È possibile che un unico impianto serva sia i sistemi di trattamento delle acque reflue che quelli di desalinizzazione?

A volte, ma solo se l’alloggiamento è specificato per la più gravosa delle due applicazioni. Un alloggiamento del filtro è un recipiente a pressione con materiali a contatto con il fluido, guarnizioni e una configurazione interna dell’elemento filtrante, e un produttore può riutilizzare tutti e tre questi elementi in progetti sia di trattamento delle acque reflue che di desalinizzazione. Ciò che non può essere riutilizzato di default è il campo operativo. L’alimentazione con acqua di mare comporta innanzitutto l’esposizione ai cloruri e la corrosione interstiziale. Le alimentazioni con acque reflue e acqua di riutilizzo comportano la presenza di ossidanti, oli, un carico maggiore di solidi e prodotti chimici di pulizia che attaccano i polimeri e gli elastomeri in modi diversi. Per i distributori, i costruttori di sistemi OEM e i team di acquisto EPC che desiderano una gamma di alloggiamenti più ridotta, la questione pratica è capire dove i due campi operativi si sovrappongono e quali parti devono essere modificate per ciascuna applicazione. Questo articolo illustra tali punti decisionali e i dati necessari per una richiesta di offerta (RFQ).

Quando una singola piattaforma immobiliare può coprire entrambe le applicazioni?

Un'unica piattaforma hardware può coprire entrambe le applicazioni quando si verificano quattro condizioni:

Il materiale del corpo a contatto con il fluido resiste alle condizioni chimiche più estreme in entrambi i siti.
I valori nominali di pressione e temperatura coprono il caso combinato più sfavorevole.
Le guarnizioni sono adatte ai fluidi.
Il formato dell'elemento è adeguato al carico di contaminanti.

Se una di queste soluzioni dovesse fallire, la soluzione migliore sarebbe una piattaforma condivisa con diverse opzioni di materiali o guarnizioni, piuttosto che un'unica unità identica.

La distinzione è importante perché i due compiti comportano sollecitazioni diverse sull’alloggiamento. In un sistema di osmosi inversa dell’acqua di mare (SWRO), il filtro a cartuccia costituisce una barriera di sicurezza finale a monte delle membrane.

Guida tecnica di un fornitore

posiziona il filtro a cartuccia a monte della pompa ad alta pressione, per cui l’alloggiamento è solitamente sottoposto alla pressione di alimentazione anziché a quella della membrana. La validità di questa configurazione nel vostro progetto dipende dalla pompa e dalla configurazione del sistema di recupero energetico; vi invitiamo quindi a verificarlo con il progettista dell’impianto.

Le funzioni relative alle acque reflue presentano una maggiore varietà. Un alloggiamento può proteggere un’unità di osmosi inversa (RO) in un circuito di riutilizzo, effettuare un trattamento di rifinitura dell’effluente o filtrare un flusso di dosaggio. Ogni caso presenta un profilo chimico e di solidi diverso, pertanto il termine “acque reflue” non corrisponde a un’unica specifica.

Fattore di utilizzo	Acque reflue o obbligo di riutilizzo	Pretrattamento per la desalinizzazione dell'acqua di mare (SWRO)	Cosa significa per una convivenza
Principale fattore di stress chimico	Ossidanti, prodotti chimici per la pulizia, residui di lavorazione; variano a seconda dello stabilimento	Alimentazione ad alto contenuto di cloruro; rischio di corrosione puntiforme e interstiziale dei metalli	Verificare la resistenza del materiale in base alle condizioni chimiche più sfavorevoli, non a quelle medie
Comportamento tipico dei solidi	Carico variabile; possibile presenza di oli, grassi e sostanze biologiche	Particelle fini e colloidi dopo il pretrattamento a monte	Il tipo e la potenza nominale dell'elemento di solito differiscono anche se l'apparecchio è identico
Il ruolo dell'alloggio	Lucidatura, protezione o filtrazione di processo	Filtrazione di sicurezza a monte delle membrane	L'affidabilità e la qualità costante delle cartucce sono fattori ancora più importanti nella posizione SWRO
Pulizia o disinfezione	Possibile somministrazione di dosi shock o esposizione periodica a sostanze chimiche	Gestione tipica incentrata sulla protezione della membrana	La compatibilità tra guarnizione e corpo deve garantire la resistenza alle operazioni di pulizia
Pressione sull'alloggiamento	Dipende dal processo	Dipende dal fatto che il filtro sia posizionato a monte della pompa ad alta pressione	Confrontare con il valore nominale dell’alloggiamento alla temperatura di esercizio effettiva

