La depurazione delle acque è condotta con tecniche diverse a seconda del tipo di acqua trattata e delle finalità che si vogliono raggiungere: l’acqua può essere infatti destinata a usi potabili e igienici, a usi industriali o all’irrigazione. Inoltre, mentre in passato il problema degli scarichi industriali e urbani non preoccupava, oggi il trattamento di queste acque riveste un’importanza basilare. Le esigenze della società attuale, infatti, hanno determinato una crescente richiesta di acqua per di più con particolari requisiti di purezza, tanto che le fonti che precedentemente assicuravano il rifornimento idrico non solo risultano insufficienti, ma in parte sono rese inutilizzabili dall’inquinamento. Quest’ultimo è imputabile prevalentemente allo scarico, senza alcun trattamento depurativo, nei bacini idrici, nel sottosuolo e in mare delle acque di rifiuto, sia smaltite dalle industrie, che utilizzate dalla popolazione per usi potabili e igienici, in quanto ormai, a causa delle sostanze chimiche impiegate per usi domestici, le acque luride municipali hanno una composizione simile a quella degli effluenti industriali. La quantità di acqua altamente inquinata scaricata nei corsi d’acqua è tale ormai da non consentire in molti casi l’autodepurazione degli stessi, con conseguente riduzione delle possibilità di prelievo dai medesimi di acque direttamente utilizzabili.
Per risolvere l’enorme problema del fabbisogno idrico sono in corso ricerche approfondite per il reperimento di nuovi giacimenti d’acqua, ma contemporaneamente si intensificano le tecniche per una sempre più efficace depurazione delle acque prima dello scarico nel corpo idrico, sia per consentire a certi settori industriali un razionale impiego delle acque con adatto riciclo, sia per rendere utilizzabili acque che per composizione o localizzazione non lo erano. Quest’ultima possibilità già attualmente riveste una notevole importanza destinata però ad accentuarsi sensibilmente, grazie alla dissalazione di acque di mare o salmastre, realizzabile mediante numerosi processi con risultati apprezzabili sia qualitativamente che economicamente. Le acque utilizzate in lavorazioni, processi e cicli industriali devono presentare determinate caratteristiche in relazione ai particolari impieghi cui sono destinate e pertanto le tecniche di depurazione variano secondo i requisiti chimici, fisici o anche batteriologici richiesti. Le acque destinate a usi civili subiscono invece una serie ben definita di trattamenti connessi alle diverse tecniche di potabilizzazione.
Veduta aerea di un serbatoio di trattamento delle “acque nere”
Depurazione delle acque industriali e civili
Per la depurazione delle acque destinate a usi industriali e civili si ricorre a diverse tecniche di pretrattamento e di trattamento specifici per particolari condizioni di impiego. La separazione delle sostanze in sospensione si ottiene per sedimentazione e decantazione delle acque in larghi bacini, aventi anche funzione di polmoni di riserva, allo scopo di consentire il deposito delle particelle di diametro superiore a 1/200 di mm, e per coagulazione e flocculazione in larghi bacini debolmente agitati, mediante trattamento chimico con agenti coagulanti come allume, silice attiva o polielettroliti, atti alla precipitazione delle particelle colloidali.
La separazione delle particelle solide più fini si realizza per filtrazione su letti di sabbia con granuli del diametro di circa 0,5 mm o su letti di ghiaia, sabbia e carbone attivo.
La riduzione parziale o totale dei sali disciolti è un’operazione che assume diverse denominazioni secondo le modalità del trattamento o l’elemento/composto che si vuole specificamente eliminare.
È comune l’eliminazione della durezza, permanente e temporanea, ossia l’operazione di addolcimento (detta anche decalcificazione e dolcificazione): la durezza temporanea è eliminata ricorrendo ad aerazione intensa o a trattamento con acqua di calce, mentre i solfati e i cloruri di calcio e di magnesio responsabili della durezza permanente vengono trasformati per reazione con calce e soda, prodotti molto economici, in carbonato di calcio e in idrossido di magnesio che precipitano.
Il post-trattamento delle acque industriali, oltre a regolare il pH in funzione dello specifico processo a cui sono destinate, o a controllare la corrosione, tende anche a impedire la formazione di alghe con l’aggiunta di composti organici del mercurio o di cloro.
Per quanto concerne il problema della riduzione o eliminazione degli inquinanti, siano sostanze organiche o inorganiche, solide o liquide, solubili o insolubili, ormai lo stato delle conoscenze tecniche è tale da offrire le migliori garanzie se non si pongono limitazioni di carattere economico, al punto da consentire di ottenere al termine del trattamento, se richiesto, acqua potabile.
Serbatoio per la depurazione e la pulizia delle acque reflue
Tecniche di depurazione delle acque
Vediamo a grandi linee quali sono le principali metodologie di trattamento delle acque.
Sostanzialmente possiamo distinguere tre tipologie di depurazione delle acque: depurazione fisica, depurazione chimica e depurazione biologica.
