistema bución de agua Calentador pueden volatilizarse olores y hacer cualquier normalmente enmascarados malos sabores evidente para los consumidores Total Los trihalometanos y ácidos haloacéticos Con base en una revisión de la literatura y la labor de análisis que se ha hecho como parte de este proyecto y por otros, la formación de TTHM y HAA no debe ser un problema Mezclar los estudios que utilizan cloraminada SWRO permeado han demostrado que la mezcla disminuye TTHMs y HAA5 en los niveles de carbono orgánico total típicas del sur de California, a pesar de los cambios de especiación marginación aliado hacia compuestos bromados A pesar de que los niveles de bromuro en el agua de mar desalinizada puede ser mayor que otras aguas receptoras, el extremadamente bajo contenido orgánico total de agua desalada produce niveles de DBP insignificantes en Formación de DBP permeado SWRO 100% puede ser un problema cuando mezcla SWRO permeado y las aguas superficiales cuando se utiliza la desinfección de cloro libre Etapa 2 DBPR MCL para TTHM y HAA5 La integración de nuevos suministros derivados de la desalinización de agua marina requerirá una revisión de la PAD el seguimiento de las ubicaciones y quizás de identificación de nuevo DBP lugares de monitoreo de cumplimiento para la etapa actual 2 Regla DBP se basa en una Correr Locacional Promedio Anual (LRAA) A sistema será elegible para el monitoreo reducida si el LRAA es inferior a 40 mg / L para TTHM y 30 mg / L para HAA5 en todos los puntos de monitoreo, y el nivel de TOC promedio anual del agua de origen es inferior a 40 mg / L La TTHM permitida y niveles HAA5 (MCL) son 80 mg / L y 60 mg / L, respectivamente Cumplimiento será basado en el cálculo de una LRAA usar los últimos cuatro trimestres de escucha resultados para cada ubicación de monitoreo identificados en un monitoreo Etapa 2 DBP planean La adición de agua de mar desalinizada puede cambiar el cumplimiento de un sistema con la Regla Etapa 2 PAD Además, el uso de agua de mar desalinizada puede afectar a las concentraciones de los SPD individuales que tienen objetivos de nivel máximo de contaminante (MCLG) debido a la influencia de cloruro elevada y concentraciones de bromuro y el cambio de la dinámica de desinfectantes Los MCLGs para DBPs identificados en la Regla Etapa 2 DBP se enumeran en Tabla 61 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 118 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable Mesa 6.1 MCL y MCLG de trihalometanos y haloacético ácidos Metas MCL para los trihalometanos (THM) Cloroformo Bromoformo Bromodiclorometano Clorodibromometano Metas MCL para ácidos haloacéticos (HAA) Ácido dicloroacético El ácido tricloroacético Concentración (mg / L) 0 0 0 006 0 03 Tabla 6.2 Especificación genérica de calidad de agua para el tratamiento de ósmosis inversa de un solo paso del Océano Pacífico el agua de mar Parámetro Desinfección Virus eliminación e inactivación Eliminación de Giardia y la inactivación La eliminación de Cryptosporidium y la inactivación Permeado la calidad del agua Total sólidos disueltos Cloruro Bromuro Boro Subproductos de la desinfección TTHM HAA5 Control de la corrosión Agua objetivo de calidad Cumplir con SWTR min Reducción 4-log* min Reducción de 3 log* min Reducción de 3 log* Conoce a todos los MCL estatales y federales <500 mg / L <250 mg / L† † 05-1 mg / L† El resultado en la Etapa 1 y Etapa 2 DBP cumplimiento Regla <80 g / L <60 g / L Agua tratada no corrosivo; cumplir con el plomo y el cobre regla 25-50 mg / L Alcalinidad † pH LSI LSI Positivo Cumplir con el artículo radionucleidos y la regla de Los radionucleidos, la contaminación coliformes totales cruzada, y bioestabilidad sistema de distribución * Puede haber un beneficio significativo asociado con la eliminación de una evaluación detallada de fuentes de agua mediante el uso de un tren de tratamiento que logra el traslado de registro máximo Este beneficio se negoció con las autoridades de salud del estado en el proceso de permisos †Determinado a través de los requisitos específicos del sitio y preferencias de servicios públicos Boro El agua de mar desalinizada puede contener boro en concentraciones que se acercan al Nivel de notificación de California, que es de 1 mg / L Alcanzar este nivel no se espera que sea un problema, ya que el diseño de procesos y control en el proceso de tratamiento de RO y la selección de las membranas que demuestran un buen rechazo de boro puede proporcionar este nivel de eliminación de boro Por otra parte, mientras que la corriente de la OMS directrices valor de la línea para el boro es 05 mg / L, y este nivel ha impulsado el uso de tratamiento parcial segundos-pass en muchas plantas de SWRO internacionales, la OMS está en el proceso de revisión de su valor de referencia para el boro hacia arriba para el segunda vez El nuevo valor del proyecto de directriz es de 24 mg / L De una agricultura el uso del agua culturales perspectiva, © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 6: Calidad Especificación