Impianto osmotico... questo sconosciuto!

Scritto da Gery il . Postato in Tecnica in acquario

Leggo spesso di acquariofili che impazziscono con taniche su taniche per avere la loro scorta di acqua osmotica, l’acqua di rubinetto a decantare, i sacchetti di torba nel filtro per «tropicalizzare» l'acqua...

Se qualcuno di noi ha in casa un impianto per l'acqua osmotica potrebbe semplificarsi parecchio la vita!

L'importante è capire come funziona... 

Impianto a osmosi inversa

Ne esistono di vari tipi, a seconda della portata e del numero di stadi, ma possiamo dividerli in due grandi famiglie: «a bicchiere» e «in linea».
Il principio di funzionamento è il medesimo, anche se (in genere) il sistema a bicchieri alla lunga costa meno ed è più funzionale.

Di seguito faremo riferimento al sistema a bicchieri.

Impianto OS 3Impianto per l'acqua osmotica

Il contenitore che contiene la membrana osmotica (4) si chiama vessel; i contenitori di tutte le altre membrane (1, 2, 3) si chiamano canestri.

Analizziamo i vari stadi seguendo il flusso dell’acqua.

1. Nel primo stadio troviamo un filtro a membrana con dei fori della grandezza generalmente di 5 micron; la membrana trattiene la sabbia, i sedimenti e il particolato in genere.

2. Nel secondo stadio troviamo un filtro a membrana con dei fori della grandezza di 1 micron; trattiene ruggine, limo, gran parte dei batteri, delle spore e dei parassiti presenti nell’acqua.

3. Nel terzo stadio troviamo una cartuccia di carbone attivo del diametro di pochi micron. Oltre a fermare i contaminanti chimici e parte dei metalli pesanti, rende l'acqua più limpida; inoltre ha una importanza fondamentale nel trattenere il cloro attivo che ridurrebbe molto velocemente l'integrità della membrana osmotica.
Le cartucce hanno una durata in litri prodotti e in mesi; quindi, a prescindere i litri prodotti, andrebbero cambiate ogni tot mesi.
Alcuni utenti producono pochi litri all'anno; in questo caso sostituire la membrana costerebbe meno che cambiare le cartucce (quasi inutilizzate) a causa dell'obsolescenza.
Noi consigliamo comunque di cambiare le cartucce; alcuni (con un'acqua di rete non particolarmente «ricca») hanno deciso di soprassedere e non hanno rilevato problemi.
A questo punto la scelta (e la responsabilità) sta all'acquariofilo.

4. Nell'ultimo stadio troviamo il cuore dell’impianto. Si tratta di una membrana di osmosi inversa (perché lavora contro gradiente di pressione) semipermeabile, che blocca il passaggio del 95% delle sostanze. Permette solo il passaggio dell’acqua priva di tutto, tranne qualche ione piccolissimo che riesce a infilarsi nelle sue maglie di circa 10 nanometri. 

Dal vessel escono due tubicini:

  • il primo, generalmente detto «dell’acqua di scarto»; in alcuni impianti può essere dotato di rubinetto di riduzione di flusso che, completamente aperto, fa anche da lavaggio dell'impianto.
  • Il secondo, che in alcuni casi è collegato a una lampada UV, dal quale esce la tanto agognata acqua osmotica.

Alcune precisazioni

1) Se la mia acqua di rete ha una durezza inferiore ai 25 °f (gradi francesi) e nella mia città le condutture non sono molto vecchie, posso eliminare il primo stadio e iniziare direttamente con la membrana da 1 micron. Se, invece, avessi qualche dubbio sul quantitativo di ruggine e particelle presenti nelle condutture, allora il primo stadio diviene quasi obbligatorio; correrei il rischio di intasare subito la membrana e ostruire il flusso.

2) Esistono tre tipi di membrana osmotica: da 50 gpd (gallons per day, galloni al giorno), da 75 gpd e da 100 gdp; tutte lavorano a circa 3,4 bar di pressione, ma naturalmente cambieranno i litri di acqua osmotica ottenuta.

filmtecAnche se la membrana è diversa, il punto di pressione ottimale è più o meno lo stesso.

