Filtrazione convenzionale e su membrana: selezione di un pre SWRO

Il pretrattamento dell'acqua di mare è parte integrante di ogni impianto di desalinizzazione dell'acqua di mare a osmosi inversa (SWRO), utilizzato per rimuovere particolato, detriti, microrganismi, solidi sospesi e limo dall'acqua di mare di origine. Ma tra la filtrazione convenzionale e quella a membrana tra cui scegliere, qual è quella giusta per te? Nicolay Voutchkov confronta le due opzioni.

introduzione

Il pretrattamento dell'acqua di mare è parte integrante di ogni impianto di desalinizzazione dell'acqua di mare a osmosi inversa (SWRO). Idealmente, dopo il pretrattamento gli unici solidi rimasti nell'acqua di mare sarebbero i minerali disciolti e finché il sistema dell'acqua di mare viene utilizzato in modo da impedire ai minerali di precipitare sulla superficie della membrana, le membrane SWRO potrebbero funzionare senza alcuna pulizia per un molto tempo.

In realtà, tuttavia, i sistemi di pretrattamento rimuovono la maggior parte, ma non tutti, i solidi sospesi contenuti nell'acqua di mare di origine e quindi sono soggetti a incrostazioni da parte dei solidi sospesi, delle particelle e del limo che rimangono nell'acqua di mare dopo il pretrattamento. Le incrostazioni possono essere ripristinate mediante la pulizia periodica dell'SWRO, tuttavia in alcuni casi l'incrostazione della membrana potrebbe essere irreversibile e la pulizia potrebbe non ripristinare la produttività, il che potrebbe richiedere la sostituzione di alcune o tutte le membrane SWRO.

Due tipi di sistemi di pretrattamento vengono generalmente utilizzati per proteggere le membrane SWRO dalle incrostazioni: filtrazione su media granulare convenzionale e filtrazione su membrana. Attualmente, la filtrazione granulare convenzionale è la tecnologia di pretrattamento predominante per gli impianti di desalinizzazione di grandi e medie dimensioni. I filtri convenzionali per il pretrattamento dell'acqua di mare hanno configurazione e mezzi simili a quelli utilizzati nelle applicazioni di filtrazione dell'acqua dolce e potrebbero essere filtri a gravità o a pressione. I filtri di pretrattamento a gravità sono stati utilizzati per alcuni dei più grandi impianti di desalinizzazione SWRO al mondo oggi in funzione, come l'impianto di Ashkelon da 325.000 m³/giorno in Israele (vedere Figura 1).

I filtri granulari a pressione, ad esempio, vengono utilizzati per l'impianto da 160.000 m³/giorno a Perth, in Australia (vedere Figura 2). I filtri a pressione sono ampiamente utilizzati anche in piccoli impianti in tutto il mondo perché sono competitivi in ​​termini di costi, efficienti in termini di spazio e più facili e veloci da installare e utilizzare rispetto ai filtri a gravità con mezzi granulari. Spesso, quando l'acqua di mare viene raccolta tramite un'aspirazione aperta, vengono applicati filtri a pressione a doppio stadio (sabbia e antracite). Uno dei principali svantaggi economici di questi filtri è che funzionano sotto pressione e quindi utilizzano più energia rispetto ai filtri a gravità.

L'applicazione della filtrazione a membrana per il pretrattamento dell'acqua di mare è relativamente nuova. Attualmente, meno di una mezza dozzina di impianti di desalinizzazione dell’acqua di mare su larga scala in tutto il mondo utilizzano il pretrattamento a membrana. Questi sistemi di pretrattamento applicano membrane di ultrafiltrazione (UF) o microfiltrazione (MF) installate in moduli attraverso i quali l'acqua di mare di origine viene filtrata utilizzando la pressione o il vuoto.

Il più grande sistema di pretrattamento a membrana dell'acqua di mare su vasta scala al mondo si trova nello stabilimento SWRO da 140.000 m³/giorno ad Addur, Bahrein. Questo impianto, così come il più grande sistema di pretrattamento a membrana in Asia, situato presso l'impianto di desalinizzazione di Fukuoka da 96.000 m³/giorno in Giappone (vedere Figura 3), utilizza membrane UF a pressione per il pretrattamento dell'acqua di mare.

Ad oggi, le membrane UF hanno trovato un'applicazione più ampia per il pretrattamento dell'acqua di mare rispetto alle membrane MF, principalmente perché in genere forniscono una migliore rimozione delle sostanze organiche sospese, del limo e degli agenti patogeni dall'acqua di mare di origine. Spesso le particelle di limo contenute nell'acqua di mare hanno dimensioni simili a quelle delle aperture dei pori delle membrane MF, il che significa che le particelle di limo sospese nell'acqua di mare sorgente possono depositarsi nei pori della membrana MF durante il processo e possono causare incrostazioni irreversibili. Poiché i pori della membrana UF sono significativamente più piccoli di quelli delle membrane MF, in genere non affrontano questo problema.

La scelta della tecnologia di filtrazione per il pretrattamento dell’acqua di mare dovrebbe basarsi su un’analisi approfondita costi-benefici del ciclo di vita. Si consiglia inoltre vivamente di effettuare test pilota affiancati dei due tipi di sistemi per sviluppare informazioni di base sulle prestazioni del sistema per la selezione degli obiettivi. Quando si sceglie tra la filtrazione con mezzo granulare e la filtrazione con pretrattamento su membrana è necessario tenere in considerazione i seguenti aspetti.