Impianto industriale ad osmosi inversa: regole, istruzioni di installazione, filtri e principio di funzionamento

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Gli impianti industriali ad osmosi inversa sono caratterizzati da un elevato grado di purificazione dell'acqua e da bassi costi di esercizio. L'elemento principale del modulo di lavoro è un blocco di membrane attraverso le quali viene fatto passare il fluido. L'eccesso di pressione creato contribuisce al processo di osmosi inversa: il flusso di "solvente" (acqua pura) attraverso la membrana. A differenza della tradizionale desalinizzazione chimica, questa tecnologia è più rispettosa dell'ambiente, in quanto non richiede l'uso di reagenti aggressivi.

Destinazione

Gli impianti industriali ad osmosi inversa vengono utilizzati per purificare l'acqua dai sali minerali allo scopo di un suo ulteriore utilizzo a fini industriali, commerciali e domestici. Questa tecnologia è molto promettente, in quanto consente di rimuovere particelle molto piccole dal liquido - fino a 0,0001 micron (sali di calcio e magnesio che influiscono sulla durezza dell'acqua, solfati, nitrati, molecole coloranti).

La purificazione dell'acqua con questo metodo viene utilizzataaree come:

• ridurre la quantità di sali nelle acque estratte da sorgenti locali (sorgenti, fiumi, laghi) e sotterranee;
• desalinizzazione dell'acqua di mare (salmastra);
• preparazione di soluzioni per i processi tecnologici;
• trattamento delle acque di caldaie e centrali termiche;
• finitura del trattamento delle acque reflue in un circuito chiuso dell'acqua;
• disinfezione dell'acqua per uso medico;
• industria alimentare - chiarifica, stabilizzazione e concentrazione di succhi, bibite e vini.

Molto spesso, gli impianti industriali ad osmosi inversa fanno parte di sistemi di purificazione a due stadi. Nella prima fase, il liquido subisce una filtrazione meccanica, che rimuove le particelle più grandi.

Essenza della tecnologia

Il principio di funzionamento dell'impianto di osmosi inversa è che il liquido da purificare viene fatto passare attraverso membrane semipermeabili che intrappolano completamente o parzialmente le molecole. Con l'osmosi diretta, l'acqua scorre verso la soluzione. Se si applica una pressione nella prima composizione al di sopra del valore di equilibrio (osmotico), l'acqua si muoverà nella direzione opposta. Ciò garantisce la selettività della pulizia.

Il livello di pressione richiesto nell'installazione del filtro ad osmosi inversa dipende dalla concentrazione di sali (maggiore è, maggiore è la pressione). Quindi, con una mineralizzazione di 20-30 g/l, è 5-10 MPa. Le attrezzature per la pulizia possono utilizzare la propria pressionesistemi di approvvigionamento idrico industriale o a media pressione aumentata (utilizzo di pompe). Il tipo di membrana influisce sul grado di purezza dell'acqua. Quando si intasa, il sistema perde la sua efficacia, quindi è necessario effettuare la manutenzione di questa unità in tempo.

Pacchetto

I componenti principali degli impianti industriali ad osmosi inversa sono:

• base (supporto);
• filtro prefinito (apparecchiature per il trattamento dell'acqua);
• unità a membrana (il loro numero è determinato in base alle prestazioni di un'unità e dell'intera installazione nel suo insieme);
• pompe ad alta pressione per fornire la pressione differenziale necessaria;
• tubazioni con strumentazione e valvole;
• unità di lavaggio per la pulizia delle membrane;
• armadio elettrico e controller.

Le unità moderne sono modulari nel design, consentendo l'assemblaggio finale in loco con specifiche selezionate che possono essere modificate se necessario. L'unità principale sono i recipienti a pressione con membrane ad osmosi inversa. Inoltre, l'installazione di un sistema ad osmosi inversa può essere dotata dei seguenti tipi di apparecchiature:

• sistema di trattamento dell'acqua prima del trattamento osmotico;
• capacità di liquido puro o originale;
• sistema di spedizione.

L'apparecchiatura può anche includere un sistema di inibizionedepositi di sali (carbonati, solfati e fosfati) sulle membrane, che comprende una pompa dosatrice per l'alimentazione dei reagenti, sensori di livello, valvole e tubi. L'installazione della pompa ad osmosi inversa viene eseguita separatamente. Viene montato sul serbatoio del reagente mediante una staffa, dopo di che vengono montati la linea di ingresso del reagente e il sensore di livello nel serbatoio. Questa dotazione tecnologica permette di allungare la vita delle membrane e ridurre i costi di manutenzione. L'antiscalante (inibitore della sedimentazione) viene aggiunto all'acqua a una concentrazione di 2-5 mg/l.

