Configurazione e impostazioni di lavoro

L’impianto sperimentale è stato realizzato interamente su container scarrabile (Figura 29), tutte le utilities sono posizionate al suo interno a meno del serbatoio di accumulo del refluo da trattare (T-001) installato esternamente. La parte impiantistica di filtrazione si compone, dai due impianti RODT e ROSW,

inoltre:

- è presente una sezione di pretrattamento del refluo da trattare costituita da un filtro a sacco (F- 001) e da due filtri a sabbia (F-011 e F-012).

- sono presenti cinque serbatoi di accumulo, necessari a stoccare il refluo di alimentazione (T- 001), il permeato (T-201, T-202), il concentrato (T-301) e l’influente al pilota RODT (T-101

buffer). Ogni serbatoio è dotato di galleggianti di minima e di massima.

- L’impianto RODT lavora con entrambi i vessel equipaggiati, per una superficie filtrante totale di

65 Figura 29 Impianto pilota RODT su container scarrabile

Attività di tipo A

Ipotizzando una filiera di trattamento applicata su scala industriale, il processo di filtrazione viene sviluppato su tre stadi di processo RO (Figura 30): un primo stadio di RO a bassa pressione (RO1), uno stadio successivo ad alta pressione (RO2), per trattare il refluo concentrato prodotto nel primo stadio, ed infine uno stadio di affinamento (RO3) per trattare i permeati prodotti nelle due fasi precedenti. I test rivolti a riprodurre i primi due stadi vengono simulati utilizzando il pilota RODT; lo stadio di

affinamento RO3 viene riprodotto usando il pilota ROSW.

Figura 30. Schema processo su scala industriale

A livello di scala dimostrativa l’intera filiera di processo viene replicata adottando tre diverse fasi di lavoro, utilizzando i serbatoi per l’accumulo dei flussi e cambiando le condizioni operative di funzionamento del pilota RODT. Il processo osmotico viene governato imponendo una percentuale di

recupero del sistema (Re%), di conseguenza vengono impostate le portate di permeato (Qp) e concentrato (Qc) per ogni stadio RO. Le impostazioni nelle diverse fasi di lavoro vengono illustrate di seguito. Al termine di ogni singola prova viene effettuato un flussaggio con acqua e un lavaggio chimico acido e basico secondo le modalità descritte al paragrafo 3.3.3.

concentrato III

RO I STADIO

permeato I permeato finale

refluo ingresso

RO III STADIO affinamento RO II STADIO

concnetrato I permeato II

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Prova A1 (RO1)

Questa fase di lavoro si riferisce alla produzione e all’accumulo del concentrato prodotto nel primo stadio di osmosi inversa (RO1). Il refluo da trattare viene accumulato nel Serbatoio T-001, subisce i pretrattamenti e viene caricato nel serbatoio T-101 (Figura 31). L’impianto pilota produce due flussi: il primo di permeato viene destinato allo scarico, mentre il secondo del concentrato viene accumulato nel serbatoio T-301.

Figura 31 Schema di processo prova A1

Nella fase RO1 viene condizionato il pH del refluo influente a 6.5, dosando acido solforico (30% w/w). La portata di permeato (Qp) è impostata sui 200 L/h, il valore del recupero invece è fissato pari al 70%. Durante lo svolgimento del test la portata del concentrato (Qc) viene regolata manualmente per garantire il rispetto del recupero (Re%) fissato in partenza. La massima pressione di esercizio invece è di 55 bar (Tabella 15).

Tabella 15 Condizioni di lavoro Prova A1

Setpoint portata di permeato Qp L/h 200

Setpoint pressione massima Pmax bar 55

Prova A2 (RO2)

La seconda fase coincide con la simulazione dello stadio RO2. Viene trattato il concentrato prodotto nello STEP A e accumulato nel T-301. Il processo avviene in condizioni batch, riconcentrando il refluo di alimentazione in loop sullo stesso serbatoio; il permeato prodotto invece viene accumulato nel serbatoio T-202 (Figura 32). Lo scopo della prova è quello di massimizzare il recupero e minimizzare la quantità di concentrato residuo finale da destinare ad ulteriori trattamenti. Il permeato accumulato in questa fase nel serbatoio T-202 verrà utilizzato nello STEP C successivo.

Figura 32 Schema di processo prova A2

RO I STADIO scarico permeato ricircolo T-101 1 m3 Buffer dischi T-001 3 m3 Accumulo refluo T-301 5 m3 Concentrato Pretrattamento RO II STADIO ricircolo dischi T-301 5 m3 Concentrato T-202 5 m3 Permeato STEP B

67 La portata di permeato (Qp) e la massima pressione di esercizio (Pmax) sono rispettivamente di 100 L/h e 85 bar. Il test viene arrestato quando il sistema non è più in grado di sostenere la Qp assegnata. Tabella 16 Condizioni di lavoro Prova A2

Setpoint portata di permeato Qp L/h 100

Setpoint pressione massima Pmax bar 85

Prova A3 (RO1+RO2+RO3)

La serie di test si conclude con l’ultima fase di lavoro in cui viene simulata la filiera di processo RO in triplo stadio. I due impianti pilota lavorano contemporaneamente. Come per la fase A1 il refluo viene caricato nel serbatoio esterno T-001, subisce i pretrattamenti e viene inviato al serbatoio T-101, da cui è alimentato il pilota RODT. Il permeato è destinato al serbatoio T-201, il concentrato al serbatoio T-301

(Figura 33).

