1. Contesto del progetto

Nelle Filippine, la carenza di acqua dolce è un problema considerevole, soprattutto in alcune località costiere dove i cittadini hanno difficoltà ad accedere ad acqua potabile e sicura. Per risolvere questa difficoltà, il nostro cliente ha introdotto una macchina per la desalinizzazione dell'acqua di mare da 2.000 litri all'ora alimentata a energia solare offerta da KYSEARO. Il sistema SWRO intende convertire l'acqua di mare ad alta salinità in acqua dolce sicura e pulita per soddisfare il fabbisogno idrico quotidiano degli abitanti del quartiere.

2. Parametri tecnici della macchina solare per la desalinizzazione dell'acqua di mare

Questo sistema di desalinizzazione dell'acqua salata a energia solare vanta un'efficienza eccellente, con i seguenti parametri tecnici:

  • Varietà del livello di temperatura dell'acqua in ingresso: 1- 40°C, valore di pH: 3- 11, i solidi liquidi totali (TDS) nell'acqua in ingresso devono essere inferiori a 35.000 mg/L.
  • Il valore massimo di TDS dell'acqua creata è di 700 mg/L, secondo i criteri dell'acqua per il consumo di alcolici. Il prezzo del flusso d'acqua è di 2 m TRE/ora e il prezzo della circolazione dell'acqua in ingresso è di 6 m ³/ora.
  • Il prezzo di recupero del sistema arriva a 35%, con un prezzo di desalinizzazione ≥ 98%, e la pressione di esercizio è di circa 4-6 MPa.
  • I dispositivi funzionano con una tensione di 380V, trifase, 60Hz, con una richiesta di potenza approssimativa di 23 kW - h ciascuno.
  • L'impianto è dotato di un sistema di alimentazione solare da 40 kW, composto da 1 inverter off-grid (360 V-380 V/40 kW), 72 pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino (550 W/42 V) e 180 batterie (2 V/500 Ah), che sfruttano in modo efficiente le abbondanti risorse solari regionali e riducono al minimo la dipendenza dalla tipica energia elettrica.

3. Struttura e funzioni della macchina per la desalinizzazione solare dell'acqua di mare

  1. Sistema di pretrattamento : Include un filtro a sabbia e un filtro di protezione (cartucce filtranti da 5μm e 1μm). Il filtro a sabbia è costruito in plastica rinforzata con fibra di vetro e pieno di sabbia di quarzo levigata, in grado di rimuovere dall'acqua impurità come ruggine, limo, alghe e colloidi, riducendo la torbidità. L'acqua trattata ha una torbidità inferiore a 0,5 NTU, un CODMN inferiore a 1,5 mg/L, un contenuto di ferro inferiore a 0,05 mg/L e un SDI di gran lunga inferiore a 5. Il filtro di sicurezza è installato all'ingresso del sistema di osmosi inversa per evitare che frammenti di dimensioni superiori a 1μm entrino nello strato di membrana dell'osmosi inversa. La sua cartuccia filtrante è in polipropilene e deve essere sostituita di routine.
  2. Sistema a osmosi inversa (RO) : Include 3 alloggiamenti per strato di membrana, ciascuno contenente 1 componente di strato di membrana Toray SW-RO. La membrana singola ha un prezzo di desalinizzazione di 99,5% e il sistema ha un prezzo di desalinizzazione di 98%, eliminando con successo i sali liquefatti, i microrganismi e i pirogeni dall'acqua. La pompa ad alta pressione è di marca danese Danfoss, realizzata in acciaio duplex 2205, con una potenza di 15 kW, in grado di fornire una sollecitazione elevata di 4-6 MPa per pilotare l'acqua salata con la membrana a osmosi inversa.
  3. Sistema di dosaggio chimico : Include 4 dispositivi di dosaggio, utilizzati specificamente per l'inserimento di flocculanti, biocidi, decrescenti e inibitori di gamma. I sistemi di applicazione sono costituiti da contenitori per prodotti chimici in materiale PE (capacità 40L), pompe dosatrici del marchio italiano SEKO (velocità di circolazione 1L/h, pressione 10,3 bar, materiale PVDF) e tubazioni di dosaggio, che ottimizzano l'alta qualità dell'acqua in entrata e proteggono le membrane a osmosi inversa.
  4. Sistema di controllo : Utilizza un sistema di controllo automatico basato su PLC, con marchi come Siemens, Schneider, Omron o prodotti equivalenti di alta qualità. È dotato di un touchscreen da 10 pollici per la visualizzazione automatica dell'erogazione dell'acqua, del prezzo del flusso e della qualità dell'acqua, con funzioni di difesa autobloccante e di sistema di allarme audiovisivo, pur mantenendo il funzionamento manuale per una procedura pratica e affidabile.
  5. Varie altre attrezzature ausiliarie : Consiste in uno sterilizzatore UV che utilizza lampade Philips, con un alloggiamento in acciaio inox 316, una velocità di circolazione di 2 m TWO/h e un prezzo di sterilizzazione di 99,99%, che garantisce un risultato dell'acqua privo di rischi; è inoltre composto da un contenitore per l'acqua grezza (10.000 litri) e da un serbatoio di stoccaggio dell'acqua dolce (2.000 litri), entrambi offerti dal cliente, realizzati in PE/PP e dotati di controllo automatico del grado e valvole di scarico manuali.

