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Membrana ad osmosi inversa per purificazione dell'acqua. Che cos'è il permeato? Famosi produttori di filtri ad osmosi inversa.

Vi è una separazione del flusso d'acqua iniziale in due componenti: permeato, che è acqua dissalata, e un concentrato - acqua con una salinità più elevata rispetto a quella iniziale. La percentuale di permeato può variare a seconda delle prestazioni del sistema industriale di osmosi inversa, della composizione e della temperatura dell'acqua di fonte, del tipo di elementi di membrana utilizzati e di una serie di altri indicatori, e di solito ammonta a circa il 60-80% dell'acqua di fonte.

Rispetto ai metodi tradizionali di dissalazione chimica, i sistemi che utilizzano l'osmosi industriale hanno aumentato leggermente gli investimenti di capitale, ma allo stesso tempo gli ordini di grandezza riducono i costi operativi. La separazione delle membrane nella maggior parte dei casi è il miglior metodo di dissalazione dell'acqua a Mosca e San Pietroburgo, in quanto elimina la necessità di impianti di trattamento delle acque reflue industriali e speciali strutture di stoccaggio per reagenti aggressivi e influisce negativamente sull'ambiente.

Le stazioni a membrana e i sistemi industriali di osmosi inversa della serie ZauberROS sono progettati per la desalinizzazione dell'acqua mediante osmosi inversa a bassa pressione. Tutte le unità sono dotate di un'unità di microfiltrazione (finezza di filtrazione 5 μm), una pompa ad alta pressione resistente alla corrosione, dispositivi di controllo fissi (conduttimetro, rotametri / misuratori di portata, manometri / trasduttori di pressione), protezione contro il funzionamento a secco e la sovrapressione, nonché un collegamento all'unità di lavaggio (valvole di intercettazione e oleodotti). Negli impianti industriali ad osmosi inversa delle serie ZauberROS-W e ZauberROS-S, al set di consegna vengono aggiunte un'unità di trattamento dell'acqua dei reagenti e un'unità di lavaggio, equipaggiate con una pompa di lavaggio resistente alla corrosione e un serbatoio per la soluzione di lavaggio.

Negli impianti di osmosi inversa a Mosca e San Pietroburgo, vengono utilizzati elementi di membrana arrotolata dei principali produttori mondiali (Hydranautics, Osmonics, FilmTec, ecc.) Tutte le parti a contatto con il fluido di tutti gli assiemi e gli assiemi inclusi nel set sono realizzati in acciaio inossidabile, polimero o altri materiali di qualità alimentare di classe. La reggia di impianti industriali ad osmosi inversa è realizzata in PVC.

Esistono diverse versioni possibili del design speciale dei sistemi a membrana per osmosi ZauberROS delle serie W e S):

1. Esecuzione di "Plus".  Le strutture del telaio dell'unità di osmosi inversa sono realizzate in acciaio inossidabile (acciaio verniciato st3 di serie). Esempio di designazione: ZauberROS-6W +.

2. Esecuzione di "eXtra".  Nella fabbricazione del circuito idraulico e degli elementi strutturali, vengono utilizzati solo acciaio inossidabile e materiali plastici (nella versione standard sono ammessi acciaio zincato e verniciato, ottone, bronzo). Esempio di designazione: ZauberROS-6W-X.

3. Esecuzione di "Nano". Il sistema di osmosi inversa industriale è progettato per utilizzare elementi di membrana a nanofiltrazione (elementi di osmosi inversa di serie). Esempio di designazione: ZauberROS-6W N.

Gli impianti di osmosi inversa a membrana a blocchi della serie ZauberROS sono prodotti con una capacità fino a 200,0 m3 / ora o più. Quando si sceglie un filtro a membrana ad osmosi inversa industriale, è necessario prendere in considerazione la qualità dell'acqua di sorgente e i requisiti per l'acqua purificata. Per aumentare la durata degli elementi della membrana, si consiglia di utilizzare un'apparecchiatura industriale di osmosi inversa di preparazione preliminare, la cui composizione è determinata dal tecnologo in base alla qualità dell'acqua di fonte.

Temperatura 5-35 ° C

Torbidità non superiore a 1 EMF (0,56 mg / l)

Non è consentita la presenza nell'acqua di origine di prodotti petroliferi, contaminanti microbiologici, cloro attivo o altri agenti ossidanti forti.

