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Sistema di purificazione dell’acqua ad osmosi inversa: istruzioni per l’installazione

L’acqua del rubinetto moderna è un mezzo che contiene non solo minerali disciolti e impurità inorganiche dannose, ma anche agenti patogeni che causano epidemie di malattie infettive. Per prevenire l’avvelenamento e la diffusione di malattie infettive che hanno una via di trasmissione, nella vita di tutti i giorni e nelle condizioni industriali vengono utilizzati impianti di filtraggio che, nonostante le speranze riposte su di loro, non sempre affrontano il compito nel modo più efficiente possibile. A questo proposito, è emersa la necessità di inventare impianti di filtraggio specializzati che potessero essere utilizzati per rimuovere efficacemente le impurità nocive dall’acqua, che gli scienziati hanno affrontato con grande successo, avendo sviluppato un progetto per un sistema di purificazione dell’acqua con osmosi inversa. A causa del fatto che la purificazione dell’acqua mediante osmosi inversa è il metodo più promettente e affidabile per la preparazione dell’acqua potabile, in questo articolo considereremo le principali caratteristiche operative di tali sistemi e un metodo dettagliato per la loro installazione..

Osmosi e osmosi inversa: una breve descrizione dei concetti

Osmosi – un fenomeno alla base del metabolismo di tutti gli organismi viventi e che implica l’assunzione di nutrienti nella cellula e l’escrezione di metaboliti da essa. L’attuazione di questi processi avviene attraverso una membrana semipermeabile che consente il passaggio delle molecole di alcune sostanze e impedisce il passaggio di altre. Se sui lati opposti di una membrana semipermeabile, che è in grado di far passare solo molecole d’acqua, sono presenti soluzioni saline con diverse concentrazioni, è naturale aspettarsi un’equalizzazione della concentrazione, che porterà al movimento delle molecole d’acqua da una soluzione meno concentrata verso una soluzione a maggiore concentrazione. La forza trainante in questo caso è la pressione osmotica.

Osmosi inversa – un concetto che si verifica quando una soluzione con una concentrazione più elevata è esposta a una pressione esterna il cui valore supera la pressione osmotica. In questo caso, il movimento delle molecole d’acqua avviene nella direzione opposta, cioè da una soluzione più concentrata verso una soluzione a concentrazione minore. Pertanto, l’eccesso di pressione, il cui valore supera il valore dell’osmotico, “costringe” le molecole d’acqua a diffondere attraverso la membrana nella direzione opposta, opposta all’osmosi diretta.

Depurazione acqua ad osmosi inversa: il principio di funzionamento dei sistemi a membrana

Il metodo di purificazione dell’acqua, che si basa sul processo di osmosi inversa, è stato utilizzato fin dai primi anni ’60 del secolo scorso come metodo principale per la dissalazione dell’acqua di mare. Oggi, utilizzando tali impianti, si producono ogni giorno centinaia di migliaia di tonnellate di acqua potabile in bottiglia, la cui efficienza di depurazione non è in dubbio. In breve, i filtri ad osmosi inversa possono essere caratterizzati come segue: sono dispositivi basati su una tecnologia innovativa di purificazione dell’acqua. Se non si entra nei dettagli e si scartano tutte le sfumature tecnologiche, viene eseguita la filtrazione dell’acqua in esse a causa della presenza di una membrana speciale progettata per rimuovere le impurità nell’acqua allo stato disciolto. Utilizzando la tecnologia di purificazione dell’acqua ad osmosi inversa, è possibile purificare l’acqua da particelle che non superano 0,001-0,0001 micron. Questa gamma comprende la maggior parte delle impurità che si possono trovare nell’acqua: sali di durezza, coloranti, piccole molecole, ioni sodio, solfati e nitrati. Se, prima dell’uso diretto di unità di osmosi inversa, vengono utilizzate fasi di purificazione aggiuntive, come micro, ultra e nanofiltrazione, nonché purificazione meccanica, l’efficienza di purificazione con l’aiuto di unità di osmosi inversa aumenterà in modo significativo.

