ISTITUTO ZOOPROFILATTICO DI BRESCIA IMPIANTO DI DEMINERALIZZAZIONE RELAZIONE TECNICA Brescia 25 Maggio 2010
Allo stato attuale, il ciclo di trattamento dell acqua prevede una filtrazione sull ingresso generale dell acqua proveniente da pozzo tramite due filtri del tipo a sabbia, con alimentazione successiva dell impianto di Addolcimento del tipo a resine scambiatrici di ioni, a doppia colonna, per la sostituzione degli ioni Ca ed Mg con lo ione Na e dell impianto di Demineralizzazione, per l eliminazione dall acqua di tutte le molecole saline, la cui quantità rimane inalterata con il trattamento del solo Addolcimento. L impianto di Demineralizzazione prevede allo stato attuale una doppia linea di trattamento, costituita ognuna da una colonna di resine cationiche forti ed una di resine anioniche forti, poste in serie tra loro, con filtro a calza di pretrattamento a monte e colonna a Letto Misto a valle di ciascuna linea. Nella colonna cationica la resina scambia lo ione H con i cationi presenti nell acqua, liberando con ciò i rispettivi acidi fortemente aggressivi, fino a saturazione della resina, con successiva necessaria rigenerazione a mezzo acido cloridrico HCl, ripristinando il legame Idrogeno-Resina. Nella successiva colonna anionica, la resina blocca il radicale acido, liberando molecole di acqua fino ad esaurimento della resina la cui rigenerazione prevede l impiego di soda caustica NaOH opportunamente diluita, ripristinando il legame Ione Ossidrile-Resina. Nella successiva colonna Letto Misto 2, l acqua viene fatta passare su di un letto con resine cationiche ed anioniche che provocano uno scarico contemporaneo di ambedue i tipi di ioni, fino ad esaurimento delle resine, con successiva necessaria rigenerazione sempre a mezzo soda caustica ed acido cloridrico. Allo stato attuale, una sola delle suddette linee è operativa (linea 2), pur con 1
valore di conducibilità dell acqua ottenuta non ottimale, il che ha richiesto l installazione di una seconda colonna Letto Misto 3, gestita manualmente con possibilità di funzionamento in serie od in parallelo, con portata variabile in relazione alla conducibilità dell acqua rilevata a valle del sistema. Il suddetto Letto Misto 3 non è rigenerabile e ad esaurimento con cadenza biennale, le resine devono essere sostituite. L acqua demineralizzata è attualmente stoccata nei due serbatoi presenti in centrale di capacità utile tra loro diversa, di 5 e 20 mc., tra loro collegati sul fondo e funzionanti pertanto come unico serbatoio di stoccaggio, di capacità inferiore alle effettive dimensioni in relazione al max. livello di riempimento che ovviamente deve tener conto dell altezza del serbatoio più piccolo essendo i due serbatoi posizionati alla medesima quota e tra loro comunicanti. La nuova soluzione impiantistica si prefigge di mantenere in funzione il solo Letto Misto 2, lasciando il Letto Misto 3 in stand-by, riducendo pertanto l esaurimento delle resine ed il relativo costo di sostituzione e di produrre acqua demineralizzata previa osmotizzazione con una unità ad Osmosi Inversa, anziché con le colonne a resine cationiche ed anioniche, riducendo notevolmente i costi dei materiali reagenti che verrebbero impiegati per la sola rigenerazione del Letto Misto 2, necessario per abbassare il valore di resistività dell acqua in uscita dal trattamento di osmosi da 10 a 0,1 µs, valore ritenuto necessario ed ottimale per l alimentazione delle autoclavi di sterilizzazione dei laboratori e dei generatori di vapore, con possibilità di riduzione del consumo d acqua trattata in relazione al minor spurgo necessario sull impianto a vapore. L impianto ad osmosi presenta rispetto a quello attualmente in funzione, una serie di vantaggi tra i quali: 2
