Impianti di osmosi inversa per il trattamento delle acque industriali

In Condorchem Envitech disponiamo di una vasta esperienza nella progettazione e installazione di impianti di osmosi inversa per il trattamento delle acque reflue generate nei processi industriali.

Abbiamo installato impianti di osmosi inversa per il trattamento delle acque, sia come parte di un processo di trattamento delle acque reflue industriali, sia per l’ottenimento di acqua ultrapura per processi produttivi.

Disponiamo di un ampio catalogo di membrane per osmosi inversa, che si classificano in base alla loro struttura (simmetriche o asimmetriche), alla loro natura (integrali o composte a strato sottile), alla loro forma (piane, tubolari o a fibra cava), alla loro composizione chimica (inorganiche o organiche), alla loro superficie (lisce o ruvide) e alla pressione di esercizio (molto bassa, bassa, media o alta).

Le membrane di osmosi inversa che operano a pressione molto bassa (5-10 bar) sono utilizzate per ottenere acqua ultrapura, mentre quelle che operano a pressione bassa (10-20 bar) sono impiegate per la rimozione di nitrati e sostanze organiche dall’acqua. Per processi di separazione e concentrazione sono necessarie membrane che operano a pressione media (20-40 bar). Infine, per la desalinizzazione dell’acqua di mare è necessaria una membrana che lavori ad alta pressione (50-80 bar).

Abbiamo installato impianti di osmosi inversa per le seguenti applicazioni:

• L’osmosi inversa è efficace nel trattamento delle acque reflue generate da diverse industrie, come l’industria chimica, farmaceutica, elettronica, alimentare e delle bevande, tra le altre. Può eliminare contaminanti specifici, come prodotti chimici, metalli pesanti, sali inorganici e composti organici presenti in queste acque reflue. La membrana semipermeabile agisce come una barriera per questi contaminanti, permettendo il passaggio solo dell’acqua pura.
• Riutilizzo dell’acqua: l’osmosi inversa consente di trattare le acque reflue industriali affinché possano essere riutilizzate nei processi industriali o addirittura per l’irrigazione agricola. Eliminando i contaminanti e riducendo la concentrazione di sali, l’acqua trattata mediante osmosi inversa può soddisfare gli standard richiesti per il riutilizzo.
• L’osmosi inversa permette di separare, concentrare e recuperare prodotti chimici preziosi presenti nelle acque reflue. Ciò può generare risparmi economici significativi e ridurre l’impatto ambientale dell’industria.
• L’osmosi inversa è comunemente utilizzata come fase di pretrattamento per altri processi di trattamento delle acque reflue. Eliminando i solidi disciolti e riducendo il carico di contaminanti, l’osmosi inversa può migliorare l’efficienza e prolungare la vita utile di altri sistemi di trattamento, come l’evaporazione a vuoto, la disinfezione ultravioletta o altri processi a membrana.
• Sono impianti ad alta efficienza per la desalinizzazione dell’acqua e la produzione di acqua potabile a partire da acque salmastre (tra 1.000 e 10.000 mg/L di sali) o da acqua di mare (10.000 mg/L di sali). Gli impianti di Condorchem Envitech sono in grado di operare a pressioni talvolta fino a 5 volte inferiori rispetto agli impianti convenzionali (50-70 bar), comportando una notevole riduzione dei costi operativi. Questi impianti possono produrre portate di acqua potabile tra 1 e 1.000 m3/giorno.
• Purificazione dell’acqua di rete: l’acqua di rete, a seconda della situazione geografica, può contenere un elevato contenuto di sali e altre sostanze che, pur non essendo nocive, conferiscono una serie di qualità organolettiche sgradevoli. Gli impianti di purificazione dell’acqua di rete di Condorchem Envitech permettono di produrre acqua di eccellente qualità organolettica. Il loro innovativo design modulare consente di ottenere portate da 1 a 3 L/min per applicazioni domestiche e un ampio intervallo di portate maggiori per applicazioni industriali (60 L/min fino a 14.400 L/min).

In questo articolo è possibile approfondire le applicazioni dell’osmosi inversa.

Un aspetto da tenere in considerazione è che le membrane di osmosi inversa si sporcano man mano che accumulano tempo di funzionamento. Ciò rende necessarie pulizie periodiche con prodotti chimici che dipenderanno dal tipo di sporco accumulato. Da un lato, si accumulano particelle inorganiche precipitate. Dall’altro, si forma una biopellicola che si nutre delle particelle accumulate. Questo sporco provoca una minore efficienza della membrana, un aumento della pressione di esercizio e, di conseguenza, un incremento dei costi energetici.

