Energy analysis of two backwash implementations in an ultrafiltration and reverse osmosis PV-powered filtration system

L'accesso all'acqua è un diritto fondamentale dell'uomo. 300 milioni di persone nella regione sub-sahariana non hanno accesso ad acqua pulita. In quest'area, un sistema a ultra-filtraggio (UF) e osmosi inversa alimentato da energia solare rappresenta una tecnologia valida per fornire acqua potabile. In questo tipo di sistemi, la manutenzione della membrana è un fattore chiave al fine di evitarne l'ostruzione nel tempo (fouling), con un conseguente aumento del consumo di energia; pertanto, la scelta di un meccanismo di pulizia adeguato e l'ottimizzazione dei suoi parametri di funzionamento diventa cruciale. Con questo lavoro, due diverse impostazioni di pulizia ( Backwash ) sono state integrate in un sistema UF-RO alimentato da pannelli solari. La pulizia viene eseguita dall'acqua immagazzinata in un serbatoio a membrana nella prima configurazione, mentre nella seconda configurazione il Backwash viene alimentato da una pompa DC dedicata. Il test dei due sistemi è stato eseguito con diverse frequenze di pulizia (da 15 a 120 min), con un consumo fisso di acqua (4 L). La bentonite, con una concentrazione di 500 mg / L, è stata scelta come agente di simulazione del fouling e inserita in una soluzione composta da acqua deionizzata e NaCl (5g / L). Particolare interesse è stato rivolto al consumo totale di energia specifica (TSEC) e all'aumento della pressione transmembranica (TMP). I risultati mostrano che il consumo totale di energia specifica (TSEC) raggiunge un valore minimo per frequenze superiori a 30 min e che l'aumento di TMP è evidente solo per frequenze superiori a 45 min. Non è stata evidenziata alcuna differenza rilevante nell'aumento di TSEC o TMP, spostando la scelta della tecnologia di pulizia adatta a fattori come costo e robustezza.