Disponibile in un attimo, basta aprire il rubinetto perché l’acqua scorra senza sforzo nel lavandino, sia che tu voglia berla, usarla per cucinare o per fare il bagno. Questo semplice getto d’acqua è così abbondante da poter essere considerato sicuro per l’uso senza alcun ulteriore trattamento, né bollitura né filtrazione. Ma ti sei mai chiesto come fa questo getto d’acqua ad arrivare a casa tua?
I laghi, i fiumi e le falde acquifere contengono acqua allo stato grezzo, che a prima vista potrebbe sembrare attraente, ma che è ben lungi dall’essere idonea al consumo umano o al reimmissione in natura, a meno che non venga sottoposta a procedure di trattamento. È proprio in questo contesto che gli impianti di trattamento delle acque garantiscono la tutela della salute dei cittadini, contribuendo al contempo alla protezione del territorio. Pertanto, rivestono un’importanza fondamentale per la salute pubblica e la tutela dell’ambiente.
Introduzione ai processi degli impianti di trattamento delle acque
Un impianto di trattamento delle acque è una struttura specializzata in cui l’acqua viene sottoposta a vari processi volti a rimuovere le sostanze contaminanti, al fine di renderla sicura per l’uso. Per l’acqua potabile, il prodotto finale deve essere potabile, ovvero sicuro da consumare. Nel caso delle acque reflue, l’obiettivo è rendere l’acqua utilizzata nelle abitazioni, nelle aziende e nelle industrie sufficientemente pulita da poter essere scaricata in sicurezza in fiumi, laghi o oceani, riducendo così in modo significativo qualsiasi potenziale danno all’ambiente. Anche se queste fasi, relative alla tecnologia utilizzata, dipendono dalla qualità della fonte idrica, il principio di base rimane costante.
Questi sistemi comprendono reti complesse e interconnesse di serbatoi, condutture, dispositivi di filtraggio, sistemi di dosaggio delle sostanze chimiche, pompe e sistemi di controllo. Il successo di ogni fase dipende dal preciso equilibrio tra portata d’acqua, dosaggio delle sostanze chimiche, reazioni e tempi di filtrazione. Tutti questi elementi concorrono al raggiungimento di un unico obiettivo: l’equilibrio, senza malfunzionamenti da parte di nessuna delle componenti.
Fase 1: Spiegazione dei processi di coagulazione e flocculazione
Una delle prime fasi del trattamento dell'acqua grezza è solitamente finalizzata a rimuovere le piccole particelle che non riescono a depositarsi autonomamente. Si tratta della coagulazione e della flocculazione.
Immaginate dell’acqua non trattata contenente particelle minuscole di terra e sostanze organiche in sospensione. Queste particelle presentano spesso una leggera carica elettrica negativa che le fa respingersi a vicenda e rimanere in sospensione. Nel trattamento dell’acqua, è proprio l’aggiunta di coagulanti, quali sali con carica elettrica positiva come il solfato di alluminio (allume), a trasformare l’acqua. Questi coagulanti neutralizzano le cariche negative delle particelle, consentendo loro di precipitare insieme.
Dopo aver ridotto la velocità di miscelazione per garantire che i fiocchi non si disgreghino ed evitare la formazione di sedimenti, è possibile generare agglomerati morbidi sufficientemente grandi da essere distinguibili ad occhio nudo. Questi agglomerati, denominati ‘fiocchi’, possono essere facilmente rimossi durante la filtrazione o altri processi di lavaggio indotti. Condizioni ottimali per un’efficiente aggiunta di coagulante e un controllo affidabile della miscelazione portano alla formazione di agglomerati robusti, facilmente recuperabili nelle fasi successive.
Fase 2: Sedimentazione per la rimozione dei solidi
La fase successiva alla formazione dei fiocchi consiste nel far compiere alle parti interne dell'impianto di trattamento delle acque dei movimenti leggeri e a scatti, che generano un delicato movimento ondulatorio che favorisce la sedimentazione, nota anche come chiarificazione; questa è la fase ideale per eliminare l'acqua in eccesso.
L'acqua contenente i flocchi viene convogliata in grandi vasche di sedimentazione a flusso tranquillo. I flocchi sfruttano ora la forza di gravità. Essendo più densi dell'acqua che li circonda, affondano progressivamente sul fondo della vasca, accumulandosi in uno strato di fango. Nella parte superiore si trova l'acqua con un contenuto di impurità molto inferiore, denominata surnatante, che defluisce dalla vasca per passare alla fase successiva del trattamento.
