Guangzhou Lvyuan Water Purification Equipment Co., Ltd. è un produttore di filtri industriali fondato nel 2009 che progetta e produce alloggiamenti per filtri in acciaio inossidabile, serbatoi per acqua sterile in acciaio inossidabile, elementi filtranti, sacchi filtranti, materiali ultrapolimerici e prodotti filtranti sinterizzati. Gli acquirenti scelgono Lvyuan per il supporto OEM/ODM, il controllo qualità ISO9001 e le certificazioni multinazionali.
Guangzhou Lvyuan Water Purification Equipment Co., Ltd.
Impianto di trattamento delle acque reflue: rifinitura con alloggiamenti per cartucce
Ho visto con i miei occhi operatori trattare il filtraggio finale come un semplice accessorio estetico, qualcosa da aggiungere a valle dopo il secondo stadio di trattamento, i raggi UV, gli strati a membrana o la precipitazione chimica, solo per far sentire meglio il responsabile dell’impianto prima di una verifica per il rilascio dell’autorizzazione. È così che si sprecano i soldi. Un alloggiamento per filtri a cartuccia non è una scatola magica; è un recipiente a pressione che fa passare l’effluente depurato attraverso mezzi filtranti sostituibili, generalmente cartucce in polipropilene a profondità, melt-blown, pieghettate, al carbone o speciali, per trattenere i solidi in sospensione e le particelle fini che i sistemi a monte non sono riusciti a trattenere.
Ma allora perché un'attrezzatura così semplice continua a essere utilizzata nei grandi impianti?
Perché l’effluente finale non corrisponde a quanto descritto nei prospetti commerciali. Contiene flocculi, frammenti di alghe, precipitati di ferro, residui di polimeri, particelle organiche, granuli fini, frammenti di microplastica e, occasionalmente, sgradevoli grumi dovuti all’instabilità dei processi a monte. Quando quel materiale raggiunge i tubi UV, le membrane RO, i circuiti di riutilizzo, gli ugelli di irrigazione, i sistemi di reintegro delle torri di raffreddamento o i dispositivi di monitoraggio dello scarico, l’impianto smette di essere solo teorico.
Diventa una prova.
La scomoda verità sul trattamento finale delle acque reflue
La difficile realtà è che il sistema di filtrazione degli impianti di trattamento delle acque reflue è spesso progettato in base alle giornate medie, per poi essere criticato proprio nei giorni in cui il carico è maggiore.
Un chiarificatore secondario può sembrare stabile alle 10 del mattino e poi dare problemi alle 14, a causa di uno shock idraulico, fango filamentoso, instabilità dovuta a un basso SRT, diluizione da acque piovane o controllo inadeguato del coagulante. I sistemi a cartuccia non sostituiscono i chiarificatori, gli MBR, i filtri a sabbia, i filtri a disco o i DAF. Tuttavia, possono fungere da ultimo punto di controllo fisico prima del riutilizzo, dello scarico, della strumentazione o dei sistemi a membrana a valle.
Quella parte è importante.
Se un sistema di depurazione finale delle acque reflue è destinato a proteggere un impianto di sanificazione a raggi UV, un prefiltro da 20 micron potrebbe essere sufficiente per ridurre l’intasamento dei tubi. Se lo stesso skid protegge un impianto di osmosi inversa (RO), la linea di prefiltrazione potrebbe richiedere una filtrazione da 20 micron a 5 micron fino a 1 micron, con test SDI e monitoraggio dell’andamento della caduta di pressione. Se l’obiettivo è la depurazione del fosforo dopo il dosaggio di allume o cloruro ferrico, il filtro non “elimina il fosforo” in senso chimico; cattura piuttosto i solidi precipitati che trasportano con sé il fosforo.
Capisci la differenza?
Gli operatori che non tengono conto di questa distinzione finiscono per spendere troppo in cartucce e ottenere risultati insoddisfacenti dal punto di vista chimico. Ho visto di persona impianti che criticavano il fornitore delle cartucce quando il vero problema era una coagulazione insufficiente, l’assenza di un tempo di maturazione dei flocculi e il fatto che un sistema di filtrazione fosse chiamato a svolgere il lavoro di un serbatoio di trattamento.
