En muchos casos de escasez de agua o debido a regulaciones, se vuelve imperativo que las aguas residuales se reciclen al menos parcialmente. El reciclaje de aguas residuales significa tratar las aguas residuales de tal manera que se puedan volver a utilizar para el proceso o la alimentación de la caldera, según sea el caso. Este tipo de reciclaje se realiza principalmente de dos formas, tratamiento de efluentes y ósmosis inversa. Una desventaja del proceso de ósmosis inversa es la eliminación de la corriente de rechazo o concentrado. Los volúmenes son considerables en plantas de gran tamaño y esta agua con alto contenido de TDS (Total de Solidos Disueltos) no se puede descargar a los cuerpos de agua en muchos lugares debido a problemas ambientales perjudiciales.
Para reducir los volúmenes de descarga se emplean sistemas de concentración de residuos. A continuación se muestran las opciones de los sistemas de concentración de residuos:
- RO de rechazo: La recuperación está limitada a un máximo de 50-60% a medida que se excede el punto de saturación de solubilidad de alguna u otra sal (principalmente SO4 o SiO2).
- Concentración térmica: los métodos térmicos comprenden principalmente
- Compresión mecánica de vapor
- Compresión térmica de vapor.
Todos los tres sistemas se describen en forma detallada a continuación.
- Sistema RO de rechazo:
El sistema consta de un tanque de retención de rechazos, una bomba de alimentación, un filtro de cartucho, una bomba de alta presión, un bloque de RO y un sistema de dosificación según sea necesario.
A continuación se proporciona un esquema para una mejor comprensión
- Compresión mecánica de vapor:
El aumento de los costos de energía ha justificado el mayor uso de evaporadores de recompresión mecánica. El principio es simple. El vapor de un evaporador se comprime (con un compresor de flujo axial, centrífugo o de desplazamiento positivo) a una presión más alta para que pueda condensarse en el intercambiador de calor del evaporador. Son posibles varias combinaciones, incluida la recompresión de un solo efecto, la recompresión de múltiples efectos, la recompresión de múltiples etapas y la recompresión de un solo efecto combinada con un evaporador de múltiples efectos.
La recompresión mecánica es más práctica para ΔT bajos (áreas de transferencia de calor más grandes) y elevaciones de punto de ebullición bajo.
Las plantas de evaporación calentadas por recompresores mecánicos de vapor requieren cantidades de energía particularmente bajas. Mientras que los compresores de chorro de vapor solo comprimen parte del vapor, los recompresores mecánicos de vapor reciclan todo el vapor que sale del evaporador. El vapor se recomprime a la presión de la temperatura del vapor de calentamiento correspondiente del evaporador, utilizando una mera fracción de energía eléctrica en relación con la entalpía recuperada en el vapor.
El principio de operación es similar al de una bomba de calor. La energía del condensado de vapor se utiliza frecuentemente para el precalentamiento de la alimentación del producto. Las cantidades de calor a disipar se reducen considerablemente, y el propio evaporador reutiliza la energía normalmente disipada a través del agua de refrigeración del condensador. Dependiendo de las condiciones de operación de la planta, puede ser necesaria una pequeña cantidad de vapor adicional o la condensación de una pequeña cantidad de exceso de vapor para mantener el equilibrio térmico general del evaporador y para garantizar condiciones de funcionamiento estables.
Debido a su simplicidad y diseño de fácil mantenimiento, los ventiladores centrífugos de una etapa se utilizan en plantas de evaporación. Las unidades se suministran como ventiladores de alta presión o turbocompresores que operan a altas velocidades de flujo y, por lo tanto, son adecuados para caudales grandes o muy grandes con relaciones de compresión de vapor de 1: 1,2 a 1: 2. Las velocidades racionales suelen ser de 3.000 a 18.000 rpm. Para aumentos de alta presión, se pueden utilizar compresores de varias etapas.
- Compresión de vapor térmico:
Para reducir el consumo de energía, el vapor de agua de un evaporador se arrastra y se comprime con vapor de alta presión en un termocompresor para que pueda condensarse en el intercambiador de calor del evaporador. La presión resultante es intermedia a la del vapor motor y el vapor de agua. Un termocompresor es similar a un eyector de aire a chorro de vapor que se utiliza para mantener el vacío en un evaporador. Solo una parte del vapor de un evaporador puede comprimirse en un termocompresor y el resto condensado en el intercambiador de calor de siguiente efecto o en un condensador. Un termocompresor se usa normalmente en un solo efecto evaporador o en el primer efecto de un evaporador de doble o triple efecto para reducir el consumo de energía. Al igual que con la recompresión mecánica, la recompresión térmica es más aplicable a líquidos de bajo punto de ebullición y ΔT de bajo a moderado en el intercambiador de calor para minimizar la relación de compresión.
Durante la recompresión de vapor térmico, el vapor de una cámara de ebullición se recomprime a la presión más alta de una cámara de calentamiento de acuerdo con el principio de la bomba de calor. La temperatura del vapor saturado correspondiente a la presión de la cámara de calentamiento es más alta para que el vapor se pueda reutilizar para calentar. Para ello se utilizan recompresores de vapor de inyeccion de vapor. Funcionan según el principio de la bomba de chorro de vapor. No tienen partes móviles y, por lo tanto, no están sujetas a desgaste. Esto asegura la máxima confiabilidad operativa. Se requiere una cierta cantidad de vapor, el denominado vapor motor, para el funcionamiento de un recompresor térmico de vapor. Esta porción de vapor motriz se transfiere como exceso de vapor al siguiente efecto o al condensador. La energía de los vapores en exceso se aproxima a la energía de la cantidad de vapor motriz utilizada. El uso de un recompresor de vapor térmico proporciona el mismo ahorro de vapor / energía que un efecto de evaporación adicional.