La sedimentazione elimina in modo completo la maggior parte della torbidità e del carico di solidi sospesi del corpo idrico. I fanghi che si depositano sulla superficie del fondo vengono periodicamente estratti dal bacino per essere ulteriormente trattati o smaltiti. Questo trasferimento dell’acqua surnatante al serbatoio successivo, controllando al contempo la rimozione dei fanghi, richiede metodi precisi e senza ostruzioni per gestire il flusso del fluido senza disturbare il processo di sedimentazione né creare blocchi. L’efficace 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
Dopo la sedimentazione rimangono ancora presenti alcune particelle minuscole e alcuni microrganismi. La filtrazione rimuove efficacemente tali impurità, garantendo che l'acqua sia il più pulita e limpida possibile.
Un filtro è una barriera composta da diversi materiali attraverso cui viene filtrata l'acqua. Tra i tipi di filtrazione più comuni figurano:
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Filtrazione a membrana: questi metodi utilizzano membrane semipermeabili dotate di minuscoli fori, chiamati pori, per filtrare l’acqua. Tra questi figurano la microfiltrazione (MF), l’ultrafiltrazione (UF), la nanofiltrazione (NF) e l’osmosi inversa (RO). Ciascuno di questi metodi rimuove particelle di dimensioni sempre più piccole, agenti patogeni, solidi disciolti e persino ioni. Tra tutti i metodi, la filtrazione a membrana rappresenta la tecnologia più avanzata quando si mira a ottenere acqua estremamente pura.
Durante il processo di filtrazione dell'acqua, le particelle sospese e i microrganismi vengono trattenuti sia dal materiale filtrante che sulla superficie delle membrane. I filtri possono essere puliti, ma solo dopo che si è verificato un accumulo. La pulizia dei filtri avviene tramite controlavaggio: l'acqua pulita viene pompata a ritroso attraverso il filtro per rimuovere il materiale accumulato, che viene poi trattato o smaltito.
Il controllo della circolazione può essere definito come la gestione dei percorsi dell'acqua, fondamentale durante il processo di filtrazione. È necessario convogliare l'acqua attraverso determinati letti filtranti, mantenere determinate portate, avviare i cicli di controlavaggio e chiudere le unità per la manutenzione. Tutte queste attività richiedono un controllo dell'acqua e, senza un controllo preciso, i sistemi di filtrazione non possono funzionare in modo affidabile né efficiente.
Fase 4: Disinfezione per garantire la sicurezza dell'acqua potabile
Garantire la sicurezza dell'acqua potabile richiede numerose fasi, ma forse quella più importante è la disinfezione. Sebbene la filtrazione possa essere efficace, minacce quali virus, parassiti e batteri possono comunque rimanere presenti. Questi microrganismi rappresentano un grave rischio per la salute se attivi, motivo per cui si ricorre alla disinfezione, studiata appositamente per neutralizzarli ed eliminarli.
| Metodo di disinfezione |
Principio |
Vantaggi |
Svantaggi |
Note |
| Clorazione |
Ossidazione chimica |
Efficace, relativamente economico, garantisce una protezione residua nelle tubature |
Può dare origine a sottoprodotti della disinfezione (DBP), problemi di sapore/odore; richiede una manipolazione accurata |
Il più diffuso a livello mondiale. |
| Disinfezione con raggi UV |
Fisico (radiazione UV) |
Efficace contro un’ampia gamma di agenti patogeni, senza residui chimici né prodotti di degradazione (DBP) |
Nessuna protezione residua nelle tubazioni; la torbidità può ridurne l'efficacia |
Spesso utilizzato in combinazione con il cloro per garantire una protezione residua. |
| Ozonizzazione |
Ossidazione chimica (ozono) |
Disinfettante molto potente, efficace contro gli agenti patogeni resistenti al cloro, riduce il sapore e l’odore |
Nessuna protezione residua, costo elevato, emivita breve, richiede la generazione in loco |
Viene spesso utilizzato come disinfettante primario, seguito dalla clorazione per ottenere un effetto residuale. |
La disinfezione può essere effettuata con diversi metodi, e la scelta del metodo dipende dalla fonte dell'acqua e dalle normative in materia di costi. È prassi comune combinare diversi metodi quando si ricorre alla disinfezione.
