Potabilizzazione dell'acqua
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- Amedeo Pandolfi
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1 Potabilizzazione dell'acqua Da Wikipedia, l'enciclopedia libera. Questa voce o sezione di ecologia è stata parzialmente tradotta dalla lingua inglese. Puoi contribuire terminando la traduzione o usando altre fonti. Non usare programmi di traduzione automatica. Usa Tradotto da quando hai terminato. Se nella pagina di modifica trovi del testo nascosto, controlla che sia aggiornato servendoti dei collegamenti alle «altre lingue» in fondo alla colonna di sinistra. Impianto di purificazione delle acque. La potabilizzazione dell'acqua (o purificazione dell'acqua) consiste nella rimozione delle sostanze contaminanti dall'acqua grezza, proveniente da invasi artificiali, per ottenere acqua potabile che sia pura abbastanza per il normale consumo domestico o per usi industriali, e viene applicata a monte delle reti di adduzione idrica facendo passare tali acque attraverso svariate tipologie impiantistiche di rimozione del materiale organico ed inorganico, attraverso metodi fisici, chimico-fisici e biologici in base al tipo di sostanza da eliminare dal liquame in ingresso impianto. Le sostanze che sono rimosse durante il procedimento comprendono parassiti come Giardia, batteri, alghe, virus, funghi, alcuni minerali (incluso alcuni metalli pesanti), e alcune sostanze chimiche inquinanti prodotte dall'uomo. In generale la depurazione delle acque avviene per: migliorare sapore, odore e colore diminuire la durezza rimuovere nutrienti quali azoto e fosforo ridurre il BOD, COD e TOC rimuovere solidi sospesi e sedimentabili rimuovere patogeni tramite disinfezione Tuttavia il fatto che l'acqua sia per natura un solvente rende alquanto problematica l'efficace eliminazione di moltissime sostanze indesiderate. A valle dei processi di potabilizzazione vengono abitualmente impiegati i cloratori. Essi sono pompe dosatrici di cloro, solitamente sotto forma di ipoclorito di sodio; erogano quantità dosate di cloro per corrispettivi volumi di acqua in transito. Hanno l'importantissima funzione di rendere igienicamente sicura l'acqua immessa in distribuzione. Infatti, nelle zone dove l'acqua non viene
2 clorata, attraverso di essa si trasmettono pericolose infezioni batteriche, che causano frequentemente la dissenteria. Per clororichiesta si intende la quantità necessaria di cloro per una completa depurazione dell'acqua. Il cloro (in quantità troppo elevate) dà però all'acqua sapore e odore sgradevoli e può danneggiare l'apparato digerente. Va perciò eliminato dopo che ha svolto la sua azione. Il procedimento per il suo allontanamento consiste nel far passare l'acqua dal basso verso l'alto attraverso un filtro di sabbia per farla cadere su delle lastre per dividerle in gocce sempre più piccole. Contemporaneamente si insuffla aria purificata per sostituire il cloro con i gas dell'aria che non danno inconvenienti. Oppure si aggiunge dell'ammoniaca per ottenere clorammine (NH 2 Cl, NHCl 2, NCl 3 ) che sono sostanze insapori ed innocue e svolgono un'azione batteriologica senza alterare troppo le caratteristiche organolettiche dell'acqua. In alternativa è possibile trattare l'acqua depurata attraverso l'irraggiamento con lampade UV; questo trattamento è efficace nel rimuovere germi patogeni a condizione che l'acqua sia sufficientemente limpida, e perciò i raggi luminosi possano permearla completamente. Il trattamento con raggi UV quindi viene utilizzato soventemente o come post-trattamento a liquami pre-trattati con processi biologici subito prima di essere immessi in distribuzione, oppure al punto di consumo, altrimenti non impedisce che successivamente l'acqua venga nuovamente contaminata. Può essere anche sfruttata l'azione microbicida dell'ozono, ma i costi superiori limitano tale utilizzo. Processi di