4. Processo della macchina di desalinizzazione solare dell'acqua di mare

  1. L'acqua salata viene aspirata nel serbatoio di stoccaggio dell'acqua grezza da due pompe centrifughe in acciaio inox 316 per il consumo di acqua di mare (portata 15 m ³/ h, pressione 5 bar, prevalenza 30 m, potenza 5,5 kW). 2. L'acqua di mare nel serbatoio dell'acqua grezza viene trasportata al sistema di pretrattamento tramite una pompa centrifuga di alimentazione dell'acqua di mare (prezzo di circolazione 6 m ³/ h, pressione 4 bar, prevalenza 38 m, materiale SS 316).
  2. L'acqua passa prima attraverso un filtro a sabbia per rimuovere le particelle più grandi, quindi in sequenza attraverso filtri di sicurezza da 5 μm e 1 μm per un ulteriore filtraggio.
  3. L'acqua di mare pretrattata viene ottimizzata nella massima qualità attraverso un sistema di applicazione di sostanze chimiche, quindi pressurizzata a 4-6 MPa da una pompa ad alta pressione e immessa nel sistema di osmosi inversa.
  4. Sotto l'attività degli strati di membrana dell'osmosi inversa, l'acqua di mare viene separata in acqua e sale, mentre l'acqua di partenza (l'acqua dolce) finisce nel serbatoio di stoccaggio dell'acqua dolce e il concentrato viene scaricato.
  5. L'acqua del contenitore d'acqua dolce è sterilizzata da uno sterilizzatore a raggi UV, il che la rende ideale per l'assunzione diretta.

L'intero processo è gestito automaticamente da un sistema di controllo PLC per garantire un funzionamento costante degli utensili.

5. Manutenzione dell'impianto di desalinizzazione alimentato ad acqua di mare

  1. Le cartucce filtranti da 5μm e 1μm devono essere sostituite ogni 2-3 mesi; la regolarità dei dettagli dipende dall'alta qualità dell'acqua in ingresso. Se il filtro non è in grado di soddisfare il tasso di circolazione richiesto dal sistema di osmosi inversa, deve essere sostituito immediatamente.
  2. Le membrane dell'osmosi inversa devono essere sostituite ogni 2-3 anni. Se la qualità dell'acqua ottenuta si deteriora o la differenza di pressione aumenta, devono essere sostituite prima. Quando si sostituiscono le membrane, il recipiente a pressione deve essere aperto per il funzionamento.
  3. La sabbia di quarzo e gli altri materiali filtranti devono essere sostituiti ogni 2-3 anni per garantire un pretrattamento affidabile.

6. Risultati finali del progetto

L'applicazione effettiva di questo macchina solare per la desalinizzazione dell'acqua di mare nelle Filippine ha affrontato in modo adeguato la carenza di acqua per il consumo di alcol nelle località di mare. Il sistema funziona in modo stabile, generando 2.000 litri di acqua per il consumo di alcol a norma (TDS ≤ 700 mg/L) all'ora, soddisfacendo il fabbisogno idrico quotidiano dei proprietari di casa. Inoltre, utilizzando l'energia solare, il sistema sfrutta completamente le abbondanti risorse locali di energia solare, riducendo la dipendenza dalla tipica energia elettrica. Questo metodo è efficiente dal punto di vista energetico ed ecologico, oltre a ridurre le spese funzionali. Il sistema di controllo automatizzato dell'impianto semplifica il funzionamento e la manutenzione, fornendo all'area locale una fornitura sicura e duratura di acqua potabile priva di rischi e migliorando la qualità della vita dei proprietari di casa.

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