* Fatte salve le condizioni di vita utile degli elementi a membrana delle apparecchiature ad osmosi inversa per almeno tre anni.

L'acqua di rubinetto moderna è un ambiente che contiene non solo minerali disciolti e impurità inorganiche dannose, ma anche agenti patogeni che causano epidemie di malattie infettive. Al fine di prevenire l'avvelenamento e la diffusione di malattie infettive che hanno una via di trasmissione dell'acqua, gli impianti di filtraggio vengono utilizzati nella vita di tutti i giorni e in condizioni industriali, che, nonostante le speranze riposte su di essi, non sempre affrontano il compito nel modo più efficiente possibile. A questo proposito, era necessaria l'invenzione di sistemi di filtraggio specializzati che potrebbero essere utilizzati per rimuovere efficacemente le impurità dannose dall'acqua, che gli scienziati hanno gestito con successo sviluppando un progetto per un sistema di trattamento delle acque ad osmosi inversa. A causa del fatto che la purificazione dell'acqua con il metodo dell'osmosi inversa è il modo più promettente e affidabile per preparare l'acqua potabile, in questo articolo considereremo le principali caratteristiche operative di tali sistemi e la metodologia dettagliata per la loro installazione.

  Osmosi e osmosi inversa: una breve descrizione dei concetti

osmosi - il fenomeno alla base del metabolismo di tutti gli organismi viventi e che implica l'ingresso di nutrienti nella cellula e l'escrezione di metaboliti da esso. L'implementazione di questi processi viene effettuata attraverso una membrana semipermeabile, passando molecole di alcune sostanze e impedendo il passaggio di altre. Se soluzioni saline con diverse concentrazioni si trovano sui lati opposti di una membrana semipermeabile, che è in grado di far passare solo molecole d'acqua, è ragionevole aspettarsi un livellamento della concentrazione, che porterà al movimento delle molecole d'acqua da una soluzione meno concentrata a una soluzione con una concentrazione più elevata. La forza trainante in questo caso è la pressione osmotica.

Osmosi inversa - il concetto che si verifica quando una soluzione con una concentrazione più elevata è influenzata dalla pressione esterna, il cui valore supera la pressione osmotica. In questo caso, le molecole d'acqua si muovono nella direzione opposta, cioè da una soluzione più concentrata a una soluzione con una concentrazione inferiore. Pertanto, l'eccesso di pressione, la cui ampiezza supera la grandezza dell'osmotico, "forza" le molecole d'acqua a diffondersi attraverso la membrana nella direzione opposta, opposta all'osmosi diretta.

  Purificazione dell'acqua ad osmosi inversa: il principio di funzionamento dei sistemi a membrana

Il metodo di purificazione dell'acqua, che si basa sul processo di osmosi inversa, è stato utilizzato dall'inizio degli anni '60 del secolo scorso come metodo principale di dissalazione dell'acqua di mare. Ad oggi, utilizzando tali impianti, vengono prodotte centinaia di migliaia di tonnellate di acqua potabile in bottiglia al giorno, la cui efficacia non è in dubbio. In breve, i filtri per osmosi inversa possono essere descritti come segue: sono dispositivi basati sull'innovativa tecnologia di purificazione dell'acqua. Se non si entra nei dettagli e si eliminano tutte le sfumature tecnologiche, l'acqua viene filtrata in esse a causa della presenza di una speciale membrana progettata per rimuovere le impurità nell'acqua disciolta. Utilizzando la tecnologia di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa, è possibile purificare l'acqua da particelle le cui dimensioni non superano 0,001-0,0001 micron. Questa gamma comprende la maggior parte delle impurità presenti nell'acqua: sali di durezza, coloranti, piccole molecole, ioni sodio, solfati e nitrati. Se, prima dell'uso diretto di impianti di osmosi inversa, vengono utilizzate ulteriori fasi di purificazione, quali micro, ultra e nanofiltrazione, nonché la pulizia meccanica, l'efficienza di pulizia con l'aiuto di impianti di osmosi inversa aumenterà in modo significativo.