Dove si inseriscono effettivamente gli alloggiamenti delle cartucce in un impianto di trattamento delle acque reflue
L'alloggiamento del filtro a cartuccia va installato dopo che l'impianto ha già svolto il lavoro più impegnativo.
Un impianto standard si presenta così: trattamento biologico, trattamento supplementare o separazione a membrana, precipitazione chimica (opzionale), filtrazione su media filtranti o a disco (opzionale), seguita da una fase di chiarificazione con cartuccia prima del trattamento UV, riutilizzo, osmosi inversa (RO), reintegro dell’acqua di raffreddamento, acqua di processo o campionamento per lo scarico finale. Nei sistemi industriali compatti, il sistema può essere posizionato a valle della chiarificazione lamellare, del DAF, della filtrazione a sacchi o dell’ultrafiltrazione come fase di protezione.
Ma non anteporre una cosa a un pasticcio.
Se il TSS in afflusso oscilla tra 15 mg/L e 120 mg/L, l’alloggiamento della cartuccia si trasforma in un collettore di fanghi monouso. Questo non è un metodo di filtrazione. È un seppellimento della cartuccia. Nel funzionamento effettivo, desidero che i solidi a monte siano tenuti sotto controllo, che la circolazione sia prevedibile, che il manometro differenziale sia leggibile, che siano presenti valvole di isolamento, raccordi di scarico, prese di sfiato e una capacità sufficiente degli alloggiamenti in parallelo per consentire la sostituzione dei componenti senza compromettere la circolazione ottimale.
Quando si tratta di un sistema di lucidatura a bandiera per uso comunitario, le cartucce PP a profondità variabile sono solitamente il primo argomento di discussione serio. Un impianto alla ricerca di dimensioni di ricambio flessibili potrebbe iniziare con filtri a cartuccia a profondità in polipropilene per alloggiamenti da 10, 20, 30 e 40 pollici perché la lunghezza dell'alloggiamento, la capacità di trattenere lo sporco e la frequenza di manutenzione sono più importanti della pulizia del caricatore.
La scelta delle cartucce: i risultati di Micron, i materiali filtranti e le scorciatoie sbagliate
Il mercato apprezza le classifiche di Micron perché sembrano precise. In realtà, spesso non lo sono.
Una cartuccia “da 5 micron” di piccole dimensioni e una cartuccia “da imprecisati 5 micron” non sono affatto la stessa cosa. Un elemento in PP economico, di qualità nominale e poco compatto potrebbe far passare una quantità di impurità tale da compromettere il funzionamento di un sistema UV, pur continuando a filtrare con una velocità tale da infastidire gli operatori. Una cartuccia melt-blown di maggiore spessore sviluppa una struttura porosa ottimale: le particelle più grandi si depositano sulla superficie esterna, quelle più piccole penetrano più in profondità e l’intero elemento trattiene la polvere in modo molto più uniforme.
Questa è la teoria.
Nelle acque reflue, il concetto tiene conto di biofilm, olio, polimeri, ferro, manganese, carbonato di calcio, idrossido ferrico, idrossido di alluminio leggero, colore umico e affaticamento del conducente. La cartuccia deve essere scelta in base al grado di intasamento, non solo al numero indicato sulla confezione. Per quanto riguarda la pulizia descritta, preferirei vedere filtri da 20 micron, 10 micron e 5 micron piuttosto che un unico coraggioso filtro da 1 micron che si esaurisce ad ogni sostituzione.
Per le piante che necessitano di una potatura più accurata, un Cartuccia filtrante rotante in PP OEM da 1, 5 e 10 micron offre agli ingegneri la possibilità di sperimentare concretamente interventi di rimozione e di riduzione della caduta di pressione, anziché limitarvisi a discuterne in una riunione. Una volta risolto l’impatto sull’alloggiamento, un Cartuccia in PP melt-blown con dimensioni OEM può rappresentare un percorso di adeguamento funzionale.