Questo non vuol dire che le membrane non possano lavorare a pressioni maggiori; semplicemente cambieranno le percentuali di permeato e scarto, e la conducibilità dell'acqua osmotica prodotta.

3) Con acque con conducibilità superiori ai 500 µS/cm o comunque quando il quantitativo di calcio supera i 40 mg/l si consiglia di effettuare periodicamente dei lavaggi dell'impianto, per proteggere la membrana osmotica da eventuali incrostazioni di calcio e magnesio.

Detto questo, vediamo come sfruttare al massimo l'impianto per l'acqua d'osmosi.


Acqua di rubinetto filtrata

Un primo utilizzo acquariofilo dell'impianto per l'acqua osmotica è il seguente.

Mettiamo il caso che avessimo bisogno di acqua di rubinetto filtrata, ma non osmotica. Sarebbe possibile ottenerla?

Certo!

Possiamo avere acqua di rubinetto filtrata con una semplice ed economica modifica al nostro impianto, utilizzando un raccordo a T e un rubinetto.

raccordi 3Raccordo a T (a sinistra) e rubinetto (a destra).

Inseriamo i due elementi come indicato nello schema.

markaf bypass 3

Apriremo il rubinetto ogni volta che vorremo acqua di rubinetto filtrata e non osmotica.


Acqua tropicale

In genere, chi desidera dell'acqua tropicale, utilizza dell'acqua osmotica e poi la arricchisce con i sali.

Utilizzando l'impianto per acqua osmotica potremmo utilizzare l'acqua con i valori che desideriamo, senza aggiungere alcunché!

Com'è possibile?
Semplice!

L'acqua «di scarto» dell'impianto non contiene sabbia, sedimenti, ruggine, batteri, spore, parassiti, cloro e metalli pesanti.
Eppure ha molte sostanze che aggiungeremmo con i sali!
Perché, quindi, non utilizzare quest'acqua per arricchire la nostra acqua d'osmosi?

Idea

Ma come possiamo fare?

Partiamo dalla nostra acqua del rubinetto.
Prendiamo come esempio i valori della seguente tabella.

markaf Valori acqua 4

Facciamo qualche calcolo e otteniamo i seguenti valori.
 
Acqua del rubinetto:
GH 11, KH 8, EC 342 μS/cm
 
Acqua d'osmosi:
GH 0, KH 0, EC 10 μS/cm
 
Acqua «di scarto»:
GH 19, KH 15, EC 430 μS/cm

Qualcuno si stupirà nello scoprire che l'acqua «di scarto» ottenuta da quella del rubinetto ha durezze e conducibilità superiori alla seconda.

È normale: l'acqua «di scarto» è semplicemente più concentrata di quella del rubinetto.

Quindi basterà calcolare le giuste proporzioni per arricchire l'acqua d'osmosi con quella «di scarto».
 
È sufficiente montare due T ai tubicini dai quali escono l’acqua osmotica e quella «di scarto»; e un rubinetto per regolare il flusso di quest’ultima.
 
markaf schema OS 3
 
Dal rubinetto uscirà una miscela di acqua d'osmosi e di acqua «di scarto».
 
Come possiamo trovare il corretto GH semplicemente girando un rubinetto?
Basterà fare la proporzione rispetto alla conducibilità iniziale e trovare la conducibilità di riferimento.
 
E se invece la nostra acqua di rubinetto avesse troppo sodio (es: 40 mg/litro)?

In questo caso la discriminante sarà la percentuale massima di sodio che voglio introdurre.
Per cui torniamo a fare qualche calcolo.