Indipendentemente dal metodo utilizzato, per ottenere una disinfezione efficace è necessario un controllo meticoloso, sia della dose di disinfettante applicata nei metodi chimici, sia del tempo di contatto dell’acqua con il disinfettante negli altri metodi. Un tempo di contatto molto breve, unito a una quantità insufficiente di disinfettante, consentirà la sopravvivenza di alcuni agenti patogeni, mentre una quantità eccessiva di disinfettante chimico causerà problemi di sapore e odore, oltre alla formazione di altri sottoprodotti nocivi. Ai fini della sicurezza microbica, l’acqua proveniente dall’impianto deve essere sicura; l’acqua chimicamente sicura deve essere priva di microrganismi e pertanto è necessario controllare sia la portata attraverso l’unità di disinfezione, sia l’aggiunta di sostanze chimiche. Un tale livello di precisione richiede sistemi di controllo affidabili e rapidi.
Il ruolo fondamentale delle valvole nel trattamento delle acque
Durante le varie fasi del trattamento delle acque in un impianto, tra cui la presa di pretrattamento, l’aggiunta di sostanze chimiche nella presa di trattamento avanzato, la filtrazione, la disinfezione e la distribuzione, l’elettricità svolge un ruolo significativo e funge da fonte primaria di energia. Inoltre, anche le pompe sono azionate elettricamente. Un componente che spesso non ha ricevuto la dovuta attenzione, ma che svolge un compito importante quando si tratta di controllare i flussi d’acqua, è rappresentato dalle valvole, poiché controllano e gestiscono il flusso idrico. Le valvole sono elementi fondamentali che controllano e gestiscono il flusso di acqua, sostanze chimiche, aria e persino fanghi all’interno del complesso sistema di tubazioni dell’impianto.
Le varie funzioni svolte dalle valvole:
| Funzionamento della valvola |
Descrizione |
Importanza nel trattamento delle acque |
| On/Off (Isolamento) |
Interrompere o ripristinare completamente il flusso per isolare tratti di tubazione o apparecchiature. |
Indispensabile per la manutenzione, le riparazioni, il bypass dell'impianto e l'isolamento di sezioni per la pulizia o l'ispezione. |
| Regolazione della portata |
Regolazione della quantità di fluido che passa attraverso la valvola. |
Fondamentale per mantenere portate ottimali nei processi di trattamento (ad esempio, filtrazione, tempo di contatto), un dosaggio accurato dei prodotti chimici e il controllo della pressione. |
| Controllo direzionale |
Deviare il percorso del flusso di fluido tra diversi tubi o processi. |
Indispensabile per convogliare l'acqua attraverso diverse unità di filtraggio, gestire i cicli di controlavaggio o deviare il flusso durante gli interventi di manutenzione. |
| Controllo della pressione |
Regolazione della pressione all'interno dell'impianto. |
Fondamentale per proteggere le apparecchiature, garantire un flusso costante e ottimizzare le prestazioni del processo. |
| Sicurezza/Protezione |
Prevenire il riflusso, scaricare la pressione in eccesso o fungere da dispositivi di sicurezza. |
Previene la contaminazione dovuta al riflusso, protegge le apparecchiature dalla sovrapressione e garantisce lo svolgimento sicuro delle sequenze operative. |
Il ruolo delle valvole automatizzate negli impianti di trattamento delle acque (dotate di attuatori elettrici, pneumatici o idraulici) è di fondamentale importanza. Man mano che gli impianti vengono ammodernati e automatizzati per migliorare l’efficienza, ridurre i costi operativi e aumentare l’affidabilità, le valvole idriche devono funzionare a un livello più elevato. I sistemi SCADA consentono il controllo remoto; le valvole automatizzate rispondono istantaneamente ai segnali per regolare la portata, commutare i percorsi o isolare sezioni, monitorando e ottimizzando l’intero processo di trattamento delle acque in tempo reale.
A tal fine, la qualità e l’affidabilità delle soluzioni relative alle valvole rivestono un’importanza fondamentale. Una valvola che non funziona correttamente può causare un trattamento inadeguato, un uso eccessivo di sostanze chimiche, danni alle apparecchiature e compromettere la sicurezza dell’acqua trattata. Tali valvole per il trattamento dell’acqua richiedono materiali altamente specifici, quali resistenza alla corrosione, controllo preciso del dosaggio delle sostanze chimiche e un elevato grado di automazione per garantire l’affidabilità.
Consapevole dei severi requisiti richiesti da diversi settori, tra cui il trattamento delle acque, la lavorazione chimica e la produzione di energia, Vincer si è affermata nel campo delle soluzioni di valvole automatizzate sin dal 2010. Per soddisfare tali esigenze, abbiamo sviluppato una gamma completa di valvole automatizzate, tra cui valvole a sfera elettriche, valvole a farfalla elettriche, valvole a saracinesca elettriche e valvole di regolazione, progettate per rispondere alle rigorose specifiche degli impianti di trattamento delle acque di tutto il mondo.
