Gli impianti ad osmosi inversa a produzione diretta, alcun le scelte costruttive

15 Dicembre 2021

In ambito domestico, l’esigenza di avere acqua trattata con osmosi in quantità e senza accumulo ha portato allo sviluppo di impianti a produzione diretta. L’acqua viene trattata al momento in quantità senza accumulo.
La scelta di progetto e costruttiva deve tener conto come sempre di diversi aspetti legati tra loro.

Sembrano banalità, ma trovare il giusto punto di equilibrio non è poi così scontato.

Membrane in serie o in parallelo?

In passato, era comune mettere le membrane in serie, ossia lo scarto della prima membrana veniva inviato alla seconda, con il vantaggio di risparmiare acqua. Ma il risparmio d’acqua non era sufficiente a giustificare una sostituzione dell’ultima membrana con una frequenza elevata. Questo perché l’acqua di scarto lasciava sull’ultima membrana una quantità di deposito elevato. Il diverso intasamento delle membrane creava una dissimmetria nella prestazioni, una regolazione della conducibilità non facile e durate delle parti di consumo limitate nel tempo.

Anche la soluzione di utilizzare tre membrane, di cui l’ultima riceveva lo scarto delle prime due non risolveva i temi indicati poco prima, (anche se la produzione di permeato era decisamente più elevata)

Le membrane in parallelo rispondono al requisito di lavorare in maniera omogenea, con la sostituzione di entrambe nello stesso periodo.

Oggi si utilizzano membrane 1812 o 2012, che hanno una durata in funzione dell’utilizzo, della qualità d’acqua in ingresso e delle scelte costruttive. Le membrane devono sempre rimanere il più possibile senza deposito superficiale. La membrana per lavorare bene e durare nel tempo ha “fame d’acqua”. Un rapporto 1 a 2, ossia un litro di permeato ogni due scartati è la soglia oltre la quale è bene non andare.

La pressione di esercizio che regola la portata non può eccedere per due motivi: se rallentiamo lo scarto aumentano i depositi, e nello stesso tempo sforziamo i componenti dell’impianto (i vessel!)

Membrana singola o due membrane in parallelo?

Oggi gli impianti lavorano con membrane per una capacità totale che oscilla tra i 300 e 400 GPD (4bar 20°C), con una produzione oraria che oscilla tra i 90 e 110 litri ora (sempre in assenza di ricircolo).

La differenza tra l’utilizzo di una membrana unica 3012 da 300, 400 o anche 500 GPD e la coppia di due membrane da 150-200 GPD risiede in due fattori: La superficie del tappo di chiusura del vessel e la velocità di flusso interna.

A 9 bar la spinta sul tappo delle 1812 è di circa 190 kg mentre a pari pressione la spinta sul tappo delle 3012 è più del doppio 420 kg. Il componente è quindi decisamente più sollecitato e a rischio rottura. (consideriamo inoltre che le spinte sono pulsate e quindi con un logoramento a fatica importante).

Altro aspetto da non sottovalutare è la velocità interna dell’acqua sulla membrana, è inversamente proporzionale al quadrato del raggio. Più aumenta il diametro e meno scorre veloce l’acqua. Nelle membrane 3012 non si può spingere verso l’alto la pressione di esercizio e nello stesso tempo il rapporto concentrato scarto deve scendere per garantire una velocità sufficiente per l’autopulizia superficiale. Le membrane più aumentano di diametro e più sono fameliche d’acqua a parità di produzione.