Fouling control for the implementation of reverse osmosis membranes on surface water to produce drinking water

Il presente studio è incentrato sulla gestione dello sviluppo di biofouling sulle membrane di osmosi inversa (OI) e sulla trasportabilità del concentrato di OI. Questi sono due problemi principali degli impianti di produzione di acqua potabile che utilizzano processi a membrana. Poiché l'efficacia dei metodi attuali per la rimozione dei biofouling dopo la sua adesione alla membrana è discutibile, diverse soluzioni per evitare la sua formazione sono state testate durante la prima parte della campagna sperimentale. Tali soluzioni mirano a ridurre diversi fattori nei flussi di acqua di alimentazione, che sono responsabili della formazione di biofouling, quali: i) La fase biotica, principalmente rappresentata dai batteri, ii) la fase abiotica, in particolare i composti organici chiave (acidi fulvici e umici, proteine aromatiche, biopolimeri) e importanti materiali inorganici (nutrienti, metalli, accettori di elettroni (ossigeno)). Le soluzioni testate, che sono state implementate su scala pilota durante una campagna sperimentale di tre mesi, sono: i) Ozonizzazione, seguita da una fase di filtrazione su carbone attivo granulare (GAC), ii) irradiazione UV a tempo di esposizione fisso e iii) alternanza di condizioni anaerobiche e aerobiche mediante rimozione periodica di O2 tramite aggiunta di bisolfito di sodio (NaHSO3). Usando i Membrane Fouling Simulators (MFS), per ciascun sistema sono state valutate le prestazioni del processo con controlli ottici (visivi) e monitorando la caduta di pressione sui diversi flussi del processo OI. Inoltre, sono state eseguite misurazioni analitiche (MA) per monitorare il contenuto di metalli, la quantità e l'attività microbica e per caratterizzare la materia organica naturale (NOM). Alla fine di questa fase sperimentale, sono stati condotti misurazioni analitiche anche sullo strato che si è deposto su ogni membrana per determinare la composizione di tali sedimenti . I risultati hanno mostrato che il trattamento consistente in ozonizzazione seguita da filtrazione su GAC è il più efficiente tra quelli mostrati, riducendo tutti i parametri considerati (come le perdite di carico, le fasi biotiche e abiotiche). Inoltre, il pre-trattamento alternanza di condizioni anaerobiche e aerobiche è risultato una soluzione promettente, in particolare in termini di riduzione delle perdite di carico; tuttavia sono necessarie ulteriori ricerche per valutare le prestazioni complete e trovare metodi più convenienti per la rimozione di O2. La seconda parte della campagna sperimentale, su scala di laboratorio, ha riguardato la valutazione della trasportabilità del concentrato. Poiché la trasportabilità del concentrato dipende fortemente dalla precipitazione dei sali, che può potenzialmente causare problemi di scaling, sono stati monitorati gli ioni calcio e la conduttività di un campione di concentrato di un’impianto di OI durante le sessioni di misurazione di 5 o 46 ore. È stato dimostrato che il contatto del concentrato con l’aria è un fattore chiave che innesca fenomeni di scaling, mentre l’influenza dei volumi di test e delle velocità di agitazione sulla precipitazione dei sali è trascurabile.