Soluzione di desalinizzazione dell'acqua di mare SWRO ---- Sistema di osmosi inversa per la desalinizzazione dell'acqua di mare per depuratore d'acqua

L’acqua è fonte di vita, risorsa naturale preziosa e insostituibile per l’essere umano, linfa vitale dello sviluppo sociale ed economico. La mancanza di risorse idriche e il sempre più grave inquinamento idrico sono diventati il collo di bottiglia che limita il progresso sociale e lo sviluppo economico. Oltre alla gestione scientifica e all’allocazione ottimale delle risorse idriche, è fondamentale anche sfruttare appieno il ruolo dei mezzi ad alta tecnologia nel riutilizzo dell’acqua. La desalinizzazione dell’acqua di mare è un sistema importante per risolvere la carenza di risorse idriche. Finora sono stati utilizzati dozzine di metodi di desalinizzazione dell'acqua di mare, tra cui principalmente la distillazione, il metodo a membrana, il metodo dell'elettrodialisi e il metodo di congelamento. Tra questi, il metodo dell'osmosi inversa (SWRO) a membrana è quello con lo sviluppo più rapido, l'investimento più basso, il maggior risparmio energetico e la tecnologia di desalinizzazione a basso costo. Il sistema di osmosi inversa è una tecnologia di trattamento dell'acqua efficiente ed ecologica, ampiamente utilizzata nella desalinizzazione dell'acqua di mare, nel trattamento delle acque industriali, nella purificazione dell'acqua potabile e in altri campi.

Il principio di funzionamento del sistema di desalinizzazione dell'acqua di mare ad osmosi inversa si basa principalmente sulla tecnologia di separazione a membrana. La tecnologia di separazione a membrana è un tipo di tecnologia per separare e purificare diverse sostanze passando selettivamente attraverso film polimerici. Nei sistemi di dissalazione ad osmosi inversa, il film polimerico è una struttura asimmetrica composta da una corteccia densa e uno strato di supporto sciolto. La densa corteccia è lo strato filtrante della membrana e ha una dimensione dei pori di livello micrometrico che impedisce il passaggio della maggior parte della materia sospesa, della materia disciolta e dei microrganismi. Lo strato di supporto sciolto è lo strato di supporto della membrana, che ha un grande diametro dei pori e può garantire la resistenza meccanica complessiva della membrana.

Flusso del processo del sistema ad osmosi inversa per la desalinizzazione dell'acqua di mare

I sistemi di desalinizzazione dell’acqua di mare a osmosi inversa (SWRO) sono diventati una tecnologia importante nel campo della desalinizzazione dell’acqua di mare, fornendo una soluzione sostenibile al sempre più grave problema della carenza idrica globale. Il processo di osmosi inversa dell’acqua di mare prevede diversi passaggi chiave per garantire che l’acqua potabile di alta qualità venga prodotta dall’acqua di mare. Comprendere la portata di un sistema ad osmosi inversa è fondamentale per comprenderne l'efficienza e i vantaggi della desalinizzazione. Il processo del sistema comprende le seguenti fasi: 1. Filtrazione primaria: l'acqua di mare grezza passa innanzitutto attraverso il filtro primario per rimuovere efficacemente particelle di grandi dimensioni, solidi sospesi e alcune impurità. Questo passaggio è fondamentale per preparare l'acqua di mare per l'ulteriore lavorazione, garantendo che la lavorazione successiva sia più efficiente.

2. Filtrazione secondaria: l'acqua filtrata primaria passa attraverso il filtro a carboni attivi per la filtrazione secondaria. Lo scopo di questa fase è rimuovere sostanze nocive come materia organica e cloro residuo, purificare ulteriormente l'acqua di mare e prepararsi per la fase successiva di trattamento. 3. Filtrazione di precisione: l'acqua viene quindi filtrata con precisione attraverso un filtro di precisione per rimuovere ulteriormente particelle, batteri e altre impurità. Questo passaggio garantisce che l'acqua sia completamente purificata prima di entrare nel cuore del processo di osmosi inversa. 4. Membrana ad osmosi inversa: l'acqua filtrata con precisione viene quindi diretta attraverso la membrana ad osmosi inversa, che è un componente chiave del sistema. Le membrane ad osmosi inversa aiutano a separare e rimuovere sali, sostanze organiche, metalli pesanti e altre sostanze per produrre acqua pura e desalinizzata. 5. Disinfezione e conservazione: dopo che l'acqua passa attraverso la membrana ad osmosi inversa, viene disinfettata per eliminare eventuali microrganismi rimanenti. L'acqua depurata viene poi stoccata in serbatoi pronti per la distribuzione e l'utilizzo.