Il permeato RO2 (accumulato nel T-202) viene caricato nel serbatoio T-201 proporzionalmente alle percentuali di recupero ottenute precedentemente. La miscela dei permeati così ottenuta (permeato RO1 e permeato RO2) è inviata alla fase finale di affinamento (RO3) effettuata dal pilota ROSW.

Le condizioni di lavoro dell’RODT (RO1) sono riportate in Tabella 17 con una percentuale di recupero

pari al 70%.

L’impianto ROSW non è dotato di automatismi per il controllo di portata di permeato e pressione, quindi

viene impostata la condizione di lavoro ad inizio prova per ottenere una portata di permeato di 300 L/h alla pressione iniziale di 15 bar. La produzione di permeato è superiore rispetto alla portata influente che rifornisce il serbatoio T-201 a monte, perciò la fase RO3 è discontinua, ed è governata dai segnali dei misuratori di livello posizionati all’interno del serbatoio T-201 (Figura 33).

Tabella 17 Condizioni di lavoro del pilota RODT. Prova A3

Setpoint portata di permeato Qp L/h 200

Setpoint pressione massima Pmax bar 63

Figura 33 Schema di processo prova A3

RO I STADIO

affinamento

ricircolo

RO III STADIO

affinamento scarico permeato finale

scarico concentrato ricircolo T-101 1 m3 Buffer dischi T-201 3 m3 Permeato T-202 5 m3 Permeato STEP B T-001 3 m3 Accumulo refluo T-301 5 m3 Concentrato T-201 3 m3 Permeato spirale

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Caratterizzazione analitica

Vengono prelevati i campioni istantanei con frequenza giornaliera del refluo da trattare, dei flussi di influente, permeato e concentrato relativi ad entrambi gli impianti RODT e ROSW. La caratterizzazione

analitica (APHA, 2005) viene fatta per la determinazione dei parametri classici (pH. Alcalinità, conducibilità elettrica), dei macroparametri inquinanti (COD, N-NH4, Ntot, Ptot, TSS), degli ioni in soluzione (Cl, NO2, NO3, PO4, SO4, Na, K, Mg, Ca) e dei metalli pesanti (Al, As, Ba, B, Cd, Cr, Fe, Mn,

Hg, Ni, Pb, Cu, Se, Sn, Zn).

Attività di tipo B

La seconda parte delle attività è finalizzata alla ricerca di un flusso sostenibile (L/m2_{/h) da applicare al}

primo stadio dell’RO. L’individuazione delle condizioni operative ottimali si basa sull’analisi dell’incremento di pressione. L’obiettivo è quello di garantire la continuità di processo senza la necessità di effettuare lavaggi chimici intermedi.

Per tutti i test si segue la metodologia di lavoro della prova A1 (0), viene trattato l’effluente della linea TASA variando le condizioni operative in termini si setpoint di portata del permeato (Qp), mentre il setpoint di pressione (Pmax) rimane fisso a 90 bar. Viene condizionato il pH dell’influente fino a 6,5 mediante dosaggio di acido solforico (70% w/w). Infine, la portata di concentrato (Qc) è regolata proporzionalmente alla portata di permeato in modo da ottenere un recupero del 70%, sulla base della portata influente.

Lo schema riassuntivo delle prove tipo B viene riportato di seguito (Tabella 18), sono state fatte tre prove fissando il valore di flusso di permeato a 3.3, 6.5 e 9.7 L/m2_{/h. Prima di iniziare la serie di test di}

tipo B, le membrane sono state rigenerate mediante lavaggio chimico. Tabella 18 Schema di riepilogo delle prove tipo B

Prova Setpoint Qp Flusso specifico Jw

B1 50 L/h 3.3 L/m2_/h

B2 100 L/h 6.5 L/m2_/h

B3 150 L/h 9.7 L/m2_/h

Prove con acqua

Parallelamente alle prove di trattamento del refluo effluente dalla linea TASA, sono stati effettuati dei test con acqua al fine di valutare la permeabilità e il grado di sporcamento della membrana RODT. Il

primo test con acqua viene fatto dopo la prova A3. In totale vengono effettuati 5 test, intervallati alle prove di tipo B.

Il test in questo caso si svolge incrementando il valore di Qp rispettivamente da 50 a 100 e 150 L/h e registrando i valori di pressione.

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