Foto di osmosi inversa

Al centro del lavoro dei sistemi di osmosi inversa ci sono le tecnologie baromembrane, secondo le quali la forza trainante del processo è la differenza di pressione creata su entrambi i lati della membrana semipermeabile. È realizzato con materiali porosi come poliammide o pellicole di acetato di cellulosa e fibre cave. Dal punto di vista delle funzionalità di progettazione, esistono due tipi di elementi filtro:

• Fibra cava;
• Roll.

! importanteNei sistemi di trattamento delle acque, i più comuni sono gli elementi ad osmosi inversa del tipo a rotolo, costituiti da due membrane semipermeabili e uno strato di elementi flessibili del tipo a nastro, che sono avvolti su un tubo di drenaggio centrale perforato. L'acqua di fonte sottoposta a purificazione entra nel modulo del rotolo e, per le peculiarità della sua struttura, è divisa in due flussi:

La maggior parte dei modelli ad osmosi inversa ha un prefiltro da 5 micron e un filtro a carbone attivo da 5 micron, quindi l'acqua passa attraverso un filtro a sedimenti da 5 micron e infine passa attraverso la membrana osmotica di microfiltrazione finale. In questo momento, l'acqua defluisce: una parte termina nello scarico e l'altra viene purificata, che beviamo. Le tariffe sono disponibili online come kit, che di solito costano meno di 100 euro.

I prodotti per la pulizia di ultima generazione sono così compatti che possono essere collocati sotto una presa della cucina. Sono anche eleganti di volta in volta e non dovrebbero essere trascurati; sono silenziosi. I prodotti di ultrafiltrazione possono resistere alla maggior parte dei contaminanti presenti nell'acqua potabile.

• permeato   - acqua purificata e dissalata che passa attraverso la membrana;
• concentrato   - acqua, caratterizzata da un alto contenuto di impurità che non sono passate attraverso i pori della membrana.

  La struttura della membrana di filtrazione e le sue funzioni

La membrana di filtrazione è un polimero composito, caratterizzato da una densità irregolare e costituito da due strati che sono indissolubilmente interconnessi. Lo spessore dello strato esterno è 0,00001 pollici. Ha una funzione barriera e giace su uno strato meno denso con uno spessore di 0,005 pollici. Una membrana ad osmosi inversa è un elemento filtrante che soddisfa tutti i requisiti, quindi, teoricamente, nell'acqua passata attraverso la membrana, indipendentemente dalla concentrazione iniziale di sostanze minerali nell'acqua, non dovrebbero essere presenti impurità. Infatti, nell'acqua passata attraverso il filtro, c'è una piccola quantità di impurità minerali in una concentrazione di 6-7 mg / l, che soddisfa anche i requisiti sanitari per l'acqua potabile.

La funzione principale della membrana filtrante, come suggerisce il nome, è la filtrazione, che viene effettuata attraverso i pori del materiale. L'acqua che passa attraverso la membrana del filtro contiene composti a basso peso molecolare e ioni che sono più piccoli delle molecole d'acqua. Altre impurità presenti nell'acqua, come virus, singole molecole, nonché sali disciolti e ioni metallici, vengono trattenute.

Durante il funzionamento dell'osmosi inversa, la superficie e i pori della membrana semipermeabile vengono gradualmente contaminati, il che influisce negativamente sulle prestazioni dell'installazione. Per ripristinare le caratteristiche operative iniziali del dispositivo, è necessario lavare il dispositivo, chiamato anche ciclo di rigenerazione. Il modo più comune per pulire la superficie di una membrana è lavarla indietro con un flusso di acqua o spurgarla con aria compressa.

! importantePer aumentare l'intervallo di tempo tra la pulizia del dispositivo, gli esperti raccomandano di aggiungere sostanze chimiche al flusso fognario che impediscono la formazione di fanghi. I reagenti più comunemente usati sono l'acido solforico e / o l'inibitore, che vengono aggiunti all'acqua dopo aver attraversato l'unità di pretrattamento.

