Oggi vorrei parlare brevemente della "tecnologia di trattamento dell'acqua integrata a membrana", che è una combinazione di processi di trattamento dell'acqua incentrati su tecnologie a membrana come microfiltrazione/MF, ultrafiltrazione/UF, nanofiltrazione/NF, osmosi inversa/RO ed EDI/elettrodeionizzazione.
(1) Cos'è esattamente un dispositivo ROR?
ROR sta per Reuse of (Reverse Osmosis) Reject, ovvero un dispositivo per il riutilizzo (osmosi inversa) del concentrato.
Definizione ristretta: ROR equivale a "osmosi inversa secondaria".
In condizioni consentite (ovvero, la qualità del concentrato RO non è troppo scarsa), il concentrato può subire "osmosi inversa secondaria" dopo l'addolcimento o l'aggiunta di una grande dose di inibitore del calcare per massimizzare l'utilizzo delle risorse idriche e il tasso di recupero complessivo del sistema.
Definizione ampia: ROR si riferisce a tutti i processi e le tecnologie che possono migliorare l'utilizzo dei concentrati.
A rigor di termini, il concentrato qui non include solo il concentrato RO ma può riferirsi a vari tipi di concentrato. Prendendo come esempio il concentrato RO, a causa delle differenze nella qualità dell'acqua non depurata e nei processi di trattamento front-end, la composizione e la concentrazione del concentrato RO possono diventare eccessivamente complesse. In questi casi, il semplice pretrattamento tradizionale, l'addolcimento o la semplice aggiunta di prodotti chimici non sono sufficienti per soddisfare i requisiti di acqua di alimentazione per l'"osmosi inversa secondaria" (batteria ordinaria/salmastra/resistente alle incrostazioni-/avvolta).
In questa situazione, membrane specializzate come l'osmosi inversa a bobina avvolta (STRO), l'osmosi inversa con tubo a disco (DTRO) e l'osmosi inversa con tubo a disco ciclonico (CDRO), nonché processi di trattamento individuali o sinergici come la separazione del sale con nanofiltrazione (NF) e gli evaporatori, possono ancora ottenere il riutilizzo delle risorse idriche del concentrato.
In breve: se non diversamente specificato, ROR equivale a "osmosi inversa secondaria", gli ausili di pretrattamento necessari devono essere selezionati e configurati di conseguenza.
(2) L'effluente dell'MBR può essere immesso direttamente nel sistema a membrana RO?
Essendo una perfetta combinazione di tecnologia biochimica e di membrana, la qualità dell'effluente dell'MBR dipende dalla qualità dell'acqua non depurata, dalla precisione del processo della membrana e dalla stabilità operativa complessiva del sistema MBR.
Per i sistemi RO (generalmente riferiti specificamente alle membrane a spirale avvolte antivegetative convenzionali per acqua salmastra), l'impatto più probabile dell'effluente MBR è un COD elevato. Ciò è dovuto principalmente ai tre fattori sopra menzionati e un esame più attento rivela la composizione della materia organica.
Dal punto di vista dei produttori di membrane, i sistemi RO hanno limiti COD molto severi (COD < 10 mg/L). Sappiamo però anche che rispettare rigorosamente questo requisito sarebbe estremamente difficile.
Pertanto, nelle applicazioni pratiche, generalmente preferiamo standard intorno alla Classe A/B per gli impianti di trattamento delle acque reflue.
Naturalmente, l’adozione di tali standard spesso richiede un’ulteriore considerazione del sacrificio del flusso della membrana, di una maggiore frequenza di pulizia chimica e di una durata di vita ridotta della membrana.
Considerando la stabilità del funzionamento dell'MBR, la completezza della progettazione del sistema, la qualità degli elementi della membrana e la mancanza o la completa inattività delle capacità operative e di manutenzione complete, la probabilità di problemi con questo tipo di processo MBR+RO è molto alta.
Tuttavia, a differenza del processo RO+EDI di Classe I (che spesso causa problemi di sistema a causa di funzionamento e manutenzione impropri), consiglierei senza esitazione di utilizzare il processo RO+EDI di Classe II come alternativa.
I processi MBR+RO sono spesso utilizzati in scenari che coinvolgono grandi volumi d'acqua. Se nel mezzo vengono utilizzati processi di collegamento più conservativi, come l’ultrafiltrazione tubolare, ciò porterà inevitabilmente a un aumento significativo degli investimenti nelle apparecchiature e dei costi di manutenzione, vanificando così lo scopo originale del processo MBR.
Pertanto, ho sempre mantenuto un atteggiamento neutrale, di attesa-e-vedi nei confronti dell'alimentazione diretta degli effluenti MBR in un sistema RO. In poche parole, è fondamentale distinguere rigorosamente il tipo di acque reflue (composizione), analizzare/prevedere la qualità degli effluenti dell'MBR e riservare lo spazio e il budget necessari per collegare i processi.
Clienti e produttori sono come una coppia che vive insieme; prima della collaborazione c'è tensione reciproca; dopo la collaborazione, se nulla va storto, le cose sono armoniose (almeno pacifiche); ma quando sorgono problemi, ci sono litigi di ogni genere.
In breve: il processo MBR+RO in sé va bene; la chiave è prestare attenzione all'analisi e al controllo dettagliati durante il processo.
Ok, dopo aver discusso queste due questioni dettagliate relative ai processi ROR e MBR+RO, estendiamo la nostra discussione alle tendenze più ampie nelle applicazioni della tecnologia a membrana nel campo del trattamento dell'acqua, in particolare l'applicazione dei processi di trattamento dell'acqua integrati a membrana-.
Come ho già detto molte volte, i due obiettivi principali nel campo del trattamento delle acque attualmente sono la produzione di acqua ultrapura con purezza più elevata e il trattamento delle acque reflue più complesse (e impegnative). Il primo è tipicamente esemplificato dalla produzione di acqua ultrapura per semiconduttori-, mentre il secondo è tipicamente esemplificato dal trattamento a scarico quasi-zero nelle industrie chimiche del carbone.
Alcuni punti aggiuntivi:
① Fonti d'acqua inquinate: acque reflue industriali, acque reflue municipali, acque reflue domestiche, ecc.; Fonti d'acqua naturali: acqua di rubinetto comunale, acqua di superficie, acqua sotterranea, ecc.
② Per quanto riguarda il posizionamento del processo di filtrazione a sabbia e ultrafiltrazione per coagulazione, per le fonti d'acqua naturali, personalmente preferisco la stessa fase; per le fonti d'acqua inquinate, personalmente preferisco la stessa fase o una fase prima/dopo.
③ Se il permeato del primo-stadio RO di fonti di acqua inquinata deve essere utilizzato per produrre acqua ultrapura, personalmente consiglio di inviarlo alla sezione RO originale del primo-stadio del sistema. Inviarlo direttamente alla sezione RO del secondo-stadio comporterebbe un carico pesante sul sistema (considerando principalmente fattori come TOC).
④ La scelta di membrane speciali e di desalinizzazione con nanofiltrazione deve considerare pienamente il volume di trattamento e la qualità dell'acqua, soprattutto in combinazione con la selezione dell'evaporatore e i costi di manutenzione. Non è necessario che le apparecchiature su piccola-scala perseguano eccessivamente i rapporti di concentrazione; più lungo è il processo del sistema, maggiori sono i punti di rischio.
⑤ Niente è assoluto; lascia sempre spazio di manovra nelle tue azioni. Analizza i problemi specifici in modo specifico ed è sempre bene fare più test e confronti.