M.A.IND.

M.A.IND. Trattamento acque

L'acqua che viene distribuita in città o comini è estesamente trattata. Sono assunte misure specifiche di depurazione idrica, in modo da far rispondere l'acqua agli standard idrici correnti.
I metodi di depurazione si possono dividere nella sedimentazione del materiale sospeso, in trattamento fisico/chimico dei colloidi e in trattamento biologico. Tutti questi metodi di trattamento acque hanno varie applicazioni.

Come funzionano metodi specifici per il trattamento dell'acqua?

1 Depurazione fisica dell'acqua

La depurazione fisica dell'acqua riguarda soprattutto le tecniche di filtrazione. La filtrazione è uno strumento di depurazione per rimuovere i solidi dai liquidi. Esistono varie tecniche di filtrazione. Un filtro tipico consiste di un serbatoio, dei mezzi di filtrazione e di un regolatore per permettere il riflusso.

Vagli

La filtrazione attraverso vagli viene di norma realizzata all'inizio della fase di depurazione. La forma del vaflio dipende dalle particella che devono essere rimosse.

Filtrazione a sabbia

La filtrazione a sabbia è un metodo frequentemente usato e molto robusto per rimuovere i solidi in sospensione dall'acqua. Il mezzo di filtrazione consiste in uno strato multiplo di sabbia con una varie dimensioni e pesi specifici. Quando l'acqua attraversa il filtro, i solidi sospesi precipitano negli strati di sabbia come residuo e l'acqua, che è ridotta in solidi in sospensione, esce dal filtro. Quando i filtri sono carichi di particelle si inverte il flusso, per rigenerarli. I più piccoli solidi sospesi hanno la capacità di passare attraverso un filtro a sacco, di modo che e' spesso necessaria filtrazione secondaria.

Filtrazione a flusso trasversale

La filtrazione su membrana a flusso trasversale rimuove sia i sali che la materia organica dissolta, per mezzo di una membrana permeabile che permea soltanto gli agenti inquinanti. Il concentrato restante fluisce in avanti attraverso la membrana e fuori dal sistema ed il permeato è rimosso come fluisce lungo l'altro lato della membrana.
Esistono varie tecniche di filtrazione su membrana, esse sono: micro filtrazione, ultra filtrazione, nano filtrazione ed osmosi inversa (RO). Quale di queste tecniche è implementata dipende dal tipo di residui che devono essere rimossi e dalle dimensioni delle particelle. Sotto, sono spegate le tecniche di filtrazione su membrana.

1) Microfiltrazione
La microfiltrazione è una tecnica di separazione attraverso membrana in cui particelle molto fini o altro materiale sospeso, con una dimensione delle particelle che va da 0,1 a 1,5 micron, vengono separate da un liquido. È in grado di rimuovere i solidi in sospensione, i batteri o delle altre impurità. Le membrane di microfiltrazione hanno una dimensione nominale dei pori di 0,2 micron.

2) Ultrafiltrazione
L'ultrafiltrazione è una tecnica di separazione attraverso membrana in cui particelle molto fini o altro materiale sospeso, con una dimensione delle particelle che va da 0,005 a 0,1 micron, vengono separate da un liquido. È in grado di rimuovere i sali, le proteine e altre impurità rientranti in tale gamma. Le membrane di ultrafiltrazione hanno una dimensione nominale dei pori di 0,0025 - 0,1 micron.

3) Nanofiltrazione
La nanofiltrazione è una tecnica di separazione attraverso membrana in cui particelle molto fini o altro materiale sospeso, con una dimensione delle particelle che va da circa 0,0001 a 0,005 micron, sono separati da un liquido. È in grado di rimuovere i virus, gli antiparassitari ed i diserbanti.

4) Osmosi Inversa (RO)
L'osmosi inversa, o RO, è la piu' fine tecnica di separazione attraverso membrana. La RO separa particelle molto fini o altra materiale sospeso, con una dimensione delle particelle fino a 0,001 micron, da un liquido. È in grado di rimuovere completamente gli ioni metallici ed i sali acquosi.

Filtrazione a cartuccia

Le unità di filtrazione a cartuccia consistono in fibre. Funzionano generalmente il più efficacemente ed economicamente in applicazioni che hanno livelli di contaminazione inferiori a 100 ppm. Per applicazioni a contaminazione piu' elevata, le cartucce sono usate normalmente come filtri per lucidatura finale.

2 Depurazione chimica dell'acqua

La depurazione chimica dell'acqua è realizzata con molti metodi diversi. Quali metodi sono applicati dipende dal tipo di contaminazione nell'acqua reflua. Qui sotto, sono riassunte molte di queste tecniche di depurazione chimica.

Aggiunta di agenti chimici

Esistono varie situazioni in cui si aggiungono prodotti chimici, per esempio per impedire la formazione di determinati prodotti di reazione. Qui di seguito, sono riassunte alcune di queste aggiunte:
- Agenti di chelazione sono spesso aggiunti all'acqua, per impedire gli effetti negativi della durezza, causati dalla formazione di depositi di calcio e magnesio.

- Agenti riduttori sono aggiunti per neutralizzare gli agenti ossidanti, come ozono e cloro. Inoltre contribuiscono ad impedire la degradazione delle membrane di depurazione.