  I componenti principali delle piante ad osmosi inversa

La composizione degli impianti di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa è piuttosto variabile e dipende dalla composizione dell'acqua trattata e dalle condizioni in cui viene eseguito questo processo. Tuttavia, esistono attrezzature di base standard, inclusi i seguenti elementi funzionali:

• Il pre-filtroprogettato per il pretrattamento dell'acqua, durante il quale vengono rimosse particelle solide di dimensioni fino a 5 micron;
• Blocco filtroprogettato per il montaggio di moduli a membrana direttamente coinvolti nella filtrazione dell'acqua;
• Attrezzatura di pompaggio, in altre parole, una pompa per osmosi inversa, creando la differenza di pressione necessaria, fornendo un flusso di fluido inverso;
• Installazione a strappo;
• Normativa e strumentazionefornire controllo e controllo automatico dell'installazione di osmosi inversa;
• Unità di lavaggioprogettato per garantire il risciacquo della superficie della membrana al momento giusto al fine di aumentare la produttività dell'installazione.

Cartucce aggiuntive che svolgono funzioni secondarie e sono installate nel sistema per migliorare le caratteristiche di qualità dell'acqua:

• mineralizera causa dell'uso di cui l'acqua da purificare è satura di minerali e sali necessari per mantenere un normale equilibrio salino nel corpo. Inoltre, l'acqua che passa attraverso i filtri dell'acqua ad osmosi inversa ha un pH più elevato;
• ionizzatoreprogettato per ionizzare l'acqua e rimuovere gli ioni negativi. L'acqua che passa attraverso i filtri con ionizzatori è caratterizzata da un più facile assorbimento nel corpo umano, contribuisce alla regolazione ottimale del livello di pH, nonché alla rimozione delle tossine dal corpo;
• Cartuccia bioceramicaripristinando la struttura naturale dell'acqua. L'uso dell'acqua che passa attraverso un'unità di osmosi inversa con una cartuccia bioceramica aiuta a purificare il corpo, rimuovere le tossine e rallenta l'ossidazione dei radicali liberi;
• Cartuccia ammorbidenteImpostando quale, otterrai acqua purificata dagli ioni calcio, che è responsabile della durezza dell'acqua.

! importante  Se si utilizza un'unità di osmosi inversa con una cartuccia aggiuntiva, è necessario assicurarsi che abbia un doppio rubinetto progettato per l'acqua che ha subito ulteriore purificazione e acqua che è passata solo attraverso un filtro per osmosi inversa.

  Il processo di purificazione dell'acqua mediante osmosi inversa

Lo schema classico di purificazione dell'acqua che utilizza un'unità di osmosi inversa è a cinque stadi e comprende una sequenza di passaggi, il cui rispetto è riconosciuto come la principale garanzia di un'efficace purificazione dell'acqua. Il principio di funzionamento dei moderni impianti di osmosi inversa si basa sul passaggio dell'acqua che ha subito una pulizia meccanica preliminare attraverso una membrana semipermeabile, caratterizzata dalla presenza di pori microscopici che intrappolano i contaminanti, che vengono successivamente lavati via dal flusso di acqua nel sistema fognario. La pulizia meccanica preliminare è il primo e necessario stadio di purificazione dell'acqua, poiché le particelle più grandi che cadono nei pori della membrana di filtrazione possono ostruirle, riducendo le caratteristiche operative dell'unità di osmosi inversa o disabilitandola completamente.

La fase di pretrattamento prevede il passaggio dell'acqua attraverso il filtro, che include un sistema a cartuccia, ed è composta da più fasi, che saranno elencate di seguito:

• Filtro grossoritardando le particelle meccaniche di grandi dimensioni (sabbia e ruggine);
• Blocco di carbone, destinato alla purificazione dell'acqua da prodotti petroliferi, fenoli, cloro e metalli pesanti;
• Filtro fine  - lo stadio durante il quale avviene la depurazione finale dell'acqua, che prevede la rimozione di particelle di dimensioni inferiori a 1 micron.

• Nella quarta fase di purificazione, l'acqua passa direttamente attraverso membrana ad osmosi inversa. In questa fase, l'acqua viene filtrata attraverso i pori della membrana, la cui dimensione aiuta a rimuovere batteri e altre impurità di "piccolo calibro" dall'acqua;
• Dopo la filtrazione dell'acqua attraverso i pori della membrana ad osmosi inversa, si accumula in un contenitore sigillato in metallo o plastica, separato da una membrana di gomma. Da un lato dalla membrana, l'aria viene pompata nel contenitore, dall'altro entra l'acqua.
• Dopo aver aperto il rubinetto, l'acqua viene espulsa dal serbatoio, dopo di che passa attraverso la quinta fase di pulizia - filtro a carbone. Dopo una purificazione in cinque passaggi, l'acqua diventa completamente pronta per l'uso, ha un gusto e un odore gradevoli.