Se la mia acqua di rubinetto ha 40 mg/litro di sodio, grazie all'impianto questo finirà tutto nell'acqua «di scarto».
Considerato che il mio impianto produce 4 litri di acqua «di scarto» per ogni litro d'acqua omsotica, per avere 10 mg/litro di sodio potrò usare un litro di acqua «di scarto» per ogni litro di acqua d'osmosi.
Come faccio a sapere quale è la regolazione del rubinetto per avere un litro di acqua «di scarto» per ogni litro di acqua d'osmosi?
Utilizzeremo ancora il conduttivimetro: la mia miscela avrà i valori desiderati quando la conducibilità sarà ridotta del 25% rispetto al valore iniziale [(342-25%)=256 μS/cm].

E se il GH e il KH non fossero ottimali?
Allora potremo utilizzare i sali ma, considerato che la mia acqua ha già un GH e KH iniziale diverso da zero, ne userò molti meno.

Al posto dei sali possiamo utilizzare:

  • solfato di magnesio (che usiamo nel PMDD) per aumentare il GH;
  • bicarbonato di potassio per aumentare solo il KH;
  • carbonato di calcio (osso di seppia) per aumentare entrambi.

Facciamo un esempio.

Aleph0 ha un'acqua di rubinetto con il sodio a 118 mg/litro e una conducibilità di 1460 µS/cm.
Utilizzando l'acqua di rete, il suo impianto gli fornisce un'acqua d'osmosi con una conducibilità di circa 40 µS/cm.
Per arrivare ad avere 10 mg/litro di sodio dovrebbe utilizzare l'8,47% dell'acqua «di scarto» prodotta.
In questo modo avrebbe un'acqua tropicale con 3,46 dGH e una conducibilità di 123,66 µS/cm.

markaf valori acqua 3

Ha quindi messo 20 litri di acqua d'osmosi un una tanica da 25 litri.
Dopodiché ha aggiunto gradualmente (200 mL alla volta) l'acqua di scarto fino a raggiungere una conducibilità di 120 µS/cm.
Ha ottenuto un'acqua tropicale con 3 dKH e 3 dGH.

Aleph ha però bisogno di durezze più elevate.
Con un osso di seppia ha quindi alzato il KH a 4; con i Sera Mineral Salt ha portato il GH a 6.

Per alzare il GH avrebbe anche potuto utilizzare il solfato di magnesio e solfato di calcio.


Acqua acida tropicale

OK... e per acidificare l'acqua «tropicalizzata»?
Basterà comprare un recipiente identico a quello dove abbiamo inserito la nostra membrana osmotica (vessel); e un sacco da 50 litri di torba bionda di stagno biologica.

Ricordate le due T che avevamo raccordato tramite un tubo di collegamento? In questo caso ne useremo soltanto una dal lato dello «scarto». Collegheremo il tutto alle due uscite presenti sul fondo del recipiente che abbiamo aggiunto e che terremo in posizione verticale.
 
markaf schema acido OS 3

Adesso basterà riempire il recipiente con la torba e poi avvitare il coperchio; da lì, tramite un tubo, uscirà la nostra acqua acida tropicale.
 

 
Osmosi per i rabbocchi
 
Ma dopo aver fatto queste modifiche... se mi serve dell’acqua di osmosi per reintegrare quello che mi evapora dalla vasca, da dove la prendo?

Molto semplice!
 
Se avrò realizzato un impianto per acqua «tropicale» basterà aggiungere un rubinetto lungo il tubo di collegamento e avrò solo acqua osmotica.
 
Se invece avrò realizzato un impianto per produrre acqua acida tropicale, allora avrò bisogno di una T e di due rubinetti, come nello schema seguente.
markaf OS 3
Come vedete, è tutto molto facile.
 

Osmosi per l'acquario marino

 
Nell'acquario marino abbiamo la necessità di avere un'ulteriore super-filtrazione eliminando dalla nostra osmosi nitrati, silicati e fosfati.
Per raggiungere il nostro scopo, bisogna quindi utilizzare delle resine che «trattengono» le sostanze incriminate.

