La depurazione dell'acqua: modalità e tecniche per un utilizzo ottimale

L'acqua che sgorga dai nostri rubinetti viene generalmente sottoposta a processi che permettono di migliorarne la qualità, rendendola potabile, ovvero priva di patogeni che possano rappresentare un rischio per la salute e di altri elementi che possono essere presenti solo in quantità minime, come ad esempio ammoniaca, nitriti e nitrati, che generalmente provengono dai concimi sintetici utilizzati in agricoltura. Se in piccolissime quantità, queste sostanze non rappresentano un rischio per la salute, ma possono essere anche letali se presenti in quantità eccessive.

Il riferimento normativo italiano che regola i valori massimi e gli intervalli in cui devono rientrare le misurazioni chimico-fisiche e batteriologiche per la potabilità dell'acqua è il D.Lgs. 31/2001, in recepimento della Direttiva Europea 98/83/CE.

Gli elementi chimici principali che possiamo trovare naturalmente disciolti nell'acqua sono generalmente presenti in forma di sali o ioni e, in misura minore, come composti organici. I principali sono: Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Sodio (Na), Cloro (Cl), Potassio (K), Fluoro (F), Manganese (Mn) e Fosforo (P). Tutti questi elementi sono importanti per la salute e il benessere dell'uomo: ad esempio il calcio è indispensabile per la formazione del tessuto osseo, così come il magnesio; il sodio regola il bilancio idrico, il potassio regola la pressione osmotica, il fluoro è importante per i denti.
La scelta di inserire nell'impianto domestico un sistema di depurazione dell'acqua può essere fatta anche se l'acqua dell'impianto è già potabile e le ragioni di questa scelta possono essere diverse. Oltre alla presenza eccessiva di sostanze minerali, o di composti organici, un'altra problematica molto diffusa in Italia ha a che fare con la durezza dell'acqua.

Per durezza dell'acqua si intende un valore che esprime il contenuto di ioni di calcio e magnesio ed è espresso in gradi francesi (°f), dove un grado rappresenta 10 mg di carbonato di calcio (CaCO3) per litro d'acqua. In genere le acque vengono classificate secondo questa tabella.

Nella maggior parte delle regioni italiane l'acqua è mediamente dura o dura. Fanno eccezione Friuli Venezia Giulia, Sardegna e Umbria, dove l'acqua è molto dolce o dolce, l'Emilia Romagna, le Marche e alcune zone della Toscana, dove l'acqua è molto dura.

I processi e le tecnologie per la depurazione dell'acqua sono molti, ognuno con caratteristiche ben specifiche:

• Sedimentazione
• Coagulazione
• Filtrazione
• Aerazione
• Trattamento con fanghi attivi
• Filtri a carbone attivo
• Purificatori ad osmosi inversa
• Addolcitori

La scelta della tipologia di trattamento dipende quindi dall'utilizzo finale e dalle condizioni di partenza dell'acqua. Ogni sistema è fatto per depurare in modo mirato.
Non bisogna quindi confondere potabilità con depurazione. Molte aziende forniscono alcune o una combinazione dei trattamenti sopra citati, è fondamentale quindi conoscere l'utilizzo a cui è destinata l'acqua e le sue caratteristiche di partenza.

La depurazione o eliminazione di sostanze indesiderate dall'acqua non è necessaria solamente per l'utilizzo umano. Nell'impiantistica questo aspetto è estremamente importante per allungare la vita dell'impianto e mantenere alte le prestazioni in termini di efficienza. Qualunque sostanza presente nell'acqua crea inevitabilmente delle problematiche di otturazione, con possibili riduzioni dei coefficienti di trasmissione del calore. Sostanze biologiche, possono crescere fino ad occludere gli alveoli degli scambiatori a piastre presenti sia nelle caldaie che nelle pompe di calore o nei produttori istantanei di acqua calda sanitaria.
Le stesse tubazioni di trasporto dell'acqua risentono molto della presenza di sostanze che ancorandosi alla parete del tubo ne riducono la sezione di passaggio aumentando nel tempo l'energia spesa per il pompaggio.
Da queste semplici considerazioni, è possibile associare alla “pulizia dell'impianto” intesa come pulizia del fluido vettore, un sinonimo di vita maggiore dell'impianto e sicuramente di elevate performance nel tempo.

SEDIMENTAZIONE

Questa metodologia consiste nell'introdurre l'acqua in opportune vasche. In queste vasche, le particelle con un diametro superiore ai 10 micron, grazie alla forza di gravità, si depositano sul fondo. L'insieme di queste particelle viene comunemente chiamato ‘fanghi di sedimentazione'. L'acqua che tracima viene raccolta in condutture. Questo sistema permette di eliminare la torbidità dall'acqua causata dalla sospensione delle particelle.

