Potabilizzazione acque - Ecogenia
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<strong>Potabilizzazione</strong> dell'acqua - Wikipedia<br />
<strong>Potabilizzazione</strong> dell'acqua<br />
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.<br />
(Reindirizzamento da <strong>Potabilizzazione</strong>)<br />
La potabilizzazione dell'acqua (o<br />
purificazione dell'acqua) consiste nella<br />
rimozione delle sostanze contaminanti<br />
dall'acqua grezza per ottenere un'acqua<br />
che sia pura abbastanza per il normale<br />
consumo domestico [1] (o per l'utilizzo da<br />
parte di stabilimenti a scopo alimentare)<br />
ma anche per usi industriali.<br />
Con il graduale esaurirsi delle sorgenti<br />
con acqua naturalmente potabile<br />
(sorgenti di <strong>acque</strong> profonde), si sta<br />
sempre più ricorrendo all'acqua di<br />
origine superficiale (fiumi, laghi naturali<br />
e artificiali).<br />
Queste fonti di approvvigionamento Impianto di purificazione delle <strong>acque</strong>.<br />
però, a causa di più o meno gravi<br />
inconvenienti igienici, non possono<br />
essere utilizzati tal quali per scopi potabili e pertanto l'acqua di origine superficiale deve essere<br />
sottoposta a cicli di trattamenti di potabilizzazione necessari migliorarne la qualità.<br />
Sovente questo accade anche per le <strong>acque</strong> profonde con un alto contenuto di sostanze organiche ed<br />
un elevato numero di colibacilli.<br />
L'impianto di potabilizzazione viene realizzato a monte delle condotte di adduzione idrica facendo<br />
passare le <strong>acque</strong> grezze attraverso svariate tipologie impiantistiche di rimozione del materiale<br />
organico ed inorganico.<br />
I metodi di rimozione utilizzati possono essere di natura fisica, chimico-fisica e biologica in funzione<br />
del tipo di sostanze da eliminare dall'acqua grezza in ingresso all'impianto.<br />
Le sostanze che devono essere rimosse durante il trattamento di potabilizzazione possono essere di<br />
origine naturale e antropica; la prima tipologia comprende ad esempio:<br />
ferro e manganese presenti nell'acqua di origine profonda;<br />
idrogeno solforato presente nelle <strong>acque</strong> di falda o in aree vulcaniche;<br />
i solfati presenti nelle <strong>acque</strong> profonde ed in zone ad attività termale.<br />
La seconda tipologia comprende ad esempio:<br />
metalli pesanti, come antimonio, arsenico, piombo, in concentrazioni rilevabili originati dagli<br />
scarichi industriali;<br />
microinquinanti organici [2] come idrocarburi, pesticidi e solventi;<br />
ammoniaca, nitriti, nitrati, ecc.<br />
Inoltre le <strong>acque</strong> grezze contengono anche forma di vita microbiologica come:<br />
plancton;<br />
benthos;<br />
miceti;<br />
protozoi;<br />
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<strong>Potabilizzazione</strong> dell'acqua - Wikipedia<br />
batteri banali e patogeni;<br />
virus.<br />
La sequenza dei processi di potabilizzazione da adottare, deve essere progettata per garantire<br />
all'acqua trattata:<br />
idonee caratteristiche organolettiche: sapore, odore, colore, torbidità;<br />
idonee caratteristiche fisiche: come temperatura, conducibilità elettrica e pH;<br />
idonee caratteristiche chimico-biologiche: come la durezza, la salinità, i microinquinanti, il<br />
carico organico, la vita microbiologica (es. rimozione dei patogeni tramite disinfezione).<br />
Tuttavia il fatto che l'acqua sia per natura un solvente rende alquanto problematica l'efficace<br />
eliminazione di moltissime sostanze indesiderate.<br />
Indice<br />
1 Tipi di solidi<br />
2 Classificazione dei trattamenti<br />
3 Trattamenti fisici semplici<br />
3.1 Grigliatura<br />
3.2 Stacciatura e microstacciatura<br />
3.3 Sedimentazione primaria<br />
3.3.1 Modalità di sedimentazione<br />
3.3.2 Tipologia dei decantatori<br />
3.4 Filtrazione<br />
3.4.1 Filtri lenti<br />
3.4.2 Filtri rapidi<br />
4 Trattamenti fisici e chimici normali e spinti<br />
4.1 Chiariflocculazione<br />
4.1.1 Fasi<br />
4.1.2 Coagulanti<br />
4.1.3 Flocculanti o coadiuvanti della flocculazione<br />
4.1.4 Coagulazione<br />
4.1.5 Flocculazione<br />
4.1.6 Sedimentazione secondaria o chiarificazione<br />
4.1.7 Filtrazione<br />
4.2 Addolcimento<br />
4.2.1 Metodo calce-soda<br />
4.3 Stabilizzazione o neutralizzazione<br />
4.4 Deferrizzazione e demanganizzazione<br />
4.4.1 Aerazione<br />
4.4.2 Ossidazione<br />
4.4.3 Ossidazione catalitica<br />
4.5 Desilicazione<br />
4.6 Fluorurazione e defluorurazione<br />
4.7 Aerazione o strippaggio con aria<br />
4.8 Ossidazione<br />
5 Trattamenti di affinazione<br />
5.1 Controllo dell'odore e del sapore<br />
5.1.1 Adsorbimento su carbone attivo<br />
5.2 Demineralizzazione<br />
5.2.1 Scambio ionico<br />
6 Disinfezione<br />
6.1 Clorazione<br />
6.1.1 Azione disinfettante<br />
6.1.2 Azione ossidante<br />
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6.1.3 Dosaggio<br />
6.1.4 Cloro Gassoso<br />
6.1.5 Ipocloriti<br />
6.1.6 Biossido di cloro<br />
6.1.7 Tecniche di clorazione<br />
6.1.7.1 Preclorazione<br />
6.1.7.2 Superclorazione<br />
6.1.7.3 Clorazione frazionata<br />
6.1.7.4 Postclorazione<br />
6.2 Cloroammoniazione<br />
6.3 Ozonizzazione<br />
6.3.1 vantaggi e svantaggi<br />
6.3.2 Impiego<br />
6.4 Attinizzazione<br />
6.4.1 Tecnica<br />
6.4.2 Vantaggi e svantaggi<br />
6.5 Processi oligodinamici<br />
6.6 Sottoprodotti della disinfezione<br />
6.6.1 Trialometani<br />
6.6.2 Acidi aloacetici<br />
7 Schemi tipo di impianti linea acqua<br />
7.1 Impianti per <strong>acque</strong> superficiali<br />
7.1.1 Equalizzazione<br />
7.2 Impianti per <strong>acque</strong> profonde<br />
8 Trattamento dei fanghi di risulta<br />
9 Smaltimento dei fanghi<br />
10 Curiosità<br />
11 Note<br />
12 Bibliografia<br />
12.1 Normativa<br />
13 Voci correlate<br />
14 Altri progetti<br />
15 Collegamenti esterni<br />
Tipi di solidi<br />
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Le <strong>acque</strong> grezze contengono diverse tipologie di sostanze di natura organica ed inorganica, qui di<br />
seguito classificati, che devono essere rimosse durante il trattamento di potabilizzazione:<br />
solidi grossolani distinguibili in:<br />
solidi grossolani sedimentabili (ghiaia, sabbia grossa, terriccio);<br />
solidi grossolani non sedimentabili (foglie, piccola fauna, alghe);<br />
solidi sospesi costituiti da particelle di dimensioni comprese tra 0,1 e 1 μm: anch'essi si<br />
distinguono in:<br />
solidi sospesi sedimentabili ( argilla, sabbia fine);<br />
solidi sospesi non sedimentabili (microflora e microfauna, plancton).<br />
solidi filtrabili costituite da:<br />
sostanze colloidali costituite da particelle di dimensioni tali (10 −7 - 10 −5 cm) da non<br />
poter essere separati dall'acqua con alcun trattamento meccanico;<br />
sostanze disciolte o solute omogeneamente disperse allo stato molecolare o ionico<br />
nell'acqua.<br />
Le sostanze colloidali e le sostanze sospese non sedimentabili sono la causa prima della torbidità<br />
dell'acqua<br />
http://it.wikipedia.org/wiki/<strong>Potabilizzazione</strong><br />
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Classificazione dei trattamenti<br />
I trattamenti di potabilizzazione vengono classificati nel seguente modo:<br />
trattamenti fisici semplici: sono articolati in un'unica fase, eliminano i solidi sospesi<br />
sedimentabili e quelli grossolani non sedimentabili (grigliatura e sedimentazione) e quelli non<br />
sedimentabili (stacciatura e filtrazione).<br />
trattamenti fisici e chimici normali e spinti: sono articolati in più fasi ed eliminano i solidi<br />
sospesi non sedimentabili (chiariflocculazione) e correggono le caratteristiche chimiche delle<br />
<strong>acque</strong> grezze eliminando quelle sostanze disciolte che risultano incompatibili con l’uso a cui<br />
l’acqua è destinata (addolcimento, stabilizzazione, deferrizzazione, demanganizzazione,<br />
desilicazione, fluorazione e defluorazione, aerazione).<br />
trattamenti di affinazione: anch'essi articolati in più fasi, migliorano le caratteristiche<br />
organolettiche dell'acqua (adsorbimento su carboni attivi) e abbassano il contenuto di solidi<br />
disciolti (demineralizzazione)<br />
disinfezione ha lo scopo di eliminare la presenza di microrganismi (clorazione,<br />
cloroammoniazione, ozonizzazione, attinizzazione).<br />
Trattamenti fisici semplici<br />
Questa tipologia di interventi sono previsti, quando necessario, a monte dei processi di trattamento di<br />
potabilizzazione veri e propri, e che permettono la rimozione di materiali e sostanze che per loro<br />
natura e dimensione rischiano di danneggiare le attrezzature e di compromettere l'efficienza dei<br />
successivi stadi di trattamento.<br />
Grigliatura<br />
Le <strong>acque</strong> grezze contengono sedimenti che possono creare diversi problemi durante il ciclo di<br />
potabilizzazione:<br />
otturando o danneggiando le pompe;<br />
ostruendo canali e tubazioni;<br />
influenzando negativamente l'efficienza dei successivi processi di trattamento.<br />
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La grigliatura ha l'obiettivo di trattenere i solidi grossolani non sedimentabili (rami, foglie, stracci,<br />
plastica, ecc.) e solidi grossolani sedimentabili (ghiaia, ecc.).<br />
Tra questi materiali grossolani è compresa l'eventuale fauna del corpo idrico (pesci).<br />
La grigliatura viene adottata in tutti gli schemi di trattamento delle <strong>acque</strong> superficiali e in questo caso<br />
è posta a monte degli altri trattamenti.<br />
Nel caso di <strong>acque</strong> della categoria A1, può costituire l'unico trattamento fisico oltre alla disinfezione.<br />
La griglia è costituita da una serie di barre metalliche poste ad una distanza tale da creare ostacolo ai<br />
corpi grossolani trasportati dalla corrente.<br />
La griglia viene installata internamente al canale di arrivo all'impianto, inclinata con una pendenza di<br />
regola pari a 1:3.<br />
Il canale in corrispondenza della griglia si allarga in modo tale che la velocità dell'acqua a valle della<br />
griglia, tenuto conto dell'ingombro delle sbarre, si mantenga prossima a quella che si ha nel tratto a<br />
monte.<br />
La velocità dell'acqua cha attraversa la griglia deve essere sufficiente a impedire la sedimentazione<br />
dei solidi a monte della stessa ma non troppo elevata per non incrementare le perdite di carico.<br />
A seconda dell'interasse tra le barre, le griglie si suddividono in:<br />
http://it.wikipedia.org/wiki/<strong>Potabilizzazione</strong><br />
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grossolane - interasse di 5÷10 cm;<br />
medie - interasse di 2,5÷5 cm;<br />
sottili - interasse di 1÷2,5 cm.<br />
In base al sistema di pulizia vengono classificate invece in:<br />
manuali: utilizzate principalmente per griglie grosse (poste in testa ai canali di by pass) e per<br />
piccoli impianti dove la quantità di solidi grigliabili è da ritenersi trascurabile e/o quando le<br />
operazioni di pulizia non risultano troppo onerose;<br />
meccaniche: in tutti gli altri casi.<br />
Stacciatura e microstacciatura<br />
Nel caso in cui sia necessario effettuare una rimozione spinta dei solidi grossolani non sedimentabili<br />
e dei solidi sospesi non sedimentabili si prevede accanto alla grigliatura anche una stacciatura (o<br />
setacciatura) o una microstacciatura.<br />
Questo tipo di intervento è di regola alternativo alla sedimentazione primaria ed inoltre viene<br />
utilizzato anche per la rimozione di alghe e plancton.<br />
Lo staccio è costituito cilindro rotante (tamburo o noria) in acciaio inox ad asse orizzontale, chiuso<br />
alle sue estremità e parzialmente immerso in una vasca, su cui è montata una rete metallica anch'essa<br />
in materiale inossidabile.<br />
L'acqua filtra attraverso la rete all'interno del cilindro e viene inviata verso i successivi trattamenti,<br />
mentre il materiale viene trattenuto sulla sua superficie.<br />
Nella rotazione, una porzione del tamburo emerge permettendo così di liberare la rete dai materiali<br />
trattenuti mediante spruzzi d'acqua.<br />
L'acqua di lavaggio viene raccolta in una canaletta e inviata alla linea fanghi.<br />
Gli stacci e i microstacci sono costruttivamente simili, differenziandosi solo per le dimensioni dei<br />
fori delle reti filtranti.<br />
Le aperture di passaggio possono essere anche di pochi millimetri per cui il trattamento risulta più<br />
efficiente della grigliatura fine.<br />
Oltre alla possibilità di trattenere materiali particolarmente piccoli, la stacciatura presenta il<br />
vantaggio, rispetto alla grigliatura, di trattenere tutto il materiale che abbia almeno una dimensione di<br />
misura superiore al passo della rete [3]<br />
L'inconveniente principale della stacciatura è però la facilità con cui avvengono gli intasamenti e la<br />