possibilità di erogare acqua dissalata in continuo nessun impiego di reagenti fino al valore di resistività di 10 µsiemens nessun fermo per la rigenerazione delle resine non richiede la depurazione delle acque di scarico non richiede la manipolazione e lo stoccaggio di prodotti pericolosi quali acidi e basi ridotta manutenzione ridotta richiesta di spazi Al fine di mantenere in stand-by il Letto Misto 3 pur garantendo un valore di resistività 0,1 µs dell acqua in uscita, si ritiene necessario in fase di installazione del nuovo impianto di procedere ad una revisione del Letto Misto 2, con particolare attenzione alla corretta taratura dei fluidi rigeneranti ed alla verifica del flusso nella colonna in fase di rigenerazione, con controllo funzionalità degli ugelli di distribuzione interni al fine di evitare che si verifichino percorsi preferenziali, con conseguente diminuzione dell efficienza del sistema. A seguito verifica e controllo delle analisi su campione prelevato dall acqua di pozzo che alimenta la centrale di addolcimento e demineralizzazione, si ritiene che le fasi di funzionamento possano essere così riassunte: 1) Filtrazione generale dell acqua in ingresso in centrale a mezzo filtro micrometrico di sicurezza, autopulente manuale, di capacità filtrante fino a 90 µm. 2) Addolcimento dell intero fabbisogno di acqua tramite riutilizzo del gruppo addolcitore esistente, del tipo a doppia colonna a scambio di basi, ed invio alle utilizzi Idrossido - Inceneritore - Serbatoio condense ed alimentazione impianto ad osmosi inversa. (I tre suddetti utilizzi potranno essere alimentati con acqua addolcita e/o demineralizzata in funzione delle specifiche esigenze). 3) Pretrattamento dell acqua addolcita di alimentazione unità ad osmosi, atto a rimuovere sostanze che potrebbero portare ad un danneggiamento dei moduli 3
osmotici, nella fattispecie l eliminazione di sostanze ossidanti eventualmente presenti (es. cloro) avendo già prevenuto con l addolcimento la precipitazione di sali imputabili al superamento delle soglie di solubilità di sali di calcio e magnesio nonché acido salicilico, a mezzo filtro decloratore automatico a carboni attivi e successivo filtro dissabbiatore di sicurezza a protezione rilascio eventuali particelle di carboni attivi. (L unità di osmosi è dotata di un proprio filtro con capacità filtrante di 5 µm.) Il funzionamento dell impianto secondo la logica progettuale, prevede l utilizzo differenziato dei due serbatoi di accumulo esistenti, di capacità utile di 5 e di 20 mc., rispettivamente per lo stoccaggio dell acqua osmotizzata e dell acqua demineralizzata; si rende pertanto necessaria la sistemazione dei medesimi, con la realizzazione delle tubazioni di troppo pieno dotate di tenuta idraulica a mezzo sifoni per evitare il contatto con l atmosfera, la chiusura passi d uomo con flange in acciaio inox dotate di attacco con filtro assoluto, l adeguamento degli indicatori di livello allo schema funzionale progettuale per formazione scarico ed attacco trasduttori di pressione per il controllo ai diversi livelli dell acqua nei serbatoi, dell unità di osmosi, del controllo delle valvole servo comandate a due ed a tre vie e delle elettropompe di ricircolo acqua demineralizzata ed addolcita, secondo il principio di funzionamento indicato sullo schema funzionale e di seguito riportato: Serbatoi acqua demineralizzata ed osmotizzata pieni, letto misto rigenerato, pompa di ricircolo acqua demineralizzata funzionante con portata di 4 mc/h, di cui 0,75 prelevati dal serbatoio acqua osmotizzata (1) e 3,25 mc/h dal serbatoio 4
acqua demineralizzata (2), valvola a tre vie V1 aperta in pos. B, valvola V2 aperta: portate reimmesse nei rispettivi serbatoi, il cui livello si mantiene costante. Inizio prelievo utenze ( valore medio ipotizzato 1,5 mc/h) : il livello nel serbatoio acqua demineralizzata inizia a scendere sotto il livello L7 (L6 livello inferiore da stabilire in sede esecutiva per evitare pendolazioni in apertura/chiusura della valvola a due vie V2 ); raggiunto il livello L6 la valvola a due vie si posiziona in chiusura e l acqua prelevata dal serbatoio osmotizzata (1) viene trasferita a valle del Letto Misto 2 nel serbatoio dell acqua demineralizzata: il livello nel serbatoi demineralizzata (2) scende di 0,75 mc/h stante il prelievo medio previsto alle utenze di -1,5 mc/h ed il reintegro positivo di 0,75 mc/h prelevato dal serbatoio (1) ; il livello nel serbatoio acqua demineralizzata (2) continua a scendere; l acqua osmotizzata nel relativo serbatoio (1) scende al livello L3 stante il prelievo di 0,75 mc/h: consenso avviamento unità di osmosi, aumento di livello acqua osmotizzata serbatoio (1) di 0,2 mc/h corrispondente alla differenza tra la portata nominale in uscita