Il calo di pressione è il rilevatore di bugie
Ecco il mio test empirico: se nessuno registra le sollecitazioni differenziali, significa che nessuno si occupa del filtro.
Un filtro a cartuccia rivela la verità grazie al ΔP. La diminuzione della pressione della cartuccia nuova a portata costante costituisce il valore di riferimento. Un aumento della caduta di pressione indica la presenza di accumulo di solidi, biofouling, intasamento da olio, trascinamento di precipitati chimici o un alloggiamento troppo piccolo. Una brusca riduzione della caduta di pressione può essere ancora più grave: bypass, guarnizioni difettose, nuclei collassati, dimensioni errate della cartuccia, cattivo accoppiamento del tappo terminale o un alloggiamento che non è mai stato serrato correttamente.
Low-cost smette di funzionare senza dare alcun segnale.
L'errore più grave che riscontro è quello di acquistare le cartucce in base al costo per dispositivo anziché al costo per metro cubo trattato. Un elemento $2.40 sostituito ogni 6 ore non è più conveniente di un elemento $6.80 sostituito ogni 36 ore. Manodopera, tempi di inattività, rischio di bypass, smaltimento e instabilità degli effluenti devono essere inclusi nel calcolo.
Per i pattini più piccoli, un Cartuccia per detriti in PP da 5 micron può fungere da ultima linea di difesa dopo un trattamento a monte dei solidi molto più efficace. Tuttavia, se quella cartuccia viene utilizzata come prima linea di difesa a seguito di un secondo effluente non pulito, ci si deve aspettare cicli di funzionamento brevi e operatori insoddisfatti.
Tabella comparativa: opzioni di alloggiamento delle cartucce per il trattamento di rifinitura degli effluenti
Obiettivo di lucidatura
Strategia delle cartucce standard
Cosa può aiutare a rimuovere
Cosa sicuramente non riparerà
Avvertenza degli esperti
Protezione dai raggi UV
Cartuccia filtrante in PP da 20 micron o 10 micron
Fiocchi di pin, frammenti di alghe, solidi che si depositano sulle maniche
BOD solubile, ammoniaca, nitrati
Monitorare separatamente l'UVT; l'acqua limpida non è sempre adatta all'esposizione ai raggi UV
Filtrazione con sistema di recupero dell'acqua
Cartucce in PP a stadi da 10 micron a 5 micron
Trattenere i solidi, le particelle minuscole e i metalli precipitati
Sali disciolti, fosforo solubile
Ricorrere a immobili paralleli se la domanda di riutilizzo non può essere contenuta
Come depurare gli effluenti delle acque reflue con filtri a cartuccia
Partendo dal flusso dei rifiuti, non dal prospetto informativo sul filtro.
Prima di accettare qualsiasi tipo di pacchetto completo di filtri a cartuccia, proverei un piccolo sistema pilota. Informazioni minime: portata in m⁴/h, TSS in ingresso, TSS in uscita, torbidità in NTU, dimensione dei frammenti in circolazione (se disponibile), temperatura, pH, ORP, oli e grassi, ferro, manganese, COD, FIGURA ₅, fosforo totale, ortofosfati, grado di filtrazione della cartuccia in micron, materiale della cartuccia, ΔP a cartuccia pulita, ΔP a cartuccia sporca, tempo di funzionamento e peso a fine vita.
Sembra troppo. E invece no.
L'operatore che dispone di tali dati può garantire la qualità durante le fasi di approvvigionamento, audit e analisi dei guasti. L'operatore che si limita ad affermare “abbiamo installato un filtro da 5 micron” non ha praticamente nulla. Una cartuccia da 5 micron a 2 m²/h si comporta in modo diverso dalla stessa identica cartuccia a 8 m²/h. Un elemento da 40 pollici ha una capacità di trattenere lo sporco diversa rispetto a uno da 10 pollici. Un alloggiamento in acciaio inossidabile a cartucce multiple agisce in modo diverso rispetto a una vaschetta in plastica a cartuccia singola.