necessità di frequenti operazioni di manutenzione e di pulizia.<br />
La stacciatura può essere applicata solamente nel caso di acqua con una bassa concentrazione di<br />
solidi sospesi.<br />
Sedimentazione primaria<br />
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La sedimentazione primaria sfrutta la forza di gravità per<br />
eliminare dall'acqua i solidi sedimentabili prevalentemente di<br />
natura inorganica (sabbie, terriccio, limo, ecc.) -<br />
"dissabbiamento" -.<br />
Viene adottata come pretrattamento fisico limitatamente alle<br />
<strong>acque</strong> con un'elevata torbidità (> 1.000 mg/l) e/o con silice in<br />
sospensione.<br />
Vasca di decantazione a flusso<br />
In questi casi viene inserita a monte della chiariflocculazione al<br />
verticale.<br />
fine di alleggerirne il carico in arrivo.<br />
La funzionalità di un dissabbiamento è legata alla capacità di<br />
consentire la sedimentazione dei materiali inerti di diametro superiore a certi valori, che la pratica<br />
http://it.wikipedia.org/wiki/<strong>Potabilizzazione</strong><br />
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indica in 0,2-0,5 mm.<br />
Questi materiali infatti possono creare problemi ai successivi trattamenti poiché possono intasare<br />
tubazioni e canali, e abradere le apparecchiature elettromeccaniche (pompe).<br />
Con il dissabbiamento si raggiunge l'obiettivo di eliminare il 65-70% dei solidi sospesi e di<br />
migliorare la qualità dell'acqua da inviare ai trattamenti successivi.<br />
Modalità di sedimentazione<br />
Per ipotesi:<br />
il materiale da sedimentare è di tipo granuloso, cioè sedimenta senza interferire con le altre<br />
particelle;<br />
il moto del fluido è laminare;<br />
in queste condizioni la velocità di sedimentazione delle particelle è regolata in prima<br />
approssimazione dalla legge di Stokes.<br />
Tale legge è valida rigorosamente per particelle di forma sferica immerse in un liquido in quiete e a<br />
temperatura costante il cui moto verso il basso non è influenzato né dalla presenza di altre particelle<br />
né dalle pareti del contenitore.<br />
Tipologia dei decantatori<br />
Vasca di sedimentazione circolare<br />
con camino centrale e raschiatore<br />
meccanico<br />
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La sedimentazione viene realizzata all'interno di apposite<br />
vasche, denominate decantatori, entro le quali l'acqua si muove<br />
con un flusso il più laminare possibile per un tempo sufficiente<br />
a consentire la sedimentazione delle particelle più pesanti.<br />
Tali vasche devono consentire:<br />
la separazione delle particelle di diametro superiore a 0,2-<br />
0,5 mm;<br />
la raccolta sul fondo delle particelle e la loro concentrazione e<br />
rimozione sotto forma di fango.<br />
I decantatori possono essere a flusso orizzontale o verticale:<br />
i decantatori a flusso orizzontale o dissabbiatori a canale, sono<br />
costituiti da una o più vasche in parallelo a sezione rettangolare molto allungata. Queste<br />
vasche vengono percorse in senso orizzontale dall'acqua ed hanno delle dimensioni tali da far<br />
assumere al fluido una velocità tale da consentire, nel tempo di attraversamento, la<br />
sedimentazione sul fondo della maggior parte delle particelle sedimentabili;<br />
i decantatori a flusso verticale o a flusso ascensionale sono di norma a sezione circolare. In<br />
queste vasche l'ingresso dell'acqua grezza può essere centrale dall'alto; in questo caso l'acqua,<br />
per poter fuoriuscire dalla vasca stessa è costretta a percorre una traiettoria tortuosa; infatti<br />
prima deve spostarsi verticalmente verso il basso per poter passare sotto un deflettore<br />
concentrico, detto camino, successivamente, superato l'ostacolo camino, deve risalire e<br />
superare uno stramazzo posto lungo il perimetro della vasca. Il liquido stramazzato viene<br />
raccolto da una canaletta e trasportato al trattamento successivo. Lungo questo percorso, tutte<br />
le particelle di tipo granuloso che hanno una velocità di sedimentazione superiore alla velocità<br />
ascensionale della corrente vengono trattenute nella vasca. In pratica la sedimentazione<br />
dipende dalla superficie della vasca e non dal suo volume. Infatti a parità di portata del flusso<br />
ascensionale (Q a ), maggiore è la superficie (S) della vasca, minore è la velocità del flusso<br />
ascensionale (V a =Q a /S), maggiore è la percentuale di particelle che sedimenta.<br />
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Il materiale sedimentato viene convogliato verso una tramoggia ricavata sul fondo della vasca,<br />
mediante raccoglitori meccanici che spazzano il fondo stesso, e da qui pompati alla linea trattamento<br />
fanghi.<br />
Le dimensioni delle vasche dipendono dal tempo di detenzione il quale è funzione delle<br />
caratteristiche dei solidi sedimentabili presenti nelle <strong>acque</strong> grezze e del tipo di decantatore prescelto.<br />
Il tempo di detenzione può variare da 4 - 8 ore.<br />
Filtrazione<br />
La filtrazione è un trattamento impiegato per<br />
eliminare dalle <strong>acque</strong> i solidi sospesi non<br />
sedimentabili.<br />
Il trattamento di filtrazione consiste nel<br />
passaggio dell'acqua grezza attraverso uno<br />
mezzo filtrante (letto/strato filtrante o telo<br />
filtrante).<br />
Nel caso di strato filtrante il materiale filtrante<br />
può essere costituito da sabbia quarzosa,<br />
antracite o carbone attivo.<br />
Durante la filtrazione i solidi filtrati iniziano<br />
progressivamente ad intasare lo strato filtrante<br />
determinando un aumento delle perdite di carico,<br />
per vincere le quali viene aumentata la pressione Schema di filtro rapido a sabbia<br />
di alimentazione.<br />
Superato il valore massimo di detta pressione si deve procedere all'interruzione del flusso e alla<br />
pulizia del mezzo filtrante.<br />
Lo strato filtrante poggia su un fondo drenante, che ha la funzione di:<br />
evitare il passaggio, con l'acqua, del materiale costituente il filtro drenante;<br />
ripartire uniformemente il flusso durante la filtrazione;<br />
ripartire l'acqua durante il controlavaggio.<br />
Il moto dell'acqua attraverso lo strato filtrante è regolato dalla legge di Darcy.<br />
Il filtro può funzionare:<br />
a portata costante e carico variabile;<br />
a carico costante e portata variabile;<br />
a carico e portata variabili.<br />
La filtrazione viene adottata sia come unico trattamento o in serie con altri processi come ad esempio<br />
nella chiariflocculazione.<br />
In quest'ultimo caso, poiché l’efficienza della sedimentazione postchiarifloculazione non è mai del<br />
100%, l'effluente chiarificato contiene ancora una certa quantità di solidi che deve essere eliminato<br />
mediante filtrazione.<br />
Il funzionamento dei filtri si articola in due fasi:<br />
la filtrazione;<br />
la pulizia.<br />
Nella potabilizzazione i filtri si suddividono in:<br />
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filtri di superficie: la filtrazione avviene mediante teli filtranti che impediscono il passaggio<br />
dai materiali di dimensioni superiori ai fori del telo(es.tessuto non tessuto; in questo caso le<br />
particelle sono trattenute sulla superficie del mezzo filtrante formando uno strato di materiale<br />
che trattiene le successive particelle. Forme speciale di filtrazione superficiale sono i processi<br />
a membrana suddivisi in base alla grandezza dei pori in: microfiltrazione, ultrafiltrazione,<br />
nanofiltrazione e iperfiltrazione o osmosi inversa. La filtrazione con membrane può essere<br />
usata ad esempio come alternativa alla chiariflocculazione o ai processi di adsorbimento;<br />
filtri di volume: la filtrazione avviene mediante una matrice porosa tridimensionale detta letto<br />
filtrante costituito da materiali discreti di piccole dimensioni (es. sabbia); in questo caso le<br />
particelle sono trattenute all'interno del mezzo filtrante. L'efficacia di un materiale filtrante<br />
dipende da alcune proprietà delle particelle come dimensione, forma e chimica superficiale.<br />
I filtri di volume di suddividono ancora in:<br />
filtri lenti;<br />
filtri rapidi.<br />
Filtri lenti<br />
I filtri lenti sono il primo sistema di filtrazione usato nella potabilizzazione, attualmente però sono<br />
poco usati.<br />
La filtrazione lenta può essere utilizzata nel caso di torbidità < 10 ppm.<br />
I filtri sono formati da vasche cilindriche in calcestruzzo armato sul fondo delle quali appositi<br />
ripiani, muniti di un’adeguata serie di fori, sostengono la massa filtrante.<br />
Il letto filtrante è costituito da sabbia fine/finissima o altro materiale minuto.<br />
Il letto filtrante è sostenuto da uno sottostante strato di materiale, anch'esso filtrante, formato da uno<br />
strato di ghiaia grossolana e da sovrastanti strati di ghiaia via via più fine (materasso drenante).<br />
Nei filtri lenti l'azione filtrante è esercitata dalla pellicola biologica che si sviluppa sulla superficie<br />
del filtro in 10-15 giorni (tempo di maturazione del filtro).<br />
Il film filtrante è molto sensibile ai disturbi meccanici e ai contaminati organici.<br />
Durante il periodo di maturazione della pellicola l'acqua filtrata non è da ritenersi potabile.<br />
L’afflusso dell’acqua nel filtro avviene dall'alto mentre il deflusso avviene dal basso; la velocità di<br />
filtrazione è dell'ordine di 0,12÷0,40 m/ora.<br />
Sono essenzialmente del tipo a gravità (filtri aperti).<br />
Quando lo strato filtrante inizia ad ostruirsi bisogna procedere alla sua pulizia, che avviene ogni 4÷6<br />
settimane.<br />
La pulizia è manuale e consiste nella rimozione del primo strato di sabbia, nel lavaggio della sabbia<br />
in vasche separate e nella ricostruzione del letto filtrante.<br />
Filtri rapidi<br />
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I filtri rapidi sono i più utilizzati, specie in associazione a con altri trattamenti come la<br />
chiarificazione (<strong>acque</strong> superficiali) e la deferrizzazione e demanganizzazione (<strong>acque</strong> profonde), e<br />
possono trattare una portata in ingresso 40 volte superiore a quella dei filtri lenti.<br />
Spesso vengono utilizzati quanto la torbidità risulta > 10 ppm.<br />
I filtri rapidi sono identici a quelli lenti; varia soltanto la grossezza del materiale costituente il letto<br />
filtrante e il materasso filtrante, in modo da rendere più rapida la velocità di filtrazione , pari a 5–10<br />
m/ora. In questo caso la filtrazione è di tipo meccanico.<br />
Per i filtri rapidi di regola si utilizzano letti filtranti monostrato (single media) costituiti da sabbia<br />
fine quarzosa (spessore 50–80 cm) supportata da un materasso filtrante, o strato drenante, costituito<br />
da materiale più grossolano (ad esempio ghiaia) dello spessore 20÷30 cm.<br />
Si possono realizzare anche filtri costituiti da due strati filtranti di materiali con diverso peso<br />
http://it.wikipedia.org/wiki/<strong>Potabilizzazione</strong><br />
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<strong>Potabilizzazione</strong> dell'acqua - Wikipedia<br />
specifico (dual media). Di regola in questo caso lo strato superiore è costituito da antracite, più<br />
leggero, e quello inferiore è in sabbia quarzosa.<br />
Lo strato di antracite, essendo formato da particelle più grossolane della sabbia, preserva dalla rapida<br />
occlusione i primi strati di sabbia.<br />
Dopo un certo tempo, le particelle trattenute iniziano ad intasare il letto drenante diminuendone la<br />
permeabilità, e determinando, a portata di afflusso costante, un aumento del livello idrico nelle<br />
vasche filtranti.<br />
Superato il livello limite, lo strato drenate deve essere sottoposto a lavaggio in controcorrente per<br />
ripristinarne l'efficienza.<br />
Durante il controlavaggio, acqua e aria vengono pompate dal basso verso l'alto, attraverso le<br />
condotte dell'acqua chiarificata.<br />
L'intensità del flusso di controlavaggio deve tale da far espandere il materiale filtrante in modo che<br />
vengano rimosse le impurità trattenute durante la fase di filtrazione ma deve permettere la<br />
dispersione del materiale filtrante.<br />
Durante il controlavaggio il filtro ha un'espansione pari a circa 10-20% dell'altezza del letto,<br />
pertanto, il fase di progettazione, bisogna tenere in conto questo fenomeno per evitare la perdita di<br />
materiale filtrante durante la sua pulizia.<br />
Dopo il controlavaggio, grazie al diverso peso specifico, i materiali filtranti si risistemano<br />
naturalmente riformando i due strati originari.<br />
Di regola i filtri devono essere lavati ogni 36÷48 ore.<br />
Possono essere sia del tipo a gravità che a pressione; nei grossi impianti sono in genere aperti con<br />
funzionamento a gravità mentre per piccole utenze si possono utilizzare i filtri a pressione.<br />