Quali fattori tecnici determinano se un alloggiamento è in grado di effettuare il crossover?

Sono quattro i fattori determinanti: il materiale a contatto con il fluido in relazione alla composizione chimica, il declassamento dovuto a pressione e temperatura, la compatibilità delle guarnizioni e la forma dell’elemento. Ciascuno di essi presenta una modalità di guasto specifica.

Comportamento del materiale a contatto con il liquido rispetto ai cloruri e agli ossidanti

I polimeri non presentano la formazione di cavità in presenza di cloruri come invece accade alle leghe inossidabili; per questo motivo, gli alloggiamenti in plastica e in FRP sono comunemente presi in considerazione per applicazioni a contatto con l’acqua di mare. Il punto debole si sposta quindi verso gli ossidanti.

Il confronto di Charlotte Pipe tra CPVC, polipropilene e PVDF

sottolinea che il polipropilene può degradarsi in caso di esposizione prolungata ad agenti ossidanti quali il perossido di idrogeno o l’ipoclorito di sodio. Sottolinea inoltre che il PVDF mostra una notevole resistenza agli acidi forti e agli agenti ossidanti, ma una resistenza limitata ad alcuni alcali concentrati. L’articolo tratta dei materiali per le tubazioni, pertanto va considerato come una guida generale sui polimeri e non come una valutazione relativa a un alloggiamento specifico.

Per l'acciaio inossidabile, la risposta dipende dalla lega e dall'esposizione. Il grado 304 presenta un rischio maggiore di corrosione puntiforme in acque ricche di cloruri. Gli alloggiamenti in acciaio inossidabile destinati al contatto diretto con l'acqua di mare richiedono una valutazione della resistenza alla corrosione a livello di lega da parte del fornitore, comprese le aree di saldatura e le fessure.

Riduzione delle prestazioni in caso di variazioni di pressione e temperatura

Un singolo valore di pressione riportato in una scheda tecnica non descrive il comportamento termoplastico. Il

Associazione dei produttori di tubi e raccordi in plastica

osserva che, per la maggior parte dei materiali termoplastici utilizzati nelle tubazioni, temperature più elevate riducono la pressione di esercizio ammissibile. Si raccomanda di verificare i limiti indicati dal produttore e le tabelle di ridimensionamento. La stessa logica vale per gli alloggiamenti in plastica stampata. Un flusso di acque reflue a temperatura elevata può azzerare il margine di sicurezza che un impiego con acqua di mare a temperatura ambiente lascia intatto.

Compatibilità di guarnizioni e sigilli

Le guarnizioni meritano una verifica a parte rispetto al corpo. Gli elastomeri si differenziano per la loro resistenza agli ossidanti, agli oli e agli idrocarburi, quindi una guarnizione adatta all’acqua di mare pulita potrebbe non essere adatta a effluenti oleosi. Diversi degli alloggiamenti riportati di seguito presentano opzioni in EPR, silicone o Viton. Specificare la guarnizione in base all’elenco effettivo dei fluidi, compresi i detergenti, e richiedere al fornitore un riferimento di compatibilità.

Formato e classificazione degli elementi

L'alloggiamento e l'elemento sono oggetto di decisioni distinte. La sezione del manuale DuPont FilmTec relativa a microfiltrazione a cartuccia per il pretrattamento RO afferma che una cartuccia con grado di filtrazione assoluto inferiore a 10 µm rappresenta il minimo consigliato per ogni impianto a osmosi inversa, che è raccomandata una cartuccia da 5 µm assoluti e che, laddove sussista il rischio di incrostazioni da silice colloidale o silicati metallici, è consigliata una cartuccia da 1–3 µm assoluti. Raccomanda inoltre la sostituzione prima che la caduta di pressione raggiunga il limite consentito e almeno ogni tre mesi. Richiede l’uso di un manometro differenziale e di una cartuccia realizzata in materiale sintetico non degradabile, come il polipropilene o il nylon.