I vantaggi dei sistemi ad osmosi inversa nella desalinizzazione dell’acqua di mare sono molteplici. Il sistema ha le caratteristiche di alta efficienza, tutela ambientale, risparmio energetico e sicurezza. La tecnologia dell'osmosi inversa può rimuovere oltre il 99% delle sostanze nocive come sale, materia organica, metalli pesanti, ecc., garantendo la produzione di acqua pura dall'acqua di mare e risolvendo l'urgente bisogno di risorse di acqua dolce. Anche i vantaggi ambientali dei sistemi ad osmosi inversa sono significativi. A differenza dei tradizionali metodi di desalinizzazione dell’acqua di mare, i sistemi RO non richiedono una grande quantità di sostanze chimiche, non producono acque reflue e sono rispettosi dell’ambiente. Questo approccio sostenibile alla desalinizzazione è in linea con gli sforzi globali volti a promuovere soluzioni di trattamento e conservazione dell’acqua rispettose dell’ambiente.

Oltre ai vantaggi ambientali, i sistemi ad osmosi inversa richiedono poca manutenzione, sono facili da utilizzare e adatti a una varietà di condizioni dell’acqua. Queste proprietà rendono i sistemi ad osmosi inversa un’opzione pratica e affidabile per la desalinizzazione, soprattutto in aree con limitate riserve di acqua dolce. In sintesi, il processo di un sistema di osmosi inversa nella desalinizzazione consiste in una serie di passaggi fondamentali che alla fine producono acqua potabile pura dall'acqua di mare. Grazie all’efficienza, ai vantaggi ambientali e all’adattabilità, i sistemi ad osmosi inversa sono una tecnologia chiave per affrontare la carenza idrica e garantire un accesso sostenibile alle risorse di acqua dolce.

Infiltrazione e osmosi inversa

L'osmosi inversa è il processo inverso dell'osmosi. La permeabilità è un fenomeno naturale. Le molecole d'acqua nella soluzione diluita si diffonderanno attraverso la membrana semipermeabile verso il lato della soluzione concentrata a una velocità relativamente elevata. Come mostrato nella figura, il livello del liquido sul lato dell'acqua dolce continuerà a diminuire, determinando una differenza di pressione idrostatica. La differenza nella pressione idrostatica a questo punto è chiamata pressione osmotica (la pressione osmotica tra l'interfaccia dell'acqua di mare e quella dell'acqua dolce è di circa 2,4 MPa).

Il processo di osmosi inversa è esattamente l'opposto. In SWRO, una pressione maggiore della pressione osmotica dell'acqua di mare su un lato farà sì che le molecole d'acqua presenti nell'acqua di mare passino attraverso la membrana e il sale venga intrappolato. Teoricamente, maggiore è la pressione esterna, più veloce sarà l'osmosi inversa delle molecole d'acqua nell'acqua di mare. Il componente principale del processo di osmosi inversa è una membrana sintetica semipermeabile che consente il passaggio quasi solo delle molecole d'acqua. La membrana piatta della membrana ad osmosi inversa deve essere trasformata in una determinata configurazione prima di poter essere utilizzata nell'ingegneria del trattamento dell'acqua. Al giorno d'oggi, nella desalinizzazione dell'acqua di mare, viene utilizzato principalmente l'elemento a membrana a spirale in poliammide aromatica.

Il diaframma di produzione dell'acqua viene inserito tra i due pezzi piatti della membrana e lo strato di membrana viene cementato insieme lungo i tre bordi dello strato di membrana, quindi combinato insieme al diaframma di ingresso dell'acqua e avvolto sul tubo centrale poroso. Infine, il cappuccio terminale forato viene installato su entrambe le estremità e incapsulato per realizzare l'elemento a membrana arrotolata. Gli elementi commerciali della membrana ad osmosi inversa sono disponibili in una varietà di specifiche, con l'elemento della membrana più utilizzato nella desalinizzazione con un diametro di 200 mm e una lunghezza standard di 1000 mm.