Vista la rapidità con cui le singole unità filtranti si saturano, e pertanto necessitano di lavaggio, in un<br />
impianto di potabilizzazione, per garantire la continuità del filtraggio, si prevedono sempre più filtri<br />
con funzionamento in parallelo.<br />
Trattamenti fisici e chimici normali e spinti<br />
Chiariflocculazione<br />
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La chiariflocculazione è un trattamento chimico-fisico che viene adottato per eliminare i solidi<br />
sospesi non sedimentabili di natura colloidale non eliminabili con i trattamenti fisici semplici.<br />
Con questo trattamento si rimuovono anche i solidi sedimentabili finissimi non eliminabili, per<br />
motivi economici, con un trattamento fisico semplice a causa della loro velocità di sedimentazione<br />
estremamente bassa che comporterebbe decantatori di notevoli dimensioni.<br />
Con questo trattamento si può rimuovere anche la silice colloidale presente nell'acqua di origine<br />
superficiale.<br />
Con la chiariflocculazione si possono eliminare tutte quelle particelle che causano la torbidità<br />
dell'acqua e possono influenzare negativamente le efficienze dei successivi trattamenti.<br />
Infatti la presenza di sostanze in sospensione, ad esempio, può vanificare l'effetto della disinfezione<br />
finale poiché tali particelle possono proteggere i microrganismi contro l'azione dei disinfettanti.<br />
Nel trattamento di chiariflocculazione si sfruttano le proprietà di alcune sostanze, dette coagulanti,<br />
che in determinate condizioni operative, formano in acqua dei composti insolubili dotati di carica<br />
elettrica di segno opposto (carica positiva) rispetto a quella dei colloidi costituenti la torbidità da<br />
eliminare (carica negativa).<br />
Pertanto, tali composti, sono capaci di neutralizzare le cariche di repulsione elettrostatica presenti<br />
sulla superficie dei colloidi, causa della loro disagregazione, provocandone così l'aggregazione in<br />
microfiocchi.<br />
Se le <strong>acque</strong> trattate vengono opportunamente agitate, i microfiocchi si aggregano ulteriormente tra di<br />
loro formando fiocchi con buone proprietà di sedimentazione che vengono trascinati verso il basso<br />
dagli idrossidi insolubili formatisi dalla reazione dei sali metallici, di cui sono costituiti i coagulanti<br />
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inorganici, con gli ioni OH - presenti nell'acqua.<br />
Inoltre i fiocchi, avendo una forma irregolare, nel loro moto verso il basso intrappolano particelle<br />
non coagulate creando un ulteriore effetto chiarificante.<br />
I microfiocchi che non riescono a sedimentare vengono eliminati con la filtrazione.<br />
Fasi<br />
La chiarificazione si compone di quattro fasi:<br />
coagulazione;<br />
flocculazione;<br />
sedimentazione;<br />
filtrazione rapida.<br />
Le prime tre fasi possono essere effettuate in bacini separati o in unica vasca; in quest'ultimo caso si<br />
parla di bacino unico [4] .<br />
Commercialmente esistono vari tipi di bacini unici i cui nomi cambiano a seconda del produttore e<br />
del processo, come ad esempio:<br />
accelator: processo a ricircolo di fango;<br />
pulsator: processo a letto di fango;<br />
cyclofloc: processo a fiocco appesantito da sabbia fine;<br />
actiflo: processo a fiocco appesantito da sabbia fine.<br />
Coagulanti<br />
I vari coagulanti agiscono secondo un proprio particolare e complesso meccanismo chimico-fisico<br />
non sempre ancora a pieno conosciuto ed interpretato.<br />
I più utilizzati sono i coagulanti inorganici.<br />
Tali reattivi appartengono a tre gruppi principali:<br />
derivati dell'alluminio;<br />
derivati del ferro;<br />
la calce.<br />
Queste sostanze dissociandosi liberano ioni Al 3+ o Fe 3+ i quali combinandosi con le particelle<br />
colloidali, formano sostanze più voluminose che precipitano insieme ai rispettivi idrossidi (anch'essi<br />
molto voluminosi).<br />
La reazione tra coagulante e acqua grezza è influenzata dalla temperatura; ad esempio in acqua calda<br />
si verifica un pochi secondi ma per temperature < 4 °C la reazione è fortemente rallentata.<br />
I coagulanti inorganici più utilizzati sono:<br />
il solfato di alluminio: è il reattivo più diffuso.<br />
È efficace con pH 6,5-7,5.<br />
La reazione principale che avviene è:<br />
Al2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) 2 ↔ 3CaSO 4 + 2Al(OH) 3 + 6CO 2<br />
Pagina 10 di 35<br />
Come si evince dalla reazione tale coagulante provoca una trasformazione della durezza carbonica<br />
naturale (Ca(HCO 3 ) 2 ) dell'acqua in durezza non carbonica (CaSO 4 ), inoltre per la formazione di<br />
anidride carbonica l'acqua trattata presenta caratteristiche aggressiva.<br />
La presenza di sodio o potassio nell'acqua influenza negativamente la coagulazione danneggiando il<br />
fiocco.<br />
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Il solfato ferrico ha un comportamento molto simile a quello del cloruro ferrico ma ha il vantaggio di<br />
essere meno corrosivo ma ha lo svantaggio di essere molto costoso e di disciogliersi lentamente<br />
È efficace con pH 4÷6 e pH 8,8÷9,2) e con <strong>acque</strong> a bassa temperatura.<br />
La reazione principale è:<br />
Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) 2 ↔ 2Fe(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2<br />
Come il solfato di alluminio provoca una trasformazione della durezza carbonica naturale dell'acqua<br />
in durezza non carbonica e rende l'acqua aggressiva.<br />
Trova applicazioni anche nei trattamenti di decolorazione di acqua a basso pH, nella rimozione del<br />
manganese ad alto pH, riduzione della silice e nell'addolcimento alla calce.<br />
Il cloruro ferrico ha lo svantaggio di essere corrosivo per i materiali ferrosi.<br />
È efficace con pH 4÷11.<br />
La reazione principale è:<br />
2FeCl + 3Ca(HCO 3 ) 2 ↔ 3CaCl 2 + 2Fe(OH) 3 +6CO 2<br />
A causa della formazione di anidride carbonica l'acqua diventa aggressiva.<br />
Il solfato ferroso è il più economico tra i coagulanti. È adatto per <strong>acque</strong> con pH elevato e con un<br />
sufficiente tenore di ossigeno necessario all'ossidazione dell'idrato ferroso in ferrico che risulta<br />
insolubile.<br />
Le reazioni principali sono:<br />
FeSO 4 + Ca(HCO 3 ) 2 → Fe(OH) 2 + CaSO 4 + 2CO 2<br />
4Fe(OH) 2 +O 2 +4H 2 O → 4Fe(OH) 3 .<br />
L''alluminato di sodio è molto costoso e viene utilizzato anche nei trattamenti di addolcimento alla<br />
calce-soda specie nel caso di elevata durezza magnesiaca.<br />
Flocculanti o coadiuvanti della flocculazione<br />
In alcune <strong>acque</strong>, anche con un forte dosaggio di coagulante, non si riesce a sviluppare un fiocco di<br />
idonea densità.<br />
In questi casi vengono aggiunti nell'acqua i coadiuvanti della coagulazione per favorire<br />
l’addensamento dei microfiocchi in fiocchi.<br />
Tali flocculanti, aggiunti in piccole dosi, subito dopo ai coagulanti, migliorano il rendimento del<br />
processo influendo soprattutto:<br />
sulla rapidità di formazione dei fiocchi;<br />
sulle caratteristiche di fiocchi come dimensione e peso specifico;<br />
miglioramento della velocità di sedimentazione dei fiocchi.<br />
Pagina 11 di 35<br />
I coadiuvanti più utilizzati sono i polielettroliti, macromolecole organiche ottenute attraverso<br />
processi di polimerizzazione, solubili in acqua o ben disperdibili, caratterizzati dalla presenza di<br />
gruppi carichi o almeno polari lungo tutta la catena.<br />
La presenza di opportune cariche o di gruppi polari uniformemente distribuiti lungo la catena facilita<br />
l’ aggregazione alla catena di microfiocchi già formati, formando dei fiocchi di maggiore<br />
dimensione. Sono prodotti naturali (amidi, polisaccaridi) o sintetici e possono essere ionici (anionici,<br />
cationici o polianfoliti) e non ionici (poliacrioammide).<br />
Questi possono essere utilizzati anche come agenti coagulanti ma a causa del loro alto costo si<br />
preferisce utilizzarli in piccole dosi come flocculanti.<br />
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Oltre ai polielettroliti, sono frequentemente utilizzati come flocculanti anche quelli di natura<br />
inorganica come la bentonite, il carbone attivo in polvere (PAC), la silice attivata, l'alginato di sodio<br />
puro.<br />
Coagulazione<br />
La coagulazione è influenzata da diversi fattori, tra cui:<br />
tipo di coagulante;<br />
quantità di coagulante;<br />
quantità e caratteristiche della torbidità;<br />
caratteristiche chimiche dell'acqua;<br />
pH dell'acqua.<br />
In questo prima fase vengono effettuate due operazioni:<br />
aggiunta dei reattivi. Scelta dei coagulanti più opportuni e delle relative concentrazioni<br />
ottimali, secondo le caratteristiche chimico fisiche dell’acqua da trattare, dopo aver effettuato<br />
le prove jar-test;<br />
mescolamento rapido. Il mescolamento deve essere rapido in modo da creare un moto<br />
vorticoso che consenta una buona dispersione del prodotto. La durata del mescolamento deve<br />
essere molto breve, circa 1-5 min.<br />
La tipologia di agitazione può essere:<br />
meccanica (con agitatori a pale o ad elica o con turbine);<br />
pneumatica (mediante insufflamento di aria);<br />
idraulica (mediante pompe).<br />
Durante la flocculazione avvengono le seguenti reazioni:<br />
nel caso di solfato di alluminio la reazione è del tipo:<br />
Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) 2 → 2Al(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2<br />
con formazione di idrossido di alluminio fioccoso insolubile.<br />
nel caso di cloruro di ferro:<br />
2FeCl 2 + 3Ca(OH) 2 → 2Fe(OH) 3 + 3CaCl 2<br />
con formazione di fiocchi pesanti di idrossido ferrico.<br />
Se l'alcalinità è insufficiente si può aggiungere contemporaneamente al flocculante una idonea<br />
quantità di idrossido di calcio.<br />
È preferibile disporre di tante vasche quanti sono i reagenti da aggiungere all'acqua.<br />
Quando gli impianti di chiariflocculazione sono a unità separate i bacini di coagulazione (flash<br />
mixing) sono di norma a sezione circolare e possono essere a flusso radiale o a flusso assiale.<br />
Flocculazione<br />
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In questa fase l'effluente della coagulazione viene sottoposto ad una lenta agitazione per circa 20-25<br />
min, per favorire l'aggregazione dei microfiocchi in fiocchi sedimentabili.<br />
Affinché ciò avvenga, all’acqua vengono aggiunti degli appositi agenti flocculanti: i più usati oggi<br />
sono i polielettroliti.<br />
La velocità di agitazione deve essere né troppo bassa per evitare la sedimentazione dei fiocchi, né<br />
troppo alta per evitare la rottura del fiocco.<br />
L'agitazione lenta si ottiene facendo ricorso a mescolatori meccanici (sistema dinamico) oppure<br />
disponendo nella vasca una serie di deflettori (sistema statico).<br />
I bacini di flocculazione hanno forma rettangolare e possono essere:<br />
a stadi: dove per raggiungere una maggiore efficienza la vasca viene suddivisa in diverse zone<br />
in serie nelle quali l'agitazione è progressivamente decrescente.<br />
a canali: sono a flusso orizzontale, dove la vasca è suddivisa da setti trasversali a formare un<br />
canale la cui larghezza è man mano crescente in modo da ottenre una velocità del flusso man<br />
mano decrescente.<br />
Sedimentazione secondaria o chiarificazione<br />
L'effluente della flocculazione viene addotto nelle vasche di decantazione al fine di consentire la<br />
sedimentazione dei fiocchi e la loro eliminazione sotto forma di fanghi.<br />
Il tempo di ritenzione è dell'ordine di 2 - 8 ore e dipende dalla natura dei fiocchi.<br />
Esistono vari tipi di vasche di sedimentazione, chiamate anche chiarificatori, che possono essere<br />
classificate a flusso orizzontale e a flusso verticale; le prime sono di forma rettangolare le seconde<br />
circolari.<br />
I fiocchi che si depositano sul fondo delle vasche formano il fango che si può rimuovere<br />
raccogliendolo con sistemi statici o dinamici.<br />
I primi consistono nel configurare il fondo della vasca a tramoggia (inclinazione delle pareti 1,5/1-<br />
2/1) in modo tale che il fango vi si possa accumulare naturalmente e dal quale viene estratto<br />
mediante pompe.<br />
I sistemi dinamici, più utilizzati, consistono in rastrelli raschiatori che convogliano il fango nel punto<br />
del fondo vasca sagomato a tramoggia da cui il fango viene estratto mediante pompe.<br />
I fanghi estratti dai chiarificatori vengono inviati alla linea fanghi dell'impianto, mentre l'acqua<br />
chiarificata viene inviata al trattamento di filtrazione.<br />
Filtrazione<br />
Per approfondire, vedi la voce Flocculazione.<br />
Per approfondire, vedi la voce Sedimentazione.<br />
La filtrazione post chiarificazione ha lo scopo di eliminare quei fiocchi e quei patogeni che non sono<br />
