La vita di una membrana ad osmosi inversa, parte 1

I nuovi elementi della membrana consentono a un sistema di osmosi inversa (RO) di funzionare in modo ottimale con la massima rimozione di sali disciolti (noto anche come rifiuto del sale) e la massima produzione di acqua permeante alle pressioni di progetto. Con il tempo, queste caratteristiche prestazionali diminuiranno fino al punto in cui potrebbe essere necessario sostituire gli elementi della membrana RO. Poiché molte strutture dipendono dall'RO per soddisfare le proprie esigenze di acqua purificata, anticipare quando le membrane avranno bisogno di essere sostituite può essere fondamentale per il funzionamento dell'impianto.

I produttori di membrane solitamente ripartiscono la garanzia della membrana su tre anni, anche se è raro che si verifichi un guasto della membrana a causa della sua fabbricazione. Forse in relazione alla durata della garanzia del produttore, tre anni di vita sono diventati un'aspettativa comune per la sostituzione della membrana.

Va notato che un elemento della membrana RO non è un filtro, il che significa che non è un dispositivo usa e getta che potrebbe sporcarsi o usurarsi a causa del suo utilizzo. Anche se è vero che la membrana RO non durerà per sempre, ci sono casi in cui le membrane hanno funzionato per più di 10 anni senza subire cambiamenti significativi e permanenti nelle loro prestazioni.

Una membrana RO non funziona come un filtro. Tutta l'acqua in entrata non viene forzata attraverso il foglio di membrana, quindi i solidi sospesi vengono sempre lasciati indietro come particelle attaccate alla superficie. Con un sistema RO ben progettato, la maggior parte dei solidi sospesi nell'acqua in ingresso passerà attraverso gli elementi della membrana e uscirà dal sistema con il flusso concentrato. Ciò può essere verificato misurando i solidi sospesi nel flusso di concentrato rispetto alla loro concentrazione nel flusso di ingresso e notando come la loro maggiore concentrazione è correlata al rapporto del fattore di concentrazione del flusso di ingresso diviso per la portata del flusso di concentrato.

Un sistema RO ben progettato è quello la cui attrezzatura di pretrattamento rimuove le particelle di grandi dimensioni e riduce la concentrazione di particelle più piccole in misura sufficiente a mantenere il tasso di incrostazione dell'RO moderatamente basso. Potrebbe non essere economico eliminare le incrostazioni di RO progettando il sistema idrico con estese apparecchiature di filtraggio a monte e una bassa velocità di flusso del permeato di RO. Tuttavia, con un'elevata concentrazione di solidi sospesi nell'acqua grezza, di solito è pratico includere almeno un filtro multimediale nel pretrattamento. Potrebbe essere possibile giustificare l'inclusione di un sistema di filtrazione a membrana, come un sistema di microfiltrazione o ultrafiltrazione, a monte dell'RO, che consentirà quindi un aumento della velocità del flusso di permeato RO e ridurrà comunque il tasso di incrostazione dell'RO. L'RO richiederà quindi pulizie chimiche poco frequenti per mantenere le sue prestazioni.

Alcuni dei solidi sospesi possono essere di natura biologica, originati dalla fonte d'acqua o creati nello stesso sistema di pretrattamento dell'acqua. Se la bioattività non è controllata all'interno delle tubazioni e dei componenti di trattamento a monte dell'RO, il pretrattamento dell'RO può diventare la fonte di particelle di incrostazione biologica. Queste particelle biologiche hanno spesso un'affinità per attaccarsi alla membrana RO, il che può rendere difficile impedire loro di sporcare le membrane anche con un basso tasso di permeazione. Potrebbe essere necessario impiegare un metodo per controllare questa attività, ad esempio con frequenti trattamenti shock con biocidi o sanificazioni alla fonte di queste bioparticelle.

Un metodo comune per monitorare l'efficacia del pretrattamento è l'indice di densità del limo (SDI). Il valore SDI nell'acqua in ingresso RO sarà spesso correlato alla frequenza di pulizia RO richiesta. Un obiettivo SDI comune è inferiore a cinque, il che si traduce quindi nella necessità di pulire l'RO meno di cinque volte all'anno.

Tuttavia, questa correlazione con l’SDI si verificherà solo se l’RO è progettata con tassi di permeazione moderatamente bassi in tutto il sistema. La regione più critica del sistema RO in cui è più probabile che si verifichino incrostazioni da parte di solidi sospesi è il punto in cui l'acqua entra per la prima volta nelle membrane RO poiché è qui che il tasso di permeazione dell'acqua è più elevato. Man mano che l'acqua di alimentazione scorre attraverso la superficie della membrana e attraverso gli elementi della membrana, la pressione della membrana diminuirà.