Per un filtro schiarente per acque reflue, di solito chiedo al pilota di verificare tre aspetti.
In primo luogo, quale valore in micron garantisce la qualità desiderata dell’effluente senza una caduta di pressione eccessiva? In secondo luogo, quante ore o quanti metri cubi è in grado di garantire ciascuna cartuccia prima di raggiungere il ΔP finale? In terzo luogo, la cartuccia si guasta a causa di un carico costante, dell’ostruzione da olio, della formazione di melma biologica, delle incrostazioni chimiche o di un bypass meccanico?
La risposta determina il sistema.
Il pericolo principale che nessuno menziona nella presentazione di vendita
Alle autorità di regolamentazione non interessa che la cartuccia fosse di “qualità superiore”. A loro interessa solo che lo sparo fosse conforme all’autorizzazione.
Nel 2024, i casi relativi alle acque reflue hanno continuato a ricordare al mercato che il fallimento dei processi di trattamento non è un problema esclusivamente procedurale. Sversamenti di liquami, scarichi di acque reflue industriali, fosforo, E. coli, oli e grassi, nonché violazioni dei limiti previsti dalle autorizzazioni si trasformano rapidamente da semplici registrazioni procedurali in cause legali, sanzioni e indignazione pubblica. Ecco perché non mi piacciono i sistemi di trattamento superficiali. Offrono ai dirigenti un falso senso di controllo, lasciando al contempo gli operatori con apparecchiature fragili e senza alcuna traccia documentale.
Una struttura a cartuccia può garantire la conformità. Non può però creare conformità partendo dal disordine.
Se il vostro impianto sta affrontando picchi persistenti di TSS, proliferazione di alghe, incrostazioni sui filtri UV, problemi legati al riutilizzo o incrostazioni sullo strato della membrana, potrebbe essere opportuno ricorrere alla pulizia delle cartucce. Se il vostro processo a monte è instabile, risolvete prima quel problema. Capisco che sia meno entusiasmante rispetto all’acquisto di serbatoi in acciaio inossidabile, ma è anche più conveniente.
Domande frequenti
Qual è il ruolo dei filtri a cartuccia nel trattamento delle acque reflue?
Un alloggiamento per cartucce filtranti è un recipiente a pressione che contiene cartucce filtranti sostituibili, destinate a eliminare le particelle residue presenti nelle acque reflue trattate dopo che i processi primari, secondari o terziari hanno già ridotto i principali carichi inquinanti. Viene generalmente utilizzato per la depurazione finale dell’effluente, la sicurezza del riutilizzo, la protezione dai raggi UV e il pretrattamento a membrana a valle.
In parole povere, l’alloggiamento è l’apparecchiatura, mentre la cartuccia è il mezzo filtrante sostituibile che svolge la funzione di filtrazione. I sistemi migliori sono quelli in cui le dimensioni dell’alloggiamento, la lunghezza della cartuccia, la classificazione in micron, il tipo di tenuta, la portata e l’accessibilità per la manutenzione sono in perfetta corrispondenza con la qualità effettiva dell’effluente.
I filtri a cartuccia possono migliorare la qualità dell'effluente finale delle acque reflue?
I filtri a cartuccia consentono di rifinire l'effluente finale delle acque reflue trattenendo i solidi sospesi ricorrenti, i flocculi, i metalli precipitati, i frammenti di alghe e vari altri particolati di grandi dimensioni che permangono dopo il trattamento biologico, la chiarificazione, la depurazione con mezzi filtranti o la precipitazione chimica. Il loro impiego è particolarmente indicato come fase di protezione finale, non come sostituto del trattamento principale delle acque reflue.
L'espressione “gloss” pone qualche problema. I filtri a cartuccia migliorano la qualità e proteggono gli strumenti, ma non eliminano in modo affidabile l’ammoniaca disciolta, i nitrati, il fosforo solubile, i sali o un elevato COD senza ricorrere a prodotti chimici di trattamento aggiuntivi o a processi a membrana.
