Optimization of ultrafiltration membrane cleaning processes. Pretreatment for reverse osmosis in seawater desalination plants

Abstract

Esta tesis explica com mejorar la eficiencia del proceso de ultrafiltración en la desalinización de agua de mar. Esto se consigue optimizando diferentes procesos de limpieza como los contralavados y las limpiezas químicas mejoradas. Para conseguirlo se siguen diferentes estrategias como reducir el número de pasos de los contralavados, reducir la frecuencia de los contralavados, usar salmorra proveniente del concentrado de osmosis y reducir el consumo de químicos. Se propone una nueva metodología para analizar los ciclos de limpieza mediante la modelización del proceso. Diferentes tipos de fibra son analizados mediante su permeabilidad y tolerancia a la suciedad. Se presenta una nueva metodología para prevenir la cloración de las membranas de osmosis inversa causadas por las limpiezas químicas mejoradas que se llevan a cabo aguas arriba. Todos los descubrimientos son validados con datos obtenidos de plantas reales. Estas mejoras aumentan la eficiencia del proceso hasta al 98% y reducen el coste de operación de la ultrafiltración en un 7%.

This thesis gives an overview on how to improve efficiency of the ultrafiltration filtration process in seawater desalination. This is achieved by optimizing different cleaning processes such as the backwash and the chemical enhanced backwash. Key success factors rely on reducing the number of backwash steps, improving the backwash frequency, using reverse osmosis brine for backwashing and reducing the chemical consumption. A new methodology to analyze these cleanings cycles is proposed through modeling the process. Different fibers types are also analyzed according to its permeability and its fouling tolerance. A methodology to prevent reverse osmosis chlorination from upstream chemical enhanced backwash cleaning is presented. All the findings are validated through real plant operating data. The proposed improvements increase the process efficiency to 98% and lead to a 7% cost reduction in the ultrafiltration process.