COAGULAZIONE

La coagulazione dell'acqua consiste nel trattamento con elettroliti che dissociandosi liberano ioni i quali, combinandosi con le particelle colloidali formano sostanze di volume e massa maggiore. Queste sostanze precipitando assorbono altre impurità dell'acqua.
L'acqua trattata è solitamente ributtata dentro a delle vasche di sedimentazione con minore velocità, per favorire il processo di coagulazione. Questo processo è realizzato per ottenere la separazione di particelle di diametro inferiore ai 10 micron.

FILTRAZIONE

Normalmente il trattamento di filtrazione avviene dopo i due trattamenti sopra descritti. Serve quindi ad eliminare le particelle ancora presenti nell'acqua. Questo tipo di trattamento può essere “lento” o “veloce”.
Filtrazione lenta: le vasche sono di cemento con strati di ghiaia, pietrisco e sabbia. L'acqua è inserita in queste vasche dall'alto. E' sicuramente il metodo più efficace, ma anche il più lento e che richiede maggiore manutenzione.
Filtrazione rapida: le vasche sono di acciaio con uno strato di ghiaia ed uno di sabbia. L'acqua è sempre introdotta dall'alto in un sistema chiuso o sotto pressione. Con questo metodo, l'acqua trattata è sicuramente maggiore.

AERAZIONE

Il trattamento consiste nell'insufflare aria nell'acqua, in questo modo si allontanano le sostanze aeriformi non desiderate. L'ossigeno insuflato nell'acqua ossida gli ioni ferrosi e manganosi che coagulano insieme alle eventuali sostanze organiche. L'aerazione viene quindi utilizzata per eliminare odori non desiderati.

TRATTAMENTO CON FANGHI ATTIVI

Questo trattamento biologico si realizza nelle vasche, con un sistema dinamico aerobico controllato. Qui si riproducono in un ambiente artificiale gli stessi meccanismi biologici che avvengono in natura per la depurazione delle acque inquinate, soprattutto da sostanze organiche biodegradabili.
Il trattamento con fanghi attivi mira all'eliminazione di sostanze biologiche, nessun effetto sul clorato, ioni ferrosi o di magnesio. Per quest'ultima serie di composti è da utilizzare il metodo di areazione.

FILTRI A CARBONE ATTIVO

Questi filtri hanno la capacità di adsorbire il cloro e tutte le sostanze adsorbibili per via chimico-fisica nei micropori del carbone stesso che può avere una superficie specifica di anche 1000 metri quadri per ogni grammo di carbone attivo che si presenta in forma granulare, restituendo un'acqua esente da tutte le particelle assorbite. I filtri a carbone non modificano le concentrazioni di sali minerali per cui molto spesso non eliminano sostanze indesiderate. Esistono differenti tipologie di filtri a carboni attivi, con differenti capacità filtranti.

PURIFICAZIONE AD OSMOSI INVERSA

I purificatori ad osmosi inversa, sono compsti da più stadi, che basano il proprio principio sul superamento della pressione osmotica tra due acque con concentrazioni di salinità diverse. L'acqua in arrivo è trattata prima con un filtro di sedimentazione per eliminare le particelle in sospensione, poi con un filtro a carbone attivo per eliminare il cloro. Solo dopo questi due pre-trattamenti, viene effettuata l'osmosi inversa.
L'acqua è fatta passare attraverso una membrana semipermeabile, dotata di una porosità di circa 0,0001 micron. In questo modo si riesce a far passare quasi esclusivamente le molecole d'acqua applicando una pressione tra i 30 e gli 80 bar. In questo modo si riesce ad eliminare quasi totalmente qualunque fonte di inquinamento presente.
L'osmosi inversa serve per depurare in modo molto spinto, è inutile quindi utilizzarla prima di un processo di filtraggio o di un trattamento con carbone attivo.

ADDOLCIMENTO

Gli addolcitori hanno lo scopo di rimuovere il calcare dall'acqua. Solo il calcare. Per addolcire l'acqua, quest'ultima è fatta passare attraverso minuscole sferette di resine scambiatrici preventivamente caricate con cloruro di sodio. Durante il passaggio le sferette rilasciano sodio, assorbendo il calcio ed il magnesio.
I vantaggi di questa operazione sono elevati, in quanto il sodio non tende a precipitare nelle tubazioni; in questo modo si riesce ad ottenere un funzionamento più efficiente e privo di guasti alle condutture idriche con notevoli risparmi di energia.

L'obbiettivo dell'addolcimento è solamente eliminare il calcare, non serve per eliminare sostanze organiche o residui di elevate dimensioni, solitamente a valle di questo trattamento, segue un tratatmento di osmosi inversa.

A cura di: Nicola Bettio,
resp. UTP Enerblue Srl