! importante  L'unico inconveniente degli impianti di osmosi inversa è il tempo di pulizia dovuto alla loro bassa produttività.

  Vantaggi dei filtri ad osmosi inversa

• Il più alto livello di purificazione dell'acqua rispetto ad altre unità di filtrazione;
• Non è necessario utilizzare reagenti aggiuntivi durante il funzionamento di impianti di osmosi inversa;
• Gli impianti di osmosi inversa sono caratterizzati da un layout compatto delle apparecchiature incluse nel loro kit;
• In vendita puoi trovare molti modelli di filtri ad osmosi inversa, caratterizzati da prestazioni diverse e una vasta gamma di caratteristiche operative, che consente di utilizzarli sia per scopi domestici che commerciali;
• Facilità d'uso e poco impegnativo durante il funzionamento;
• Il funzionamento automatizzato dell'installazione è un altro vantaggio dei filtri ad osmosi inversa;
• Le caratteristiche di progettazione di tali installazioni sono anche ai massimi livelli. La loro caratteristica distintiva è un sistema modulare, grazie al quale hai l'opportunità di aumentare la produttività dell'installazione con apparecchiature standard integrando cartucce filtranti aggiuntive;
• Le tubazioni e i raccordi degli impianti di osmosi inversa sono realizzati con materiali resistenti alla corrosione, il che influisce positivamente anche sulle loro caratteristiche operative.

• Prima di procedere con l'acquisto di tutti gli elementi costitutivi per l'installazione di un sistema operativo inverso, è necessario determinare la pressione dell'acqua nel tubo. Se non supera 2,5 bar, è necessario acquistare una pompa di aumento della pressione.
• Inoltre, è importante calcolare la quantità di acqua di cui hai bisogno al giorno. Va ricordato che le prestazioni della membrana, che può pulire da 50 a 100 galloni di acqua al giorno, determinano le prestazioni dell'intero sistema.
• Per la selezione ottimale di tutti i filtri e di eventuali cartucce integrate, si consiglia di eseguire un'analisi preliminare dell'acqua, in particolare la sua composizione minerale. Un'unità di osmosi inversa standard include tre pre-filtri, tuttavia, nel caso di acqua di alta qualità e le sue caratteristiche organolettiche ottimali, il loro numero può essere ridotto a due.
• Oltre agli elementi di cui sopra, è necessario acquistare un limitatore di flusso d'acqua, che è un tubo con un foro calibrato e un inserto in plastica, progettato per scaricare il flusso d'acqua nel sistema fognario.

Per scegliere il giusto limitatore di flusso, è necessario tenere conto delle prestazioni della membrana:

• Una membrana in grado di pulire 50 litri d'acqua richiederà un limitatore di flusso di 300;
• Per una membrana che pulisce 75 litri d'acqua - 450 limitatore di flusso;
• Per una membrana che pulisce 100 litri d'acqua, un limitatore di flusso di 550.
• Per aumentare le prestazioni del sistema, si consiglia di installare un cambio davanti al prefiltro.
• Nel processo di installazione dei filtri per osmosi inversa, tutti i componenti del sistema devono essere collegati utilizzando tubi di plastica nella sequenza corretta e nastro sigillante e traino con sigillante devono essere utilizzati per sigillare le connessioni.

Durante il montaggio di impianti di osmosi inversa, saranno necessari i seguenti materiali:

Membrana e alloggiamento per esso;

Sistema di filtraggio: filtri meccanici, filtro a carbone e filtri aggiuntivi;

• Serbatoio di stoccaggio;
• Pompa ad osmosi inversa;
• Limitatore di portata;
• Manometro per la misurazione della pressione dell'acqua;
• Contatore dell'acqua fredda;
• riduttore;
• gru;
• Scheda per il collegamento di filtri;
• Due metri di tubo di piccolo diametro;
• Scarico fascetta sul tubo alla fognatura;
• FUM tape e rimorchio.