Foto ad osmosi inversa

Il funzionamento dei sistemi di osmosi inversa si basa su tecnologie a baromembrana, secondo le quali la forza trainante del processo è la differenza di pressione creata su entrambi i lati della membrana semipermeabile. È realizzato con materiali porosi come film di poliammide o acetato di cellulosa e fibre cave. In termini di caratteristiche del design, ci sono due tipi di elementi filtranti:

Fibra cava;
Rotolo.

Importante! Negli impianti di trattamento delle acque i più diffusi sono gli elementi ad osmosi inversa del tipo a rullo, costituiti da due membrane semipermeabili e da uno strato di elementi flessibili del tipo a nastro che sono avvolti su un tubo di drenaggio centrale forato. L’acqua iniziale da depurare entra nel modulo del rullo e, per le particolarità della sua struttura, si divide in due flussi:

Permeare – acqua depurata e demineralizzata che è passata attraverso la membrana;
concentrato – acqua, caratterizzata da un elevato contenuto di impurità che non sono passate attraverso i pori della membrana.

La struttura della membrana filtrante e le sue funzioni

La membrana di filtrazione è un polimero composito caratterizzato da densità non uniforme e costituito da due strati inscindibilmente collegati tra loro. Lo strato esterno ha uno spessore di 0,00001 pollici. Serve da barriera e poggia su uno strato meno denso di 0,005 pollici. La membrana ad osmosi inversa è un elemento filtrante che soddisfa tutti i requisiti, quindi, in teoria, nell’acqua passata attraverso la membrana, indipendentemente dalla concentrazione iniziale di sostanze minerali nell’acqua, non dovrebbero esserci impurità. Infatti, nell’acqua passata attraverso il filtro, è presente una piccola quantità di impurità minerali in una concentrazione di 6-7 mg/l, che soddisfa anche i requisiti sanitari per l’acqua potabile.

La funzione principale della membrana filtrante, come suggerisce il nome, è la filtrazione, che viene effettuata attraverso i pori del materiale. L’acqua che passa attraverso la membrana del filtro contiene composti a basso peso molecolare e ioni di dimensioni inferiori rispetto alle molecole d’acqua. Altre impurità presenti nell’acqua, come virus, singole molecole, nonché sali disciolti e ioni metallici vengono trattenute.

Durante il funzionamento dell’unità di osmosi inversa, la superficie e i pori della membrana semipermeabile si contaminano gradualmente, il che influisce negativamente sulle prestazioni dell’unità. Per ripristinare il dispositivo alle sue prestazioni originali, è necessario eseguire il lavaggio del dispositivo, chiamato anche ciclo di rigenerazione. Il modo più comune per pulire la superficie della membrana è il controlavaggio con un getto d’acqua o il soffiaggio con aria compressa..

Importante! Per aumentare l’intervallo di tempo tra la pulizia del dispositivo, gli esperti raccomandano di aggiungere reagenti chimici al flusso delle acque reflue per prevenire la formazione di morchie. I reagenti più comunemente utilizzati sono l’acido solforico e/o l’inibitore, che vengono aggiunti all’acqua dopo che è passata attraverso l’unità di pretrattamento..

Componenti base degli impianti ad osmosi inversa

La composizione degli impianti di depurazione dell’acqua ad osmosi inversa è piuttosto variabile e dipende dalla composizione dell’acqua da trattare e dalle condizioni in cui questo processo viene effettuato. Tuttavia, esiste una configurazione di base standard che include i seguenti elementi funzionali:

Pre filtro, destinato al trattamento preliminare dell’acqua, durante il quale vengono rimosse le particelle solide di dimensioni fino a 5 micron;
Unità filtro, destinato all’installazione di moduli a membrana direttamente coinvolti nella filtrazione dell’acqua;
Attrezzatura della pompa, in altre parole, una pompa ad osmosi inversa, che crea la necessaria differenza di pressione, fornendo un flusso inverso di liquido;
Tubazioni di installazione;
Strumenti di regolamentazione e controllo, fornire il controllo e il controllo automatico dell’impianto ad osmosi inversa;
Blocco di lavaggio, progettato per fornire il lavaggio della superficie della membrana al momento giusto al fine di aumentare la produttività dell’installazione.

