Attività tipo B

PROVAB1

Le portate di permeato e concentrato non subiscono variazioni (Figura 101), mentre si assiste ad un incremento della conducibilità del refluo in ingresso alle membrane, a partire da 10 mS/cm fino a circa 45 mS/cm alla conclusione del test (Figura 102). Le variazioni a breve della conducibilità (Figura 102) sono dovute al reintegro periodico di influente.

Questo effetto di incremento della conducibilità è intrinseco alla processistica specifica del pilota utilizzato, per la quale il flusso di ricircolo (concentrato rispetto all’influente) ritorna in testa al serbatoio buffer (T-101 - Figura 31).

Lavorando al flusso di permeato di 3.3 L/m2_{/h, l’effetto di riconcentrazione si risente maggiormente ed}

il serbatoio buffer raggiunge una condizione di stabilità (in termini di conducibilità del refluo) in un tempo più lungo. Questo effetto è evidente se confrontato con le altre prove B2 e B3 (Figura 105 e Figura 108).

La pressione di esercizio iniziale è 22 bar, il valore finale corrisponde a 37 bar. Nel corso della prova la pressione subisce delle oscillazioni causate dalla variazione giornaliera di temperatura (Figura 103). La temperatura influenza il processo osmotico in quanto modifica la diffusività e la viscosità dell’acqua, di conseguenza la mobilità attraverso la membrana; la permeazione è favorita a temperature più elevate, e questo si traduce in una riduzione della pressione di esercizio, viceversa a temperature più basse si assiste ad un incremento di pressione.

Dall’interpolazione lineare del segnale di pressione (Figura 103) otteniamo la curva di crescita media della pressione alle condizioni di prova, rapportabile alla temperatura media di processo. Lavorando al flusso di 3.2 L/m2_{/h l’incremento di pressione medio è pari a 0.17 bar/h.}

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Figura 102 Conducibilità del permeato e del refluo in ingresso alle membrane (T-101). Prova B1

Figura 103 Temperatura di lavoro, pressione di esercizio e linea di tendenza. Prova B1

La temperatura media di processo è di 20.5 ± 2.2 °C. Di seguito si riportano i dati medi di prova.

Tabella 98 Dati medi di prova. B1

Portata di permeato media Q perm L/h 49.2

Flusso specifico medio Jw L/m2_{/h 3.2}

Portata di concentrato media Q conc L/h 15.3

Pressione media di esercizio P media bar 30.4

Flusso specifico Js L/m2_{/h/bar 0.10}

PROVAB2

La conducibilità del refluo di partenza è di 15 mS/cm (maggiore rispetto a quella iniziale della prova B1), come descritto sopra essa incrementa a causa delle specifiche impiantistiche, fino ad un valore semistazionario. La conducibilità si stabilizza alla 30° ora di prova circa (Figura 105) e si mantiene tra i 37 e i 40 mS/cm fino alla conclusione del test.

La pressione di esercizio (Figura 106) passa da 40 bar a 60 bar e la velocità di crescita media della pressione (pendenza della linea di interpolazione) risulta di 0.133 bar/h.

141 Figura 104 Portate di permeato e concentrato. Prova B2

Figura 105 Conducibilità del permeato e del refluo in ingresso alle membrane (T-101). Prova B2

Figura 106 Temperatura di lavoro, pressione di esercizio e linea di tendenza. Prova B2

Durante le 107 ore di prova, la temperatura media di processo è di 20 ± 1.7 °C, i dati medi di prova sono riportati in Tabella 99.

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Tabella 99 Dati medi di prova. B2

Portata di permeato media Q perm L/h 100.5

Flusso specifico medio Jw L/m2_{/h 6.5}

Portata di concentrato media Q conc L/h 38.0

Pressione media di esercizio P media bar 52.8

Flusso specifico Js L/m2_{/h/bar 0.12}

ProvaB3

Il refluo trattato è caratterizzato dalla conducibilità elettrica di 15 mS/cm. Impostando il flusso di permeato a 10 L/m2_{/h, la condizione di stazionarietà del refluo nel buffer si raggiunge alla 15° ora, da}

questo istante in poi si mantiene tra 30-40 mS/cm.

La pressione di esercizio iniziale (Figura 109) è di 45 bar, quella alla fine del test è di 85 bar. La pendenza della linea di interpolazione è pari a 0.268 bar/h.

Figura 107 Portate di permeato e concentrato. Prova B3

143 Figura 109 Temperatura di lavoro, pressione di esercizio e linea di tendenza. Prova B3

La temperatura media di processo è pari a 21.8 ± 2.0 °C, i dati relativi alle portate medie, a flusso specifico e pressioni sono riportati nella tabella di seguito.

