I parametri di esercizio di un impianto RO
Un impianto di osmosi inversa è un sistema dinamico in cui poche grandezze fisiche determinano la qualità del permeato, la durata delle membrane e i costi operativi. Le quattro misure fondamentali sono portata di alimento (Q_a), portata di permeato (Q_p), conducibilità o TDS di alimento e permeato e pressione di alimento. Da queste si deriva tutto il resto: recovery, rejection, concentration factor, flux specifico, perdita di carico.
Il recovery è il rapporto percentuale tra portata di permeato e portata di alimento. Esprime quanta acqua si recupera come permeato e quanta esce come concentrato (reject). La rejection salina è invece la frazione di sali che la membrana trattiene: una membrana RO commerciale dichiara 99-99,7%, ma in esercizio reale si considera fisiologica una rejection compresa tra il 97% e il 99,5%.
Il concentration factor (CF = 1 / (1 − r)) misura di quanto si concentrano i sali nel reject rispetto all'alimento. A recovery 50% il CF vale 2, a 75% diventa 4, a 80% sale a 5: ogni incremento di recovery è pagato con un concentrato sempre più carico, da cui il rischio di precipitazione di carbonato di calcio, solfato di calcio e silice.
Recovery contro scaling: trovare il punto di lavoro
Aumentare il recovery riduce lo scarico in fognatura e i consumi d'acqua, ma porta il concentrato verso la sovrasaturazione dei sali poco solubili. Il Langelier Saturation Index (LSI), calcolato sul concentrato, è l'indicatore classico per il carbonato di calcio: se LSI > 0 l'acqua è incrostante, se < 0 è aggressiva. Un buon impianto cerca di tenere il concentrato a LSI compreso tra −0,5 e +1, accettando valori più alti solo se è in dosaggio un antiscalante adeguato.
Per acque dolci (TDS < 500 mg/L) e calcio moderato si lavora bene fino al 50% di recovery senza antiscalante. Sopra il 50% diventa quasi sempre necessaria una dosatura proporzionale di antiscalante a base di poliacrilati o fosfonati, oltre a un'analisi periodica di Ca, Mg, alcalinità e silice sull'acqua di alimento. Per acque dure o saline il limite scende al 35-45%.
Rejection in calo: fouling, scaling, danneggiamento
Una rejection in discesa è uno dei segnali più importanti per la diagnosi di un impianto RO. Se la conducibilità del permeato sale stabilmente, le cause possibili sono tre: fouling organico o biologico (biofilm, sostanze umiche), scaling minerale (CaCO3, CaSO4, silice), danneggiamentomeccanico o chimico (o-ring, glue line, ossidazione da cloro libero).
Le membrane in poliammide, le più diffuse, sono distrutte rapidamente dal cloro libero: un pretrattamento con carbone attivo o bisolfito di sodio è sempre indispensabile. Una rejection sotto il 95% dopo CIP corretto, a parità di alimentazione, indica quasi sempre membrane a fine vita: la sostituzione è consigliata anche se la portata di permeato è ancora accettabile, perché un permeato troppo salino vanifica lo scopo del processo.
Effetto della temperatura sulla portata
La portata di permeato dipende dalla viscosità dell'acqua, che aumenta con il freddo. La regola pratica è una variazione di circa il 3% per ogni grado Celsius: un'acqua a 5 °C produce circa il 30% di permeato in meno rispetto alla stessa membrana a 15 °C. I costruttori riferiscono i dati di targa a 25 °C e forniscono un temperature correction factor (TCF) per riportare la portata misurata alla temperatura di riferimento. La normativa ASTM D4516 standardizza la procedura di confronto delle prestazioni nel tempo.
In pratica, un impianto installato in un locale tecnico non riscaldato avrà prestazioni inferiori in inverno: il dimensionamento iniziale deve tenerne conto, oppure va previsto un pre-riscaldatore se la temperatura scende sotto 10 °C.
CIP, manutenzione e sostituzione delle membrane
Il Cleaning In Place è la procedura di lavaggio chimico delle membrane in opera, da eseguire quando la portata normalizzata cala del 10-15%, la rejection peggiora del 10% o la perdita di carico aumenta del 15% rispetto ai valori iniziali. Si usano soluzioni alcaline (pH 11-12) per rimuovere fouling organico e biologico e soluzioni acide (pH 2-3) per disciogliere lo scaling minerale. La sequenza, le temperature e i tempi di contatto vanno seguiti come da scheda tecnica della membrana per non danneggiarla.
Con una conduzione corretta — pretrattamento adeguato, antiscalante, CIP tempestivi — le membrane RO industriali durano in media 3-5 anni; le membrane domestiche, sottoposte a cicli intermittenti e SDI variabile, tipicamente 2-4 anni. La sostituzione si pianifica sulla base del trend di rejection e di pressione differenziale, non solo sull'anzianità: una membrana di 6 anni ancora performante non va sostituita d'ufficio.
Quadro normativo: D.M. 25/2012 e D.Lgs. 18/2023
In Italia il D.M. 7 febbraio 2012 n. 25 disciplina i materiali e le apparecchiature per il trattamento di acque destinate al consumo umano, comprese le osmosi inverse domestiche e i sistemi POU/POE. Il decreto richiede l'idoneità sanitaria dei materiali a contatto, l'informazione all'utente su installazione e manutenzione, la tracciabilità delle sostituzioni di filtri e membrane, e impone che il trattamento non peggiori la qualità dell'acqua a valle.
Le acque trattate restano soggette al D.Lgs. 18/2023, che fissa i parametri di qualità per il consumo umano (sostituisce il D.Lgs. 31/2001). Per gli impianti professionali il riferimento per la verifica delle prestazioni nel tempo è ASTM D4516, che descrive come normalizzare i dati operativi (temperatura, pressione, recovery) per ottenere indicatori confrontabili anche su archi temporali pluriennali.