Disponibile in qualsiasi momento, basta aprire il rubinetto per far scorrere l'acqua senza fatica nella vasca, sia che si intenda bere, cucinare o fare il bagno. Questo semplice flusso d'acqua è abbastanza abbondante da essere considerato sicuro per l'uso senza ulteriori trattamenti, come la bollitura o il filtraggio. Ma avete mai pensato a come questo flusso d'acqua arriva a casa vostra?
Nei laghi, nei fiumi e nelle falde acquifere sotterranee l'acqua si presenta nella sua forma grezza, che inizialmente può sembrare attraente, ma che è ben lontana dall'essere adatta al consumo umano o alla restituzione alla natura, a meno che non venga sottoposta a procedure di trattamento. È qui che gli impianti di trattamento delle acque garantiscono il mantenimento della salute dei cittadini e la protezione del territorio. Per questo motivo, sono di estrema importanza quando si tratta di salute pubblica e protezione dell'ambiente.
Introduzione ai processi degli impianti di trattamento delle acque
Un impianto di trattamento delle acque è una struttura raffinata in cui l'acqua viene sottoposta a vari processi per rimuovere i contaminanti al fine di renderla sicura per l'uso. Per l'acqua potabile, il prodotto finale deve essere potabile, cioè sicuro da consumare. Nel caso delle acque reflue, l'obiettivo è rendere l'acqua usata da case, aziende e industrie abbastanza pulita da poter essere scaricata in sicurezza in fiumi, laghi o oceani, riducendo così in modo significativo ogni potenziale danno all'ambiente. Anche se queste fasi e la tecnologia utilizzata dipendono dalla qualità della fonte d'acqua, il principio principale rimane costante.
Questi impianti comprendono sistemi intricati e interconnessi di serbatoi, tubature, dispositivi di filtraggio, dosatori di sostanze chimiche, pompe e sistemi di controllo. La realizzazione di ogni fase dipende dal preciso equilibrio tra flusso d'acqua, dosaggio di sostanze chimiche, reazioni e tempi di filtrazione. Tutti questi elementi confluiscono in un unico obiettivo di equilibrio senza malfunzionamenti da parte di tutte le parti.
Fase 1: spiegazione della coagulazione e della flocculazione
Una delle prime fasi del trattamento dell'acqua grezza ha di solito lo scopo di occuparsi delle piccole particelle che non possono depositarsi da sole. Si tratta della coagulazione e della flocculazione.
Immaginate un'acqua non trattata che contiene forme in miniatura di terra e materiali organici in sospensione. Queste particelle hanno spesso una leggera carica elettrica negativa che le fa respingere l'una dall'altra e rimanere sospese. Nel trattamento dell'acqua, è l'aggiunta di coagulanti, come i sali con carica elettrica positiva come il solfato di alluminio (allume), a trasformare l'acqua. Questi coagulanti neutralizzano le cariche negative delle particelle in modo che possano precipitare insieme.
Dopo aver rallentato la velocità di miscelazione per garantire che i fiocchi non si rompano e che si eviti la giada, è possibile generare agglomerati morbidi abbastanza grandi da poter essere distinti a occhio nudo. Questi agglomerati, chiamati "flocs", possono essere facilmente rimossi durante la filtrazione o altri processi di lavaggio indotti. Le condizioni ottimali per un'aggiunta efficiente di coagulante e un controllo affidabile della miscelazione portano alla formazione di agglomerati robusti, facilmente recuperabili in fasi successive.
Fase 2: sedimentazione per la rimozione dei solidi
La fase successiva alla formazione del fiocco prevede che le viscere delle apparecchiature per il trattamento dell'acqua compiano leggeri movimenti a scatti, dando luogo a un delicato movimento di sbattimento che consente la sedimentazione, nota anche come chiarificazione; la fase ideale per eliminare l'acqua in eccesso.
L'acqua contenente i fiocchi viene convogliata in grandi e tranquille vasche di sedimentazione. I fiocchi ora beneficiano della forza di gravità. Poiché i fiocchi sono più densi dell'acqua che li circonda, affondano progressivamente sul fondo della vasca, accumulandosi in uno strato di fango. In cima si trova l'acqua con molte meno impurità, detta surnatante, che esce dalla vasca e passa alla fase successiva del trattamento.