• Permette l’ottenimento di acqua di elevata qualità
• Consente il riutilizzo degli effluenti
• Permette di implementare una strategia di scarico zero degli effluenti
• Si tratta di sistemi compatti e completamente automatizzati
• Spesso, per alcune applicazioni, è la migliore tecnologia applicabile

• Industria alimentare
• Industria farmaceutica e medica
• Industria chimica e biotecnologica
• Industria elettronica
• Produzione di acqua per il consumo umano
• Produzione di acqua per l'irrigazione in agricoltura
• Riutilizzo e sistemi di scarico zero

L'osmosi inversa è una tecnologia che consente di separare, mediante l'applicazione di pressione, il solvente da una soluzione concentrata. Il solvente attraversa una membrana semipermeabile, passando dalla soluzione concentrata alla soluzione diluita. Attraverso l'osmosi inversa si ottengono due flussi: da un lato, il solvente praticamente puro e, dall'altro, una soluzione ancora più concentrata rispetto a quella di partenza.

Il rifiuto delle membrane di osmosi inversa può essere recuperato nel processo, scaricato direttamente o trattato con altri procedimenti di concentrazione tramite impianti di evaporazione e cristallizzazione per ottenere lo scarico zero.

È una tecnologia efficiente, pulita e compatta che permette di ottenere acqua di alta qualità a partire da acque salmastre e persino da acqua di mare. È inoltre un ottimo alleato per il trattamento degli effluenti che devono essere riutilizzati. Vengono utilizzate membrane sempre più avanzate tecnologicamente, che consentono di ottenere flussi di permeato ragionevoli lavorando a pressioni sempre più basse.

L'osmosi è un fenomeno naturale che tende a equalizzare la concentrazione di due soluzioni, una concentrata e l'altra diluita, quando queste sono separate da una membrana semipermeabile. Per equalizzare il potenziale chimico su entrambi i lati della membrana, compare spontaneamente un flusso di solvente attraverso la membrana che va dalla soluzione diluita a quella concentrata. Questo flusso è proporzionale alla differenza di concentrazioni e scompare quando le concentrazioni si eguagliano.

Se quando si produce il flusso osmotico attraverso la membrana si esercitasse una leggera pressione sulla soluzione più concentrata, si osserverebbe che il flusso si riduce. E se la pressione esercitata fosse maggiore, si arriverebbe a un punto in cui il flusso sarebbe zero. La pressione esatta che riesce a fermare il flusso è la pressione osmotica e dipende dalla natura del soluto e dalla concentrazione della soluzione. Da questo punto, se la pressione esercitata è ancora maggiore, si osserva che il flusso si inverte e il solvente attraversa la membrana dalla soluzione concentrata verso quella diluita.

Va sottolineato che il meccanismo con cui si produce l'osmosi non somiglia a quello del processo di ultrafiltrazione, nonostante in entrambi i casi si utilizzi una membrana. L'osmosi si basa su un fenomeno di diffusione del solvente nella membrana, per cui a seconda del tipo di membrana, una grande varietà di specie non può attraversarla indipendentemente dal loro basso peso molecolare.

Mediante l'osmosi inversa si può separare con elevata efficacia un solvente dai soluti che contiene disciolti, ottenendo permeati con una concentrazione di sali dell'ordine dell'1-5% della concentrazione iniziale.

Le membrane semipermeabili, che selettivamente permettono il passaggio del solvente trattenendo i sali, sono un elemento chiave nel processo. Inizialmente venivano fabbricate in acetato di cellulosa, ma recentemente quelle in poliammide hanno dimostrato di essere più efficienti facilitando il controllo della dimensione dei pori e, quindi, della permeabilità.

In generale, le membrane di osmosi inversa sono molto poco permeabili agli ioni e alle particelle caricate elettrostaticamente, mentre presentano pochissima resistenza al passaggio dei gas disciolti (ossigeno, anidride carbonica, ecc.) e alle molecole senza carica elettrostatica di basso peso molecolare.

Un parametro chiave di funzionamento dell'osmosi inversa, che può rappresentare una minaccia per la produttività e che deve essere strettamente controllato, è l'incrostazione della membrana. Questa è dovuta a varie cause, come precipitati di sali presenti nell'alimentazione e che nel concentrato possono superare il prodotto di solubilità, sedimenti formati da colloidi e altre particelle in sospensione, e infine, la crescita di microrganismi sulla superficie della membrana.

La tecnica di pulizia delle membrane dipenderà dalla composizione dell'alimento, dal tipo di membrana e dalla causa principale dell'incrostazione. In generale, si alternano periodi di risciacquo delle membrane, in cui si fa circolare soluzioni detergenti ad alta velocità sulla superficie delle membrane, con periodi in cui le membrane vengono immerse in soluzioni detergenti. Queste soluzioni sono solitamente:

• Per eliminare i precipitati di sali, una soluzione acida (di acido cloridrico, fosforico o citrico) e agenti chelanti come EDTA.
• Per eliminare sedimenti e composti organici, soluzioni alcaline combinate con tensioattivi.
• Per eliminare microrganismi, soluzioni di cloro e derivati del cloro che permettono di sterilizzare le membrane.

Un buon programma di pulizia delle membrane ne allunga la vita utile e nella maggior parte dei casi è consigliabile un processo di pretrattamento dell'alimento, che spesso è raccomandabile sia costituito da una filtrazione seguita da un'ultrafiltrazione.