Il sistema di ultrafiltrazione, un processo di separazione a membrana guidato dalla pressione, cattura efficacemente solidi sospesi, colloidi, microrganismi e alcune sostanze organiche macromolecolari nell'acqua. Pertanto, svolge un ruolo chiave nell'approvvigionamento idrico municipale, nel trattamento delle acque reflue industriali, nel riciclaggio delle risorse idriche e nella purificazione dell'acqua domestica.
I Paesi dell'Europa centrale, grazie alle loro normative e standard rigorosi (DWD, WFD), alle capacità di ricerca e sviluppo tecnologico e all'enfasi sullo sviluppo sostenibile, sono diventati regioni chiave per l'applicazione e l'innovazione dei sistemi di ultrafiltrazione.
Qual è il ruolo del sistema di ultrafiltrazione?
1. Come unità di filtrazione centrale
Entro il 2025, circa 45% di nuovi impianti idrici municipali in Europa utilizzeranno l'ultrafiltrazione come unità di filtrazione principale. Il sistema di ultrafiltrazione offre infatti vantaggi significativi rispetto ai tradizionali processi di filtrazione a sabbia:
Dopo aver completato un retrofit di ultrafiltrazione nel 2019. L'acquedotto Weissensee di Berlino, in Germania, ha mantenuto un livello stabile di torbidità dell'acqua inferiore a 0,1 NTU. Non solo ha raggiunto un tasso di rimozione di 100% per Cryptosporidium e Giardia. Ma ha ridotto l'uso di disinfettanti a base di cloro di circa 30%, evitando la formazione di sottoprodotti di disinfezione (come i trialometani).
L'acquedotto di Marne-la-Vallée, vicino a Parigi, in Francia, utilizza un processo combinato di ultrafiltrazione e disinfezione a raggi ultravioletti. In altre parole, elimina la necessità di additivi chimici e garantisce una fornitura di acqua potabile “senza sostanze chimiche”. Tratta 120 milioni di metri cubi di acqua all'anno, servendo oltre 500.000 residenti.
2. Pretrattamento delle acque pure industriali
Perché le industrie ad alto valore aggiunto, come quelle alimentari e delle bevande, farmaceutiche ed elettroniche, hanno requisiti estremamente elevati per la purezza dell'acqua di produzione. L'ultrafiltrazione è diventata un metodo di pretrattamento per le acque di processo.
- Trattamento delle acque reflue di alimenti e bevande
Lo stabilimento Heineken di Rotterdam, nei Paesi Bassi, utilizza l'ultrafiltrazione per trattare le acque reflue di produzione della birra. L'acqua recuperata può essere riutilizzata per la pulizia delle materie prime, raggiungendo di fatto un tasso di riutilizzo dell'acqua di 75%, riducendo il consumo di acqua industriale di circa 120.000 metri cubi all'anno.
- Trattamento delle acque reflue della produzione farmaceutica
Infatti, la sede di produzione di Roche Pharmaceuticals a Basilea, in Svizzera, utilizza un processo a doppia membrana di ’ultrafiltrazione + osmosi inversa“ per trattare le acque reflue di produzione fino al livello di ”acqua per iniezione“, conforme agli standard della farmacopea. In questo modo non solo si riducono i costi di acquisto di acqua dolce, ma si riduce anche lo scarico di acque reflue pericolose.
- Per la depurazione dell'acqua domestica
Nelle zone rurali con acqua di scarsa qualità, le apparecchiature di purificazione dell'acqua a ultrafiltrazione su piccola scala sono diventate una necessità domestica. Ad esempio:
Nella regione scandinava della Svezia settentrionale, dove le acque sotterranee contengono alti livelli di colloidi e humus, circa 30% di famiglie hanno installato depuratori d'acqua a ultrafiltrazione su piccola scala. Questi richiedono solo la pressione dell'acqua del rubinetto, hanno cartucce filtranti con una durata di vita di uno o due anni e producono acqua potabile.
Che aspetto ha il nostro sistema di ultrafiltrazione?
