Acqua dalla A alla Z

Schema del processo di elettrodialisi

C = membrana scambio cationico, A = membrana scambio anionico, + = catione, - = anione.

Nella figura sono mostrate solo due membrane a scambio anionico e due a scambio cationico, in realtà la serie di membrane accatastate (stack) può avere centinaia di celle e, di solito, la presenza di elettrodi intermedi garantisce il mantenimento del voltaggio ai valori necessari. La superficie di ogni membrana è dell'ordine di 0,5-2,0 m², mentre le intensità di corrente sono -2200-2000 Am².

Dissalazione con energia solare. Fig. 15. Distillatore solare.

L'uso dell'energia solare, che è inesauribile e non inquinante, è molto vantaggioso per la dissalazione delle acque. Occorre inoltre considerare che, molto spesso, i paesi più poveri di acqua dolce sono quelli nei quali l'energia solare è più forte e disponibile per un maggior numero di persone.

L'acqua da distillare si adi colore scuro (nero o verde), in modo da avere il massimo assorbimento della radiazione incidente.

Il tetto trasparente del distillatore solare (inclinazione fra 30 e 40 gradi rispetto alla superficie dell'acqua da trattare) ha la funzione di lasciare passare la radiazione solare incidente e di non lasciare passare la radiazione infrarossa di circa 10 emessa dalla superficie dell'acqua. Il tetto deve essere di materiale trasparente alla radiazione visibile, ma opaco alla radiazione infrarossa: va quindi molto bene il vetro.

L'acqua condensata sulla superficie interna del tetto trasparente scorre verso la base del tetto e qui deve trovare una grondaia in cui l'acqua si raccoglie e viene avviata verso l'esterno; da qui l'acqua distillata viene avviata in un serbatoio di raccolta.

Bisogna avere cura che l'aria calda satura di vapore acqueo, che si trova all'interno del distillatore, non fuoriesca.

all'esterno e che la zona fra la base del tetto, al cui interno si trova anche la grondaia di raccolta dell'acqua distillata, e la base del distillatore sia isolata con una guarnizione di plastica, o di gomma, o con uno strato di silicone.

Un semplice calcolo: nei paesi caldi, l'energia solare disponibile mediamente nel corso dell'anno è di circa 20 MJ/m²/d. Il calore di evaporazione dell'acqua, a 40°C, è di circa 2,4 MJ/kg. Pertanto, anche assumendo una efficienza dell'impianto del 50% (che tuttavia rappresenta un massimo normalmente non raggiungibile), risultano necessari circa 250 m² per produrre 1 t/d di acqua dolce. La tecnica però è matura e può essere già applicata in quelle particolari circostanze nelle quali l'elevata energia solare disponibile ed il basso costo di costruzione degli impianti lo consentono.

Trattamenti delle acque reflue

Lo schema generale di un

L'impianto di depurazione è illustrato nella Figura 16.1. Il processo di depurazione può essere suddiviso in tre passaggi principali:

1. Trattamento meccanico/fisico
2. Trattamento biologico
3. Uscita delle acque dall'impianto (prima potrebbe avvenire ancora il trattamento chimico)

Si può dire che la depurazione può essere suddivisa in tre passaggi principali: il trattamento meccanico, quello biologico e quello chimico. Nel trattamento meccanico vengono adoperati dei metodi meccanici, detti anche fisici. Questa fase comprende operazioni come la grigliatura, la desabbiatura, la sedimentazione, ecc. Cioè tutti quei meccanismi dove si tratta di separare le acque da corpi solidi.

La fase biologica si chiama in questo modo perché in essa vengono usati dei microrganismi, ovvero dei batteri capaci di abbattere certe sostanze nocive, soprattutto l'azoto. I batteri sono immessi nel liquido mescolato a fanghi, i quali alla fine del processo devono essere

nuovamenterimossi tramite una decantazione secondaria.A questo punto la depurazione si suddivide: Da una parte c’è il trattamento dei fanghi, chesono portati al digestore dove subiscono un importante trattamento, prima di essere bruciati,dall’altra continua la depurazione del liquido. Quest’ultima, a dipendenza dei ricettori nei quali leacque vengono immesse, può terminare qui o procedere in una terza fase, quella chimica. In questaterza fase vengono aggiunti dei reagenti chimici per pulire le acque a fondo, infatti comprendel’eliminazione dell’azoto totale, la rimozione del fosforo e la disinfezione.