Grazie alla nostra attenzione all'automazione, le nostre valvole sono progettate per garantire prestazioni affidabili in qualsiasi sistema di controllo integrato. Realizzate con materie prime di alta qualità ed elementi di tenuta importati, le nostre valvole garantiscono una resistenza ai fluidi aggressivi e spesso corrosivi presenti nel settore del trattamento delle acque, mantenendo al contempo un'eccellente resistenza all'usura, un'elevata tolleranza alle alte temperature e una durata prolungata.
Vincer risponde a diverse esigenze: che si tratti di una robusta valvola a saracinesca elettrica per l'isolamento di condotte di grande diametro, di una valvola a sfera elettrica di precisione per l'iniezione accurata di sostanze chimiche o di una valvola di controllo modulante per regolare i setpoint in base alle informazioni in tempo reale fornite dai sensori.
Trattamento delle acque reflue: una panoramica generale
Questo articolo si è concentrato sugli aspetti principali dell’acqua potabile, ma è necessario cambiare argomento e concentrarsi per un momento sul trattamento delle acque reflue. Il trattamento riguarda le acque reflue provenienti dalle abitazioni, dagli esercizi commerciali e persino dagli impianti industriali, dove la concentrazione di sostanze inquinanti è significativamente maggiore rispetto a quella dell’acqua grezza di fonte. L’obiettivo è garantire che l’acqua venga trattata a un livello tale che, una volta reimmessa nell’ambiente, non causi alcun danno.
Sebbene gli approcci al trattamento delle acque reflue possano differire, sembrano sempre ruotare attorno agli stessi principi fondamentali, ponendo particolare enfasi sulla degradazione biologica dei rifiuti. Di solito, alcune delle fasi includono: il trattamento preliminare, che comprende la vagliatura e la rimozione della sabbia; il trattamento primario, che prevede la sedimentazione; il trattamento secondario, che comprende processi biologici quali i fanghi attivi o i filtri per gocciolamento seguiti da una sedimentazione secondaria; e, se necessario, il trattamento terziario, che comprende la disinfezione insieme alla filtrazione avanzata e alla rimozione dei nutrienti. Inoltre, il trattamento dei fanghi è anch’esso una delle componenti principali negli impianti di trattamento delle acque reflue.
Proprio come gli impianti di depurazione, le valvole sono una componente fondamentale degli impianti di trattamento delle acque reflue. Esse gestiscono l’afflusso delle acque reflue, controllano i processi di aerazione (l’aria consente una migliore degradazione del materiale nel trattamento biologico), regolano il flusso dei fanghi tra i serbatoi, controllano il flusso attraverso le diverse unità di trattamento e gestiscono il flusso dell’effluente trattato. A ciò si aggiunge il fatto che la natura aggressiva delle acque reflue, caratterizzata ad esempio dalla presenza di gas corrosivi, rende difficile la progettazione e la scelta dei materiali delle valvole. Per il corretto funzionamento del sistema, le infrastrutture di trattamento delle acque reflue devono operare in modo sicuro, conforme alle normative ed efficiente, il che rende essenziale l’uso di soluzioni affidabili basate su valvole automatizzate. La gamma di valvole industriali Vincer, progettata per condizioni estreme e un controllo preciso, è particolarmente adatta anche alle sfide poste dalle applicazioni nel settore del trattamento delle acque reflue.
Conclusione: l’importanza dell’acqua pulita
I moderni impianti di trattamento delle acque rappresentano una delle meraviglie dell’ingegneria contemporanea: l’acqua viene sottoposta a una miriade di fasi diverse, ciascuna delle quali richiede competenze scientifiche per ottenere il prodotto finale. Solo attraverso il lavaggio con sostanze chimiche e la neutralizzazione degli agenti biologici l’acqua può soddisfare gli standard di sicurezza garantiti da un impianto di trattamento.
Oltre alla progettazione ingegneristica accurata dell’hardware e del software, all’interno dell’impianto esiste ancora un intero ecosistema. Vi sono supervisori, addetti ai 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, regolando l’equilibrio tra pressione e temperatura, la cui mancanza 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 un pilastro della salute pubblica e della sostenibilità ambientale. Comprendere il funzionamento degli impianti di trattamento delle acque permette di apprezzare maggiormente questo servizio essenziale e le tecnologie, come le valvole di automazione avanzate, che lo rendono possibile, garantendo la disponibilità continua di acqua sicura per le comunità di tutto il mondo.