Tabella 100 Dati medi di prova. B3

Portata di permeato media Q perm L/h 150.0

Flusso specifico medio J L/m2_{/h 9.7}

Portata di concentrato media Q conc L/h 56.7

Pressione media di esercizio P media bar 68.6

Flusso specifico/bar Js L/m2_{/h/bar 0.14}

Prove con acqua

Alle prove tipo B sono stati intervallati i test di filtrazione con acqua, a seguito di lavaggio chimico. Le prove sono effettuate nella stessa modalità della prova A1 (Figura 31), utilizzando come influente l’acqua di rete Tecnoparco. Si registrano i valori di pressione necessari a garantire la portata di 50, 100 e 150 L/h, corrispondenti ai valori di flusso di permeato di 3.2, 6.5 e 9.7 L/m2_{/h. di I risultati di Jw}

riportati nel grafico seguente sono stati normalizzati alla temperatura di 15°C, mentre le reali condizioni per ogni test sono riportate in Tabella 101.

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Tabella 101 Temperatura media di processo. Prove con acqua.

Test Temperatura media

Nome Data °C C1 20-gen 9.3 C2 27-gen 13.4 C3 03-feb 14.8 C4 09-feb 14.8 C5 15-feb 16.7

La prova di riferimento è quella iniziale del 20 gennaio, la temperatura media dell’acqua di 9.3°C è la più bassa nel range di misure, alla pressione di 37 bar corrispondono 150 L/h di portata di permeato (9.7 L/m2_/h).

Nelle due prove successive, C2 e C3, la pressione necessaria ad ottenere la stessa portata di 150 L/h cresce rispettivamente a 41.5 e 50 bar, nonostante aumenti la temperatura di prova.

La procedura di lavaggio alterna il lavaggio basico a quello acido, tra le due fasi viene fatto un risciacquo con acqua per eliminare i residui di refluo/chemicals.

A partire dalla prova C4 (9 febbraio), viene introdotta una nuova fase alla procedura di lavaggio: interrotta la prova con il refluo, si effettua un risciacquo con acqua pulita (flussaggio) ma oltre a ciò, l’acqua viene fatta anche permeare aumentando la pressione. Questa procedura dura all’incirca 5 minuti. Prima dell’ultima prova C5 (15 febbraio), infine, viene invertito l’ordine di lavaggio, ossia prima viene usato il reagente di tipo acido e poi quello basico. Ne risulta un miglioramento oggettivo della permeabilità della membrana, rispetto ai risultati delle prove precedenti. In parte questo effetto può essere attribuito alla temperatura media di 16.7°C, la più alta nella serie.

Conclusioni

Dai risultati ottenuti dalle prove con acqua emerge che la procedura di lavaggio va affiancata a dei flussaggi con acqua, facendola però permeare attraverso la membrana RO, in modo da pulire efficacemente entrambi i lati della stessa (sia quello dell’alimentazione sia quello del permeato). Tali accortezze permettono di recuperare la permeabilità dei livelli iniziali, una procedura analoga va ripetuta in ogni momento di fermo impianto, in maniera da non lasciare le membrane a contatto con il refluo. Nella prova con acqua (C5 - 15 febbraio) si registrano i valori di permeabilità più alti, può essere attribuibile all’inversione nella procedura di lavaggio, usando prima il reagente acido e poi il basico. Indipendentemente dalle condizioni di lavoro, il valore di pressione di esercizio iniziale dipende dalla permeabilità della membrana.

Le prove di tipo B sono state fatte fissando il recupero al 70% e condizionando il pH influente fino a 6.5, le considerazioni sulle prove tengono conto di questi aspetti. Le attività sono paragonabili in quanto la temperatura di processo è nell’intorno dei 20°C.

Per le prove a 3.2 e 6.5 L/m2_{/h si registra una crescita di pressione rispettivamente di 0.17 e 0.13 bar/h,}

mentre per il flusso di 9.7 L/m2_{/h l’incremento della pressione nel tempo è maggiore, con una pendenza}

di 0.268 bar/h.

L’aumento di pressione repentino incide sulla frequenza di rigenerazione delle membrane, e quindi su un aumento dei costi di lavaggio chimico.

Il flusso operativo specifico per bar (Js), varia da 0.10 a 0.14 L/m2_{/h/bar, rispettivamente dalla prova B1}

alla B3. Il risultato migliore è indubbiamente quello dell’ultima prova, a parità di pressione applicata si ottiene un flusso di permeato maggiore.

La scelta dei 9.7 L/m2_{/h risulta conveniente anche in termini di investimento iniziale, richiedendo una}

minore superficie filtrante, quindi un minore costo relativo alle membrane.

Concludendo, l’individuazione dei parametri a base progetto va estesa a considerazioni relative a costi di investimento del parco membrane, del costo dell’energia, e dei costi di rigenerazione e sostituzione delle membrane RO.

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