Qual è la granulometria più indicata per il trattamento di rifinitura delle acque reflue?
La classificazione in micron più adatta per il trattamento di rifinitura delle acque reflue viene solitamente determinata tramite prove pilota, ma i sistemi comunemente proposti utilizzano cartucce da 20 micron, 10 micron, 5 micron e, in alcuni casi, da 1 micron, a seconda della qualità dell’effluente e delle esigenze di protezione a valle. Valori di micronaggio più ristretti migliorano la capacità di ritenzione, ma spesso aumentano la perdita di carico e la frequenza di sostituzione.
Una singola cartuccia da 1 micron può fare un'ottima impressione in un'offerta, per poi rivelarsi subito inefficace quando viene messa alla prova con effluenti reali. Preferisco un sistema di filtrazione organizzato quando la concentrazione di solidi varia, poiché distribuisce il particolato su più elementi e garantisce agli operatori una curva di caduta di pressione più stabile.
I filtri a cartuccia in PP sono adatti agli impianti di trattamento delle acque reflue?
I filtri a cartuccia in PP sono adatti a diverse operazioni di depurazione negli impianti di trattamento delle acque reflue, poiché il polipropilene è in grado di gestire un’ampia gamma di condizioni chimiche dell’acqua, offre un’eccellente efficienza di ritenzione dei sedimenti ed è facilmente reperibile in configurazioni a rotazione, melt-blown, scanalate, lisce e a profondità. Sono generalmente utilizzati per la riduzione dei TSS, la filtrazione di protezione e la depurazione finale dell’effluente.
Il problema sta nella compatibilità e nel carico. Il PP non è una soluzione universale per flussi ad alta temperatura, solventi aggressivi, oli pesanti o incrostazioni biologiche gravi. Prima di effettuare acquisti in grandi quantità, verificare sempre il pH, la temperatura, la presenza di ossidanti, la presenza di oli e grassi, la struttura della cartuccia, l’adattamento dei tappi terminali e il materiale di tenuta dell’alloggiamento.
Con quale frequenza è consigliabile sostituire le cartucce di rifinitura delle acque reflue?
Le cartucce di rifinitura delle acque reflue devono essere sostituite quando la pressione differenziale raggiunge il limite massimo prestabilito dall’impianto, la qualità dell’effluente inizia a diminuire, la portata scende al di sotto del fabbisogno di processo oppure i dati relativi al tempo di funzionamento indicano un carico prevedibile di fine vita utile. La sostituzione deve basarsi sulla pressione e sull’efficienza, non solo su una routine programmata.
Un sistema professionale registra il ΔP di pulizia, il ΔP di esercizio, la portata di circolazione, la torbidità, i TSS e le ore di funzionamento in soluzione. Una volta che l’impianto ha registrato un certo numero di cicli di riempimento, la sostituzione delle cartucce diventa un’operazione pianificabile anziché reattiva.
Porta il "Pilot Skid", non la presentazione di vendita
Se prendi sul serio il progetto di ottimizzazione dell’impianto di trattamento delle acque reflue con alloggiamenti per cartucce, non iniziare subito con un ordine. Inizia con l’acqua non trattata, un impianto pilota, filtri da 3 micron, prove di pressione, dati di laboratorio e un operatore autorizzato a effettuare le regolazioni.
Possiamo aiutarvi ad abbinare cartucce PP a profondità di filtrazione, componenti melt-blown, cartucce per sedimenti e configurazioni di cartucce predefinite alle effettive problematiche di depurazione delle acque reflue. Inviateci i dati relativi alla portata, al grado di filtrazione desiderato in micron, al TSS in ingresso, alla torbidità, alla temperatura, al pH e alle dimensioni dell’alloggiamento, e vi aiuteremo a definire con precisione i requisiti delle cartucce prima che i vostri operatori si trovino ad affrontare l’ennesimo grattacapo legato alla manutenzione.