Trattamenti Meccanici

Il primo passo verso la chiarificazione delle acque consiste nella rimozione delle sostanzesospese. Le sospensioni acquose, da un punto di vista chimico, rientrano nella categoria deimiscugli meccanici, i cui componenti si possono separare, per l’appunto, con dei mezzi meccanici.È naturalmente impensabile

chiarificare l'acqua residua in un trattamento unico, poiché le sostanze in sospensione hanno la più diversa natura e possiedono dunque anche caratteristiche fisiche differenti. Se le acque giungono all'impianto di depurazione al livello operativo, la prima tappa consiste in una vasca di raccolta, ma spesso questo non è il caso e il liquame giunge a livello inferiore. In queste situazioni è necessario sollevarli a livello corretto tramite delle viti di Archimede (Fig. 17). Se il dislivello non supera i 6-7 metri, queste viti sono la soluzione più efficiente. Essi portano numerosi vantaggi: sollevamento regolare, rendimenti elevati anche quando la portata si riduce al 30% della media, velocità ridottissima, robustezza, nessun pericolo d'intasamento, nessuna necessità di vasche di raccolta, possibilità d'installazione all'aperto. Fig.17 29 Grigliatura e triturazione La grigliatura è la prima operazione di

Depurazione vera e propria eseguita. Si eliminano così subito le parti solide mescolate alle acque reflue. Il tipo di griglia più semplice è un'armatura recante una serie di sbarre metalliche parallele (dette anche maglio, o piatti forati), la cui distanza varia a seconda dei corpi solidi che si desiderano trattenere (Fig 18). Questa armatura viene parzialmente immersa nella corrente dell'acqua liquida.

Le griglie possono essere grossolane, dove la distanza tra le sbarre è tra 5 ÷ 15 cm, medie tra 0,5 ÷ 4 cm, e fini meno di 0,5 cm. Le griglie grossolane filtrano corpi di dimensioni rilevanti, come pezzi di legno, bottiglie di plastica o vetro, in modo da proteggere tubature, valvole, vasche di raccolta, ecc. Esse vengono pulite con dei rastrelli mobili.

Le griglie fini sono utilizzate principalmente per l'acqua proveniente dal trattamento secondario e destinato a quello terziario. Talvolta essi trovano impiego anche nel trattamento primario.

in sostituzione della sedimentazione. Questa soluzione è adoperata soprattutto negli impianti di dimensioni ridotte, dove i bacini di sedimentazione non trovano spazio sufficiente. Nonostante tutto, la sostituzione non conviene, perché la griglia fine rimuove solo il 25% dei solidi, mentre la sedimentazione, i cui costi sono oltre tutto minori, rimuove tra il 40 e il 60%.



Eliminare le sostanze solide grossolane dalle acque comporta inconvenienti; infatti, occorre considerare che le sostanze organiche, trovandosi all'asciutto, subiscono un accelerato processo di putrefazione e sviluppano cattivi odori. Per questo negli impianti più moderni sono stati inseriti dei trituratori sommersi, che effettuano il processo di grigliatura e di triturazione, cosicché le sostanze grossolane vengono sminuzzate dentro le masse liquide.

Sedimentazione
La sedimentazione è il processo secondo il quale i corpi solidi sospesi in un liquido, e aventi peso specifico

superiore a quello del liquido stesso, tendono a depositarsi, con moto più o meno veloce, sul fondo del recipiente, dove possono poi essere raccolti.

Esistono due tipi di sedimentazione, quella discontinua e quella continua. La prima consiste nell'introdurre l'acqua torbida in una vasca e lasciarvela finché non si sono depositate tutte le sostanze sospese; si asporta poi l'acqua chiarificata, mediante sifonamento o pompaggio.

Oggi la sedimentazione discontinua non è praticata, salvo in piccolissimi impianti; essa è stata ovunque sostituita dalla sedimentazione continua. Il principio su cui si basa questa tecnica è semplice: la torbida entra da un'estremità della vasca, la attraversa lentamente depositando le sostanze sospese e uscendo chiarificata dall'estremità opposta (Fig. 19).

Quando le acque escono dal trattamento meccanico, tutti i corpi solidi sospesi sono stati rimossi.

come anche gli oli e i grassi. I primi trattamenti però non sono sufficienti per rilasciare le acque nei ricettori. Come dice già il nome, in questa fase vengono utilizzati principalmente metodi biologici, ovvero dei metodi che riproducono i processi di depurazione esistenti in natura, ma sotto condizioni controllate dall'uomo. Il problema della depurazione biologica è soprattutto un problema di cinetica chimica, poiché in natura questi processi avvengono molto lentamente. I processi di degradazione biologica delle sostanze organiche, così come in natura, possono avvenire in condizioni aerobiche o anaerobiche, a seconda che l'ossigeno dell'aria intervenga o meno nella trasformazione chimica delle sostanze stesse. I processi biologici di tipo aerobico sono molto più veloci e sono preferiti quando lo scopo principale è quello della depurazione delle acque; quelli anaerobici, più lenti, si realizzano invece quando

Si desideri sfruttare il contenuto energetico.