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Depurazione

La depurazione è il sistema tecnologico che si realizza e si attiva per eliminare dai corpi liquidi e gassosi sostanze estranee o inquinanti. Si svolge un processo composto da una serie di azioni programmate di carattere meccanico, fisico e biologico.

Gli impianti di depurazione si possono dividere in due grandi classi, a seconda di ciò che si deve depurare: aria od acqua.

Riguardo la depurazione dell'aria si ricorda il sistema dei filtri a maniche.

La depurazione dell'acqua occupa uno spettro molto ampio:

Trattamento degli scarichi urbani

Trattamento degli scarichi industriali, ad esempio con tecnologia dell' elettroflottazione

Alcuni dei risultati ottenibili : abbattimento dell'ammoniaca, dell'azoto, dello zolfo, dei metalli in soluzione, eliminazione fosfati ecc.ecc.

Nella depurazione degli scarichi urbani si procede linearmente a stadi successivi nei quali avvengono specifiche azioni e reazioni: ossidazioni (fisico, meccaniche e microbiologiche), riduzioni (microbiologiche), filtraggi, disinfezioni finali (acido cloridrico, ozono, raggi ultravioletti).

Si osservi che, comunque, tutti i processi coinvolti nel ciclo depurativo non sono altro che gli stessi che avvengono normalmente in natura e non sono altro che massimizzati in velocità e resa all'interno dell'impianto di depurazione.

Esistono ovviamente anche depurazioni del suolo o sottosuolo o, più in generale, di ogni altro sistema inquinato; in ogni caso l'aria e l'acqua, riguardando la loro caratteristica di necessità alla vita sulla terra, rimangono preponderanti come classi degli impianti di depurazione.

Depurazione delle acque

La potabilizzazione 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 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 (NH₂Cl, NHCl₂, NCl₃) 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

Sedimentazione

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

La coagulazione (o flocculazione) consiste nel trattare l'acqua con elettroliti opportuni (solfato di alluminio, solfato ferrico, cloruro ferrico, ecc.) che dissociandosi liberano ioni Al³⁺ o Fe³⁺. 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:

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄ + 6CO₂

Il coagulante sopra citato viene in pratica mescolato in proporzione di 1-2 mg/m³ e si agita per 20-30 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.