XinJieYuan è da tempo leader mondiale nella ricerca e nello sviluppo della tecnologia di ultrafiltrazione. Infatti, le sue innovazioni principali si concentrano sui “materiali delle membrane, sull'integrazione, sul miglioramento della stabilità e sugli scenari di applicazione”.”
1. Materiali della membrana antivegetativi e di lunga durata
La “membrana di ultrafiltrazione PVDF antivegetativa” che utilizziamo introduce gruppi idrofili sulla superficie della membrana, riducendo l'angolo di contatto da 85° a 35°. Ciò riduce l'adsorbimento di sostanze organiche e colloidi sulla superficie della membrana, prolungando il ciclo di pulizia della membrana dai tradizionali 7 giorni a 30 giorni e ottenendo una durata di 5-7 anni (rispetto ai 3-4 anni delle membrane tradizionali).
Possiamo anche utilizzare un altro materiale di membrana per produrre apparecchiature: “membrana di ultrafiltrazione a fibra cava”. Questa membrana utilizza un design a “pressione esterna”, con l'acqua che scorre dall'esterno verso l'interno della membrana. In questo modo si riducono le possibilità che i contaminanti intasino i pori della membrana. Migliora l'efficienza del controlavaggio di 40% e riduce il consumo energetico di circa 25%.
2. Sistema modulare
La macchina di ultrafiltrazione su piccola scala che abbiamo lanciato ha una capacità di trattamento a modulo singolo fino a 5-10 metri cubi all'ora. Può essere combinata in modo flessibile in base alle esigenze ed è adatta per il trattamento decentralizzato in piccoli impianti idrici rurali o officine industriali.
3. Risparmiare energia
Abbiamo ottimizzato il processo di ultrafiltrazione. Ottimizzando la pressione della pompa dell'acqua e la strategia di controlavaggio, il consumo energetico per unità di volume d'acqua è stato ridotto a 0,2-0,3 kWh/m³, pari a solo 60% di quello dei sistemi di ultrafiltrazione tradizionali.
4. Esistono vari esempi di applicazione
Durante la siccità del 2025 nel sud della Spagna, abbiamo installato 10 sistemi mobili di ultrafiltrazione per trattare le acque sotterranee o di fiume. Abbiamo fornito 5.000 metri cubi di acqua al giorno e risolto il problema dell'acqua potabile per circa 20.000 residenti.
Nella regione agricola andalusa, nel sud-est della Spagna, abbiamo utilizzato un sistema di ultrafiltrazione + irrigazione a goccia per riutilizzare le acque reflue agricole trattate per l'irrigazione degli oliveti, aumentando l'efficienza idrica di 60% e riducendo il consumo di acqua per ettaro di oliveto di 40%.
Quali sono le indicazioni per migliorare il sistema di ultrafiltrazione?
Sebbene i sistemi di ultrafiltrazione siano relativamente maturi in Europa, i loro costi di investimento iniziali sono 2-3 volte superiori a quelli dei sistemi tradizionali a sabbia e i costi di sostituzione delle membrane sono relativamente elevati. Pertanto, sono necessari diversi miglioramenti.
In futuro, svilupperemo membrane di ultrafiltrazione nanocomposite (come le membrane PVDF modificate con grafene). Per migliorare ulteriormente la precisione di filtrazione e le capacità antivegetative, con l'obiettivo di estendere la durata di vita delle membrane a 10 anni. Svilupperemo anche sistemi di ultrafiltrazione a energia solare adatti ad aree rurali o isole remote. Attualmente la Germania sta sperimentando un sistema di questo tipo sull'isola di Rügen, nel Mar Baltico, che tratta 100 metri cubi di acqua al giorno.
I sistemi di ultrafiltrazione non sono più semplici tecnologie di trattamento dell'acqua, ma strumenti fondamentali per raggiungere la sicurezza dell'acqua pulita e un'economia circolare. Dalle applicazioni municipali ai terminali domestici, le nostre diverse pratiche hanno fornito un modello prezioso per lo sviluppo della tecnologia di ultrafiltrazione in tutto il mondo.
Se avete bisogno di informazioni su soluzioni per sistemi di ultrafiltrazione, non esitate a contattarci. Troveremo una soluzione su misura per le vostre esigenze specifiche nel più breve tempo possibile.
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