dell unità di osmosi ed il prelievo dal serbatoio acqua osmotizzata (1) di 0,75 mc/h tramite elettropompa P2 ( 0,75 mc/h), prosegue svuotamento del serbatoio acqua demineralizzata (2) di 0,75 mc/h fino a che permane il prelievo utenze ed il livello nel serbatoio acqua osmotizzata (1) non ritorna al livello L4 in relazione al suddetto incremento di 0,2 mc/h. Rigenerazione Letto Misto 2 : la valvola a tre vie V1 chiude la via B ed apre la via A per controlavaggio con sola acqua osmotizzata (più economica) per quanto possibile (consumo previsto di circa 5 mc. nell arco di 6 h., con portata variabile in relazione alle singole fasi di rigenerazione ); sotto il livello L2, la valvola a tre vie riapre la via A e chiude la via B, proseguendo il contro 5
lavaggio con 0,75 mc/h prelevati dal serbatoio osmotizzata (1) tramite la linea diretta tarata e la restante, variabile, dal serbatoio demineralizzata (2). In caso di superamento dei livelli L4/L7 nei due serbatoi, è previsto il blocco della pompa di ricircolo P2 e dell unità di osmosi. Il dimensionamento dell impianto è stato basato sui consumi di acqua addolcita e demineralizzata rilevati nell arco di tempo decorrente dal 18/11/08 al 28/01/2009, assumendo come valore medio per il prelievo delle utenze il valore medio massimo (16,6 mc./giorno aumentato a 18 mc/giorno) negli intervalli di tempo corrispondenti alle letture effettuate nel periodo suddetto, con un piccolo arrotondamento in sicurezza. In allegato simulazione di funzionamento del sistema, indicante i volumi d acqua nei due serbatoi nell arco di una settimana, ovviamente basato sui dati di portata precedentemente fissati ed ipotizzati, suscettibili comunque di ritaratura in sede operativa. Da notare che in assenza di prelievo utenze e con serbatoi pieni, il sistema procede ad una demineralizzazione dell acqua contenuta nel serbatoio di stoccaggio dell acqua osmotizzata (1) per il continuo fluire di 0,75 mc/h attraverso il Letto Misto 2 a tutto vantaggio del grado di efficienza del sistema. La portata di 4 mc/h della pompa di ricircolo dell acqua demineralizzata, consente di ottenere una velocità di attraversamento del Letto Misto 2 di 8 m/h, superiore al limite minimo di 5 m/h che impedisce la formazione di vie preferenziali nell attraversamento del letto di resine a scapito dell efficienza del sistema Al fine di migliorare in modo analogo l efficienza dell impianto di addolcimento, è prevista l installazione di una analoga elettropompa di ricircolo dell acqua nelle 6
colonne dell addolcitore. Con l occasione della sistemazione dell impianto di demineralizzazione, si è ritenuto opportuno razionalizzare il posizionamento delle nuove apparecchiature, con posizionamento in cascata delle stesse secondo il nuovo schema funzionale. Si è ritenuto altresì doveroso prevedere lo smantellamento delle apparecchiature e delle linee di distribuzione non più funzionanti ed operative. Le tavole progettuali comprendono il posizionamento in pianta e lo schema funzionale dello stato di fatto otre che di quello progettuale. Ritenendo obsoleti i quadri elettrici e le reti di distribuzione, è stato deciso il rifacimento dell impianto elettrico con accorpamento in un unico quadro di tutte le apparecchiature necessarie al funzionamento ed al controllo della centrale di trattamento dell acqua. FASI LAVORATIVE Il tempo previsto per la realizzazione dell impianto suddetto è di 30 gg. solari, fermo restando la necessità di non interrompere la fornitura di acqua demineralizzata alle utenze, in fase di esecuzione dei lavori. E stata predisposta una serie di tavole riepilogative delle diverse fasi di installazione, pensate allo scopo di garantire il funzionamento dell impianto anche durante le modifiche, corredate da apposita descrizione fornita in allegato, che la Ditta Appaltatrice dovrà fare proprie; qualora la ditta Appaltatrice volesse rimodulare le suddette fasi, sarà necessaria la preventiva approvazione ad parte della D.L. Alla Ditta Appaltatrice verrà concesso un congruo periodo di tempo per 7
procedere all approvvigionamento di tutti i componenti dell impianto; essendo subordinato all inizio lavori la presenza a piè d opera di tutto il materiale necessario. Il progettista Brescia 25 Maggio 2010 8