Schemi consigliati

Ci sono diverse opzioni di layout per impianti industriali ad osmosi inversa, che vengono selezionate in base alle proprietà dell'acqua di sorgente:

1. Trattamento dell'acqua mineralizzata proveniente dal pozzo: filtro grosso (CSF) - unità ad osmosi inversa (ROO).
2. Depurazione di acque ad alto contenuto di ferro, sospensioni, alta colorazione: CSF - filtri di riempimento meccanici (attraverso uno strato di carico del filtro) - filtri di purificazione ad assorbimento - UOO.
3. Trattamento acque ad alta mineralizzazione: CSF - ultrafiltrazione (addolcimento acqua) - filtri di purificazione ad assorbimento - UOO.

Caratteristiche principali

Le installazioni variano in diversi modi chiave:

• Purezza del flusso attraverso la membrana (80-99, 8%).
• La dimensione dei pori della membrana osmotica (non sono necessarie membrane extra fini per rimuovere le particelle organiche pesanti).
• Prestazioni.

Tipi di membranamoduli

I seguenti tipi principali di membrane si distinguono per posizione e aspetto:

• Tubolare. La membrana si trova lungo la superficie cilindrica interna del tubo, il flusso di acqua purificata esce attraverso i fori laterali e le particelle in sospensione si depositano. Il diametro dei tubi è molto spesso compreso tra 4 e 25 mm, sono posizionati nell'alloggiamento in parallelo o in serie. I vantaggi di un tale schema sono un'elevata portata (fino a 6 m/s), nessuna necessità di una filtrazione fine preliminare e una facile manutenzione. Gli svantaggi includono grandi dimensioni e costi di lavorazione elevati.
• Fibra. Vengono utilizzate fibre cave con un diametro di 0,6-2 mm. L'acqua può scorrere sia all'interno che all'esterno. In alcuni modelli, le fibre sono fissate con una rete di tessuto. Questi moduli a membrana resistono alla pressione esterna e interna e possono essere risciacquati regolarmente. I sistemi in fibra vengono utilizzati principalmente per l'ultrafiltrazione poiché i fori si ostruiscono con particelle di grandi dimensioni.
• Piatto. Le membrane sono fissate in una piastra di supporto e il modulo stesso è una cassetta con una serie di cornici rettangolari. Sono facili da montare e pulire, ma la configurazione tortuosa e complessa del blocco provoca perdite di carico e riduce l'affidabilità delle apparecchiature.
• Spirale. Le membrane e i ricevitori di acqua purificata (permeato) sono avvolti in più strati attorno al tubo collettore centrale. Tali moduli sono i più compatti in termini dirispetto ad altri tipi, ma molto sensibile alla contaminazione.

Le membrane piatte sono spesso realizzate con film di acetato di cellulosa o poliammide.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento di un impianto industriale ad osmosi inversa è il seguente:

1. Pre-pulizia nei prefiltri.
2. L'acqua è fornita da una pompa ad alta pressione al modulo a membrana, dove è divisa in 2 flussi: liquido purificato e concentrato ad alta salinità.
3. Uscita dell'acqua depurata dall'unità di osmosi inversa, misurandone il flusso, raccogliendola in un contenitore.
4. Scarico del concentrato in fogna o convogliandolo all'ingresso della pompa (riciclo trattamento ripetuto).

In caso di aumento inaccettabile della contropressione, viene attivato un relè che spegne l'impianto. Lo stesso accade quando si riempie la vasca di raccolta dell'acqua trattata (interruttore di livello). Il lavaggio della membrana si avvia automaticamente.

Preparazione dell'acqua

La tecnologia delle membrane ad osmosi inversa presuppone l'assenza quasi completa di impurità meccaniche nel liquido sorgente. La purificazione dell'acqua industriale in questo caso è inefficiente, poiché le particelle estranee vi penetrano durante il trasporto dell'acqua attraverso le tubazioni. Pertanto, il sistema di osmosi inversa deve includere prefiltri all'ingresso dell'unità a membrana.

Tali apparecchiature sono generalmente realizzate in un universaleprogettazione ed è costituito da almeno 3 tipi di filtri: filtri grossolani e fini, nonché per la raccolta di sostanze organiche (filtri ad assorbimento). Ulteriori opzioni sono sistemi di ultrafiltrazione, rimozione del ferro e chiarificazione. Il mancato utilizzo di questa unità provoca un rapido intasamento delle membrane di lavoro, riducendo l'efficienza del processo di osmosi inversa.

Installazione e messa in servizio

Secondo le istruzioni di installazione, l'osmosi inversa deve essere installata all'interno. Queste unità non sono progettate per uso esterno.

I lavori di installazione vengono eseguiti nel seguente ordine:

• installazione del sistema di reagenti;
• collegamento di condotte per la fornitura di acqua grezza e la ricezione di acqua trattata;
• programmazione del controllore (impostazione del valore massimo ammissibile di conducibilità elettrica, temperatura dell'acqua, durata del lavaggio delle membrane prima del ciclo di lavoro, intervallo di tempo tra la loro pulizia e altri parametri);
• Verifica del funzionamento in modalità manuale (aprendo la rete idrica della sorgente, i rubinetti per l'uscita del liquido purificato e concentrato, accendendo la pompa ad alta pressione);
• trasferisce l'unità in modalità automatica.