stati eliminati durante la sedimentazione.<br />
Si utilizzano filtri rapidi a gravità con letto filtrante monostrato (sabbia quarzosa) o costituito da due<br />
materiali (antracite superiore e sabbia quarzosa inferiore) le cui caratteristiche sono state già descritte<br />
in precedenza.<br />
Addolcimento<br />
Come è noto, si definisce durezza di un’acqua il suo contenuto di ioni metallici bivalenti,<br />
essenzialmente Ca 2+ e Mg 2+ .<br />
La durezza non crea problemi per l'uso potabile ma essendo all'origine della formazione di<br />
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incrostazioni, può danneggiare tubazioni, lavatrici, caldaie, ecc. e può creare problemi per particolari<br />
applicazioni industriali; pertanto in alcuni casi è necessario rimuoverla.<br />
Il trattamento di rimozione della durezza si chiama addolcimento.<br />
L’eliminazione o la riduzione della durezza dell’acqua è indispensabile quando la durezza totale<br />
eccede i 50 gradi francesi.<br />
I possibili trattamenti di addolcimento possono essere suddivisi in due grandi categorie.<br />
metodi per scambio ionico: si basa sulla sostituzione di cationi di calcio e magnesio con i<br />
cationi sodio che formano sali molto più solubili, anche a temperature elevate (vedere di<br />
seguito).<br />
Per ottenere questo, l'acqua viene fatta passare attraverso serbatoi cilindrici verticali detti addolcitori<br />
contenenti colonne di resine a scambio ionico. queste sono costituite da minuscole sferette di resine<br />
scambiatrici preventivamente caricate con cloruro di sodio (sale); durante il passaggio le sferette<br />
rilasciano il sodio, adsorbendo il calcio e il magnesio. I vantaggi di questa operazione, in quanto il<br />
sodio non tende a precipitare sulle tubazioni, sono i seguenti: un funzionamento più efficiente degli<br />
elettrodomestici e minori guasti alle condutture idriche, con risparmi di energia elettrica, di sapone e<br />
di detersivi. Tuttavia gli addolcitori non depurano l'acqua, e la forte quantità di sodio dell'acqua<br />
addolcita ne sconsiglia fortemente l'uso alimentare. Recenti studi dimostrano che l'apporto di calcio e<br />
di magnesio contenuti naturalmente nell'acqua sono indispensabili per la salute umana. Il magnesio è<br />
responsabile di processi metabolici essenziali, mentre il calcio è efficace nella prevenzione<br />
dell'osteoporosi. L'innalzamento dei valori di sodio, inoltre, può causare problemi di ipertensione o<br />
provocare malattie cardiovascolari [5][6] . Uno studio del British Regional Heart Study analizzò 253<br />
città tra il 1969 e il 1973 ed indicò un valore di durezza ideale dell'acqua per uso alimentare pari a 17<br />
gradi francesi. [7] Per questi motivi oggi si tende a realizzare impianti domestici o industriali nei quali<br />
l'acqua in arrivo viene inviata ad un addolcitore per tutti gli usi tecnologici e igienici, mentre per uso<br />
alimentare l'acqua dell'<strong>acque</strong>dotto non viene trattata oppure viene ulteriormente trattata da un<br />
apparecchio ad osmosi inversa. Se la provenienza dell'acqua non è igienicamente sicura - ad<br />
esempio, se l'acqua proviene da un pozzo - è necessario procedere preventivamente alla clorazione<br />
(vedere di seguito).<br />
metodi per precipitazione tra i quali il metodo calce-soda.<br />
Metodo calce-soda<br />
Il metodo per precipitazione più semplice e comunemente eseguito è il processo alla calce - soda.<br />
In pratica vengono utilizzati calce spenta (Ca(OH) 2 ) e soda Solvay (Na 2 CO 3 ) in qualità di reagenti.<br />
La calce ha essenzialmente il compito di eliminare la durezza temporanea.<br />
L'idrossido di calcio provoca reazioni del tipo:<br />
Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 + 2H 2 O<br />
Mg(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + Mg(OH) 2 + H 2 O + CO 2<br />
diminuendo in pratica la durezza temporanea dell'acqua precipitando il calcio e il magnesio come<br />
idrossidi insolubili.<br />
La calce spenta inoltre trasforma la durezza permanente dovuta al magnesio in durezza calcica<br />
tramite la reazione:<br />
MgSO 4 + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + CaSO 4<br />
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Infine la soda, che ha essenzialmente il compito di eliminare la durezza permanente, trasforma in<br />
carbonati insolubili i sali di calcio secondo la seguenti reazioni:<br />
CaSO 4 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + Na 2 SO 4<br />
Il carbonato di calcio precipita essendo poco solubile, mentre il solfato di sodio resta in soluzione,<br />
non potendo essere eliminata in questo processo ma comunque non da durezza.<br />
A contatto con il solfato di magnesio, invece, la soda determina la reazione:<br />
MgSO 4 + Na 2 CO 3 → MgCO 3 + Na 2 SO 4<br />
Come già accennato in precedenza il solfato di sodio resta e in soluzione, mentre il carbonato di<br />
magnesio può essere eliminato con la calce secondo la reazione descritta precedentemente, a<br />
proposito della durezza temporanea.<br />
I composti insolubili vengono poi eliminati tramite sedimentazione e poi filtrazione.<br />
La calce inoltre reagisce l'eventuale anidride carbonica libera sciolta nell'acqua dando origine a<br />
carbonato di calcio insolubile.<br />
questo processo è efficace anche per l'abbattimento del ferro e del manganese presenti nelle <strong>acque</strong><br />
profonde.<br />
Se è richiesto il solo abbattimento della durezza temporanea si può fare ricorso alla sola calce.<br />
Stabilizzazione o neutralizzazione<br />
Le <strong>acque</strong> sono considerate stabili quando non depositano ne solubilizzano il carbonato di calcio.<br />
Questo accade quando la seguente reazione è in equilibrio:<br />
CaCO 3 + H 2 CO 3 → Ca(HCO 3 ) 2<br />
Pagina 15 di 35<br />
se però vi è un aumento del pH (diminuzione della concentrazione di H + ) la reazione si sposta verso<br />
destro e l'acqua assume un carattere incrostante mentre se il pH diminuisce, la reazione si sposta<br />
verso sinistra e l'acqua diventa aggressiva.<br />
Un'acqua aggressiva può dare origine a fenomeni di corrosioni nelle tubazioni metalliche con effetto<br />
di colorazione giallo-rossastra dell'acqua, che e più evidente all'apertura di un rubinetto, dopo un<br />
prolungato tempo di chiusura, con inconvenienti identici a quelli provocati dalla presenza di ferro.<br />
Un eccesso naturale di acido carbonico, conseguente ad una presenza elevata di anidride carbonica, è<br />
caratteristico delle <strong>acque</strong> di sorgente o proveniente da zone granitiche come ad esempio nella Valle<br />
D'Aosta, mentre <strong>acque</strong> ricche di carbonato di calcio sono quelle originate da zone carsiche come la<br />
Puglia.<br />
Il parametro di controllo per valutare l'aggressività dell'acqua è l'indice di saturazione o indice di<br />
Langelier.<br />
Un'acqua aggressiva può causare la corrosione delle tubazione metalliche e cementizie mentre<br />
un'acqua incrostante può creare diversi problemi quali l'intasamento delle tubazioni e il<br />
deterioramento degli elettrodomestici (lavatrici, ecc.).<br />
Per regolare la stabilità delle <strong>acque</strong> i trattamenti adottati sono i seguenti: per la neutralizzazione<br />
dell'acidità o deacidificazione, si può ottenere con:<br />
aerazione: usata per <strong>acque</strong> molto aggressive; serve ad eliminare parzialmente la CO 2<br />
innalzando il pH (vedere aerazione);<br />
filtrazione su materiali alcalini come frammenti di marmo, dolomite o calcare (vedere<br />
filtrazione);<br />
aggiunta di sostanze basiche come latte di calce, che ha anche la funzione di coadiuvare i<br />
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trattamenti di coagulazione e di trasformare in composti insolubili i bicarbonati di calcio e<br />
magnesio (vedere metodo calce-soda). Si può usare anche idrato di calce in polvere.<br />
La neutralizzazione dell'alcalinità viene attuata con l'impiego di sostanze acide; i più comuni<br />
antialcali sono l'acido solforico e l'acido cloridrico.<br />
Deferrizzazione e demanganizzazione<br />
Questi trattamenti rientrano tra i trattamenti chimici semplici e servono ad eliminare gli ioni solubili<br />
di ferro (Fe 2+ ) e manganese (Mn 2+ ) che conferiscono all'acqua un colore giallo-rossastro, che è<br />
causa di macchie e aloni su biancheria, sanitari, elettrodomestici, nonché un sapore metallico<br />
sgradevole.<br />
Gli ioni ferrosi e manganosi sono presenti principalmente nelle <strong>acque</strong> profonde povere di ossigeno.<br />
In presenza di ossigeno, o altro ossidante, si ha la formazione di idrossidi insolubili che precipitando<br />
intorbidiscono l'acqua conferendogli un colore che può variare da giallo paglierino fino a rossomarrone<br />
e si depositano sulle pareti interne delle tubazioni ostruendo le sezioni utile della condotta e<br />
supportando lo sviluppo dei ferrobatteri (ad esempio: Gallionella ferruginea, Crenotrix).<br />
I ferrobatteri, utilizzando il ferro precipitato come fonte energetica, proliferano formando una<br />
gelatina di colore rossastro sulla superficie interna dei tubi che ingrossandosi può ulteriormente<br />
aggravare l'intasamento delle tubazioni nonché alterare le caratteristiche organolettiche dell'acqua<br />
(odore e sapore).<br />
Inoltre possono innescare la biocorrosione dei materiali metallici e la degradazione dei materiali<br />
cementizi.<br />
Nell'uso domestico il ferro contenuto nell'acqua macchia sanitari, rubinetteria e biancheria creando<br />
inconvenienti estetici e ed igienici, mentre in campo industriale può creare problemi ad esempio a<br />
concerie, cartiere o tintorie.<br />
Inoltre i composti insolubili determinano l’inquinamento delle resine a scambio ionico nei sistemi di<br />
addolcimento, riducendone drasticamente il ciclo di vita.<br />
Questi trattamenti sono indispensabili per il trattamento dell'acqua destinata al consumo umano<br />
quando la quantità di questi due elementi è superiore ai limiti imposti dalla vigente normativa D.Lgs.<br />
n.31/2001 (ferro: 200 mg/l, manganese: 50 mg/l).<br />
I possibili trattamenti adottabili sono:<br />
scambio ionico: si utilizzano resine anioniche. Il potere di scambio è effettivo se il quantitativo<br />
di ossigeno disciolto è < 0,5 mg/l altrimenti si ha la precipitazione degli ossidi e<br />
l'avvelenamento delle resine. Per superare questo problema si accoppia lo scambio ionico con<br />
un trattamento di ossidazione (vedere in seguito)<br />
stabilizzazione con polifosfati: se il tenore totale di ferro e manganese è < 1 mg/l si può<br />
ricorrere semplicemente all'impiego di polifosfati per evitarne la precipitazione.<br />
ossidazione, precipitazione e filtrazione: prevede l'ossidazione del ferro e manganese ad ossidi<br />
insolubili e la loro eliminazione per filtrazione. I filtri utilizzati sono solitamente di sabbia<br />
manganizzata cioè impregnata di biossido di manganese che esplica attività catalitica. Come<br />
ossidanti si usano O 2 , O 3 , Cl 2 , ClO 2 , KMnO 4 .<br />
I trattamenti per abbattere il ferro e il manganese sono gli stessi ma per il secondo i tempi sono più<br />
lunghi.<br />
Aerazione<br />
Pagina 16 di 35<br />
Tra gli ossidanti il più comunemente utilizzato è l'ossigeno.<br />
L'ossidazione si ottiene con il processo di aerazione (vedere aerazione) mediante insufflaggio di aria<br />
sotto forma di bolle minute in un'apposita vasca e l'eliminazione del precipitato mediante filtrazione.<br />
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L'ossidazione avviene secondo le seguenti reazioni:<br />
2 Fe 2+ + ½ O2 + 5 H 2 O → 2 Fe(OH) 3 + 4 H +<br />
2 Mn 2+ + ½ O2 + 3 H 2 O → 2 MnO(OH) + 4 H + .<br />
Gli ossidi insolubili vengono eliminati mediante filtrazione.<br />
L'ossidazione con aria si dimostra scarsamente efficace:<br />
con <strong>acque</strong> grezze contenenti ferro in combinazioni macromolecolari organiche o trasportato da<br />
microrganismi viventi,<br />
per eliminare il manganese.<br />
In questi caso bisogna ricorrere al trattamento di ossidazione chimica (vedere ossidazione) molto più<br />
energico dell'aerazione.<br />
Ossidazione<br />
Come su accennato l'ossidazione chimica si usa, al posto dell'aerazione, quando questa non è<br />
sufficiente a ridurre a valori accettabili il ferro e il manganese presente nelle <strong>acque</strong> profonde.<br />
L'ossidazione inoltre consente anche l'abbattimento dei microinquinanti organici.<br />
In molti casi i prodotti utilizzati per la disinfezione possono essere utilizzati come agenti ossidanti.<br />
I più utilizzati disinfettanti/ossidanti sono:<br />
il cloro gassoso - determina una diminuzione del pH;<br />
il biossido di cloro;<br />
l'ipoclorito di sodio - determina un aumento del pH;<br />
l'ozono.<br />
Il cloro è adatto all'ossidazione di sostanze inorganiche ridotte come il ferro, ma anche nitrito,<br />