La sedimentazione completa senza soluzione di continuità la maggior parte della torbidità e del carico di solidi sospesi del corpo idrico. I fanghi a riposo sulla superficie del fondo vengono periodicamente estratti dal bacino per essere ulteriormente raffinati o scaricati. Il trasferimento dell'acqua surnatante alla vasca successiva, controllando al contempo la rimozione dei fanghi, richiede metodi precisi e non collegati per gestire il flusso del fluido senza disturbare il processo di sedimentazione o creare ostruzioni. L'efficienza della rimozione dei solidi dipende dal controllo ottimale dell'acqua in entrata e in uscita da questi serbatoi.
Fase 3: filtrazione per garantire la limpidezza dell'acqua
Alcune particelle minuscole e alcuni microrganismi rimangono ancora presenti dopo la sedimentazione. La filtrazione rimuove efficacemente queste impurità, assicurando che l'acqua sia il più possibile pulita e limpida.
Un filtro è una barriera composta da diversi materiali attraverso i quali l'acqua viene filtrata. I tipi di filtraggio più comuni comprendono:
-
Filtrazione a membrana: Utilizzano membrane semipermeabili con piccoli fori chiamati pori per filtrare l'acqua. Comprendono la microfiltrazione (MF), l'ultrafiltrazione (UF), la nanofiltrazione (NF) e l'osmosi inversa (RO). Ognuno di questi metodi rimuove particelle più piccole, agenti patogeni, solidi disciolti e persino ioni. Tra tutti i metodi, la filtrazione a membrana è la tecnologia più avanzata quando si vuole ottenere acqua estremamente pura.
Quando l'acqua viene filtrata, le particelle in sospensione e i microrganismi vengono catturati nel materiale filtrante e sulla superficie delle membrane. I filtri possono essere puliti, ma solo dopo l'accumulo. I filtri vengono puliti attraverso il controlavaggio, in cui l'acqua pulita viene pompata all'indietro attraverso un filtro per rimuovere il materiale accumulato, quindi viene trattata o smaltita.
Il controllo della circolazione può essere definito come il controllo dei percorsi dell'acqua, essenziale durante il processo di filtrazione. L'acqua deve essere indirizzata attraverso determinati letti di filtrazione, è necessario mantenere determinate portate, avviare cicli di controlavaggio e chiudere le unità per la manutenzione. Tutte queste attività richiedono il controllo dell'acqua e senza un controllo preciso i sistemi di filtrazione non possono funzionare in modo affidabile o efficiente.
Fase 4: Disinfezione per un'acqua potabile sicura
Per garantire la sicurezza dell'acqua potabile sono necessari numerosi passaggi, ma forse il più critico è la disinfezione. Anche se la filtrazione può fare un buon lavoro, minacce come virus, parassiti e batteri possono rimanere presenti. Questi microrganismi, se attivi, rappresentano una grave minaccia per la salute; per questo motivo si ricorre alla disinfezione, studiata appositamente per neutralizzarli e ucciderli.
| Metodo di disinfezione |
Principio |
Vantaggi |
Svantaggi |
Note |
| Clorazione |
Ossidazione chimica |
Efficace, relativamente poco costoso, lascia una protezione residua nelle tubature |
Può formare sottoprodotti di disinfezione (DBP), problemi di gusto/odore, richiede una manipolazione accurata. |
Il più utilizzato a livello globale. |
| Disinfezione UV |
Fisico (radiazione UV) |
Efficace contro un'ampia gamma di agenti patogeni, senza residui chimici e senza DBP. |
Nessuna protezione residua nei tubi, la torbidità può ridurne l'efficacia |
Spesso utilizzato in combinazione con il cloro per la protezione residua. |
| Ozonizzazione |
Ossidazione chimica (ozono) |
Disinfettante molto potente, efficace contro gli agenti patogeni resistenti al cloro, riduce il sapore/odore |
Nessuna protezione residua, costo elevato, breve tempo di dimezzamento, richiede una generazione in loco |
Spesso utilizzato come disinfettante primario, seguito dalla clorazione per ottenere un residuo. |
La disinfezione può essere eseguita con diversi metodi e la fonte dell'acqua, insieme alla regolamentazione dei costi, determina quale metodo applicare. La combinazione di più metodi è comune quando si applica la disinfezione.
Indipendentemente dal metodo, per ottenere una disinfezione efficace è necessario un controllo meticoloso, sia sulla dose di disinfettante applicata nei metodi chimici, sia sul tempo di contatto dell'acqua con il disinfettante in altri metodi. Un tempo di contatto molto breve e una quantità insufficiente di disinfettante consentiranno la sopravvivenza di alcuni agenti patogeni, mentre una quantità eccessiva di disinfettante chimico causerà problemi di sapore e odore, oltre ad altri sottoprodotti nocivi. Per la sicurezza microbica, l'acqua dell'impianto deve essere sicura, mentre l'acqua chimicamente sicura deve essere priva di microrganismi, per cui è necessario controllare la portata attraverso l'unità di disinfezione e l'aggiunta di sostanze chimiche. Questa precisione si basa su sistemi di controllo forti e rapidi.