L'SWRO è costituito da una pompa ad alta pressione, un recipiente a pressione e un dispositivo di recupero dell'energia. Dopo che l'acqua di mare è stata pretrattata e pressurizzata mediante la pompa ad alta pressione nel recipiente a pressione dell'unità di osmosi inversa, l'acqua di mare passa prima attraverso il primo elemento a membrana e scorre nel canale della barriera di ingresso dell'elemento a membrana avvolto a spirale. Sotto una pressione più elevata, parte delle molecole d'acqua penetrano continuamente attraverso la membrana ed entrano nel tubo centrale dell'elemento della membrana a spirale attraverso il canale di flusso della barriera di produzione dell'acqua, generando acqua prodotta. Il resto dell'acqua in entrata continua a fluire lungo la direzione del flusso fino al successivo elemento della membrana. Questo processo viene eseguito a turno. Quando l'acqua influente passa attraverso il successivo elemento della membrana, la concentrazione dell'acqua influente aumenta. Quando attraversa l'ultimo elemento della membrana, l'acqua influente diventa acqua concentrata.

Diversamente dal metodo termico, SWRO non ha il processo di trasformazione di fase di evaporazione e condensazione. Il principale consumo energetico di SWRO è l'energia di pompaggio ad alta pressione per realizzare il processo di osmosi inversa, che rende il costo di produzione dell'acqua dell'osmosi inversa inferiore a quello del metodo termico. Inoltre, rispetto al metodo termico, la sua attrezzatura presenta anche caratteristiche di struttura modulare ed elevata flessibilità di processo. La sospensione e il mantenimento degli impianti locali non possono pregiudicare il funzionamento del resto dell'intero sistema. Tuttavia, SWRO richiede un processo di pretrattamento complesso e accurato e diversi produttori di membrane commerciali hanno requisiti rigorosi su SDI, pH, temperatura, cloro residuo e altri indicatori della membrana ad osmosi inversa in poliammide. Quando il pretrattamento non è conforme allo standard, l'inquinamento e il ridimensionamento della superficie della membrana saranno accelerati e la durata di servizio, il consumo di energia e la qualità dell'acqua prodotta del modulo a membrana saranno influenzati durante il funzionamento, aumentando così il costo di produzione dell'acqua .

Il dispositivo di recupero energetico è un'altra attrezzatura fondamentale. Il rapido sviluppo di SWRO è attribuito all'uso di dispositivi di recupero energetico con efficienza crescente nel sistema ad osmosi inversa oltre alla continua ottimizzazione dei materiali e dei componenti della membrana. Oggi, le unità di recupero di pressione di tipo PX altamente efficienti possono recuperare più del 95% dell’energia contenuta nell’acqua concentrata e pressurizzarla nell’acqua di mare, riducendo di quasi la metà il consumo energetico del processo di osmosi inversa. Il TDS dell'effluente primario dell'osmosi inversa è di circa 300-500 mg/L, che soddisfa i requisiti limitati dell'Organizzazione Mondiale della Sanità per l'indice TDS dell'acqua potabile (500 mg/L). SWRO è stato utilizzato per l'approvvigionamento di acqua potabile su larga scala in aree scarse d'acqua. Negli anni '80 SWRO iniziò a competere con il tradizionale processo termico. Grazie ai vantaggi del basso investimento in attrezzature, del breve ciclo di costruzione, del basso consumo energetico e di molti altri vantaggi, SWRO si è sviluppato rapidamente ed è diventato il processo più importante nel mercato globale della desalinizzazione. Attualmente, l’SWRO primario viene utilizzato principalmente nell’industria municipale, motivo per cui la capacità del processo di osmosi inversa sta crescendo rapidamente. La ricerca futura sul processo di osmosi inversa si concentrerà sullo sviluppo di nuove membrane e componenti della membrana per osmosi inversa più durevoli e a risparmio energetico, sulla riduzione del consumo energetico operativo e dei costi di manutenzione e sulla riduzione dei costi di produzione dell'acqua. S19qen

In pratica, il sistema ad osmosi inversa è diventato una tecnologia importante nel campo del trattamento delle acque. Ad esempio, nel campo della desalinizzazione dell’acqua di mare, i sistemi a osmosi inversa possono rimuovere efficacemente oltre il 99% del sale e di altre sostanze nocive dall’acqua di mare, ottenendo un’efficiente desalinizzazione dell’acqua di mare. Nel campo del trattamento delle acque industriali, il sistema ad osmosi inversa può fornire acqua di processo di alta qualità, migliorare l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto. Nel campo della purificazione dell'acqua potabile, il sistema ad osmosi inversa può rimuovere varie sostanze nocive nell'acqua e fornire acqua potabile sicura e sana. In breve, il sistema ad osmosi inversa è una tecnologia di trattamento dell’acqua efficiente ed ecologica con un’ampia gamma di prospettive applicative. Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, il sistema di osmosi inversa continuerà a migliorare e ottimizzare, per fornire acqua potabile e acqua industriale di migliore qualità per gli esseri umani.