Questi aspetti riguardano specificatamente la protezione RO. In caso di trattamento di rifinitura delle acque reflue con un elevato contenuto di solidi, potrebbe essere necessario utilizzare inizialmente un filtro a sacchetto a maglia più larga, e l’alloggiamento deve essere compatibile con tale formato. Gli acquirenti possono confrontare alloggiamenti per filtri a sacchetto in acciaio inossidabile e plastica e le opzioni relative alle cartucce prima di fissare l'elemento.

Qual è il confronto tra gli alloggiamenti in PP, PPH, PVDF, FRP e acciaio inossidabile?

La tabella riporta le classificazioni pubblicate dal produttore, tratte dalle pagine relative agli alloggiamenti in plastica Lvyuan in dotazione, seguite da indicazioni redazionali sui casi in cui è necessario prestare particolare attenzione per ciascun materiale. Le classificazioni provengono dalle pagine dei prodotti e non da test indipendenti; inoltre, tali pagine non garantiscono l’idoneità all’uso con acqua di mare o acque reflue. Si raccomanda di richiedere una conferma scritta in merito al fluido da utilizzare.

Tipo di alloggio	Pressione pubblicata	Temperatura pubblicata	Formato	Linee guida editoriali per l'uso condiviso
Alloggiamento per sacchetti in PP	87 psi (6 bar) a 20 °C	Fino a 140°F (60°C), con riduzione della potenza nominale	Sacco n. 1/n. 2, cestello in PP	Esposizione agli ossidanti; riduzione della potenza in funzione della temperatura
Alloggiamento della cartuccia PPH	Fino a 116 psi (8 bar)	Fino a 194 °F (90 °C)	da 10 a 40 in cartucce	Esposizione agli ossidanti; scelta della guarnizione
Alloggiamento per sacchetto in PVDF	Fino a 100 psi (6,9 bar)	Fino a 212°F (100°C)	Sacco singolo, n. 1/n. 2, cestello in PVDF	Pulizia con alcali concentrati; rapporto costi/PP
Alloggiamento multi-cartuccia in FRP	Fino a 150 psi (10 bar)	Fino a 140 °F (60 °C)	10–40 in cartuccia multipla, con rivestimento in PP opzionale	Compatibilità con i rivestimenti; esposizione ai raggi UV all’aperto
Acciaio inossidabile (vari tipi)	Varia a seconda del modello	Varia a seconda del modello	Sacco, sacchi multipli, cartuccia	Scelta della lega in presenza di cloruri; qualità della saldatura

Il Alloggiamento per filtro a sacchi industriale in PP è indicato per la filtrazione di particelle a bassa pressione, laddove il polipropilene sia compatibile con il fluido. Il suo intervallo di portata dichiarato, compreso tra 100 e 120 GPM, dipende dalle dimensioni del sacchetto, dalla viscosità e dalla caduta di pressione. Il Alloggiamento per filtro a cartuccia industriale PPH presenta limiti di pressione e temperatura dichiarati più elevati e una disposizione verticale delle cartucce, che si adatta ai rack di pretrattamento di tipo RO. Per i fluidi in cui l’idoneità del polipropilene è dubbia, il Alloggiamento per filtro a sacchetto in PVDF resistente agli agenti chimici è una versione a sacca singola con guarnizioni disponibili in Viton, EPDM e PTFE. Laddove il progetto richieda una maggiore capacità della cartuccia in un corpo non metallico, il Alloggiamento per filtro a cartucce multiple in FRP è dotato di un rivestimento interno in PP opzionale e di un rivestimento esterno in gelcoat resistente ai raggi UV. Il set completo è contenuto all’interno del corpi filtro industriali in plastica categoria.

