Depurazione dell'acqua: Ultrafiltrazione per la depurazione dell'acqua portatile

L'esercito americano ha implementato una nuova generazione di tecnologia di purificazione dell'acqua durante le operazioni militari: un pretrattamento di ultrafiltrazione per unità portatili di purificazione dell'acqua. In questo articolo, diamo uno sguardo alla tecnologia e come funziona.

L’esercito degli Stati Uniti sta utilizzando una tecnologia all’avanguardia per la purificazione dell’acqua a membrana per supportare operazioni militari altamente mobili e missioni umanitarie. La Mechanical Equipment Company Inc. (MECO), di Sugar Land, Texas, ha progettato un purificatore d'acqua leggero (LWP) che può essere facilmente trasportato in località remote per produrre acqua potabile sicura da quasi tutte le acque grezze disponibili, comprese quelle superficiali altamente torbide acqua, acqua salmastra e acqua di mare. Inoltre, il LWP è anche in grado di purificare l’acqua contaminata da agenti di guerra nucleare, biologica e chimica.

Il nuovo LWP è abbastanza leggero da poter essere trasportato da quattro soldati e abbastanza semplice da consentire a due operatori di assemblarlo e iniziare a produrre acqua in soli 45 minuti da una fonte d'acqua come un fiume, un lago, uno stagno o un oceano. L'intero sistema può essere trasportato nello spazio di carico di un HMMWV e con un singolo trasporto di un elicottero di media portata o d'assalto come l'UH-60 Black Hawk. In passato, i sistemi di desalinizzazione erano stati progettati per concentrazioni di sale dell’acqua di mare convenzionali di 35.000 ppm, tuttavia in Medio Oriente la salinità è molto più elevata. È di 45.000 ppm nel Golfo Arabico e nelle "pozze d'acqua" del deserto può raggiungere 60.000 ppm. MECO testa specificatamente ogni LWP per verificare che soddisfi questo requisito di 60.000 ppm, consentendo ai sistemi di trattare qualsiasi acqua, ovunque nel mondo.

L'unità LWP compatta produrrà 125 galloni all'ora (gph) da acqua dolce o salmastra e 75 gph dall'acqua di mare, livelli di produzione sufficienti per supportare unità delle dimensioni di una compagnia/battaglione sul campo. Il numero esatto di persone che l’unità LWP può sostenere sul campo è proporzionale allo scenario di consumo di acqua. Ad esempio, se l'unità viene utilizzata esclusivamente per l'acqua potabile, sarà in grado di supportare molti più soldati rispetto a quando viene utilizzata per scopi generali come cucinare, pulire, fare docce o fare il bucato.

Evoluzione del trattamento dell'acqua potabile

La tecnologia di filtrazione dell'acqua si è evoluta in modo significativo da quando MECO ha iniziato a progettare e produrre sistemi trasportabili di trattamento dell'acqua per l'esercito statunitense più di sessant'anni fa. Infatti, i sistemi di desalinizzazione termica originali utilizzati dal Corpo dei Marines durante l'invasione di Iwo Jima utilizzavano la tecnologia brevettata di compressione del vapore di MECO.

Il nuovo LWP combina due tipi di filtrazione a membrana: le membrane di ultrafiltrazione (UF) pretrattano l'acqua prima del trattamento mediante membrane ad osmosi inversa (RO). Questo progetto sostituisce la precedente generazione di apparecchiature portatili per il trattamento dell'acqua dell'esercito, che pretrattava l'acqua di alimentazione RO con filtri multimediali (MMF) e filtri a cartuccia usa e getta.

I filtri MMF e quelli a cartuccia ponevano diversi problemi. Fondamentalmente, erano in grado di rimuovere i solidi sospesi solo tra circa 1 e 5 micron, consentendo la penetrazione del particolato e causando un rapido intasamento delle membrane RO.

L'altro problema era che i filtri a cartuccia richiedevano una sostituzione frequente, in alcuni casi anche ogni mezz'ora. Questo problema andava oltre la manodopera necessaria per sostituire i filtri. Ancora più importante, il rifornimento continuo di articoli consumabili può rappresentare una sfida logistica – e piuttosto pericolosa – in località remote e in condizioni di combattimento.

Pretrattamento UF dell'acqua di alimentazione RO

Il processo a membrana UF nei nuovi LWP elimina la necessità di sostituire e rifornire i filtri monouso. Ciascun sistema utilizza tre cartucce di ultrafiltrazione ROMICON® ROMIPURE® di Koch Membrane Systems, Inc. (KMS), di Wilmington, Massachusetts, USA.

Le cartucce da 5 pollici di diametro contengono membrane a fibra cava con un diametro interno di 35 mil. Le membrane e l'alloggiamento della cartuccia sono entrambi composti da polisulfone, un polimero termoplastico ad alta resistenza noto per la sua eccellente stabilità chimica in un ampio intervallo di temperature.