In questo modulo, imparerai i principi di base dell'osmosi inversa, la sua efficacia in termini di rimozione dei solidi disciolti in acqua, le funzioni principali di un impianto industriale a osmosi inversa e come sia possibile aumentare l'efficienza riducendo la complessità con una pompa CRE intelligente. L'osmosi è un fenomeno naturale, il movimento dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione a bassa concentrazione a una ad alta concentrazione.

La membrana è permeabile all'acqua ma non consente il passaggio di quasi tutti gli ioni e i solidi disciolti. L'acqua si muoverà fino al raggiungimento dell'equilibrio osmotico. Ma se la pressione è superiore alla pressione osmotica viene applicata alla soluzione concentrata, il processo può essere invertito, e da qui il nome di osmosi inversa.

Mentre l'ultrafiltrazione può rimuovere i solidi sospesi dall'acqua, l'osmosi inversa è in grado di rimuovere i contaminanti disciolti rimasti, come gli ioni, i metalli pesanti e così via. La combinazione di entrambe le tecnologie è normalmente applicata nel trattamento fisico, per esempio nel riutilizzo dell'acqua. La configurazione più popolare di una membrana industriale a osmosi inversa è costituito da un film piatto di diversi strati, avvolto attorno a un cilindro per aumentare la superficie e risparmiare spazio.

Il cilindro viene quindi posizionato in un recipiente a pressione. Quando l'acqua penetra attraverso l'ingresso, scorre sulla superficie della membrana. L'acqua pulita, o permeato, viene raccolta in un tubo centrale mentre la parte restante, il concentrato, o acqua di rifiuto, viene raccolto al termine dle processo. Il rapporto tra il volume di permeato e il volume di concentrato rispetto all'acqua grezza in ingresso è chiamato tasso di reiezione.

Affinché l'osmosi inversa funzioni, è necessaria una pressione considerevole, e questo la rende un processo che richiede molta energia. Ora esamineremo il numero di componenti minimo incluso in un sistema RO di base: ...il lato di aspirazione con la pompa per aumentare la pressione dell'acqua grezza... ...la membrana a osmosi inversa... ...e sull’altro lato, i due flussi di uscita, di cui uno è l'uscita per il permeato, vale a dire l'acqua pulita... e il secondo è l’uscita per il concentrato o l’acqua di rifiuto.

Tipicamente, una valvola di contropressione a farfalla è posizionata all'uscita del concentrato per aumentare la pressione nella membrana. Sono anche presenti due sensori di flusso: Uno sul lato permeato e uno sul lato del concentrato, utilizzati per bilanciare il rapporto di reiezione per il processo.

Durante la configurazione del sistema, la valvola del concentrato è completamente aperta, e la portata sarà massima sul lato della condensa ma assente sul lato del permeato, poiché non vi è pressione sufficiente per consentire all'acqua di attraversare la membrana. Regolando la valvola di contropressione, la pressione può essere aumentata fino a il tasso di reiezione ottimale, il quale dipenderà dalla progettazione del sistema, e la qualità dell'acqua grezza per il trattamento... in tal senso, la qualità dell'acqua grezza può contenere diversi composti che possono danneggiare le membrane o influire sulle prestazioni del sistema.

Poi c'è la fase di pretrattamento. Se non viene effettuato alcun pretrattamento, composti come i carbonati, i solfati o i sali disciolti possono causare l’intasamento della membrana... tramite la formazione di incrostazioni e questo può impattare sulle prestazioni complessive del sistema... ...o sostanze aggressive come cloro o cloruri possono distruggere il materiale della membrana che comprometterà l'efficacia del trattamento.

I Filtri a carboni attivi o addolcitori sono normalmente usati nel pretrattamento, poiché il passaggio iniziale è rimuovere le tracce di sostanze chimiche o depurare l'acqua grezza eliminando cloro o cloruri prima che penetrino nella membrana... ma una strategia di pre-trattamento alternativa può essere il trattamento dell'acqua con prodotti chimici diversi come gli antincrostanti, per esmepio utilizzando pompe dosatrici. Un pre-trattamento efficiente riduce i problemi e i costi.

Tuttavia, incrostazioni possono formarsi nel tempo, per esempio, se l'acqua grezza è stagnante nella membrana. Questo può essere monitorato installando un sensore che misura la pressione differenziale tra l'ingresso e l'uscita del concentrato dell'unità di osmosi inversa. Man mano che i depositi si accumulano sulla membrana, questa pressione differenziale aumenterà.

E quando raggiunge un massimo predefinito, la membrana deve essere pulita, ad esempio da un processo chiamato flusso diretto. Per abilitare il flusso diretto, la valvola di contropressione è dotata di un bypass con valvola pilotata. Durante il normale funzionamento, il bypass è chiuso, ma quando la membrana deve essere pulita, è aperto. Il concentrato ora può passare liberamente, e questo aumenterà il flusso sul lato del concentrato lavando via i depositi.

Alcune applicazioni eseguono il flusso diretto con acqua non depurata e alcune con il permeato. Come ulteriore precauzione di sicurezza, è possibile aggiungere un sensore di conducibilità, per misurare la qualità del permeato. Se l'integrità della membrana è compromessa consentendo a impurità o ai solidi disciolti di passare la conducibilità del permeato aumenta e, quando supera il livello impostato, il sistema si arresta per evitare contaminazioni indesiderate nella vasca del permeato.

Il controllo delle diverse funzioni e dei componenti può essere complesso e di solito viene eseguito da un PLC o da controllori esterni, ma c’è un altro modo ... utilizzare una pompa CRE intelligente. E per una maggiore sicurezza, altri componenti possono essere aggiunti, come una valvola pilotata per chiudere l'ingresso dell’acqua in caso di malfunzionamento, un pressostato per impedire la marcia a secco e persino un interruttore di livello per assicurare che il serbatoio non sia troppo pieno e che il processo venga sospeso finché il livello del serbatoio non è sceso.

Complessivamente, in un sistema a osmosi inversa la pompa CRE compatta e intelligente offre un ingombro ridotto e alta efficienza, e garantisce un prezzo basso per metro cubo trattato. È dotata di un'interfaccia user friendly, i segnali misurati sono visualizzati digitalmente, e offre anche l'opzione per il monitoraggio remoto. Questo conclude questo modulo sui principi di base dell'osmosi inversa, e i vantaggi dell'utilizzo di una pompa CRE intelligente per ridurre la complessità.