Scegliere un unico tipo di alloggio è davvero più economico?

Non sempre. Un livello di scorte ridotto sembra efficiente, ma il prezzo unitario più basso e il minor numero di SKU non garantiscono il costo totale più basso. Un alloggiamento progettato per resistere alle condizioni ambientali più estreme può risultare sovradimensionato, e quindi costoso, in un ambiente più mite. Un alloggiamento progettato per un ambiente più mite può invece guastarsi prematuramente nell’altro.

L'approccio più ragionevole consiste nel standardizzare la piattaforma e variare le parti che dipendono dalla composizione chimica: il livello del materiale del corpo, la guarnizione e l'elemento. Ciò mantiene semplice la logica dei ricambi, ad esempio con un'unica lunghezza della cartuccia e un unico standard di collegamento, evitando al contempo incompatibilità tra i materiali.

Un esempio illustrativo, non un caso reale di un cliente: un costruttore di impianti standardizza l’uso di alloggiamenti in PP con un unico tipo di guarnizione sia per un skid di riutilizzo che per un contenitore RO per acqua di mare. L’unità per l’acqua di mare funziona senza problemi. Nel sito di riutilizzo, il dosaggio periodico di ipoclorito riduce la durata delle guarnizioni dell’alloggiamento e dei componenti in polipropilene. L’incompatibilità emerge solo dopo la messa in servizio, poiché la richiesta di offerta specificava “trattamento dell’acqua” anziché i prodotti chimici di pulizia utilizzati. La standardizzazione ha comportato un risparmio minimo, mentre il costo di sostituzione è risultato superiore a quello che si sarebbe sostenuto con una specifica in PVDF o con guarnizioni riviste.

Quali errori determinano il fallimento dei progetti di coabitazione?

Questi errori derivano dal ragionamento sopra esposto, non da un tasso di guasto rilevato:

Specificando esclusivamente in base alla granulometria in micron. Un valore nominale non è la stessa cosa di un valore assoluto, e le linee guida di DuPont si basano su cartucce con valori assoluti.
Ignorare gli eventi di pulizia. Spesso gli alloggiamenti vengono scelti per l'alimentazione normale, per poi essere esposti a prodotti chimici per la disinfezione o la pulizia che nessuno ha menzionato.
Lettura di un valore di pressione a temperatura ambiente. I limiti combinati di pressione e temperatura sono importanti, soprattutto per i termoplastici.
Utilizzo della cartuccia come filtro per materiali sfusi. Il manuale DuPont afferma che la sostituzione delle cartucce con frequenza superiore a una volta ogni uno o tre mesi indica solitamente un problema di pretrattamento. Le cartucce non sono progettate per rimuovere carichi elevati di solidi. La soluzione consiste nell’utilizzare un filtro a sacco a grana grossa o un trattamento a monte più efficace, non in un alloggiamento più grande.
Ignorando le impurità submicroniche. Lo stesso manuale sottolinea che i solfuri metallici e lo zolfo colloidale presenti nell’acqua di alimentazione possono passare attraverso una cartuccia standard da 5 µm.
Ignorando l'ambiente di installazione. Gli alloggiamenti in plastica e FRP montati su skid all’aperto o in container sono esposti ai raggi UV, cosa che non accade in un locale tecnico al chiuso.

Cosa dovrebbe contenere una richiesta di preventivo per un alloggio condiviso?

Per un preventivo accurato occorrono il circuito e l'elenco degli eventi, non solo la portata. Preparare:

Descrizione del fluido: tipo di mangime, livello di cloruri, intervallo di pH, presenza di oli o solventi ed eventuali ossidanti.
Prodotti chimici per la pulizia e la disinfezione: nomi, concentrazioni e frequenza.
Pressione e temperatura di esercizio e di picco: comprese le fasi di avvio, i picchi di carico e le condizioni estreme invernali o estive.
Portata ed elemento: flusso di progetto, valore nominale o assoluto, lunghezza della cartuccia o dimensioni del sacchetto e quantità per alloggiamento.
Collegamenti: NPT, BSP o flangia, e diametro del tubo.
Materiale della guarnizione: rispetto all'elenco dinamico.
Installazione: all'interno o all'esterno, l'orientamento e le esigenze relative allo scarico o alla ventilazione.
Condizioni d'ordine: quantità, mercato di riferimento, requisiti relativi a test o documentazione, tempi di consegna ed eventuali marchi OEM.

