1. Fondamenti avanzati della microfiltrazione a 0.2 μm per reflue industriali urbane

Nel contesto delle acque reflue industriali urbane italiane, la microfiltrazione a membrana 0.2 micron rappresenta una tecnologia chiave per il pretrattamento ad alta efficienza, soprattutto in processi a rischio di intasamento da particelle fini e micropolluenti. A differenza della microfiltrazione convenzionale (0.45–10 μm), la membrana 0.2 μm garantisce una rimozione superiore a 99,9% di batteri, colloidi e nanoparticelle, ma richiede una calibrazione rigorosa per evitare fouling prematuro e ottimizzare la vita operativa. Il successo di questo processo dipende dalla sintesi tra materiali resistenti, configurazioni modulari e una gestione attenta dei parametri operativi, in linea con le normative D.Lgs. 31/2001 e DPR 49/2022.

«La selezione della membrana non è solo una questione di porosità, ma di compatibilità chimica e idrolitica nel contesto di reflue contenenti cloro residuo, acidi organici e metalli pesanti — fattori predominanti nel settore chimico e alimentare italiano». — ARPA Lombardia, Linee Guida AIA 2023

2. Calibrazione del microfiltro: metodologia dettagliata passo dopo passo

La calibrazione esatta del sistema a membrana 0.2 μm è un processo stratificato che inizia con l’analisi preliminare del refluo, prosegue con la selezione del modello membrana e culmina nella validazione operativa tramite monitoraggio continuo. Ogni fase è critica per prevenire degradazione prematura e massimizzare il rendimento.

Fase 1: Diagnosi preliminare della qualità dell’acqua

Eseguire un bilancio completo dei solidi totali (TSS), dei solidi sospesi totali (SS-T), e del carico organico (COD/BOD) mediante campionamento in sito e analisi di laboratorio. È fondamentale quantificare la concentrazione di particelle <0.2 μm, che influenzano direttamente la frequenza del fouling. In contesti industriali come tessili e alimentari, la presenza di sali, cloro residuo e sostanze organiche reattive richiede una caratterizzazione chimica approfondita.

Fase 2: Scelta della membrana 0.2 μm in base alla chimica del refluo

La membrana in polisulfone (PS) o polietersulfone (PES) è la più diffusa per reflue urbane italiane: PES offre maggiore resistenza a pH estremi e cloro residuo, con permeabilità specifica tipicamente tra 5–15 L·m⁻²·h⁻¹. Verificare il coefficiente di resistenza al fouling (R₀), misurato tramite test di laboratorio standardizzati (ASTM D1148), preferibilmente R₀ > 80 per processi a alta carica organica. La compatibilità con cloro residuo, comune in sistemi di disinfezione post-trattamento, è essenziale per evitare degradazione prematura.

Fase 3: Progettazione del pretrattamento integrato

Un pretrattamento efficace riduce il rischio di intasamento e prolunga la vita della membrana. Include:

• Sedimentazione primaria per rimozione solidi pesanti (>50% di SS > 50 μm)
• Filtrazione a sabbia a grana media (0.5–1 mm) per rimuovere particolato sospeso
• Ossidazione controllata con ozono (0.5–1 mg/L, 15 min) o cloro dosato (≤ 0.2 mg/L) per degradare colloidi e prevenire biofouling

In reflue alimentari, l’uso di cloro deve essere controllato per evitare ossidazione delle membrane; si preferisce l’ozono o sistemi combinati con UV per minori residui aggressivi.

Fase 4: Configurazione operativa e parametri di processo

Impostare la vasta (flusso medio 0.5–2 m³/h/m² membrana) con pressione di lavoro ottimizzata tra 2.0–4.0 bar (ΔP operativo 1.5–3.0 bar). La velocità di filtrazione deve essere mantenuta tra 0.1–0.3 m/s per evitare concentrazione localizzata di particelle. Programmare cicli di backwash ogni 6–12 ore, con media acida (pH 5–6) per rimuovere incrostazioni carbonatiche, o alcalina (pH 9–10) per biofilm. La frequenza del backwash fisico dipende dal tipo di fouling: particolato fine richiede backwash meccanico con aria compressa (5–10 min), mentre biofilm necessita di backwash termico (40–50 °C) o chimico profondo.

Fase 5: Validazione e monitoraggio continuo

Monitorare in tempo reale ΔP, permeabilità media e conducibilità TDS ogni 15 minuti tramite sensori integrati. Un aumento superiore al 10% della differenza di pressione indica fouling incipiente. Utilizzare curve di calibrazione settimanali, confrontando le curve iniziali con quelle attuali per valutare degrado membrana. Test di permeabilità selettiva (tramite membrana di prova) ogni 3 mesi garantiscono tracciabilità della performance.

Parametro	Valore tipico	Unità	Obiettivo
Temperatura operativa	20–28	°C	Stabile e moderata per evitare aggregazione colloidale
Pressione di lavoro (ΔP)	2.0–4.0	bar	Mantieni differenza controllata per ridurre usura membrana
Permeabilità specifica	5–15	L·m⁻²·h⁻¹	Valore iniziale minimo ≥ 12 L/m²/h per accettabilità economica
Frequenza backwash	6–12 ore	cicli	Prevenire accumulo fino a 15% di blocco superficiale
Backwash fisico	5–10 min	con aria compressa a 5 bar	Rimuove incrostazioni mineraliche e solidi aderenti