solfito, solfato ecc.<br />
Se è necessaria una sostanza che abbia solo proprietà ossidanti, e non disinfettanti, si può utilizzare il<br />
permanganato di potassio che se sovradosato colora di rosa l'acqua trattata:<br />
3Fe 2+ +MnO4 - + 4H + → MnO2 + 2Fe 3+ + 2H 2 O<br />
il cloro ed i cloroderivati sono preferibili come ossidanti, sia per ragioni economiche, sia per la<br />
facilità di impiego.<br />
Gli ossidi insolubili che si vengono a formare sono eliminati con la filtrazione.<br />
Mediante l'ossidazione si possono eliminare sostanze presenti nell’acqua grezza trasformandole in<br />
altre che non sono dannose o allontanandole come ad esempio i solfuri che possono essere ossidati a<br />
solfati, i cianuri che possono essere ossidati ad azoto e biossido di carbonio ed eliminati come gas.<br />
Ossidazione catalitica<br />
Pagina 17 di 35<br />
Il processo ossidativo si ottiene facendo passare l'acqua attraverso speciali filtri (filtri deferrizzatori,<br />
demanganizzatori), sia a gravità che a pressione, in grado di effettuare sia il processo di ossidazione<br />
di ferro e manganese che quello di filtrazione.<br />
Il letto filtrante è costituito, nella sua composizione standard, da biossido di manganese (pirolusite),<br />
ottenuto dal lavaggio essiccatura e vagliatura del minerale selezionato per attività catalitica, che è un<br />
materiale a elevato potere ossidante, miscelato dal 20 al 50% con sabbia quarzosa, con potere<br />
meramente filtrante.<br />
In questo caso è necessario che la granulometria dei due materiali si scelta adeguatamente per avere<br />
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<strong>Potabilizzazione</strong> dell'acqua - Wikipedia<br />
una perfetta miscelazione dopo i controlavaggi.<br />
Il biossido di manganese può essere utilizzato anche da solo.<br />
La pirolusite è idonea a trattare <strong>acque</strong> con pH > 6,2.<br />
A contatto con la pirolusite, il ferro e il manganese si ossidano trasformandosi in ossidi insolubili che<br />
vengono trattenuti dall'azione filtrante del filtro stesso.<br />
Per accelerare il processo ossidativo, l'acqua può essere soggetta ad una ossidazione chimica<br />
preliminare al fine di ossidare il ferro consentendone quindi la sua eliminazione meramente<br />
meccanica nel letto filtrante.<br />
In presenza di sufficiente ossigeno la pirolusite è capace di promuoverebbe da sola l'ossidazione<br />
dello ione ferroso.<br />
Per eliminare il manganese si possono utilizzare due processi:<br />
quello che non prevede una preossidazione. In questo caso la pirolusite ossida direttamente il<br />
manganese fino a quando viene completamente ridotta a monossido di manganese perdendo<br />
così le sue proprietà. Pertanto il questo caso è necessario procedere alla sua rigenerazione.<br />
quello che prevede la preossidazione dell'acqua trattata. In questo caso la pirolusite non ha<br />
bisogno di alcuna rigenerazione poiché agisce come catalizzatore.<br />
I filtri vanno periodicamente assoggettati a controlavaggio per rimuovere gli ossidi precipitati.<br />
Bisogna osservare che la demanganizzazione richiede tempi di contatto maggiori rispetto alla<br />
deferizzazione.<br />
Con questi filtri si possono eliminare anche arsenico e idrogeno solforato.<br />
La masse filtrante/ossidante può essere costituita anche da zeoliti al manganese.<br />
Le zeoliti richiedono di essere rigenerate periodicamente con permanganato di potassio.<br />
Desilicazione<br />
La desilicazione si può ottenere durante i trattamenti di chiarificazione e di addolcimento<br />
aumentando il dosaggio dei reattivi.<br />
Nel caso sia l'unico trattamento da eseguire si adotta lo scambio ionico con resine anioniche forti<br />
rigenerate con soluzioni di idrossido di sodio, cioè resine che contengono gruppi a carattere basico<br />
(resine anioniche) come i radicali ammonici quaternari (resine anioniche forti). Se indichiamo<br />
schematicamente la resina anionica con la formula RHO, risulta che un'acqua contenente ioni silicato<br />
(ione metasilicato) disciolti darà luogo, venendo a contatto con le resine, a reazioni del tipo:<br />
2ROH + (SiO3 ) 2- →R 2 SiO 4 +2OH -<br />
Fluorurazione e defluorurazione<br />
La presenza del fluoro nell'acqua può essere nociva se il concentrazioni elevate, benefica se<br />
contenuta entro determinati limiti.<br />
Per variare la concentrazione del fluoro presente nell'acqua si può procedere con i seguenti<br />
trattamenti chimici normali:<br />
fluorazione: si aggiungono all'acqua sostanze come il sodio fluoruro, il sodio fluosilicato o<br />
l'acido fluosalicilico.<br />
defluorazione: per ridurre il tasso di fluoro l'acqua viene fatta passare attraverso filtri a<br />
carbone attivo.<br />
Aerazione o strippaggio con aria<br />
http://it.wikipedia.org/wiki/<strong>Potabilizzazione</strong><br />
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L'aerazione è un trattamento fisico naturale che viene frequentemente adottato per correggere la<br />
concentrazione di gas disciolti nelle <strong>acque</strong> grezze superficiali compresi i microinquinanti organici<br />
volatili come alcuni solventi clorurati.<br />
Questo trattamento consiste nell'insufflare aria nell'acqua allontanando in questo modo le sostanze<br />
gassose indesiderate.<br />
Il trattamento si basa sulla legge di Dalton e sulla legge di Henry (la solubilità di un gas in un liquido<br />
a temperatura costante è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas stesso nella fase<br />
gassosa) pertanto insufflando aria si fa in modo che la pressione parziale dei gas ad essa estranei<br />
venga mantenuta a valori pressoché nulli e si provoca così la loro eliminazione dalla fase acquosa.<br />
Sperimentalmente è stato notato che alcuni composti gassosi vengono rimossi più o meno facilmente<br />
rispetto a quello che sarebbe possibile prevedere sulla base dei valori della sola costante di Henry.<br />
Mediante lo strippaggio è possibile ad esempio:<br />
di eliminare le sostanze che alterano il sapore e l'odore (es. idrogeno solforato e sostanze<br />
organiche volatili);<br />
di eliminare le sostanze che aumentano l'aggressività delle <strong>acque</strong> (es. idrogeno solforato e<br />
anidride carbonica);<br />
di eliminare le sostanze che interagiscono con altri trattamenti (es. idrogeno solforato nella<br />
clorazione);<br />
di eliminare composti organici volatili sospettati di essere cancerogeni.<br />
I rendimenti di rimozione dell'aerazione nei confronti dei microinquinanti organici sono molto buoni<br />
(90-95%).<br />
Viene anche utilizzato, negli impianti di potabilizzazione delle <strong>acque</strong> profonde per ossidare il ferro e<br />
il manganese disciolto (vedi deferrizzazione e demanganizzazione) in forme insolubili eliminabili<br />
con una successiva sedimentazione e filtrazione.<br />
L'aerazione può determinare però l'introduzione nel l'acqua trattata di batteri o altri contaminanti<br />
presenti nell'aria e inoltre tale trattamento genera una emissione aeriforme inquinante e pertanto<br />
bisognosa di un trattamento specifico prima della sua immissione nell'atmosfera.<br />
Di norma vengono utilizzati due tipologie di aeratori:<br />
aeratori a caduta d'acqua: possono essere a spruzzo, a piatti e a cascata:<br />
aeratori a spruzzo: sono costituiti da ugelli di diametro 1÷1,5 pollici posti a distanza di<br />
0,6÷3,6 m l'uno dall'altro con portata di 0,25÷0,5 m³/min. Questi ugelli sono posizionati<br />
su un platea in calcestruzzo armato. L'acqua viene spruzzata dagli ugelli, si polverizza<br />
aumentando la superficie di contatto con la fase gassosa, e di conseguenza la velocità<br />
del processo di degasaggio, per poi raccogliersi sulla platea;<br />
aeratori a vassoi multipli o torri di strippaggio: sono i più utilizzati e sono costituiti da<br />
una torre a piatti perforati, distanti 10–75 cm, con eventuale riempimento di materiale<br />
come pietrisco, coke, ecc. L'acqua spruzzata dall'alto entra in contatto con l'aria soffiata<br />
dal basso e si raccoglie sul fondo della torre.<br />
aeratori a cascata: consistono in genere in una struttura di calcestruzzo a gradini, su cui<br />
l'acqua ruscella. il carico idraulico è di 1÷3 m.<br />
aeratori a diffusione o a bolle d'aria: consistono in vasche profonde 2,5÷4,5 m e larghe 3÷9 m<br />
con un rapporto larghezza profondità di 2/1 e tempo di detenzione di 10-30 min. Mediante<br />
diffusori porosi posti sul fondo della vasca viene insufflata aria.<br />
L'ossigeno inoltre oltre ad ossidare ioni quali quelli ferrosi e manganosi che flocculano ossida anche<br />
le eventuali sostanze organiche.<br />
aeratori meccanici: utilizzano una girante motorizzata, sola o in combinazione con un sistema<br />
di iniezione d'aria.<br />
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Per ossidare preventivamente queste ultime si può usare per esempio l'ozono o il cloro ( (vedere<br />
trattamento di ossidazione).<br />
Ossidazione<br />
L'ossidazione avviene prevalentemente per via chimica anche se sono in via di sperimentazione<br />
quella per via fotochimica mediante raggi ultravioletti (vedi attinizzazione).<br />
L'ossidazione chimica permette l'abbattimento dei microinquinanti organici anche se in questo caso<br />
deve essere sempre attentamente valutata la possibilità che una incompleta ossidazione porti a degli<br />
intermedi di reazione parimenti o maggiormente tossici.<br />
L'ossidazione chimica si usa inoltre al posto dell'aerazione quando questa non è sufficiente a ridurre<br />
a valori accettabili il ferro e il manganese presente nelle <strong>acque</strong> profonde (vedi deferrizzazione e<br />
demanganizzazione).<br />
In molti casi i prodotti utilizzati per la disinfezione possono essere utilizzati come agenti ossidanti.<br />
I più utilizzati disinfettanti/ossidanti sono:<br />
il cloro gassoso - determina una diminuzione del pH;<br />
il biossido di cloro;<br />
l'ipoclorito di sodio - determina un aumento del pH;<br />
l'ozono.<br />
Il cloro è adatto all'ossidazione di sostanze inorganiche ridotte come il ferro, ma anche nitrito,<br />
solfito, solfato ecc.<br />
In merito al manganese questo viene ossidato molto lentamente dal cloro, in questo caso si può<br />
procedere utilizzando un filtro rivestito di ossido di manganese.<br />
Se è necessaria una sostanza che abbia solo proprietà ossidanti e non disinfettanti si utilizza il<br />
permanganato di potassio che però utilizzato in eccesso colora di rosa l'acqua trattata.<br />
il cloro ed i cloroderivati sono preferibili come ossidanti, sia per ragioni economiche, sia per la<br />
facilità di impiego.<br />
Gli ossidi insolubili vengono eliminati con la sedimentazione e la filtrazione.<br />
Mediante l'ossidazione si possono eliminare sostanze presenti nell’acqua grezza trasformandole in<br />
altre che non sono dannose o allontanandole; tra questi i solfuri che possono essere ossidati a solfati,<br />
i cianuri che possono essere ossidati ad azoto e biossido di carbonio ed eliminati come gas.<br />
Trattamenti di affinazione<br />
I trattamenti di affinazione sono trattamenti fisici e chimici adottati per correggere le caratteristiche<br />
organolettiche e la concentrazione di solidi disciolti.<br />
Tali trattamenti si distinguono in:<br />
controllo dell'odore e sapore;<br />
demineralizzazione.<br />
Oltre ai trattamenti tradizionali di seguito descritti, per l'affinamento esistono anche i processi a<br />
membrana, molto più efficaci di quelli tradizionali ma anche più costosi.<br />
Pertanto le applicazioni delle membrane (che rientrano nella categoria dei filtri superficiali) è<br />
limitata a trattamenti di affinamento per la rimozione di inquinanti difficili da trattare con i metodi<br />
tradizionali.<br />
Controllo dell'odore e del sapore<br />
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Le sostanze responsabili delle alterazioni dell'odore e del sapore sono normalmente le sostanze<br />
organiche volatili insature, gas disciolti (ad esempio idrogeno solforato) e microrganismi (ad<br />
esempio alghe, microviventi).<br />
Poiché l'odore e il sapore dell'acqua sono strettamente interconnessi, si utilizzano gli stessi<br />
trattamenti.<br />
I trattamenti adottabili sono:<br />
aerazione: elimina i gas disciolti;<br />
chiariflocculazione: elimina le sostanze e i microrganismi in sospensione;<br />
disinfezione: elimina le alghe e gli altri microviventi;<br />
adsorbimento su carbone attivo: elimina le sostanze in soluzione anche in micro<br />
concentrazione.<br />
I primi 3 trattamenti sono stati già descritti nei punti precedenti.<br />
Adsorbimento su carbone attivo<br />
Il trattamento su carbone attivo permette di eliminare dall'acqua sostanze microinquinanti organiche<br />
ed inorganiche (es. metalli pesanti, insetticidi, pesticidi, clorammine, trialometani, ecc.) che possono<br />