Il ruolo cruciale delle valvole nel trattamento delle acque
Durante le varie fasi del trattamento dell'acqua in un impianto, tra cui l'aspirazione del pretrattamento, l'aggiunta di sostanze chimiche all'aspirazione del trattamento avanzato, la filtrazione, la disinfezione e la distribuzione, l'elettricità svolge un ruolo significativo e funge da fonte energetica primaria. Inoltre, anche le pompe sono state azionate elettricamente. Un componente che spesso non riceve la dovuta attenzione, ma che svolge un lavoro importante quando si tratta di controllare i flussi d'acqua, è rappresentato dalle valvole, perché controllano e gestiscono il flusso dell'acqua. Le valvole sono operatori obsoleti che controllano e gestiscono il flusso dell'acqua, dei prodotti chimici, dell'aria e persino dei fanghi all'interno di un impianto di tubazioni multi complesso.
Le varie funzioni svolte dalle valvole:
| Funzione della valvola |
Descrizione |
Importanza nel trattamento dell'acqua |
| On/Off (isolamento) |
Avviare o interrompere completamente il flusso per isolare sezioni di tubi o apparecchiature. |
Indispensabile per la manutenzione, le riparazioni, il bypass del sistema e l'isolamento delle sezioni per la pulizia o l'ispezione. |
| Regolazione del flusso |
Controllo della quantità di fluido che passa attraverso la valvola. |
È fondamentale per mantenere le portate ottimali nei processi di trattamento (ad esempio, filtrazione, tempo di contatto), il dosaggio accurato dei prodotti chimici e il controllo della pressione. |
| Controllo direzionale |
Commutazione del percorso del flusso del fluido tra tubi o processi diversi. |
Necessario per indirizzare l'acqua attraverso diverse unità di filtraggio, gestire i cicli di controlavaggio o deviare il flusso durante la manutenzione. |
| Controllo della pressione |
Regolazione della pressione all'interno del sistema. |
Importante per proteggere le apparecchiature, garantire un flusso costante e ottimizzare le prestazioni del processo. |
| Sicurezza/Protezione |
Impediscono il riflusso, scaricano la pressione in eccesso o fungono da interblocchi di sicurezza. |
Protegge dalla contaminazione da riflusso, protegge le apparecchiature dalla sovrapressurizzazione e garantisce sequenze operative sicure. |
Il ruolo delle valvole automatizzate negli impianti di trattamento delle acque (dotate di attuatori elettrici, pneumatici o idraulici) è di estrema importanza. Poiché gli impianti sono sempre più aggiornati e automatizzati per migliorare l'efficienza, ridurre i costi operativi e aumentare l'affidabilità, le valvole per l'acqua devono funzionare a un livello superiore. I sistemi SCADA sono in grado di controllare a distanza e le valvole automatizzate rispondono istantaneamente ai segnali di regolazione del flusso, di commutazione dei percorsi o di isolamento delle sezioni, monitorando e ottimizzando l'intero processo di trattamento delle acque in tempo reale.
A tal fine, la qualità e l'affidabilità delle valvole assumono un'importanza fondamentale. Una valvola non correttamente funzionante può causare un trattamento inadeguato, un uso eccessivo di sostanze chimiche, danni alle apparecchiature e alla sicurezza dell'acqua trattata. Le valvole per il trattamento delle acque richiedono materiali altamente specifici, come la resistenza alla corrosione, un controllo preciso per il dosaggio delle sostanze chimiche e una forte automazione per garantire l'affidabilità.
Conoscendo questi severi requisiti di vari settori industriali, tra cui il trattamento delle acque, il trattamento chimico e la generazione di energia, Vincer si è affermata nelle soluzioni di valvole automatizzate sin dal 2010. Al fine di servire, abbiamo creato su misura un'intera gamma di valvole automatizzate, tra cui valvole a sfera elettriche, valvole a farfalla elettriche, valvole a saracinesca elettriche e valvole di controllo, per soddisfare le rigorose specifiche degli impianti di trattamento delle acque in tutto il mondo.