Agua |119 los niveles elevados de boro puede reducir la productividad del cultivo de determinados cultivos © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 120 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable (como las fresas, aguacates, cítricos y algunas plantas ornamentales) y debe ser reducido al mínimo En este momento, a partir de la realización de un estudio nacional ocurrencia de boro, parece poco probable que una norma nacional para el boro es inminente, y parece que la influencia de boro en el diseño de plantas de ósmosis inversa se guiará más significativa por la agricultura en lugar de la salud pública impactos Las regulaciones estatales o locales que resultan en un estándar de boro inferior pueden requerir tratamiento adicional o un cambio en las condiciones de funcionamiento de la membrana ESPECIFICACIONES DE CALIDAD DEL AGUA CONCEPTUAL Mesa 62 resume la componentes sugeridos de una especificación de la calidad del agua con el en rangos de parámetros aplicables para un sistema de ósmosis inversa de un solo paso el tratamiento de agua de mar del Océano Pacífico Objetivos más bajos son posibles para sourcewaters que contienen menos salinidad y para el tratamiento de segunda pase sistemas © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Capítulo 6: Calidad Especificación Agua |121 121 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. REFERENCIA S Abdul Azis, PK, que Al-Tisan y N Sasikumar 2001 Biofouling factores potenciales y ambientales de agua de mar a una ingesta Desalación Desaladora, 135: 69-82 Adham, SS, SR Trussell, PF Gagliardo, y RR Trussell 1998 Rechazo de MS-2 virus por RO membranas Jour. AWWA, 90 (9): 130-135 Alawadhi, AA 1997 Planta de Pretratamiento de diseño clave para el éxito de Osmosis Inversa Desalación Desaladora, 110: 1.10 LApplegate, LE 1986 postratamiento de Osmosis Inversa Producto Aguas Jour. 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ABREVIATURAS Nivel ALaction AOCassimilable orgánica carbón ASPamnesic mariscos envenenamiento ATP trifosfato de adenosina Agua BWRObrackish ósmosis inversa CAcellulose acetato Peces CFPciguateric envenenamiento DBOdesign-construcción-operación DBPdisinfection subproducto DBPRDisinfection Subproductos Regla DOCdissolved orgánica carbón DPHDepartment de Salud Pública DSPdiarrhetic mariscos envenenamiento ELISAenzyme-ensayo inmunoenzimático FFfirst-ras Hierro GIgalvanized GPDgallons por día Ácido HAAhaloacetic Recuento en placa HPCheterotrophic IESWTRInterim Surface Enhanced Agua Regla de Tratamiento LCRLead y Cobre LRLarson de proporción Índice de saturación LSILanglier LT1ESWTR Largo Plazo 1 Enhanced Superficie del agua Regla de Tratamiento LT2ESWTR Largo Plazo 2 Enhanced Superficie del agua Regla de Tratamiento Nivel de contaminantes MCLmaximum MCLGmaximum meta de nivel contaminante Efecto MEDmultiple destilación MFmicrofiltration MGDmillion galones por día Límite de la presentación de informes MRLmethod MSFmulti etapa destello 123 © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. 124 | Implicaciones desalinización de agua marina para la Calidad del Agua Potable MTBEmethyl-terc-butil-éter Peso MWCOmolecular cortar MWDMetropolitan Agua Distrito del Sur de California NFnanofiltration NOAELnon-observado efectos adversos nivel NOMnatural orgánica importar Descarga de Contaminantes NPDESNational Sistema de Eliminación NSPneurotoxic mariscos envenenamiento NWRINational Agua Instituto de Investigación Ppressure Pensilvania poliamida PSPparalytic mariscos envenenamiento Permeabilidad al agua PWPpure Rrecovery REIReiss Ambiental, Inc ROreverse ósmosis Relación de adsorción de SARsodium Índice de densidad SDIsilt SDWA Ley de Agua Potable Segura SOCsynthetic orgánica químico SSsteady estado SWROseawater ósmosis inversa SWTRSurface Agua Regla de Tratamiento TCR Total Regla de Coliformes Recuento de células directa TDCtotal TDStotal de sólidos disueltos Película TFCthin compuesto THMtrihalomethane TOCtotal orgánica carbón Trihalometanos TTHMtotal UFultrafiltration USEPA Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos USFUniversity del Sur de la Florida VOCvolatile orgánica químico QUIEN Mundo Organización de la Salud Calidad WQSwater presupuesto Potencial ZPzeta © 2010 Fundación para la Investigación del Agua. RESERVADOS TODOS LOS DERECHOS. Las siguientes organizaciones contribuyeron financieramente fi a este proyecto: West Basin Municipal Water District Calleguas Distrito Municipal de Agua Tampa Water Bay Departamento de Recursos Hídricos de California Autoridad de Aguas del Condado de San Diego East Bay Municipal Utility District Distrito Municipal de Agua del Condado de Orange Asociación de Agencias del Agua de California Poseidon Resources Corporation Comisión del Aguacate de California Agua de mar Desalinización Trascendencia para Bebida Water Calidad • • • • • • • • • • 6666 West Quincy Avenue, Denver, CO 80235 hasta 3098 EE.UU. P 303.347.6100 • 303.734.0196 • F www.WaterResearchFoundation.org 2.841 1P-3C-2841 hasta 10/10-FP