Analisi statistica multidimensionale della qualità delle acque in ingresso al potabilizzatore a servizio della città di Potenza

Quando l'esame igienico di un'acqua dimostra che essa è impropria per qualsiasi motivo al suo uso diretto come acqua potabile, occorre procedere alla sua correzione o alla sua depurazione, oppure ad entrambe le operazioni. Con il termine "correzione" si intende l'insieme dei procedimenti aventi lo scopo di migliorare i caratteri organolettici, fisici e chimici di un'acqua, mentre la parola "depurazione" indica l'insieme delle operazioni atte a purificare le acque dal punto di vista batteriologico. Tali operazioni avvengono negli impianti di potabilizzazione. Ne esistono di due tipi: gli impianti di filtrazione, in cui le acque sono soggette ad un insieme di processi depurativi, e quelli in cui avviene la sola disinfezione. Generalmente il processo di conversione delle acque grezze in acque potabili avviene attraverso una sequenza di stadi, ognuno dei quali è specializzato nella rimozione di una particolare classe di sostanze. Avremo così lo stadio di rimozione dei solidi sospesi, quello di riduzione dei sali indurenti, quello di eliminazione dei microrganismi e così via. Teoricamente oggi è possibile trattare tutti i tipi di acque: infatti le tecniche sono talmente affinate che è possibile eliminare ogni sorta di impurezza. Il problema consiste nel trovare la soluzione economicamente accettabile, tenuto conto delle caratteristiche delle fonti di approvvigionamento a disposizione e dei requisiti da raggiungere. Gli impianti di potabilizzazione sono generalmente ubicati presso le opere di presa o al termine della condotta adduttrice e il loro posizionamento deve avvenire su un terreno che topograficamente permetta di sfruttare il moto a gravità per il passaggio delle acque da un trattamento al successivo, così da ridurre il più possibile il consumo di energia elettrica. La potabilizzazione dell'acqua (o purificazione 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, la potabilizzazione 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 flusso in ingresso all'impianto. Il fatto che l'acqua sia per natura un solvente rende alquanto problematica l'efficace eliminazione di moltissime sostanze indesiderate. Le sostanze principalmente rimosse durante il processo 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 viene realizzata 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.

A valle dei processi di potabilizzazione vengono abitualmente impiegati i cloratori. Si tratta di pompe dosatrici di cloro, solitamente sotto forma di ipoclorito di sodio, che erogano quantità di cloro dosate 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, spesso si trasmettono pericolose infezioni batteriche, che causano frequentemente la dissenteria. Per cloro-richiesta si intende la quantità necessaria di cloro per una completa depurazione dell'acqua. Il cloro (in quantità troppo elevate) fornisce all'acqua sapore e odore sgradevoli e può danneggiare l'apparato digerente. Quindi è necessario eliminarlo 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), sostanze insapori ed innocue che 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 per 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 ne limitano l'utilizzo. La scelta del "ciclo di potabilizzazione" e quindi la definizione dello "schema di funzionamento" dipendono dalle caratteristiche naturali e di contaminazione dell'acqua. Uno stesso trattamento può svolgersi impiegando tecniche e mezzi operativi diversi, che consentono ugualmente di raggiungere le finalità preposte. La molteciplità dei mezzi operativi esistenti permette svariate combinazioni, ma la sequenza del trattamento si riassume in:

• trattamento fisico

• trattamento chimico

• trattamento chimico – fisico


• trattamento biologico.

Premesso che la sequenza delle varie fasi del trattamento deve adeguarsi al problema specifico da risolvere e che tale sequenza viene scelta sulla base delle analisi dell'acqua grezza e della loro interpretazione, è ovvio che non si può stabilire aprioristicamente uno schema di trattamento per la potabilizzazione delle acque.
Il trattamento tradizionale di potabilizzazione consiste nelle seguenti fasi:

• Grigliatura: si realizza la separazione dei corpi solidi più o meno grossolani dall'acqua, può essere seguita dalla microstacciatura qualora nell'acqua siano presenti microalghe che, successivamente, intaserebbero i filtri. Con questo procedimento le alghe vengono ridotte del 70%.

• Preareazione: si effettua con turbine superficiali, che arricchiscono l'acqua di ossigeno fino ad oltre il valore di saturazione.

• Addizione di coagulante: le sostanze colloidali vengono agglutinate. La carica batterica e le sostanze organiche vengono ridotte.

• Flocculazione e decantazione: è il processo con il quale si eliminano dall'acqua le sostanze coagulate e flocculate. Con la flocculazione si può eliminare fino al 90% dei virus presenti nell'acqua.

• Filtrazione su sabbia quarzifera: le sostanze sfuggite alla sedimentazione vengono trattenute dai filtri a sabbia quarzifera.

• Preclorazione: ha il compito di abbassare la carica batterica e di eliminare l'ammoniaca. Non ha azione sull'abbattimento di fenoli, idrocarburi aromatici policiclici, pesticidi e tensioattivi.

• Ozonizzazione: è un processo di affinamento della qualità dell'acqua mediante ossidazione. L'ozono inoltre disattiva i virus, e oltre a possedere azione decolorante e deodorizzante, riduce la concentrazione degli aloformi e innalza fortemente il valore redox dell'acqua.

• Filtrazione su carbone: è un processo di affinamento della qualità dell'acqua mediante adsorbimento. Con adeguate velocità e concentrazioni di micro-contaminanti costanti nel tempo si può ridurre la contaminazione a valori bassi. Gli aloformi dopo pochi giorni perforano il filtro e i tensioattivi inglobano il carbone attivo riducendone il potere adsorbente. Con la combinazione ozono-carbone attivo si superano questi due inconvenienti. Il carbone attivo inoltre possiede azione decolorante e migliora l'organolessi.

• Clorazione finale con biossido di cloro: il biossido di cloro, alle concentrazioni necessarie per la cloro-copertura (massimo 0,5 mg/l), non provoca sapori e odori sgradevoli e permane molto a lungo nell'acqua, inoltre non reagisce con le sostanze organiche e quindi non forma aloformi, clorofenoli, ecc…