Come gestire l'incrostazione della membrana dell'impianto di osmosi inversa
L'incrostazione della membrana si riferisce al fenomeno irreversibile per cui particelle, particelle colloidali o macromolecole di soluto nella soluzione di alimentazione a contatto con la membrana si adsorbono e si depositano sulla superficie o sui pori della membrana a causa di interazioni fisiche o chimiche con la membrana o di polarizzazione della concentrazione che fa sì che alcuni soluti superino la loro solubilità ed effetti meccanici, con conseguente riduzione delle dimensioni dei pori della membrana o ostruzione e una significativa riduzione del flusso della membrana e delle caratteristiche di separazione.
Contaminazione microbica
1) Motivi della sua formazione
La contaminazione microbica si riferisce al fenomeno per cui i microrganismi si accumulano all'interfaccia tra membrana e acqua, compromettendo così le prestazioni del sistema. Questi microrganismi si moltiplicano e crescono utilizzando le membrane a osmosi inversa come vettori e nutrienti provenienti dalla sezione di acqua concentrata dell'osmosi inversa, formando uno strato di biofilm sulla superficie della membrana. Ciò porta a un rapido aumento della differenza di pressione tra l'ingresso e l'uscita del sistema a osmosi inversa, a una rapida diminuzione della produzione di acqua e della velocità di desalinizzazione e all'inquinamento dell'acqua prodotta. I biofilm composti da microrganismi possono degradare direttamente (attraverso l'azione enzimatica) o indirettamente (attraverso il pH locale o il potenziale riducente) i polimeri della membrana o altri componenti dell'unità a osmosi inversa, con conseguente riduzione della durata della membrana, danni all'integrità della struttura della membrana e persino gravi guasti del sistema.
2) Il metodo di controllo
Il metodo di controllo dell'inquinamento biologico può essere ottenuto sterilizzando e disinfettando in modo continuo o intermittente l'acqua in ingresso. È necessario installare dispositivi di sterilizzazione e dosaggio per l'acqua grezza raccolta in superficie e nel sottosuolo poco profondo, e aggiungere fungicidi a base di cloro. Il dosaggio si basa generalmente su un contenuto residuo di cloro nell'affluente superiore a 1 mg/L.
Incrostazione chimica
1) Motivi della sua formazione
Le cause più comuni di inquinamento chimico sono la deposizione di incrostazioni carbonatiche all'interno dei componenti della membrana, dovuta principalmente a malfunzionamenti, a un sistema di dosaggio incompleto dell'inibitore di calcare e all'interruzione del dosaggio durante il funzionamento. Se non rilevati tempestivamente, entro pochi giorni si verificheranno fenomeni di aumento della pressione di esercizio, aumento della differenza di pressione e riduzione della produzione d'acqua. Se l'inibitore di calcare selezionato non è adatto alla qualità dell'acqua o il dosaggio è insufficiente, si verificheranno incrostazioni anche all'interno dell'elemento della membrana. Incrostazioni lievi all'interno dell'elemento della membrana possono essere ripristinate tramite pulizia chimica e, nei casi più gravi, possono anche causare la rottamazione di elementi della membrana fortemente inquinati.
2) Il metodo di controllo
Il metodo di controllo per prevenire la formazione di calcare all'interno dell'elemento a membrana consiste innanzitutto nel selezionare un inibitore di calcare a osmosi inversa adatto alla qualità dell'acqua di alimentazione del sistema e determinarne il dosaggio ottimale. In secondo luogo, è necessario rafforzare il monitoraggio del sistema di dosaggio, monitorare attentamente anche le minime variazioni dei parametri operativi e identificare tempestivamente la causa di eventuali anomalie. Inoltre, l'elevato contenuto di Fe3+ nell'acqua è causato principalmente dalle condotte. Pertanto, si consiglia di utilizzare il più possibile tubazioni in plastica rivestite in acciaio per le condotte di alimentazione dell'acqua, comprese quelle di alimentazione, al fine di ridurre il contenuto di Fe3+.
Particolato sospeso e inquinamento colloidale
1) Motivi della sua formazione
Particelle sospese e colloidi sono le principali sostanze che ostruiscono le membrane a osmosi inversa e sono anche la causa principale del superamento dell'indice di densità dei fanghi (SDI) dell'effluente. A causa delle diverse fonti idriche e delle diverse regioni, si verificano variazioni significative nella composizione di particelle sospese e colloidi. I principali componenti delle acque superficiali non inquinate e delle falde acquifere superficiali sono batteri, argilla, silice colloidale, ossidi di ferro, prodotti di acidi umici, nonché l'apporto artificialmente eccessivo di coagulanti e agenti coagulanti (come sali di ferro, sali di alluminio, ecc.) nel sistema di pretrattamento. Inoltre, la precipitazione formata dalla combinazione di polimeri a carica positiva nell'acqua grezza e di inibitori di calcare a carica negativa nei sistemi a osmosi inversa è anch'essa una delle cause di tale inquinamento.
2) Il metodo di controllo
Quando il contenuto di solidi sospesi nell'acqua grezza supera i 70 mg/L, si utilizzano solitamente metodi di pretrattamento basati su coagulazione, chiarificazione e filtrazione; quando il contenuto di solidi sospesi nell'acqua grezza è inferiore a 70 mg/L, si utilizza solitamente la filtrazione con coagulazione per il pretrattamento; quando il contenuto di solidi sospesi nell'acqua grezza è inferiore a 10 mg/L, si utilizza solitamente il metodo di pretrattamento tramite filtrazione diretta. Inoltre, la microfiltrazione o l'ultrafiltrazione sono metodi di trattamento a membrana efficaci per la rimozione di torbidità e materia organica insolubile, recentemente emersi. Possono rimuovere tutti i solidi sospesi, i batteri, la maggior parte dei colloidi e la materia organica insolubile, e rappresentano un processo di pretrattamento ideale per i sistemi a osmosi inversa.