dare origine ad alterazione dell'odore e del sapore.<br />
Il carbone attivo possiede al suo interno una miriade di canalini, pori e tasche dove le sostanze<br />
gassose o disciolte presenti in una soluzione formano legami fisici con la superficie del carbone e<br />
pertanto vi aderiscono.<br />
Questa proprietà si chiama adsorbimento;il potere adsorbente di un solido è definito dall'isoterma di<br />
Freundlich.<br />
Le caratteristiche dei materiali adsorbenti sono:<br />
elevata superficie specifica -800-1200 m 2 /g;<br />
piccole dimensioni del grano (pochi millimetri).<br />
Per conferire questa proprietà al carbone (sia di origine vegetale che minerale), questo viene<br />
sottoposto ad un trattamento di attivazione che consistente in un riscaldamento in presenza di adatti<br />
reagenti e tendente a farne aumentare la superficie specifica.<br />
L'adsorbimento su carbone attivo può avvenire:<br />
Pagina 21 di 35<br />
sul letto filtrante fisso: si usa carbone attivo granulare o GAC; in questo caso il carbone attivo<br />
può essere riattivato una volta esaurito e pertanto riutilizzato.<br />
Per eliminare le sostanze che intasano il filtro, come per i filtri rapidi, si procede al controlavaggio,<br />
ma se si vuole eliminare le sostanze adsorbite che determinano l'esaurimento del carbone attivo, si<br />
deve procedere alla rigenerazione del materiale. La rigenerazione del carbone attivo granulare<br />
avviene o per via chimica mediante opportuni solventi o per via termica inviando il materiale in forni<br />
ad alta temperatura dove viene rigenerato per combustione in atmosfera di vapore <strong>acque</strong>o.<br />
Quest'ultima rigenerazione è la più usata e la meno costosa ma comporta una perdita di carbone<br />
variabile tra 5%-10%.<br />
I filtri su carbone attivo sono del tutto simili ai filtri rapidi per caratteristiche, dimensioni e parametri<br />
dimensionali.<br />
In alcuni casi due filtri sono disposti in serie: il primo in up-flow e il secondo in down-flow;<br />
in sospensione: si usa carbone attivo in polvere o PAC; in questo caso il carbone attivo viene<br />
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introdotto nell'acqua ad esempio durante la chiariflocculazione funzionando anche da<br />
coadiuvante di coagulazione.<br />
Il PAC viene perso insieme ai fanghi di supero.<br />
Demineralizzazione<br />
Per molti impieghi come ad esempio:<br />
l'alimentazione di caldaie in pressione;<br />
l'industria farmaceutica;<br />
l'industria fotografica;<br />
l'industria elettronica.<br />
non è sufficiente l'allontanamento delle sostanze in sospensione e dei sali che danno durezza ma<br />
bisogna procedere ad una drastica riduzione di tutte le sostanze disciolte, che salvo casi eccezionali,<br />
sono rappresentate quasi totalmente da sostanze inorganiche presenti in forma ionica.<br />
Il metodo oggi disponibile per la dissalazione delle <strong>acque</strong> dolci superficiali e profonde è lo scambio<br />
ionico.<br />
Scambio ionico<br />
Lo scambio ionico si basa sulla proprietà di alcune sostanze<br />
di natura organica, dette resine scambiatrici, insolubili in<br />
acqua, capaci di scambiare con l'acqua stessa atomi legati ai<br />
loro gruppi funzionali con gli ioni presenti in soluzione.<br />
Le resine scambiatrici si dividono in:<br />
resine cationiche: sono capaci di cedere alla soluzione<br />
gli ioni H + e di asportarne cationi metallici (Na + ,Ca 2+ ,<br />
Mg 2+ , ecc.)<br />
resine anioniche: sono capaci di cedere alla soluzione<br />
gli ioni OH - e di asportarne gli anioni in soluzione(Cl -<br />
,SO 4 2- , ecc.)<br />
Schema di funzionamento di un<br />
demineralizzatore<br />
Queste resine possono essere naturali (zeolite, glauconite) e artificiali; le prime sono cationiche e si<br />
utilizzano prevalentemente per il trattamento di addolcimento, per le demineralizzazione si usano<br />
prevalentemente quelle artificiali.<br />
Le resine, sia anioniche che cationiche, possono ancora suddividere in deboli e forti:<br />
Pagina 22 di 35<br />
resine cationiche deboli: sostituiscono con H + solo cationi che derivano da basi forti(es. Na + ,<br />
K + );<br />
resine cationiche forti: sostituiscono con H + anche cationi che derivano da basi deboli (es.<br />
Ca 2+ , Mg 2+ );<br />
resine anioniche deboli: sostituiscono con OH - solo gli anioni che derivano da acidi forti (es.<br />
SO 4 2- , Cl - ,NO3 - );<br />
resine anioniche forti: sostituiscono con OH - anche gli anioni che derivano da acidi deboli<br />
(HCO 3 - , CO3 - ,SiO3 2- ).<br />
Schematicamente le resine cationiche possono essere rappresentate con il simbolo RH, le anioniche<br />
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con ROH.<br />
Pertanto l'acqua contenente sali disciolti, venendo a contatto con le resine da vita a reazioni del tipo:<br />
RH + Na + → RNa + H +<br />
2ROH + SO4 2- → R2 SO 4 + 2OH -<br />
Le resine si presentano sotto forma di granuli delle dimensioni di qualche millimetro, vengo posti in<br />
recipienti cilindrici di diametro variabile simili a filtri in pressione.<br />
Le resine si considerano esaurite quando buona parte degli atomi di idrogeno e dei gruppi ossidrilici<br />
scambiati sono stati sostituiti e le razioni di scambio non possono più aver luogo.<br />
A questo punto è necessario effettuare la loro rigenerazione.<br />
Nel caso di resine cationiche la rigenerazione consiste nel contatto con una soluzione a<br />
concentrazione abbastanza elevata di ioni H + , ottenuta praticamente con una soluzione di acido<br />
cloridrico.<br />
Nel caso di resine anioniche la soluzione è invece di idrossido di sodio (ioni OH - ).<br />
In questo modo le reazioni su riportate si spostano verso sinistra e la resina si rigenera.<br />
Disinfezione<br />
Il trattamento di disinfezione ha lo scopo di distruggere completamente i microrganismi patogeni o<br />
di microrganismi indicatori della potenziale presenza di microrganismi patogeni.<br />
Questo trattamento è sempre presente nella potabilizzazione delle <strong>acque</strong> superficiali o trattate in<br />
apparecchiature all'aperto mentre per le <strong>acque</strong> profonde può essere presente se necessario.<br />
Di regola il trattamento di disinfezione è posto a valle di tutto il ciclo di potabilizzazione. Spesso, nel<br />
caso di <strong>acque</strong> superficiali, si può prevedere:<br />
una disinfezione iniziale (normalmente subito a valle dei trattamenti fisici semplici ) con<br />
l'obiettivo ad esempio di:<br />
evitare la proliferazione di alghe e microrganismi dannosi per i successivi trattamenti. Si<br />
utilizza di norma l'ozono e il ClO 2 mentre non sono adatti l'ipoclorito e il cloro gassoso<br />
poiché formano prodotti pericolosi (trialometani o THM);<br />
ossidare i composti inorganici (es. ferro, manganese, ammoniaca).<br />
una disinfezione finale (subito a valle dell'ultimo trattamento, es. post clorazione) al fine di<br />
abbattere i microrganismi residui e inoltre deve conferire persistenza cioè garantire la<br />
potabilità dell'acqua fino al rubinetto della singola utenza. Si usa l'ozonizzazione o<br />
l'irraggiamento con raggi ultravioletti seguiti da acido ipocloroso per la persistenza con<br />
dosaggi proporzionali al percorso che deve seguire l'acqua fino alle utenze. si può anche<br />
utilizzare solo biossido di cloro o acido ipocloroso.<br />
I trattamenti usualmente impiegati sono:<br />
trattamenti chimici:<br />
la clorazione;<br />
la cloro-ammoniazione,<br />
l'ozonizzazione;<br />
trattamenti fisici:<br />
l'irraggiamento con raggi ultravioletti (UVC) o attinizzazione;<br />
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processi oligodinamici.<br />
Tale trattamento viene usato sempre anche negli impianti di depurazione anche se non scopi diversi,<br />
infatti nel trattamento delle <strong>acque</strong> reflue la disinfezione serve a ridurre la carica batterica entro i<br />
limiti richiesti dalla normativa vigente per il mantenimento degli standard qualitativi del corpo<br />
ricettore (mare, fiumi, laghi, suolo).<br />
Clorazione<br />
È il trattamento di disinfezione più diffuso ed è l'unico che garantisce l'igienicità dell'acqua per tutto<br />
il suo percorso fino all'utenza.<br />
Azione disinfettante<br />
L'azione battericida è svolta dal cloro e dai suoi derivati (ipocloriti e biossido di cloro).<br />
Tale azione si estrinseca come azione ossidante e tossica sul protoplasma della cellula e soprattutto<br />
come azione inibitrice dei processi enzimatici; l'azione ossidante è importante per la distruzione dei<br />
virus mentre l'azione tossica ed inibitrice determina il blocco del metabolismo dei batteri.<br />
Per contro il cloro è inadatto all'inattivazione di spore batteriche e protozoi (es. cryptosporidium<br />
parvum); per questi tipi di microrganismi risultano più efficaci, l'ozonizzazione, l'attinizzazione e la<br />
filtrazione su membrana.<br />
Affinché l'azione della clorazione risulti efficace è importante che la torbidità dell'acqua sia bassa<br />
per evitare che i microrganismi non si aggreghino alle particelle sottraendosi così all'azione del<br />
disinfettante.<br />
L'agente disinfettante è l'acido ipocloroso che si ottiene sciogliendo clorogas o gli ipocloriti - ma non<br />
il biossido di cloro la cui azione battericida è diversa - in acqua secondo le seguenti relazioni:<br />
Cl 2 + H 2 O → H + + Cl - + HClO<br />
NaClO + H 2 O → H + + OH - + HClO<br />
La dissociazione dell'acido ipocloroso in ione clorito o ipocloritione (ClO - ), avviene secondo la<br />
seguente reazione:<br />
HClO → H + + ClO -<br />
e di conseguenza l'azione disinfettante del clorogas o degli ipocloriti, è fortemente influenzato dal<br />
pH.<br />
Infatti poiché l'azione disinfettante legata alla forma indissociata dell'acido ipocloroso, essendo lo<br />
ione clorito privo di effetti disinfettanti, questa sarà più efficace nelle <strong>acque</strong> con pH più basso.<br />
Con un pH < 5 si ha un grado di dissociazione di HClO praticamente nullo mentre passando a pH =<br />
8 il grado di dissociazione è pari a circa il 70-80%.<br />
La reattività del biossido di cloro è invece indipendente dal pH.<br />
Azione ossidante<br />
Pagina 24 di 35<br />
Il clorogas e gli ipocloriti, come già accennato in precedenza, sono adatti all'ossidazione di sostanze<br />
inorganiche ridotte come: ferro, manganese, solfato, solfito, nitrito, ecc.<br />
La velocità di ossidazione del manganese è però lenta.<br />
Inoltre il cloro ossida il bromuro e lo ioduro generando come sottoprodotti i bromati e gli iodati,<br />
reagiscono con l'ammonio formando clorammine, le quali hanno un potere disinfettante anche se<br />
inferiore a quello del cloro.<br />
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Il cloro è però inadatto all'ossidazione dei composti organici poiché danno origine a dei sottoprodotti<br />
clorati che possono essere più pericolosi delle sostanze da cui derivano (es. trialometani).<br />
La presenza di fenoli può creare sottoprodotti (clorofenoli) che alterano il sapore e l'odore dell'acqua<br />
Il biossido di cloro invece oltre al ferro ossida efficacemente anche il manganese trasformandoli in<br />
ossidi insolubili facilmente eliminabili mediante filtrazione.<br />
Inoltre questa sostanza non ossida il bromuro non creando bromati o altri prodotti bromorganici e<br />
non reagisce con l'ammonio - non si formano clorammine.<br />
Infine ossida efficacemente i fenoli e tutti quei composti che alterano il sapore e l'odore e decolora<br />
efficacemente gli acidi umici e fulvici.<br />
Non forma trialometani.<br />
Dosaggio<br />
Per clororichiesta si intende la quantità necessaria di cloro per una completa potabilizzazione<br />
dell'acqua.<br />
Il cloro viene aggiunto all'acqua fino a che la domanda di cloro presentata dalle sostanze organiche<br />
disciolte sia soddisfatta, tutta l'ammoniaca presente sia stata ossidata e rimanga in soluzione un<br />
residuo di cloro libero.<br />
Si raggiunge il punto di viraggio o punto di rottura (break point) quando il tenore di cloro libero<br />
presente nell'acqua aumenta proporzionalmente alla dose di cloro introdotta (diagramma di<br />
clorazione: cloro aggiunto-cloro residuo).<br />
La presenza nell'acqua di cloro libero è importante per rendere l'acqua batteriologicamente pura fino<br />
al rubinetto delle utenze, prevenendo inquinamenti accidentali lungo il percorso dell'acqua.<br />
Può capitare però che dosaggi sbagliati in eccesso facciano acquisire all'acqua sapore e odore<br />
sgradevoli dovuti al cloro o ai clorofenoli e inoltre può danneggiare l'apparato digerente.<br />
I cloratori sono pompe dosatrici di cloro, solitamente sotto forma di ipoclorito di sodio.<br />
Questi erogano quantità dosate di cloro per corrispettivi volumi di acqua in transito.<br />
Cloro Gassoso<br />
Il cloro gassoso è molto aggressivo e corrosivo e pertanto devono essere prese tutte le precauzione<br />