Cartucce aggiuntive che svolgono funzioni secondarie e sono installate nel sistema per migliorare le caratteristiche di qualità dell’acqua:

Mineralizzante, grazie al cui utilizzo l’acqua che viene purificata è satura di minerali e sali necessari per mantenere il normale equilibrio salino nel corpo. Inoltre, l’acqua che è passata attraverso i filtri dell’acqua ad osmosi inversa ha un livello di pH più elevato;
ionizzatore, progettato per ionizzare l’acqua e rimuovere gli ioni negativi. L’acqua, passata attraverso filtri con ionizzatori, è caratterizzata da una più facile assimilazione nel corpo umano, contribuisce alla regolazione ottimale del livello di pH, nonché alla rimozione delle tossine dal corpo;
Cartuccia bioceramica, ripristinare la struttura naturale dell’acqua. L’acqua potabile che è passata attraverso un’unità ad osmosi inversa con cartuccia in bioceramica aiuta a purificare il corpo, eliminare le tossine e rallenta l’ossidazione dei radicali liberi;
Cartuccia ammorbidente, installando il quale, si ottiene l’acqua purificata dagli ioni di calcio, che è responsabile della durezza dell’acqua.

Importante! Se si utilizza un’unità ad osmosi inversa con una cartuccia aggiuntiva, è necessario assicurarsi che sia installato un doppio rubinetto, progettato per l’acqua che ha subito un’ulteriore purificazione e l’acqua che è passata solo attraverso un filtro ad osmosi inversa.

Processo di purificazione dell’acqua ad osmosi inversa

Lo schema classico di purificazione dell’acqua mediante un’unità di osmosi inversa è a cinque fasi e include una sequenza di fasi, la cui osservanza è riconosciuta come la principale garanzia di un’efficace purificazione dell’acqua. Il principio di funzionamento dei moderni impianti ad osmosi inversa si basa sul passaggio dell’acqua, che ha subito un trattamento meccanico preliminare, attraverso una membrana semipermeabile, caratterizzata dalla presenza di microscopici pori che trattengono i contaminanti, che vengono successivamente lavati via dal flusso di acqua nella rete fognaria. La pulizia meccanica preliminare è la prima e necessaria fase della purificazione dell’acqua, poiché le particelle più grandi, penetrando nei pori della membrana di filtrazione, possono ostruirle, il che ridurrà le prestazioni dell’unità di osmosi inversa o la disattiverà completamente.

La fase di prelavaggio prevede il passaggio dell’acqua attraverso un filtro, che prevede un sistema a cartucce, e si compone di più fasi, che verranno di seguito elencate:

Filtro grosso, trattenere grandi particelle meccaniche (sabbia e ruggine);
Blocco di carbone, destinati alla depurazione dell’acqua da prodotti petroliferi, fenoli, cloro e metalli pesanti;
Filtro fine – la fase durante la quale avviene l’ulteriore purificazione finale dell’acqua, che implica la rimozione di particelle con una dimensione inferiore a 1 micron.

Nella quarta fase di purificazione, l’acqua passa direttamente attraverso membrana ad osmosi inversa. In questa fase, l’acqua viene filtrata attraverso i pori della membrana, la cui dimensione aiuta a rimuovere i batteri e altre impurità “di piccolo calibro” dall’acqua;
Dopo che l’acqua è stata filtrata attraverso i pori della membrana ad osmosi inversa, si accumula in un contenitore sigillato di metallo o plastica, separato da una membrana di gomma. Da un lato della membrana viene pompata aria nel contenitore, dall’altro entra acqua.
Dopo aver aperto il rubinetto, l’acqua viene espulsa dal serbatoio, dopodiché passa attraverso la quinta fase di pulizia – filtro a carbone. Dopo aver superato la purificazione in cinque fasi, l’acqua diventa completamente pronta per l’uso, ha un sapore e un odore gradevoli..