Cosa occorre verificare prima di scegliere un fornitore?

Prima di approvare un unico alloggio per entrambe le mansioni, richiedere:

Una dichiarazione scritta che attesti l'idoneità per ciascun fluido e prodotto chimico detergente, non solo una generica descrizione del tipo “resistente alla corrosione”.
La pressione nominale alla temperatura di esercizio effettiva, con i dati relativi al declassamento per i corpi in materiale termoplastico.
Dati sulla compatibilità dei materiali delle guarnizioni con i vostri fluidi.
Conferma delle modalità con cui il fornitore effettua i test sugli alloggiamenti, quali le prove di pressione o i controlli a campione, e della documentazione che accompagna le spedizioni.
Prelevare prima i campioni dal sito a più alto rischio.

Se i due compiti presentano divergenze su uno qualsiasi di questi punti, suddividere le specifiche e mantenere gli elementi comuni, quali lo standard di connessione e la lunghezza della cartuccia.

Domande frequenti

È possibile utilizzare lo stesso alloggiamento del filtro sia per il trattamento delle acque reflue che per la desalinizzazione dell'acqua di mare? Sì, a condizione che il corpo, le guarnizioni e i parametri tecnici siano in grado di resistere alle condizioni chimiche, di temperatura e di pressione più estreme presenti in entrambi i casi. Una piattaforma comune con guarnizioni, livelli di materiale o componenti diversi è solitamente più sicura rispetto a un’unità identica in ogni sua parte.

Quale materiale è più adatto per il pretrattamento con osmosi inversa (RO) dell'acqua di mare? I materiali non metallici come FRP, PPH e PVDF sono comunemente presi in considerazione poiché non subiscono corrosione puntiforme in presenza di cloruro. Per l’acciaio inossidabile è necessario valutare la composizione della lega. La scelta finale dipende dalla pressione, dalla temperatura, dai prodotti chimici utilizzati per la pulizia e dai dati tecnici convalidati dal fornitore.

Qual è il grado di filtrazione (in micron) che deve essere installato nell'alloggiamento a monte delle membrane RO? Il manuale DuPont FilmTec raccomanda una cartuccia di pretrattamento da 5 µm assoluti, con 1–3 µm assoluti nei casi in cui vi sia il rischio di presenza di silice colloidale o silicati metallici. Verificare i requisiti di alimentazione con il fornitore della membrana.

Gli alloggiamenti in polipropilene sono in grado di resistere al cloro o all'ipoclorito presenti nelle acque reflue? Non è affidabile in caso di esposizione prolungata. Charlotte Pipe sottolinea che il polipropilene può degradarsi se esposto a lungo a sostanze ossidanti come l’ipoclorito di sodio. Richiedere una conferma specifica per il fluido in questione oppure prendere in considerazione il PVDF.

È meglio optare per gli alloggiamenti a sacca o a cartuccia? Gli alloggiamenti a cartuccia sono adatti per una protezione finale fine, ad esempio a monte di un sistema a osmosi inversa (RO). Gli alloggiamenti a sacchetto sono spesso adatti a carichi di solidi più elevati o a stadi di filtrazione più grossolani a monte. La scelta dipende dalla concentrazione di solidi e dalla capacità di filtrazione richiesta.

In che modo la temperatura influisce sulla pressione nominale di un alloggiamento in plastica? Secondo la Plastic Pipe and Fittings Association, per la maggior parte dei termoplastici, temperature più elevate comportano una riduzione della pressione di esercizio ammissibile. Utilizzate i dati di ridimensionamento forniti dal produttore in base alla vostra temperatura di esercizio effettiva, non al valore relativo alla temperatura ambiente.