necessarie per evitare eventuali fughe.<br />
Può essere aggiunto:<br />
tal quale: è più economico ma è poco efficiente per la scarsa dissoluzione del clorogas;<br />
il soluzione: acqua di cloro ottenuta dalla dissoluzione di cloro in acqua.<br />
Il cloro gassoso può formare trialometani (THM) e acidi aloacetici (HAAs).<br />
Il cloro gassoso è poco adatto per i piccoli <strong>acque</strong>dotti a causa della sua difficile manipolazione.<br />
Ipocloriti<br />
L'utilizzo di ipocloriti è più costoso del clorogas e risulta più competitivo di questo nel caso di<br />
disinfezione saltuaria e per piccoli impianti.<br />
Gli ipocloriti più utilizzati sono quello di sodio, di calcio e di potassio.<br />
L'ipoclorito di sodio utilizzata a scopo potabile deve essere conforme alla norma UNI EN 901.<br />
Come il cloro gassoso può formare trialometani (THM) e acidi aloacetici.<br />
Biossido di cloro<br />
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Il biossido di cloro essendo fortemente instabile e di difficile formazione viene prodotto in apposti<br />
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reattori, al momento dell'utilizzo partendo da clorito di sodio e acido cloridrico secondo la seguente<br />
reazione:<br />
5NaClO 2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO 2 + 2H 2 O<br />
Nuove tecnologie prevedono anche la generazione di biossido di cloro partendo da clorato di sodio e<br />
acido solforico in presenza di acqua ossigenata secondo la seguente reazione:<br />
2NaClO 3 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 → 2ClO 2 + O 2 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O<br />
Il biossido di cloro rispetto al cloro a i seguenti vantaggi:<br />
ha un potere ossidante maggiore del cloro;<br />
ha il vantaggio di non formare trialometani e acidi aloacetici;<br />
agisce efficacemente contro batteri, virus e spore che il cloro non riesce ad eliminare;<br />
l'effetto sporicidico e virulicido del biossido di cloro è molto elevato rispetto ad una<br />
concentrazione uguale di cloro;<br />
è più efficace del clorogas per l'inattivazione del cryptosporidium parvum che con il clorogas<br />
riesce a controllare solo a alti dosaggi;<br />
non ha una reazione con l’ammonio o con suoi leganti, mentre il cloro reagisce con l’ammonio<br />
e crea ammidi di cloro che hanno un effetto negativo per la disinfezione dell’acqua potabile;<br />
non ha inoltre l’odore tipico del cloro;<br />
la sua reattività non dipende dal pH dell'acqua.<br />
Tuttavia anche il biossido di cloro presenta dei problemi infatti è più costoso e l'NaClO 2 non reagito<br />
potrebbe formare cloriti o clorati, che sono potenti agenti mutageni.<br />
Tecniche di clorazione<br />
Le tecniche usualmente impiegate sono:<br />
la preclorazione;<br />
la super clorazione;<br />
la clorazione frazionata;<br />
la postclorazione o clorazione standard.<br />
Preclorazione<br />
Prevede l'aggiunta di cloro a monte della filtrazione (trattamento di chiariflocculazione) in quantità<br />
tale che non si abbia cloro residuo a valle del filtro.<br />
Con questa tecnica si hanno i seguenti vantaggi:<br />
riduzione della carica batterica ;<br />
controllo della crescita delle alghe;<br />
distruzione dell'idrogeno solforato e di altre sostanze che possono influenzare il colore e il<br />
sapore dell'acqua;<br />
ossidazione di composti inorganici (ferro, manganese, ammoniaca).<br />
Questa tecnica è bene che sia seguita sempre da una postclorazione per garantire la potabilità<br />
dell'acqua prodotta.<br />
Superclorazione<br />
http://it.wikipedia.org/wiki/<strong>Potabilizzazione</strong><br />
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<strong>Potabilizzazione</strong> dell'acqua - Wikipedia<br />
Prevede l'aggiunta occasionale di cloro ad alte concentrazioni(o in un punto del ciclo di<br />
potabilizzazione - di regola dopo la filtrazione - o frazionata in più punti dell'impianto) al fine della<br />
rimozione degli odori e dei sapori.<br />
Per rimuovere l'eccesso di cloro che rimane nell'acqua si effettua una declorazione mediante ad<br />
esempio:<br />
adsorbimento su carbone attivo;<br />
aggiunta di sostanze riducenti come il tiosolfato di sodio, il metabisolfato di sodio, il solfito di<br />
sodio, il bisolfito di sodio, l'ammoniaca acquosa, l'anidride solforosa;<br />
aerazione.<br />
Clorazione frazionata<br />
Prevede l'aggiunta di cloro ad alte concentrazioni in due punti distinti dell'impianto.<br />
Con questa tecnica si hanno i seguenti vantaggi:<br />
riduzione della carica batterica sui filtri;<br />
controllo della crescita delle alghe sui filtri;<br />
riduzione del sapore e dell'odore.<br />
Sulla flora batterica, l'azione del cloro a alte concentrazioni per tempi brevi è più efficace di<br />
un'esposizione per tempi lunghi a basse concentrazioni come avviene ad esempio in una<br />
preclorazione.<br />
Postclorazione<br />
Prevede l'aggiunta di cloro a valle della filtrazione (trattamento di chiariflocculazione).<br />
In questo caso la quantità di cloro è minima essendo stato già abbattuto la quasi totalità delle<br />
sostanze organiche presenti nell'acqua grezza e pertanto l'azione del cloro si concentra solo sulla<br />
flora batterica presente.<br />
Come disinfettante viene frequentemente preferito l'ipoclorito di sodio.<br />
Cloroammoniazione<br />
La cloroammoniazione sfrutta l'azione battericida delle clorammine prodotte dall'ammoniaca e dal<br />
cloro aggiunto separatamente all'acqua.<br />
L'acido ipocloroso, che si forma per aggiunta di cloro nell'acqua, si combina con l'azoto<br />
ammoniacale formando mono e diclorammine secondo la seguente reazione (per le<br />
monocloroammine):<br />
NH 3 + HClO →NH 2 Cl +H 2 O<br />
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Poiché l'azione battericida è più lenta di quella del cloro, specialmente per pH elevati, il tempo di<br />
contatto con l'acqua deve essere più lungo (1 - 2 ore).<br />
Il trattamento di cloroammoniziaone però garantisce una percentuale di cloro residuo libero più<br />
elevata rispetto a quella del cloro, garantendo così una maggiore sicurezza contro gli inquinamenti<br />
accidentali senza alterare le proprietà organolettiche dell'acqua.<br />
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Inoltre non produce quantità significanti di trialometani.<br />
Ozonizzazione<br />
L'ozonizzazione è una tecnica di disinfezione delle <strong>acque</strong> che impiega ozono (O 3 ).<br />
L'azione ossidante del ozono avviene in due modi: direttamente tramite O 3 (selettiva) e attraverso il<br />
radicale OH di formazione secondaria (non selettiva).<br />
vantaggi e svantaggi<br />
L’ozono rispetto al cloro:<br />
ha una maggiore efficacia nei confronti di batteri e virus e in concentrazione elevati anche nei<br />
confronti dei protozoi;<br />
non determina l'insorgere di cattivi odori e sapori;<br />
garantisce una minore formazione di composti secondari di reazione con sostanze organiche<br />
residue nell'acqua, potenzialmente pericolosi per la salute umana (vedere sottoprodotti della<br />
disinfezione) e che generano cattivi odori (es. composti fenolati).<br />
Inoltre porta all'ossidazione, e alla conseguente rimozione, delle sostanze inorganiche presenti<br />
nell'acqua, come il ferro, il manganese,(vedere deferrizzazione e demanganizzazione) il cianuro, il<br />
solfuro, l'arsenico.<br />
Provvede alla distruzione di diversi microinquinanti organici - come pesticidi, fenoli e detergenti - in<br />
maniera più efficace del cloro; infatti risulta più attivo nella demolizione di molecole complesse.<br />
Ha però l'inconveniente di avere un costo elevato e avendo un decadimento rapido, non consente una<br />
copertura igienica dell'acqua fino all'utenza e pertanto non può essere l'unico trattamento di<br />
disinfezione.<br />
Infine in presenza di <strong>acque</strong> contenenti bromuri da origine da bromati che rientrano tra i sottoprodotti<br />
della disinfezione (vedere sottoprodotti della disinfezione).<br />
Impiego<br />
Questo gas essendo instabile e non potendo essere stoccato e trasportato deve essere prodotto nel<br />
luogo di trattamento mediante ozonizzatore.<br />
Nei generatori di ozono, l'aria prelevata dall'esterno, viene sottoposta inizialmente ad una<br />
deumificazione spinta.<br />
Successivamente, all'interno del generatore, il flusso viene investito da scariche elettriche ad alto<br />
voltaggio che fanno arricchire l'aria di ozono, infatti l’energia fornita consente ad una parte delle<br />
molecole d’ossigeno di essere scisse in due molecole omologhe dette radicali che sono<br />
particolarmente elettronegative, secondo la reazione:<br />
O 2 +en → 2O*<br />
ciascun radicale andrà ad unirsi ad una molecola di ossigeno per dare ozono, una molecola trivalente<br />
molto aggressiva e instabile:<br />
O*+O 2 → O3<br />
L'ozono è una molecola instabile e la sua azione disinfettante risulta dall'ossigeno nascente,<br />
altamente ossidante, che si libera nella seguente reazione di dissociazione:<br />
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O 3 → O 2 +O<br />
L'ozono ha una bassa solubilità nell'acqua ed essendo questo gas tossico e corrosivo, deve essere<br />
immesso nella corrente dal basso verso l'alto per aumentarne la miscelazione.<br />
L'immissione nella corrente avviene per insufflaggio, attraverso una rete di piastre in ceramica<br />
porosa poste sul fondo della camera di contatto.<br />
Il contatto acqua-aria ozonata, e pertanto la soluzione dell'ozono, avviene sulla superficie delle<br />
numerose bollicine che risalgono in superficie.<br />
La parte di aria ozonata in eccesso viene recuperata nella parte superiore della camera di contatto e<br />
rimessa in circolo.<br />
L'ozzonizzazione può essere effettuata anche all'acqua grezza in ingresso all'impianto.<br />
In questo modo si previene la formazione e lo sviluppo di popolazioni batteriche ed algali, e si riesce<br />
a mantenere tutte le sezioni dell'impianto di potabilizzazione in condizioni di massima pulizia.<br />
Attinizzazione<br />
L'attinizzazione sfrutta l'azione battericida dei raggi<br />
ultravioletti emanati da lampade a vapori di mercurio a bassa<br />
pressione.<br />
L'uso di raggi UV consente distruggere le molecole<br />
indispensabili per i processi metabolici del DNA batterico.<br />
I raggi UV hanno un potere biocida elevatissimo nei<br />
confronti di batteri, spore, virus, funghi, nematodi.<br />
L'efficacia massima la si ha mediante l'uso di lunghezza<br />
d'onda (λ) intorno ai 250 nanometri corrispondente agli UV<br />
C e con una densità di flusso radiativo di almeno<br />
6000 µW/cm 2 lampada a mercurio<br />
(microWatt per centimetro quadrato).<br />
Poiché le lampade usate normalmente perdono efficacia nel<br />
corso del tempo si usano lampade con densità di flusso radiativo molto superiore.<br />
Questo trattamento è efficace a condizione che l'acqua sia sufficientemente limpida (SST< 30 mg/l),<br />
e perciò i raggi luminosi possano permearla completamente, poiché l'energia radiante viene<br />
intercettata dalle particelle sospese.<br />
Tecnica<br />
Il trattamento consiste nell’esporre l’acqua perfettamente limpida per 1-3 secondi ai raggi UV-C, e<br />
poiché la penetrazione dei raggi è limitata l'acqua deve scorrere in lama < 10 cm.<br />
L'esposizione delle <strong>acque</strong> ai raggi ultravioletti può avvenire sostanzialmente in due modi.<br />
Nel primo caso l'acqua scorre all'interno di un reattore tubolare, sigillato e in pressione, in cui è posta<br />
la lampada; nel secondo caso l'acqua scorre su una superficie riflettente e al di sopra di questa è posta<br />
la lampada.<br />
Vantaggi e svantaggi<br />
L'utilizzo dei raggi ultravioletti ha il vantaggio di non dover aggiungere sostanze chimiche, causa<br />
della modifica delle proprietà organolettiche dell'acqua, ma nel contempo ha lo svantaggio dei costi<br />
elevati, della necessità di acqua relativamente limpida e del non garantire la persistenza e pertanto<br />
non può essere l'unico trattamento di disinfezione.<br />
Infine risulta adatto per trattare piccole portate.<br />
Processi oligodinamici<br />
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I processi oligodinamici o sterilizzazione ione d'argento, ancora in via di sperimentazione, sfruttano<br />
l'azione inibitrice sulla vita batterica dell'argento (effetto oligodinamico.)<br />
Per la sterilizzazione l'argento viene disposto su sabbia, porcellana o candele ceramiche o aggiunto<br />
direttamente all'acqua.<br />
Sottoprodotti della disinfezione<br />
La disinfezione può determinare la produzione di sottoprodotti, detti DBPs - dall'inglese Disinfection<br />
By-Products, che risultano dei contaminati dell'acqua potabile che possono conferire a questa odori e<br />
sapori sgradevoli ma possono anche avere effetti nocivi per la salute (prodotti cancerogeni).<br />