Importante! L’unico inconveniente degli impianti ad osmosi inversa è la durata della pulizia, a causa della loro bassa produttività..

Vantaggi dei filtri ad osmosi inversa

Il più alto livello di purificazione dell’acqua rispetto ad altri impianti di filtrazione;
Non è necessario utilizzare reagenti aggiuntivi durante il funzionamento degli impianti ad osmosi inversa;
Le unità ad osmosi inversa sono caratterizzate da un layout compatto delle apparecchiature incluse nel loro set;
In vendita puoi trovare molti modelli di filtri ad osmosi inversa, caratterizzati da diverse capacità e da un’ampia gamma di caratteristiche prestazionali, che ne consente l’utilizzo sia per scopi domestici che commerciali;
Facilità d’uso e funzionamento poco impegnativo;
Il funzionamento automatizzato dell’impianto è un altro vantaggio dei filtri ad osmosi inversa;
Anche le caratteristiche progettuali di tali installazioni sono di altissimo livello. La loro caratteristica distintiva è un sistema modulare, grazie al quale si ottiene l’opportunità di aumentare la produttività dell’unità con un set standard installando cartucce filtranti aggiuntive;
Le tubazioni e i raccordi degli impianti ad osmosi inversa sono realizzati con materiali resistenti alla corrosione, il che ha anche un effetto positivo sulle loro prestazioni..

Sistemi ad osmosi inversa fai da te: consigli degli esperti

Prima di procedere all’acquisto di tutti gli elementi costitutivi per l’installazione di un impianto reversesotico, è necessario determinare la pressione dell’acqua nel tubo. Se non supera i 2,5 bar è necessario acquistare una pompa che aumenti la pressione.
Inoltre, è importante calcolare la quantità di acqua necessaria al giorno. Va ricordato che le prestazioni della membrana, che può purificare da 50 a 100 litri d’acqua al giorno, determina le prestazioni dell’intero sistema..
Per la selezione ottimale di tutti i filtri e delle cartucce aggiuntive integrate, si consiglia di eseguire un’analisi preliminare dell’acqua, ovvero la sua composizione minerale. Un impianto ad osmosi inversa standard prevede tre prefiltri, tuttavia, in caso di elevata qualità dell’acqua e delle sue caratteristiche organolettiche ottimali, il loro numero può ridursi a due.
Oltre agli elementi di cui sopra, è necessario acquistare un limitatore di flusso dell’acqua, che è un tubo con un foro calibrato e un inserto in plastica, progettato per scaricare il flusso d’acqua nella rete fognaria..

Per selezionare il corretto limitatore di flusso è necessario tenere conto delle prestazioni della membrana:

Una membrana in grado di purificare 50 galloni d’acqua richiederà un limitatore di flusso da 300;
Per una membrana che pulisce 75 galloni di acqua – 450 limitatore di flusso;
Per la pulizia della membrana 100 galloni d’acqua – 550 limitatore di flusso.
Per aumentare le prestazioni del sistema, si consiglia di installare un riduttore davanti al prefiltro..
Durante l’installazione dei filtri ad osmosi inversa, tutti i componenti del sistema devono essere collegati utilizzando tubi di plastica nella sequenza corretta e devono essere utilizzati nastro FUM e traino con sigillante per sigillare i collegamenti.

Nel processo di assemblaggio degli impianti di osmosi inversa, avrai bisogno dei seguenti materiali:

Membrana e alloggiamento per esso;

Sistema di filtraggio: filtri meccanici, filtro a carbone e filtri aggiuntivi;

Serbatoio di stoccaggio;
Pompa ad osmosi inversa;
Limitatore di flusso;
Manometro per misurare la pressione dell’acqua;
Contatore dell’acqua fredda;
Riduttore;
Rubinetto;
Scheda di montaggio del filtro;
Due metri di tubo di piccolo diametro;
Morsetto di drenaggio per il tubo alla fogna;
FUM-nastro e rimorchio.