potabilizzazione [modifica] Sedimentazione [modifica] Vasca di decantazione. La sedimentazione consiste nel condurre l'acqua in apposite vasche nelle quali le particelle di dimensione superiore ai 10 micron, grazie alla forza di gravità, si depositano sul fondo formando i cosiddetti fanghi di sedimentazione. L'acqua decantata tracima in una conduttura mentre un sistema di palette favorisce l'accumulo dei fanghi sul fondo delle vasche. Lo scopo del trattamento è quello di eliminare la torbidità e la colorazione che è causata dalle particelle in sospensione. Coagulazione [modifica] La coagulazione (o flocculazione) consiste nel trattare l'acqua con elettroliti opportuni (solfato di alluminio, solfato ferrico, cloruro ferrico, ecc.) che dissociandosi liberano ioni Al 3+ o Fe 3+. Questi, combinandosi con le particelle colloidali, formano sostanze più voluminose che precipitano come rispettivi idrossidi (anch'essi molto voluminosi) che assorbono anche altre impurezze. Le reazioni sono del tipo: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) 2 2Al(OH) 3 + 3CaSO 4 + 6CO 2
3 Il coagulante sopra citato viene in pratica mescolato in proporzione di 1-2 mg/m 3 e si agita per minuti alla velocità necessaria perché avvenga la flocculazione (formazione di particelle sempre più grosse). L'acqua trattata viene ributtata dentro a delle vasche simili a quelle per la sedimentazione, alle quali però viene diminuita la velocità di immissione di acqua per favorire il processo. Con questo procedimento si eliminano le particelle di dimensione inferiore ai 10 micron ancora in sospensione. Filtro rapido, utilizzato per la rimozione di solidi in sospensione. Filtrazione [modifica] La filtrazione può essere lenta o rapida e serve a eliminare le particelle ancora presenti dopo i due procedimenti precedenti. Nei filtri lenti le vasche sono di cemento con strati di ghiaia, pietrisco e sabbia nelle quali viene versata l'acqua dall'alto. È il metodo più efficace ma richiede più tempo e una maggiore manutenzione (gli strati dopo qualche mese devono essere puliti o sostituiti). Nei filtri rapidi le vasche sono in acciaio con uno strato di ghiaia ed uno di sabbia nelle quali viene versata l'acqua dall'alto in un sistema chiuso e sotto pressione. L'acqua trattata è maggiore in questo caso ma dopo 20 ore i filtri vanno puliti inviando acqua pulita nel senso contrario (dal basso verso l'alto) oppure insufflando aria. I filtri rapidi si utilizzano solamente su acque che hanno subito il trattamento di coagulazione. Aerazione [modifica] L'aerazione consiste nell'insufflare aria nell'acqua allontanando in questo modo le sostanze gassose indesiderate. L'ossigeno inoltre ossida ioni quali quelli ferrosi e manganosi che flocculano e inoltre le eventuali sostanze organiche. Per ossidare preventivamente queste ultime si può usare per esempio l'ozono o il cloro. L'aerazione viene utilizzata allo scopo di eliminare odori e sapori sgradevoli. Trattamento biologico a fanghi attivi [modifica] Il trattamento biologico a fanghi attivi si realizza nelle vasche un sistema dinamico aerobico controllato, che riproduce in ambiente artificiale gli stessi meccanismi biologici che avvengono in
4 natura (ad esempio lungo il corso di un fiume) per la depurazione delle acque inquinate da sostanze organiche biodegradabili. Filtri a carbone attivo [modifica] I filtri a carbone attivo hanno la capacità di adsorbire il cloro e tutte le sostanze adsorbibili per via chimico-fisica nei micropori di tale carbone, che può avere anche una superficie specifica di 1000 metri quadri per ogni grammo di carbone attivo che si presenta in forma granulare o in polvere, restituendo un'acqua priva di tutte le particelle adsorbite. Per uso alimentare questo è molto importante: infatti ricerche mediche hanno accertato che le caratteristiche ossidanti del cloro favoriscono l'insorgenza di tumori allo