Selezione di Vasi di Pretrattamento per Sistemi di Trattamento dell'Acqua

Selezione dei Vasi di Pretrattamento per Sistemi di Trattamento dell'Acqua

La selezione dei vasi di pretrattamento è un primo passo fondamentale nella progettazione di un sistema di purificazione dell'acqua robusto, soprattutto per applicazioni farmaceutiche. La scelta giusta assicura la protezione dei componenti a valle come le membrane ad osmosi inversa (RO) e le resine a scambio ionico da intasamento, incrostazioni e degradazione chimica.

Ecco i principali tipi di vasi e i criteri di selezione chiave:

1. Tipi di Vasi di Pretrattamento

• Filtri Multimediali (MMF): Conosciuti anche come filtri a sabbia. Utilizzano strati di materiali di diverse densità e dimensioni delle particelle (ad esempio, antracite, sabbia, granato) per rimuovere solidi sospesi, torbidità e particolato più grande fino a circa 10-20 micron.

• Filtri a Carbone Attivo (ACF): Vasi riempiti con carbone attivo granulare (GAC). Il loro scopo principale è rimuovere cloro, clorammine, e composti organici attraverso l'adsorbimento. Questo è essenziale per proteggere le membrane RO dai danni ossidativi.

• Addolcitori d'acqua: Vasi riempiti con resina a scambio cationico in forma di sodio. Rimuovono ioni di durezza (Calcio e Magnesio) scambiandoli con ioni di sodio. Questo previene le incrostazioni sulle membrane RO e sulle apparecchiature a valle.

• Serbatoi di Iniezione Chimica: Anche se non sempre "vasi" nello stesso senso, questi sono serbatoi (spesso in PVC o HDPE) che contengono sostanze chimiche come antincrostante, bisolfito di sodio (per la declorazione) o soda caustica per la regolazione del pH. Alimentano un punto di iniezione a valle.

2. Criteri di Selezione Chiave

A. Progettazione e Costruzione del Vaso

• Materiale di Costruzione:

  • FRP (Plastica Rinforzata con Fibra): La scelta più comune. È resistente alla corrosione, leggero ed economicamente vantaggioso per la maggior parte delle condizioni dell'acqua grezza. Dovrebbe avere un rivestimento interno per uso alimentare o certificato NSF-61.

  • Acciaio al Carbonio con Rivestimento in Gomma: Utilizzato per pressioni più elevate o applicazioni più abrasive. Il rivestimento in gomma previene la corrosione.

  • Acciaio Inossidabile (304 o 316L): Utilizzato in ambienti altamente corrosivi o quando i requisiti sanitari sono fondamentali (più comune nel circuito di distribuzione dell'acqua lucidata che nel pretrattamento).

• Pressione Nominale: Il vaso deve essere classificato per la pressione operativa massima del sistema, tipicamente un minimo di 150 PSI (10 bar) per applicazioni standard e superiore per esigenze specifiche.

• Codici di Progettazione: I vasi devono essere progettati e fabbricati secondo standard riconosciuti come ASME BPVC Sezione X (per FRP) o ASME Sezione VIII (per recipienti a pressione metallici).

B. Dimensionamento e Capacità

• Portata: Il diametro del vaso deve essere dimensionato per gestire la portata di servizio richiesta dal sistema (galloni al minuto - GPM o metri cubi all'ora - m³/h). Un vaso sovradimensionato può portare alla canalizzazione; un vaso sottodimensionato causa un'elevata caduta di pressione e un funzionamento inefficiente.

• Profondità e Volume del Letto: La quantità di materiale filtrante (resina, carbone, ecc.) è fondamentale.

  • Per gli addolcitori, la capacità viene calcolata in base a grani di rimozione della durezza richiesti tra i cicli di rigenerazione.

  • Per i filtri a carbone, il Tempo di Contatto a Letto Vuoto (EBCT) è cruciale (tipicamente 5-10 minuti) per garantire un'efficace rimozione del cloro. Questo determina il volume minimo del letto per una data portata.

C. Sistema di Distribuzione e Raccolta Interno

• Sottodreno: Il sistema inferiore che raccoglie l'acqua filtrata trattenendo il materiale filtrante. I tipi comuni includono:

  • Filtri (Cestello/Laterale): Più comuni. Il numero e la dimensione delle fessure (ad esempio, 0,2 mm per la resina dell'addolcitore) sono fondamentali per prevenire la perdita di materiale filtrante.

  • Gruppi Header-Laterali: Forniscono una distribuzione del flusso molto uniforme.

• Distributore Superiore: Assicura che l'acqua in entrata sia distribuita uniformemente su tutta la sezione trasversale del letto filtrante per prevenire la canalizzazione.

D. Controlli e Valvole

• Tipo di Valvola:

  • Valvola Multivia: Una valvola singola manuale o automatica che dirige il flusso per servizio, controlavaggio, risciacquo e rigenerazione.

  • Sistema di Valvole Completamente Automatico: Utilizza un gruppo di singole valvole azionate (farfalla, diaframma) controllate da un PLC. Questa è la scelta preferita per sistemi industriali e farmaceutici complessi grazie a un migliore controllo, registrazione dei dati e capacità di integrazione.

• Controller: Un controller di sistema automatico gestisce la tempistica e la sequenza dei cicli di servizio e rigenerazione in base a tempo, volume di acqua prodotta o feedback sulla qualità dell'acqua.

3. Tabella Riassuntiva: Fattori Chiave di Selezione

Conclusione:

La selezione dei vasi di pretrattamento è un equilibrio tra dovere chimico (cosa deve essere rimosso), requisiti idraulici (flusso e pressione), e esigenze operative (manuale vs. automatizzato). Per i sistemi farmaceutici, garantire che i vasi siano costruiti con materiali certificati, abbiano la documentazione appropriata e facciano parte di un sistema convalidato è fondamentale. L'obiettivo è creare una fase di pretrattamento affidabile e manutenibile che fornisca un'acqua di alimentazione coerente e di alta qualità alle unità di purificazione primarie.