Mi permetto di fare un'ulteriore precisazione.
Esistono due tipi di resine: quelle a viraggio di colore, che cambiando colore indicano quando si stanno per esaurire; e quelle per le quali bisogna usare il conduttivimetro, per capire il loro livello di usura.
In realtà quelle a viraggio di colore, anche se in maniera impercettibile, rilasciano del colorante in vasca, per cui ne sconsiglio l'utilizzo.

Tornando alla struttura dell'impianto: come abbiamo visto, i canestri aggiuntivi possono essere a bicchiere e in linea.
Prima ho consigliato l'uso dei canestri a bicchiere.
Nel caso di un impianto d'osmosi per un acquario marino invece, per un discorso di costi e di spazio, trovo più conveniente l'utilizzo dei canestri in linea.
 
impianto OS marinoImpianto a osmosi per acquario marino
 
Naturalmente bisogna sempre considerare le caratteristiche della nostra acqua di partenza; un controllo alle analisi del nostro gestore non fa mai male.
 
Nella foto manca volutamente la cartuccia dei fosfati.
Per due motivi: perché ho ipotizzato che possa non essere necessaria; e per farvi comprendere che l'impianto va «personalizzato» secondo le nostre esigenze.

Un'ultima precisazione per ottimizzare e ridurre i costi di mantenimento.
Nel caso in cui la nostra acqua iniziale abbia una conducibilità inferiore ai 1000 μS/cm, invece di prendere dei canestri separati possiamo prendere un canestro solo (come quello evidenziato nella foto seguente) che andrà riempito di resina.
canestroCanestro antisilicati, nitrati e fosfati
Bene... adesso siamo quasi pronti per sfruttare al meglio il nostro impianto a osmosi.
 

 Accessori

Analizziamo ora la funzione di alcuni accessori, spesso venduti come necessari per il funzionamento dell'impianto.
Pur valendo pochi euro, la loro presenza può far salire di parecchio il costo totale; conoscendoli meglio, potrete valutare se sono davvero necessari.

 

Valvola di Auto Shut-off

La valvola Auto Shut-off consente l'automatizzazione di impianti d'osmosi.
Permette di tenere l'impianto ad osmosi inversa collegato alla rete idrica senza doverlo staccare; o di chiudere il rubinetto di alimentazione dopo aver prodotto la quantità di acqua desiderata.
 
Auto Shut offAuto shut-off
 
È necessario inserire sulla linea del permeato un rubinetto.
 
È possibile utilizzarla anche con galleggianti passive nell'acquario, ottenendo il rabbocco automatico dell'evaporato.
Ogni qual volta il livello della vasca si abbassa per evaporazione, la valvola di auto shut-off, attiva l'impianto di osmosi facendole produrre quel tanto che basta per riportare la vasca a livello. In questo modo avremo un rabbocco automatico senza alcuna pompa, sfruttando semplicemente la pressione dell'acqua.
 
In caso di utilizzo con con pompe booster o con galleggianti a impulso elettrico è necessario inserire un pressostato di massima e minima pressione e un opportuno circuito che gestisca la pompa booster.
 

Flow restrictor

 
Conosciuta da molti come valvola di lavaggio dell'impianto, ha la funzione di innalzare la pressione del circuito in maniera tale che la membrana possa lavorare nei parametri opportuni.
 
Flow restrictorFlow restrictor

Se non ci fosse, la pressione di lavoro potrebbe diventare prossima allo zero (open flow) e la membrana osmotica non lavorerebbe; inoltre tutta l'acqua filtrata dalle membrane finirebbe direttamente nello scarto.
 

Manometro

 
Indica la misura della pressione di esercizio di impianto di osmosi.
ManometroManometro
Va posizionato all'entrata del vessel; in questo modo possiamo conoscere la pressione in entrata dell'acqua.
La diminuzione progressiva della pressione può indicare l'intasamento dei filtri e la loro usura.
 