stomaco e all'intestino. I filtri a carbone tuttavia non modificano le concentrazioni dei sali minerali, e perciò lasciano passare senza alcuna alterazione anche sostanze indesiderate: per esempio i nitrati, i nitriti, i solfati, molti metalli pesanti, eccetera. In commercio esistono diversi filtri a carboni attivi con diverse tipologie di carboni impiegati e differenti densità filtranti. Per applicazioni domestiche i filtri a carboni devono essere certificati [1]. Purificatori ad osmosi inversa [modifica] I purificatori ad osmosi inversa sono apparecchi complessi, composti di più stadi che basano il proprio principio sul superamento della pressione osmotica tra 2 acque con concentrazioni diverse di salinità e altri composti presenti nell'acqua. L'acqua in arrivo viene trattata prima con un filtro a sedimentazione, per eliminarne le particelle in sospensione, poi con un filtro a carbone attivo per eliminarne il cloro; soltanto a questo punto viene effettuata l'osmosi inversa. L'acqua viene fatta passare attraverso una membrana semipermeabile, dotata di una porosità dell'ordine di 0,0001 micron. In questo modo si riesce a far passare quasi esclusivamente le molecole di acqua applicando una pressione tra i 20 e 80 bar, trattenendo le molecole più grandi nell'acqua che verrà scaricata come reflua. In questo modo si riesce ad eliminare in modo pressoché totale qualsiasi fonte di inquinamento presente, sia per motivi naturali - come i vari metalli pesanti - sia per cause attribuibili alle attività umane, come gli idrocarburi incombusti, i tensioattivi, i nitrati, i fitofarmaci, e così via. Addolcimento [modifica] Gli addolcitori vengono talvolta considerati, a torto, tra i potabilizzatori. In realtà gli addolcitori sono apparecchi che riescono efficacemente a rimuovere il calcare dall'acqua, sostituendo i cationi di calcio e magnesio con i cationi sodio. Per ottenere questo, l'acqua viene fatta passare attraverso minuscole sferette di resine scambiatrici preventivamente caricate con cloruro di sodio (sale); durante il passaggio le sferette rilasciano il sodio, adsorbendo il calcio e il magnesio. I vantaggi di questa operazione sono grandi, in quanto il sodio non tende a precipitare sulle tubazioni; in questo modo si riesce ad ottenere un funzionamento più efficiente e privo di guasti alle condutture idriche e agli elettrodomestici, con notevoli risparmi di energia elettrica, di sapone e di detersivi. Tuttavia gli addolcitori non depurano l'acqua, e la forte quantità di sodio dell'acqua addolcita ne sconsiglia fortemente l'uso alimentare. Oggi si tende a realizzare impianti domestici o industriali nei quali l'acqua in arrivo viene inviata ad un addolcitore, per tutti gli usi tecnologici e igienici, mentre per uso alimentare l'acqua addolcita viene ulteriormente trattata da un apparecchio ad osmosi inversa. Se la provenienza dell'acqua non è igienicamente sicura - ad esempio, se l'acqua proviene da un pozzo - è necessario procedere preventivamente alla clorazione.
5 L'addolcimento può anche essere effettuato sfruttando il metodo calce-soda. In pratica vengono utilizzati calce spenta (Ca(OH) 2 ) e soda Solvay (Na 2 CO 3 ) in qualità di reagenti. La calce provoca reazioni del tipo Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 2CaCO 3 + 2H 2 O Mg(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + Mg(OH) 2 + H 2 O + CO 2 diminuendo in pratica la durezza temporanea dell'acqua precipitando il calcio e il magnesio come idrossidi insolubili. La calce spenta inoltre trasforma la durezza permanente dovuta al magnesio in durezza calcica tramite la reazione MgSO 4 + Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 + CaSO 4 Infine la soda trasforma in carbonati insolubili i sali di calcio. I composti insolubili vengono poi eliminati tramite sedimentazione e poi filtrazione.
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