  Come installare un sistema di osmosi inversa? Punti chiave

• A causa del fatto che esistono diversi modi per installare i filtri per osmosi inversa, prima di tutto, tra tutte le opzioni esistenti, è necessario scegliere il più adatto per il funzionamento a casa. L'opzione più comune è installare e collegare l'osmosi inversa sotto il lavandino.
• L'installazione del sistema può essere eseguita sia in verticale che in orizzontale. Se si è dovuto rimanere a corto di spazio sotto il lavandino quando si posiziona il serbatoio di accumulo, può essere collocato nell'armadio da cucina o nella posizione laterale, senza influire sul funzionamento dell'installazione.
• Inoltre, l'uscita finale dell'acqua deve essere collegata a un rubinetto separato, che deve essere installato in prossimità del lavandino o collegato a un dispositivo, ad esempio una macchina per il caffè.

! importante  I filtri con membrana integrata e cartucce aggiuntive devono essere posizionati in modo tale che durante il funzionamento abbiano un comodo accesso per la sostituzione delle cartucce.

• Per garantire la rimozione dell'acqua nel sistema di osmosi inversa, è necessario inserire un raccordo a T nel tubo con acqua fredda.

! importante  Se diventa necessario installare una pompa booster, deve essere posizionata in modo tale che si trovi di fronte alla membrana semipermeabile ad osmosi inversa, ma dopo i pre-filtri. Tale posizionamento della membrana prolunga la vita della pompa, poiché non si ostruisce con l'acqua del rubinetto.

• A questo proposito, la pompa è alimentata dalla rete elettrica, al fine di evitare perdite e ulteriori cortocircuiti, è necessario sigillare accuratamente tutti i giunti.
• Inoltre, è necessario prestare attenzione all'installazione di una valvola a quattro vie, progettata per chiudere l'alimentazione di acqua in caso di tracimazione del serbatoio di accumulo. All'ingresso di una valvola, l'acqua viene fatta passare attraverso un filtro meccanico e, dall'altra, l'acqua viene fornita alla membrana ad osmosi inversa.
• I rimanenti connettori sono collegati allo spazio tra il serbatoio di stoccaggio e la membrana. Nel caso di installazione di un sistema in cui non è presente un serbatoio di stoccaggio, entrambi i connettori sono diretti nel sistema fognario.
• Per installare il rubinetto dell'acqua potabile sul lavandino, è necessario preparare fascette stringitubo e dadi di fissaggio. Se non è presente un foro corrispondente per il rubinetto, è necessario tagliarlo con un trapano e un trapano diamantato.

! importante  Quando si installa il filtro, è necessario montare il morsetto sul tubo di scarico, che dovrebbe essere posizionato sopra la tapparella idraulica.

• Dopo aver completato l'installazione, lavare il sistema scaricando dell'acqua filtrata. Per eseguire questa manipolazione, è necessario chiudere la valvola nel serbatoio e per qualche tempo tenere aperta la valvola. Dopo aver soddisfatto questa condizione, chiudere il rubinetto e aprire il serbatoio. Dopo che è stato riempito, tutta l'acqua deve essere scaricata nella fogna. Se si implementano tutte le raccomandazioni di cui sopra, si può essere certi della corretta qualità dell'acqua filtrata.

  Come prolungare la vita del sistema? Sostituzione della cartuccia

• Nel processo di purificazione dell'acqua a casa, è importante mantenere le condizioni adeguate degli impianti di osmosi inversa sostituendo tempestivamente i materiali di consumo.
• Data la quantità di acqua purificata, la cui quantità può essere seguita dal contatore, la sostituzione dei filtri meccanici e di carbone deve essere effettuata almeno una volta ogni 3-6 mesi;
• Anche la durata della membrana ad osmosi inversa è variabile e, a seconda della quantità, della temperatura e della qualità dell'acqua, varia da 1 a 5 anni.

La necessità di sostituire la membrana può essere giudicata dai seguenti segnali:

• Riduzione della pressione nel sistema;
• Deterioramento delle caratteristiche qualitative dell'acqua filtrata;
• La comparsa di sedimenti nella membrana.

! importante  Se il sistema di pulizia non viene utilizzato per una settimana, la membrana deve essere disinfettata.