Optimization of osmotic pressure usage for safe water production in the context of combining water reuse and desalination

Aquesta tesi va demostrar, mitjançant enfocaments sistemàtics de modelització i disseny, que optimitzant els beneficis de la dilució osmòtica, s’aconsegueix una recuperació d’AP de fins al 90% en OP alhora que es permet una energia de dessalinització d’RO inferior a 1 kWh/m³, que és substancialment inferior a la demanda energètica típica per tractar l’AP de màxima potència. El processament d’aigua residual diluïda en una planta de dessalinització existent va mostrar la viabilitat de la modernització a un híbrid FO-RO i també de millorar la producció de permeat fins a un 67% amb el disseny de la planta existent. Tanmateix, comparant energèticament l’híbrid FO-RO amb esquemes independents, la reutilització d’aigua autònoma va seguir sent atractiva. Més enllà d’això, el treball va demostrar que la integració de l’FO com a pas de concentració depèn de la comprensió de com les condicions hidràuliques, l’orientació del flux, la disposició dels mòduls i les limitacions intrínseques de transferència de massa de l’FO configuren col·lectivament la recuperació assolible i la proximitat a l’equilibri osmòtic. Les conclusions dels experiments combinats a escala pilot i la modelització van revelar que una configuració multimòdul en forma d’arbre que opera en flux contracorrent (provada mitjançant un sistema FO de dues etapes amb tres mòduls) promou una distribució hidràulica més equilibrada i manté la força motriu osmòtica de manera més eficaç que una simple disposició en sèrie.