Questo modulo spiegherà perché la rimozione delle particelle è una fase importantissima del riutilizzo idrico ed è presente in quasi ogni applicazione di questo tipo. Vedremo come effettuarla in modo ingegnoso con l’ultrafiltrazione e passando a un sistema di riutilizzo idrico intelligente.

Il cuore del processo di riutilizzo è costituito da un’unità di ultrafiltrazione per la rimozione di particelle. La membrana di ultrafiltrazione deve avere pori di dimensioni comprese tra 0,01 e 0,1 micrometri. In questo modo garantisce la rimozione di tutte le particelle in sospensione. In base a quantità e miscela delle sostanze organiche e inorganiche presenti nelle acque reflue, si aggiungono fasi di trattamento dal lato di alimentazione o da quello del filtrato. L’acqua è quindi pronta per lo stadio successivo del processo di riutilizzo idrico.

Osserviamo meglio i lati di alimentazione e di lavaggio dell’unità di ultrafiltrazione.

Il ciclo di filtrazione inizia col pompaggio dell’acqua pretrattata attraverso le membrane di ultrafiltrazione. I sistemi di ultrafiltrazione filtrano per la maggior parte del tempo di funzionamento. Affinché le prestazioni della membrana siano ottimali, occorre un flusso costante, che si può ottenere con una pompa con controllo della velocità. Per mantenere elevate prestazioni, occorre lavare la membrana in controcorrente, poiché impurezze e depositi colloidali ostruiscono i pori facendo aumentare la pressione transmembrana (TMP) nel cosiddetto processo di incrostazione.

Il ciclo di lavaggio in controcorrente serve a pulire la membrana rimuovendo i depositi colloidali presenti, generalmente mediante il pompaggio dell’ultrafiltrato in direzione opposta al flusso di filtrazione.

Spesso effettuato in base ai tempi di produzione o ai lotti (ad esempio dopo una certa quantità di filtrato), questo processo può essere inefficiente poiché avviene a orari fissi, anche se non serve, e usa preziosa acqua già filtrata.

Il lavaggio chimico in controcorrente consente una pulizia più efficace grazie all’aggiunta di sostanze come cloro o soluzioni acide o basiche al flusso di lavaggio, a seconda del tipo di depositi. Per limitare l’uso di agenti chimici e garantire l’efficacia del processo è necessario dosarli con precisione.
Un controllo intelligente rende il processo di lavaggio in controcorrente estremamente efficiente.

Il ciclo di lavaggio ad aria serve a staccare le particelle depositate sulla superficie esterna della membrana.

Qualunque sia il motivo che vi ha spinto ad aggiungere un sistema di riutilizzo idrico al vostro impianto, occorre tenere conto del costo totale di gestione del sistema. Oltre all’ultrafiltrazione, vanno considerati anche i processi di alimentazione e lavaggio e i costi energetici; il costo totale comprende poi il costo di sostanze chimiche, prodotti di consumo, manodopera, ammortamenti e tempi di fermo.

Tutti questi aspetti possono essere ottimizzati con un approccio più ingegnoso e intelligente al sistema di riutilizzo idrico a ultrafiltrazione.

Ad esempio, una soluzione intelligente per il lato di alimentazione di un sistema di ultrafiltrazione comprende sensori di pressione, flusso e parametri chimici.

Anche il lato di lavaggio richiederà sensori di pressione, flusso e parametri chimici.

Le pompe intelligenti contengono sistemi integrati di monitoraggio e previsione dei guasti, monitoraggio della pressione e un flussometro.
Le soluzioni per la connessione da remoto a PLC, cloud e internet degli oggetti (IoT) danno accesso a rappresentazioni dei dati e servizi di manutenzione predittiva.

Inoltre, Grundfos sta lavorando a una ’copia digitale’ operativa del processo critico da eseguire su una piattaforma di IoT. Questo consente il controllo adattivo automatico di flocculazione, incrostazioni, depositi colloidali, filtrazione, lavaggio e pulizia.

Riassumiamo i potenziali vantaggi dati dal nostro approccio intelligente, che abbiamo chiamato iSOLUTIONS, immaginando alcune situazioni:

Riduzione degli agenti chimici utilizzati:
- Le pompe dosatrici digitali garantiscono un dosaggio preciso e un utilizzo ottimale e ridotto delle sostanze chimiche
- L’uso intelligente dei flocculanti riduce la quantità di fanghi prodotta e ottimizza le prestazioni del sistema di filtrazione
- Se rischiano di formarsi incrostazioni e depositi colloidali, si può usare un lavaggio controcorrente intelligente
Si ottimizzano così le quantità di sostanze chimiche e acqua usate per la pulizia.

Risparmio legato alle risorse:
- Si risparmiano acqua, energia e sostanze chimiche
- Si effettua un lavaggio migliorato con agenti chimici solo quando serve
- Il sistema ottimizzato consente un controllo migliore delle scorte di agenti chimici e il sistema li ordina all’occorrenza mediante i sistemi ERP

Ottimizzazione del processo:
- Il controllo ottimizzato dell’intervallo tra filtrazione e lavaggio risparmia acqua e aumenta la durata della membrana di ultrafiltrazione, aumentando l’efficienza complessiva del sistema.
- I dispositivi intelligenti integrati nel sistema si adattano a qualunque variazione della qualità dell’acqua grezza per ottimizzare condizioni e prestazioni

Ricapitoliamo i punti toccati in questo modulo:
- Al centro del sistema di riutilizzo idrico si trova un’unità di ultrafiltrazione
- Ottimizzando il sistema sui lati di alimentazione e lavaggio dell’unità di ultrafiltrazione se ne riduce il costo totale di gestione
- L’uso di un sistema intelligente consente di aumentare l’efficienza e ridurre i costi legati a flocculazione, incrostazioni, depositi colloidali, filtrazione, lavaggio e pulizia.