Come installare un impianto ad osmosi inversa? Disposizioni di base

A causa del fatto che esistono diversi modi per installare i filtri per l’osmosi inversa, prima di tutto, tra tutte le opzioni esistenti, è necessario scegliere il più adatto per l’uso domestico. L’opzione più comune è installare e collegare l’osmosi inversa sotto il lavandino..
L’installazione del sistema può essere eseguita sia in verticale che in orizzontale. Se, nel posizionare il serbatoio di accumulo, si dovesse far fronte a una mancanza di spazio sotto il lavello, questo può essere posizionato nel mobile della cucina o in posizione su un fianco, il che non influirà in alcun modo sul funzionamento del mobile..
Inoltre, l’uscita dell’acqua finale deve essere collegata a un rubinetto separato, che deve essere installato nelle immediate vicinanze del lavello o collegato a qualche dispositivo, ad esempio una caffettiera..

Importante! I filtri con membrana incorporata e cartucce aggiuntive devono essere posizionati in modo tale che durante il funzionamento forniscano un facile accesso per sostituire le cartucce.

Per garantire la rimozione dell’acqua nel sistema ad osmosi inversa, è necessario tagliare un raccordo a T nel tubo dell’acqua fredda.

Importante! Se è necessario installare una pompa booster, questa deve essere posizionata in modo tale che si trovi davanti alla membrana semipermeabile ad osmosi inversa, ma dopo i prefiltri. Posizionando la membrana in questo modo si allunga la vita della pompa in quanto non si intasa con l’acqua del rubinetto..

A tal proposito la pompa è alimentata da rete, per evitare perdite e ulteriori cortocircuiti è necessario sigillare accuratamente tutti i giunti.
Inoltre, occorre prestare attenzione all’installazione di una valvola di bypass a quattro vie per interrompere l’alimentazione dell’acqua in caso di tracimazione nel serbatoio di accumulo. Un ingresso della valvola viene alimentato con acqua che è passata attraverso un filtro meccanico, dall’altro – l’acqua viene fornita alla membrana ad osmosi inversa.
I restanti connettori sono collegati nello spazio tra il serbatoio di accumulo e la membrana. Nel caso di installazione di un impianto in cui non è presente il serbatoio di accumulo, entrambi i connettori sono diretti alla rete fognaria.
Per installare un rubinetto dell’acqua potabile su un lavello è necessario predisporre fascette stringitubo e dadi di fissaggio. Se non è presente un foro per la rubinetteria corrispondente, è necessario ritagliarlo utilizzando un trapano e una punta diamantata..

Importante! Quando si installa il filtro, è necessario installare il morsetto sul tubo di scarico, che dovrebbe essere posizionato sopra la tenuta idraulica.

Dopo aver completato l’installazione, sciacquare l’impianto scaricando dell’acqua filtrata. Per eseguire questa manipolazione, è necessario chiudere la valvola sul serbatoio e mantenere la valvola aperta per qualche tempo. Dopo aver soddisfatto questa condizione, chiudere il rubinetto e aprire il serbatoio. Dopo che è pieno, tutta l’acqua deve essere scaricata nello scarico. Se segui tutte le raccomandazioni di cui sopra, puoi essere sicuro della corretta qualità dell’acqua filtrata..

Come prolungare la vita del sistema? Sostituzione delle cartucce d’inchiostro

Nel processo di purificazione dell’acqua a casa, è importante mantenere le condizioni adeguate degli impianti di osmosi inversa sostituendo i materiali di consumo nel tempo.
Tenuto conto della quantità di acqua depurata, la cui quantità è rintracciabile in base alle letture dei contatori, la sostituzione dei filtri meccanici e al carbone deve essere effettuata almeno una volta ogni 3-6 mesi;
Anche la vita utile di una membrana ad osmosi inversa è variabile e, a seconda della quantità, della temperatura e della qualità dell’acqua, varia da 1 a 5 anni..

La necessità di sostituire la membrana può essere giudicata dai seguenti segnali:

Diminuzione della pressione nel sistema;
Deterioramento delle caratteristiche qualitative dell’acqua filtrata;
Sedimento nella membrana.

Importante! Se il sistema di pulizia non è stato utilizzato per una settimana, la membrana deve essere disinfettata..