Depurazione fisica delle acque – La depurazione fisica delle acque è essenzialmente relativa alle tecniche di filtrazione; questa può essere effettuata attraverso dei vagli (questa tecnica viene solitamente realizzata nelle fasi iniziali della depurazione), a sabbia (un metodo che serve a rimuovere i solidi che si trovano in sospensione nelle acque; di norma occorrono più filtrazioni), su membrana a flusso trasversale (tramite questa tecnica si possono rimuovere sia i sali che le varie materie organiche dissolte) e a cartuccia.
Spendiamo due parole in più per la tecnica di filtrazione su membrana a flusso trasversale di cui esistono alcune varianti, ovvero la microfiltrazione, l’ultrafiltrazione, la nanofiltrazione e osmosi inversa. La microfiltrazione consente la separazione di particelle molti fini (da 0,1 a 1,5 micron) ed è in grado di rimuovere solidi in sospensione, batteri e impurità varie; l’ultrafiltrazione permette la separazione di particelle da 0,005 a 0,1 micron; è in grado di rimuovere sali, proteine e altre impurità.
Con la nanofiltrazione si separano dal liquido particelle che vanno da 0,0001 a 0,005 micron; si possono rimuovere virus, antiparassitari e diserbanti; per quanto riguarda l’osmosi inversa rimandiamo all’articolo che la tratta compiutamente: Depuratori a osmosi inversa.
Depurazione chimica delle acque – Come nel caso della depurazione fisica, esistono diverse modalità di depurazione chimica delle acque: tramite aggiunta di agenti chimici, chiarificazione, deionizzazione ad addolcimento, disinfezione, distillazione, elettrodialisi, regolazione di pH e lavaggio.
Depurazione biologica delle acque – Questo tipo di depurazione viene effettuata generalmente per ridurre il carico organico dei composti organici dissolti nel liquido tramite la flora batterica; i trattamenti di tipo biologico possono essere aerobici oppure anaerobici. Le ultime fasi del processo sono la filtrazione e la debatterizzazione.
Le acque potabili
Come accennato in precedenza, affinché l’acqua possa essere destinata al consumo umano deve essere potabile.
Le acque potenzialmente più idonee per gli usi domestici sono indubbiamente quelle sorgive che hanno origine da aperture del terreno relativamente profonde (le cosiddette acque di falda). La natura del terreno determina alcune caratteristiche basilari delle acque come la presenza di ossigeno e di sali minerali (si parla di acque oligominerali quando se ne hanno percentuali molto basse, inferiori a 200 mg/l, mentre le migliori hanno un contenuto salino pari a 0,6 g/l), questi ultimi responsabili della durezza dell’acqua.
In seguito alla depurazione delle acque si possono avere acque dolci (con durezza pari a 5 gradi) o acque da moderatamente dure (tra 5 e 20) a decisamente dure (30 gradi), con possibili problemi nutrizionali connessi all’eccessiva assunzione di calcio. Prima che un’acqua possa essere effettivamente considerata potabile, deve comunque rispondere a rigorose caratteristiche igienico-sanitarie, fisiche e chimiche stabilite per legge. Dal punto di vista igienico, bisogna porre molta attenzione al pericolo batteriologico, dovuto prevalentemente all’inquinamento della falda a causa di infiltrazioni fecali o di acque cloacali che possono dare origine a batteri dannosi come l’Escherichia coli.
L’analisi chimico-fisica deve vertere principalmente su fattori come l’ammoniaca e i cloruri (sintomo di inquinamento organico in atto), i nitriti e i nitrati (inquinamento organico estinto) e gli inquinanti inorganici (metalli pesanti, idrocarburi o pesticidi). Inoltre, perché un’acqua possa essere consumata dall’uomo, deve mostrare caratteristiche fondamentali: deve infatti essere limpida, incolore e inodore, fresca, aerata e mediamente salina.
Le acque migliori in assoluto sono senza dubbio quelle di sorgente montana, che richiedono semplicemente tubi di raccolta e distribuzione, mentre le acque di pianura, oltre a subire i diversi processi di potabilizzazione (sedimentazione, filtrazione e precipitazione delle sostanze organiche in sospensione), devono essere sottoposte a un severo trattamento di sterilizzazione. I sistemi impiegati sono diversi, dalla clorazione all’ozonizzazione, dal trattamento con raggi ultravioletti all’applicazione di calore.
Nel nostro Paese, il sistema di disinfezione delle acque potabili che viene maggiormente utilizzato (sia per la sua semplicità che per i bassi costi) è quello della clorazione. Il prodotto solitamente usato per la clorazione delle acque è una soluzione di ipoclorito di sodio al 12-13% circa in volume che corrisponde a circa il 10% in peso di cloro attivo; nelle candeggine a uso domestico il contenuto di ipoclorito di sodio è di circa il 5%. Con l’aggiunta di ipoclorito di sodio all’acqua, si ha la formazione di acido ipocloroso che si divide in acido cloridrico e ossigeno. L’ipoclorito di sodio è una sostanza particolarmente efficace nel combattere la presenza di batteri, funghi e virus e viene utilizzato non soltanto per la purificazione delle acque destinate a uso alimentare, ma anche di quelle destinate a uso industriale o a essere utilizzate nelle piscine.
Le acque migliori in assoluto sono quelle di sorgente montana
