Come funzionano e operano gli impianti di desalinizzazione

Uno dei metodi più efficaci di desalinizzazione dell'acqua di mare è l'osmosi inversa. Dagli anni '70, l'osmosi inversa è stata utilizzata per purificare l'acqua per una varietà di scopi, compresa la produzione di acqua dolce da acqua di mare salata.

Questa tecnologia prevede un particolare tipo di filtrazione (ultrafiltrazione) dell'acqua di mare pressurizzata attraverso membrane semipermeabili (ad osmosi inversa). Queste membrane trasportano le molecole di acqua di mare attraverso i loro micropori sotto pressione, ma trattengono ioni salini e altre impurità. La pressione in tali impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare varia da 25 a 50 atm.

Oggi nell'industria, le membrane ad osmosi inversa per gli impianti di dissalazione sono prodotte da acetato di cellulosa o poliammide sotto forma di rotoli e fibre. Oltre alle membrane, gli impianti di desalinizzazione ad osmosi inversa includono nella loro progettazione: pompe ad alta pressione, filtri per acque fini, sistemi di trattamento chimico, scrubber chimici e unità modulo filtrante.

I tubi di desalinizzazione sono realizzati in materiale poroso, rivestiti internamente con pellicola di acetato di cellulosa. Questo film funge anche da membrana ad osmosi inversa. Diversi di questi tubi sono installati in parallelo in un impianto di desalinizzazione.

L'acqua di mare viene pompata attraverso i tubi (a una pressione fino a 100 bar) in un flusso continuo. All'uscita si ottengono due flussi: acqua demineralizzata (il cosiddetto permeato) e un concentrato con sali, che di solito va come scarto di produzione.

Il volume di acqua dolce ricevuta nell'impianto per un certo periodo di tempo è proporzionale alla pressione generata dalla pompa. Le caratteristiche delle membrane determinano la massima pressione di esercizio consentita.

Se la pressione risulta essere troppo alta, la membrana si ostruirà semplicemente con impurità o lascerà passare molti sali disciolti; in casi estremi, la membrana può rompersi. Se la pressione è bassa, il processo di desalinizzazione rallenterà.

La qualità della desalinizzazione dell'acqua di mare e la velocità operativa della membrana sono legate a vari fattori. Innanzitutto con il contenuto totale di sale nell'acqua in ingresso, la sua composizione salina, la temperatura dell'acqua e la pressione di esercizio.

Ad esempio, se si desalinizza la normale acqua salata da un pozzo a una pressione di 50 bar, da 1 metro quadrato di membrana ad osmosi inversa verrà fornita per ottenere circa 0,7 tonnellate di acqua dolce al giorno. Pertanto, impianti di desalinizzazione più potenti (per decine e centinaia di metri cubi d'acqua al giorno) utilizzano più tubi.

Gli impianti di desalinizzazione ad osmosi inversa presentano una serie di vantaggi.I costi dell'elettricità sono relativamente bassi, le unità sono compatte e facili da installare e utilizzare e, infine, il funzionamento dell'unità è facile da automatizzare. Il controllo dell'impianto di desalinizzazione può essere completamente automatico o semiautomatico.

Durante il funzionamento dell'unità è importante ridurre la formazione di depositi salini nelle tubazioni; a tale scopo vengono utilizzati inibitori di sedimentazione. Per rimuovere i depositi dalle membrane si utilizza il suddetto dispositivo di lavaggio chimico. Il consumo di concentrato e permeato durante il trattamento dell'acqua è controllato da flussimetri. L'acqua in uscita viene valutata per la salinità e il livello di pH, con misuratori di salinità a flusso continuo e misuratori di pH.