Grazie alla nostra enfasi sull'automazione, le nostre valvole sono progettate per funzionare in modo affidabile in ogni sistema di controllo integrato. Le nostre valvole, realizzate con materie prime di alta qualità ed elementi di tenuta importati, garantiscono la resistenza alle condizioni difficili e spesso corrosive del trattamento delle acque, mantenendo un'eccellente resistenza all'usura, una tolleranza alle alte temperature e una durata prolungata.
Vincer risponde a esigenze diverse, che si tratti di una robusta valvola a saracinesca elettrica per l'isolamento di tubazioni di grande diametro, di una precisa valvola a sfera elettrica per l'iniezione accurata di sostanze chimiche o di una valvola di controllo modulante per regolare i set point di controllo in base alle informazioni in tempo reale dei sensori.
Trattamento delle acque reflue: Una panoramica essenziale
Questo articolo si è concentrato sui principali aspetti dell'acqua potabile, ma è necessario cambiare marcia e concentrarsi per un momento sul trattamento delle acque reflue. Il trattamento riguarda l'acqua usata dalle famiglie, dagli stabilimenti commerciali e anche dagli impianti industriali, dove la concentrazione di inquinanti è significativamente maggiore rispetto a quella dell'acqua grezza. L'obiettivo è quello di garantire che l'acqua venga trattata in modo tale che, una volta rilasciata in natura, non provochi danni.
Sebbene gli approcci al trattamento delle acque reflue possano essere diversi, sembrano sempre ruotare attorno agli stessi principi fondamentali, ponendo ulteriore attenzione alla decomposizione biologica dei rifiuti. Di solito, alcune delle fasi comprendono: il trattamento preliminare, che comprende la vagliatura e la rimozione della graniglia, il trattamento primario, che prevede la sedimentazione, il trattamento secondario, che comprende processi biologici come i fanghi attivi o i filtri a goccia seguiti da una sedimentazione secondaria, e, se necessario, il trattamento terziario, che comprende la disinfezione, la filtrazione avanzata e l'eliminazione dei nutrienti. Inoltre, il trattamento dei fanghi è uno dei componenti principali degli impianti di trattamento delle acque reflue.
Proprio come gli impianti di potabilizzazione, le valvole sono una parte necessaria del sistema negli impianti di trattamento delle acque reflue. Gestiscono l'afflusso di acque reflue, controllano i processi di aerazione (l'aria consente una migliore disgregazione dei materiali nel trattamento biologico), controllano il flusso dei fanghi tra le vasche, controllano il flusso attraverso le diverse unità di trattamento e controllano il flusso degli effluenti trattati. Inoltre, la natura grossolana delle acque reflue, come i gas corrosivi, rende difficile il controllo del design e dei materiali delle valvole. Per il corretto funzionamento dell'impianto, i sistemi infrastrutturali per le acque reflue devono funzionare in modo sicuro, conforme ed efficiente, il che rende essenziale l'uso di soluzioni di valvole automatiche affidabili. La gamma di valvole industriali Vincer, progettata per condizioni difficili e controlli precisi, è adatta anche alle sfide delle applicazioni di trattamento delle acque reflue.
Conclusione: L'importanza dell'acqua pulita
I moderni impianti di trattamento delle acque sono una delle meraviglie dell'ingegneria moderna: l'acqua viene sottoposta a una miriade di fasi diverse, ognuna delle quali richiede un'abilità scientifica per ottenere un prodotto finale. Solo attraverso il lavaggio con sostanze chimiche e la neutralizzazione degli agenti biologici, l'acqua può richiedere standard di sicurezza pronti per essere forniti da un impianto di trattamento.
Oltre a un'accurata progettazione dell'hardware e del software, esiste un intero ecosistema all'interno della struttura. Ci sono supervisori, server e assistenti chimici per la separazione e, naturalmente, amministratori. Le valvole di controllo automatizzate svolgono il ruolo di un burattinaio che fa scorrere la linfa vitale dell'impianto, comandando l'equilibrio tra pressione e temperatura, che senza di esse causerebbe una catastrofe per le unità di manutenzione dei sistemi stabili, diretti e indiretti.
L'accesso all'acqua potabile è un bisogno umano fondamentale e una pietra miliare della salute pubblica e della sostenibilità ambientale. Capire come funzionano gli impianti di trattamento delle acque permette di apprezzare maggiormente questo servizio vitale e le tecnologie, come le valvole ad automazione avanzata, che lo rendono possibile, garantendo la disponibilità continua di acqua sicura per le comunità di tutto il mondo.
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