di Michele Cifalinò
L’osmosi inversa è un processo di filtrazione delle acque che permette di desalinizzarle e di rimuovere le molecole inquinanti al fine di rendere l’acqua utilizzabile; esaminiamo l’uso delle valvole negli impianti di osmosi inversa.

Che cos’è l’osmosi inversa

Per capire di cosa si tratta basti pensare al classico fenomeno dell’osmosi: è un processo chimico-fisico che avviene ogni qual volta due soluzioni acquose contenenti diverse concentrazioni saline vengono separate da una membrana semipermeabile e in questa situazione avviene il passaggio spontaneo dell’acqua dalla soluzione più diluita a quella più concentrata, sino al raggiungimento della stessa salinità (pressione osmotica).
Nell’osmosi inversa, invece, si contrappone a questa pressione una pressione maggiore di quella osmotica e di conseguenza il processo avviene in direzione opposta. Le applicazioni principali riguardano la desalinizzazione delle acque: questo processo offre diversi vantaggi, fra cui una buona efficienza di rimozione dei sali disciolti, ma anche una riduzione dei batteri, dei germi e delle particelle, nonché delle sostanze organiche disciolte.
In particolare si riduce in modo efficace la salinità, sia di acque salmastre che saline (con rendimento ≃97%) e si abbattono quasi tutte le molecole organiche (compresi gli inquinanti tossici) con rendimento prossimo al 99%.

Requisiti di un impianto industriale per l’osmosi inversa

A livello di impianto, le pressioni di esercizio richieste per realizzare l’osmosi inversa possono essere notevoli: se si tratta di l’acqua di mare, la pressione che occorre esercitare è di diverse decine di atmosfere, mentre per le acque di rete o debolmente salmastre i valori della pressione osmotica si aggirano intorno ai 10 bar. Il processo è schematizzato nell’immagine seguente, in cui sono evidenziati anche i pretrattamenti e i post-trattamenti che sono abbinati all’osmosi inversa.
L’acqua da trattare viene spinta nella membrana da una pompa, che esercita una pressione superiore a quella osmotica, così da ottenere due flussi in uscita: la parte di acqua in ingresso che attraversa la membrana costituisce il permeato (povero di sali) che va all’utilizzo, mentre la rimanente parte fuoriesce con un’elevata concentrazione salina, dovuta all’accumulo di tutti i sali che non hanno attraversato la membrana (si tratta del concentrato ricco di sali che viene scartato).
Esistono diverse soluzioni impiantistiche, ma in generale possiamo identificare alcune fasi comuni:

  • pre-trattamenti
  • sistema di pompaggio e scarico acque
  • sistema di trattamento osmosi inversa (sistema a membrana)
  • post-trattamenti

vediamo ora nel dettaglio come si struttura il cuore del sistema di osmosi inversa, con particolare attenzione alla tipologia di valvole impiegate in questo processo.

Impiego delle valvole negli impianti di osmosi inversa

Come è facile intuire, la scelta delle valvole influisce sull’efficienza dell’impianto oltre che sugli interventi di manutenzione: è quindi opportuno riservare attenzione a questi componenti.

impianto osmosi

Vediamo brevemente quali sono i fattori da prendere in considerazione per la scelta delle valvole e quali tipologie sono impiegate:

  • il materiale della valvola
  • la caratteristiche del fluido: particelle sospese (sali) o liquidi impuri
  • la portata massima di esercizio e la portata richiesta
  • Il tipo di controllo (manuale o automatico)

In questo tipo di impianti saranno impiegate diverse tipologie di valvole, a seconda della tecnologia impiantistica adottata: non mancheranno valvole di regolazione della pressione, valvole di sicurezza e valvole di intercettazione/regolazione della portata di acqua nell’impianto. In genere si prediligono valvole a controllo automatico; è fondamentale anche abbinare sensori di misura del flusso e della pressione all’interno delle condotte, per consentire un monitoraggio efficiente.

Altro aspetto importante riguarda il fluido movimentato: spesso si ha a che fare con acqua impura, acqua salina (corrosiva) con particelle solide sospese, per cui sarà opportuno valutare correttamente la soluzione adottata, in termini non solo di valvole, ma anche di altri componenti cruciali come le pompe.
Il problema della corrosione è comune nelle operazioni di desalinizzazione, a causa principalmente dell’aggressività dell’acqua marina, della pressione e della velocità di flusso elevate.

Valvole di controllo e regolazione della pressione

Negli impianti a osmosi inversa, come già illustrato, la pressione a monte viene impostata a livelli superiori rispetto a quella osmotica, in modo da generare un flusso continuo di acqua potabile attraverso le membrane semipermeabili. l processo presenta delle dissipazioni di energia dovute alle perdite di carico a cavallo della membrana, alla temperatura di funzionamento e alla concentrazione della salamoia, quindi normalmente si opera a pressioni di 65-70 bar. Le valvole di controllo della pressione devono essere impiegate per bloccare gli eventuali picchi di alta pressione combinati con portate elevate e in condizioni di grave cavitazione. Inoltre, diventano particolarmente utili nel controllare la pressione durante l’avviamento della pompa.

Valvole di regolazione della portata

Per regolare la portata di acqua movimentata saranno impiegate valvole in grado di rispondere ai requisiti sopra esposti: nel caso siano richieste grandi quantità di acqua (portate elevate), come spesso accade per impianti di trattamento acque, sarà utile impiegare valvole a sfera che risultano economiche e funzionali. La necessità di movimentare grandi quantità di acqua dipende ovviamente dalla capacità produttiva dei sistemi RO, la quale varia indicativamente tra 0.1 e 390000 metri cubi /giorno. Nel movimentare acqua contenete particelle sospese, quali sali o impurità, potrebbe essere maggiormente indicate le valvole a membrana, in particolare laddove sia necessaria una maggiore frequenza di apertura/chiusura (ad esempio la valvola a membrana MV 310).

Scopri le valvole per l’osmosi inversa