Riduttore di pressione

In impianti domestici difficilmente si hanno problemi di una pressione troppo elevata.
Se l'impianto è dotato di pompe di risalita, autoclavi, ecc., può capitare che la pressione in ingresso superi di molto quella ottimale, oppure sia altalenante.
 
regolatore di pressioneRegolatore di pressione
 
In questi casi, l'uso del riduttore di pressione regola la pressione in ingresso ai valori prestabiliti, smorzando le eventuali oscillazioni.
 

Pompa booster

Le pompe di rilancio sono necessarie in impianti nei quali la pressione in ingresso è troppo bassa.
 
Pompa BoosterPompa booster
 
Ne esistono di vari tipi, in corrente alternata e in corrente continua (queste ultime sono più utilizzate, ma necessitano di un apposito trasformatore).
Naturalmente devono essere proporzionate al flusso e alla pressione richiesta dalla membrana osmotica utilizzata.
 

Contalitri elettronico

 
Il contralitri digitale è programmabile e permette di monitorare il cambio cartucce anche se le parti di consumo hanno diversa durata.
 
ContalitriContalitri

Tiene conto dello scorrere dei giorni e dei litri di acqua filtrata e, salvo diversa indicazione, va montato prima del vessel.
 

Conduttivimetro

 
Il conduttivimetro è un misuratore degli anioni e cationi disciolti in acqua (TDS).
Sugli impianti d’osmosi permette di valutare la qualità dell’acqua in entrata e di quella prodotta.
 
ConduttivimetroConduttivimetro

Negli impianti dedicati all'acquario dolce va montato a valle del vessel; negli impianti per il marino con le resine anti silicati, anti nitrati, e anti fosfati, va montato a valle degli stessi.
In questi acquari, oltre a monitorare l'efficienza della membrana osmotica, monitora anche l'usura delle resine, in maniera da valutare il momento esatto della loro sostituzione.
 

Sterilizzatore UV

 
Lo sterilizzatore battericida a raggi ultra violetti (UV) è costituito generalmente da un corpo metallico all'interno del quale si trova un vetro di quarzo che, a sua volta, contiene una lampadina UV.
 
Sterilizzatore UVSterilizzatore UV

La sua efficacia può diminuire nel tempo senza l'opportuna manutenzione.
  • Sostituzione della lampadina: ogni lampadina ha un numero di ore di utilizzo a cui fare riferimento;
  • pulizia del vetro da eventuale sporco e opacità; è buona norma pulirlo almeno una volta all'anno.
Lo sterilizzatore UV è l'ultimo stadio di ogni impianto e, correttamente proporzionato al flusso filtrato, permette di sterilizzare batteri, muffe e virus eventualmente presenti.
 
Al principio di questo articolo avevo scritto che parte dei parassiti, dei batteri e delle cisti vengono fermate già dalla membrana a sedimenti (canestro 2).
 
Impianto OS 3
 
A cosa può servire, quindi, sterilizzare un'acqua dove teoricamente non vi è nulla da sterilizzare?
La risposta, tranne casi particolari, è che non serve a nulla perché il nostro impianto ha già trattenuto tutto quello che c'era da trattenere.
A patto che, ovviamente, con una certa frequenza e periodicità venga effettuato un lavaggio dell'impianto e vengano sempre scartati i primi 2-3 litri di acqua prodotta.

E per chi invece sta utilizzando un impianto di riempimento automatico delle vasche connesso all'impianto di osmosi?
In questo caso, soprattutto nel periodo estivo con le alte temperature, la lampada UV può apportare qualche beneficio.
I canestri, infatti, trattengono i batteri e le uova di parassiti; e, con le alte temperature estive, ne possono stimolare lo sviluppo e la riproduzione.
Negli impianti a riempimento automatico non si possono scartare i primi litri; è consigliabile quindi una lampada UV che sterilizzi opportunamente l'acqua al suo passaggio.
 

Conclusioni

Come abbiamo visto, con un solo impianto per l'acqua osmotica avremo a disposizione diversi tipi di acqua da utilizzare a nostro piacimento.
È sufficiente un po' di osservazione, studio e ragionamento... e anche l'impianto di osmosi diventa... facile!
 
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