Chiarificazione

La chiarificazione è un processo a più stadi che condente di rimuovere i solidi in sospensione. In primo luogo, vengono aggiunti coagulanti. Essi riducono il consumo di ioni, di modo che essi si accumulano in particella più grandi dette flocculi. I flocculi si depositano quindi per gravità in vasche di sedimentazione o sono rimossi mentre l'acqua attraversa un filtro a gravità. Le particelle più grandi di 25 micron vengono efficacemente rimosse tramite chiarificazione. L'acqua trattata tramite chiarificazione può ancora contenere alcuni solidi sospesi e quindi ha bisogno di un ulteriore trattamento.

Deionizzazione a addolcimento

La deionizzazione è comunemente realizzata attraverso scambio ionico. I sistemi di scambio ionico consistono in un serbatoio con le piccoli letti di resina sintetica, che è trattata per assorbire selettivamente determinati cationi o anioni e per sostituirli con contatore-ioni. Il processo di scambio ionico dura finche tutti gli spazi disponibili sono riempiti da ioni. Il dispositivo di scambio che deve quindi essere rigenerato tramite prodotti chimici adatti.
Uno degli scambiatori ionici più comunemente usati è l'addolcitore dell'acqua. Tale dispositivo rimuove gli ioni magnesio e calcio dall'acqua dura, sostituendoli con altri ioni positivamente caricati, come il sodio.

Disinfezione

La disinfezione è uno delle fasi più importanti nella depurazione dell'acqua di città e Comuni. Serve allo scopo di ucidere i microrganismi indesiderati presenti nell'acqua; quindi ci si riferisce spesso ai disinfettanti come pesticidi. Esistono diverse tecniche disponibili per disinfettare liquidi e superfici, come: disinfezione ad ozono, disinfezione con cloro e disinfezione UV.

Il cloro ha un punto debole: può reagire formando clorammine ed idrocarburi clorurati, che sono agenti cancerogeni pericolosi. Per prevenire tale problema si puo' utilizzare diossido di cloro. Il diossido di cloro è un pesticida efficace a basse concentrazioni come 0.1 ppm ed ad un'ampia gamma di pH. ClO2 penetra la parete delle cellule dei batteri e reagisce con gli amminoacidi vitali nel citoplasma della cellula per uccidere l'organismo. Il sottoprodotto di tale reazione è la clorite. Studi tossicologici hanno indicato che il sottoprodotto di disinfezione del diossido del cloro, la clorite, non costituisce alcun rischio significativo per salute umana.

L'ozono è stato usato per la disinfezione dell'acqua potabile nell'industria di acqua comunale in Europa per oltre cento anni ed è usato da tantissime aziende dell'acqua, in cui e' comune l'impiego di generatori di ozono aventi capafita' fino all'ordine di cento chilogrammi per ora. Quando l'ozono affronta odori, batteri o virus, l'atomo supplementare di ossigeno li distrugge completamente tramite ossidazione. Durante tale processo l'atomo supplementare di ossigeno viene distrutto e non restano odori, batteri o atomi supplementari. L'ozono non e' soltanto un disinfettante efficace, ma e' anche particolarmente sicuro da usare.

La radiazione UV è al giorno d'oggi anche usata per la disinfezione. Una volta esposti a luce solare, i germi vengono uccisi e la diffusione di batteri e funghi e' bloccata. Questo processo naturale di disinfezione può essere utilizzato più efficacemente applicando la radiazione UV in modo controllato.

Distillazione

La distillazione è l'accumulazione di vapore acqueo, a seguito di ebollizione dell'acqua di scarico. Con un sistema correttamente progettatp si può ottenere una rimozione di agenti inquinanti organici ed inorganici e delle impurità biologiche, perché la maggior parte dei agenti inquinanti non evaporano. L'acqua passera' quindi a condensato e gli agenti inquinanti rimarranno nell'unità di evaporazione.

Elettro dialisi

L'elettodialisi è una tecnica che impiega una corrente elettrica e speciali membrane, che sono semi permeabili agli ioni, basandosi sulla loro carica. Membrane permeabili a cationi ed anioni sono disposte alternatamente, con scanalature di flusso fra loro, e gli elettrodi sono disposti ad ogni lato delle membrane. Gli elettrodi disegnano i loro contro ioni tramite le membrane, di modo che essi sono rimossi dall'acqua.

Regolazione di pH

Nell'acqua comunale si regola spesso il pH, per impedire la corrosione dei tubi ed impedire la dissoluzione del piombo nei rifornimenti idrici. Il pH è innalzato o ridotto tramite l'aggiunta di acido cloridrico, nel caso di un liquido basico, o di idrossido di natrio, in caso di un liquido acido. Il pH viene portato a circa 7 - 7.5, dopo l'aggiunta di determinate concentrazioni di tali sostanze.

Lavaggio

La maggior parte dei prodotti organici naturali hanno una carica leggermente negativa. Il lavaggio organico è realizzato tramite l'aggiunta di una resina anionica a base forte. I prodotti organici riempiranno la resina e quando è piena viene rigenerata con le alte concentrazioni di cloruro di sodio.

3 depurazione biologica dell'acqua

La depurazione biologica dell'acqua viene effettuata per abbassare il carico organico dei composti organici dissolti. I microrganismi, pricipalmente batteri, decompongono tali residui. Ci sono due tipi principali di trattamento biologico: trattamento aerobico e trattamento anaerobico.
La domanda biologica di ossigeno (BOD) definisce il carico organico. Nei sistemi aerobici l'acqua è aerata con aria compressa (in alcuni casi soltanto ossigeno), mentre i sistemi anaerobici funzionano in condizioni di ossigeno libero.