Infatti i disinfettanti formano, con alcune sostanze organiche e/o inorganiche presenti nell'acqua,<br />
composti di tipo:<br />
organo-alogenati - es. i trialometani (THM)<br />
inorganici - es. i cloriti<br />
non alogenati - es. il benzene.<br />
I fattori che influenzano la formazione dei DPBs sono la tipologia, la dose del disinfettante e il<br />
residuo di disinfezione.<br />
Come si è visto in precedenza il cloro gassoso e gli ipocloriti formano acido ipocloroso il quale può<br />
dare origine a DBP come:<br />
organo-alogenati tra i quali i principali sono:<br />
i trialometani (THMs)<br />
gli acidi aloacetici (HAAs)<br />
inorganici:<br />
clorati (specialmente con ipocloriti)<br />
non alogenati:<br />
aldeidi<br />
benzene.<br />
Il biossido di cloro forma principalmente composti inorganici come i cloriti e i clorati, mentre le<br />
clorammine possono dare origine ad esempio a alogenotrili, clorammine organiche, come composti<br />
organo-alogenati, mentre come composti inorganici possono formare nitriti, nitrati, clorati e idrazina,<br />
mentre tra i composti non alogenati figurano aldeidi e chetoni.<br />
L'ozono può dare origine tra l'altro a bromoformio, acetone come composti del primo gruppo, clorati,<br />
iodati e bromati come composti inorganici e aldeidi e chetoni come composti dell'ultimo gruppo.<br />
Trialometani<br />
Tra i sottoprodotti più pericolosi della disinfezione troviamo i trialometani o THMs<br />
(TriHaloMethanes).<br />
Quelli principalmente presenti nell'acqua potabile sono: cloroformio, bromoformio,<br />
bromodiclorometano, dibromodiclorometano.<br />
Queste sostanze sono sospettate di creare danni al fegato, reni e al sistema nervoso centrale e sono<br />
inoltre considerati cancerogeni per l'uomo (2B per la IARC - probabile cancerogeno).<br />
Si formano per reazione tra il cloro e la materia organica presente nell'acqua; si possono formare<br />
anche per reazione col propanone (sotto prodotto dell'ozono).<br />
D.lgs n.31/2001 prevede un limite massimo di trialomentani pari a 30 µg/L.<br />
Acidi aloacetici<br />
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Sia il cloro gassoso che gli ipocloriti reagendo con il propanone presente nell'acqua possono formare<br />
gli acidi aloacetici o HAAs dall'inglese HaloAceticAcids.<br />
i principali HAAs sono:<br />
l'acido monocloracetico;<br />
l'acido dicloroacetico;<br />
l'acido tricloroacetico;<br />
l'acido monobromoacetico;<br />
l'acido dibromoacetico.<br />
Anche queste sostanze sono sospettate di causare il cancro nell'uomo.<br />
Tali sostanze non sono regolamentate dal D.lgs n.31/2001.<br />
Schemi tipo di impianti linea acqua<br />
Impianti per <strong>acque</strong> superficiali<br />
Le <strong>acque</strong> superficiali normalmente sono notevolmente contaminate.<br />
Sono presenti contaminanti di origine naturale come alcuni solidi sospesi (torbidità), sostanze<br />
organiche e microinquinanti di origine antropica oltre ad una elevata carica microbica.<br />
La normativa vigente (art. 80 D.lgs n. 152/2006 e s.m.i.) regola le <strong>acque</strong> dolci superficiali destinate<br />
alla produzione di acqua potabile.<br />
In tal senso le <strong>acque</strong> superficiali vengono classificate in 3 categorie, secondo le loro caratteristiche<br />
fisiche, chimiche e microbiologiche (allegato 1/A del suddetto D.lgs) - A1,A2,A3.<br />
Per ognuna di queste categorie vengono stabiliti i trattamenti specifici di potabilizzazione:<br />
A1 - trattamento fisico semplice e disinfezione;<br />
A2 - trattamento fisico e chimico normale e disinfezione;<br />
A3 - trattamento fisico e chimico spinto, trattamento di affinamento e disinfezione.<br />
Un impianto tipo per acqua superficiali di categoria A1 può essere costituito dai seguenti<br />
trattamenti:<br />
pretrattamenti;<br />
filtrazione;<br />
disinfezione.<br />
Un impianto tipo per acqua superficiali di categoria A2 può essere costituito dai seguenti<br />
trattamenti:<br />
pretrattamenti;<br />
pre disinfezione;<br />
chiariflocculazione;<br />
sedimentazione;<br />
filtrazione;<br />
disinfezione.<br />
Un impianto tipo per acqua superficiali di categoria A3 può essere costituito dai seguenti<br />
trattamenti:<br />
pretrattamenti;<br />
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pre disinfezione;<br />
chiariflocculazione;<br />
sedimentazione;<br />
filtrazione;<br />
rimozione micro inquinanti organici (adsorbimento su carbone attivo, strippaggio,<br />
ossidazione);<br />
disinfezione.<br />
I pretrattamenti sono costituiti essenzialmente da una combinazione idonea di trattamenti fisici<br />
semplici.<br />
Nel caso in cui il valore della portata affluente all'impianto o la relativa temperatura o<br />
concentrazione degli inquinanti è molto variabile è buona norma inserire nei pretrattamenti (di regola<br />
dopo la misurazione di portata) anche l'equalizzazione.<br />
Equalizzazione<br />
L'equalizzazione si utilizza in quei casi in cui esistono variazioni marcate di portata affluente, della<br />
temperatura dell'acqua e della concentrazione degli inquinanti.<br />
Il bacino di equalizzazione consiste in una vasca di accumulo del quale avviene una miscelazione<br />
effettuata attraverso deflettori, agitatori meccanici o aerazione.<br />
Il primo metodo è il più utilizzato e meno costoso ed evita la formazione di cortocircuiti però non<br />
garantisce una miscelazione efficiente; il secondo garantisce la miscelazione più efficienti ed è<br />
raccomandato per piccoli bacini infine il terzo metodo è quello che causa il maggior consumo di<br />
energia.<br />
Dalla vasca di equalizzazione si avrà un effluente a portata, concentrazione di inquinanti e<br />
temperatura, costante.<br />
Impianti per <strong>acque</strong> profonde<br />
Le <strong>acque</strong> di origine profonda sono più pure di quelle superficiali e pertanto contengono<br />
principalmente sostanze di origine naturale.<br />
Infatti possono contenere ferro e manganese; nel caso di <strong>acque</strong> profonde in aree vulcaniche e/o<br />
termali possono contenere anche idrogeno solforato, che oltre a conferire all'acqua un cattivo odore<br />
può causare la corrosione dei materiali metallici, e solfati che conferiscono all'acqua un sapore<br />
amarognolo.<br />
Nel caso in cui la falda profondo poggia sull'acqua di mare (come accade in Puglia) l'acqua potrebbe<br />
contenere anche dei cloruri qualora per cause antropiche si dovesse rompere l'interfaccia.<br />
Comunque l'acqua profonda può contenere anche contaminanti di origine antropica come nitrati,<br />
pesticidi, organoalogenati<br />
Un impianto è sicuramente meno complesso di quello per <strong>acque</strong> superficiali e una tipologia può<br />
essere costituita dai seguenti trattamenti:<br />
ossidazione;<br />
adsorbimento su carboni attivi;<br />
disinfezione;<br />
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accumulo finale.<br />
Trattamento dei fanghi di risulta<br />
I fanghi provenienti dai vari trattamenti di potabilizzazione (grigliatura, sedimentazione,<br />
chiariflocculazione, ecc.) subiscono di norma dei trattamenti di tipo chimico, biologico o<br />
fisico/termico prima del loro smaltimento finale/riutilizzo.<br />
L'obiettivo primario del trattamento dei fanghi è quello:<br />
di stabilizzare le sostanze organiche, se presenti, in modo garantire uno smaltimento privo di<br />
inconvenienti igienico/ambientali;<br />
di ridurre al minimo il volume dei fanghi, aumentandone la frazione solida, in modo da<br />
rendere minimo il costo del trasporto e gli oneri dello smaltimento.<br />
I processi di trattamento dei fanghi possono essere suddivisi in due grandi categorie:<br />
i processi di separazione che hanno lo scopo di allontanare parte della frazione liquida dalla<br />
frazione solida dei fanghi;<br />
i processi di conversione che hanno lo scopo di modificare le caratteristiche di fanghi per<br />
facilitarne i trattamenti successivi.<br />
I trattamenti utilizzati comunemente possono appartenere o ad una sola delle due categorie (es.<br />
condizionamento) o ad entrambe contemporaneamente (es. incenerimento).<br />
La linea fanghi di un impianto di potabilizzazione può essere costituito dai seguenti trattamenti:<br />
ispessimento a gravità: viene realizzato all'interno dei bacini di ispessimento e ha lo scopo di<br />
ridurre il contenuto di umidità dei fanghi freschi da destinarsi alla successiva fase di<br />
disidratazione;<br />
condizionamento: è un trattamento propedeutico al trattamento di disidratazione meccanica dei<br />
fanghi e consiste nell'aggiunta di polimeri o altri coadiuvanti chimici (es. cloruro ferrico,<br />
calce, ecc.). Il condizionamento consente principalmente una maggiore disidratabilità dei<br />
fanghi durante la disidratazione meccanica e pertanto una maggiore concentrazione di secco.<br />
disidratazione meccanica (centrifugazione, filtropressatura, ecc.): consiste nella riduzione<br />
ulteriore del tenore di umidità dei fanghi ispessiti al fine del loro smaltimento come rifiuto<br />
speciale inerte.<br />
L'acqua di risulta; acqua madre, separata durante il processo viene riciclata in testa all'impianto.<br />
Smaltimento dei fanghi<br />
Il fango dopo i cicli di trattamenti di cui sopra, può essere smaltito:<br />
mediante incenerimento;<br />
in discariche controllate di rifiuti speciali;<br />
oppure riutilizzato:<br />
sul suolo adibito ad uso agricolo;<br />
sul suolo non adibito ad uso agricolo;<br />
negli impianti di compostaggio.<br />
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Curiosità<br />
All'interno degli impianti di potabilizzazione spesso vengono<br />
poste delle vasche, contenenti trote arcobaleno, in cui viene<br />
immessa l'acqua potabilizzata.<br />
Le trote, essendo sensibili a diversi inquinanti (ad esempio<br />
erbicidi), consentono di individuare eventuali inquinamenti<br />
acuti.<br />
Note<br />
1. ^ Per essere definita potabile l’acqua deve rispettare i limiti<br />
previsti dalla direttiva 98/83/CE recepita in Italia dal DL<br />
31/01 (decreto attuativo dal 25/12/03 e che supera il DPR<br />
236/88).<br />
2. ^ I microinquinanti organici sono rappresentati dagli<br />
idrocarburi disciolti o emulsionati, dai fenoli, dai composti<br />
organoalogenati, dagli antiparassitari e prodotti assimilabili e dagli idrocarburi policiclici aromatici.<br />
3. ^ Quando il materiale ha una dimensione minore dell'interasse delle barre questo può attraversare la<br />
griglia se riesce a disporsi con la dimensione maggiore perpendicolare al piano della griglia<br />
4. ^ Esistono bacini unici in cui vengono eseguite solo due delle prime tre fasi e precisamente<br />
flocculazione+sedimentazione<br />
5. ^ Rivista il Salvagente, 20-27 agosto 2009, pag 16<br />
6. ^ http://www.giorgiotemporelli.it/images/stampa/salvagenteagosto2009.pdf<br />
7. ^ Information Page (http://www.healthywater.com/info.html)<br />
Bibliografia<br />
Giuseppe Banchi; Gallini Carla, Gieri Rizzeri Carmela, Materiali da Costruzione, Firenze, Le<br />
Monnier, 1995.<br />
Robert Perry; Don W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook , 8 a ed. (in inglese),<br />
McGraw-Hill, 2007. ISBN 0-07-142294-3<br />
Manuale di ingegneria civile: vol I - E.S.A.C.<br />
Giuseppe C. Frega, Lezioni di <strong>acque</strong>dotti e fognature, Liguori Editore.<br />
Normativa<br />
D.P.R. n.236 del 24.05.1988: Attuazione della direttiva CEE numero 80/778 concernente la<br />
qualità delle <strong>acque</strong> destinate al consumo umano, ai sensi dell'art. 15 della L. 16 aprile 1987, n.<br />
183 (modificato in un secondo momento dal D.Lgs 31/2001).<br />
D.Lgs. n. 31 del 02.02.2001: Requisiti di qualità delle <strong>acque</strong> destinate al consumo umano<br />
Voci correlate<br />
Sistemi portatili per la potabilizzazione dell'acqua<br />
Captazione<br />
Sedimentazione<br />
Osmosi inversa<br />
Acquedotto<br />
Processo a membrana<br />
Altri progetti<br />
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Vasca contenente alcune trote<br />
arcobaleno (Oncorhynchus mykiss)<br />
utilizzate per rilevare inquinamenti<br />
acuti<br />
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Questa voce è inclusa nel libro di Wikipedia L'acqua.<br />
Collegamenti esterni<br />
Normativa e tecniche di depurazione (http://64.233.183.104/search?<br />
q=cache:VkGJI27E2XcJ:www.giorgiotemporelli.it/pdf/Atti%2520Temporelli%<br />
2520UNIVBS%25202005.pdf+ATTI+DELL%E2%80%<br />
99INTERVENTO+DI+Giorgio+Temporelli+I+TRATTAMENTI+AL+PUNTO+D%E2%80%<br />
99USO&hl=it&ct=clnk&cd=2&gl=it/)<br />
http://www.aemcremona.it/dati/ContentManager/files/Atti%20seminario%20Cremona%<br />
2006.pdf<br />
Portale Chimica Portale Ecologia Portale Ingegneria<br />
Categorie:<br />
Trattamento dell'acqua Opere idrauliche<br />
Pagina 35 di 35<br />
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