Tematiche - Trattamento dell’acqua

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4 Procedure di trattamento dell’acqua

4.1 Panoramica

L’acqua utilizzata nelle applicazioni tecniche proviene generalmente dalla rete pubblica di acqua potabile ed è già stata sottoposta a processi di trattamento completi. L’acqua potabile erogata dalla rete di distribuzione pubblica viene controllata in modo rigoroso e distribuita sotto forma di liquido cristallino incolore, privo di odori sgradevoli e sostanze o batteri nocivi ma arricchito con minerali e sali di rilevanza vitale. Questa acqua vanta una qualità alimentare, vale a dire che soddisfa i requisiti della Legge sulle derrate alimentari (LDerr). Ciononostante potrebbe non essere idonea per ambiti d’utilizzo tecnici.

L’acqua potabile fornita dal gestore della rete di distribuzione può essere ulteriormente trattata a seconda dell’impiego previsto.

Per la depurazione dell’acqua potabile è sempre necessario considerare i criteri seguenti:

Destinazione d’uso dell’acqua
Requisiti chimici e microbiologici
Condizioni di esercizio
Temperatura dell’acqua
Materiali per le condutture e le apparecchiature
Leggi, norme e direttive corrispondenti

Nell’ambito dei singoli processi di trattamento dell’acqua potabile è necessario prestare attenzione ai seguenti fattori:

L’acqua potabile distribuita nella zona di approvvigionamento può essere soggetta a variazioni nella durezza e nella composizione.
In caso di aggiunta di sostanze chimiche è necessario rispettare le disposizioni di legge pertinenti.

Possibili procedure di trattamento dell’acqua sono:

Scambio di ioni	Addolcimento Demineralizzazione parziale (decarbonizzazione) Demineralizzazione totale Elettrodeionizzazione
Filtrazione (tecnologia a membrana)	Filtrazione a carboni attivi Microfiltrazione Ultrafiltrazione Nanofiltrazione Osmosi inversa
Procedure fisiche	Magneti Convertitori di calcare Trattamento elettrodinamico dell’acqua Trattamento dell’acqua con aggiunta di anidride carbonica (ad es. con CalcFree)
Irradiazione con raggi UV	Disinfezione
Procedure alternative/esoteriche	Trattamento dell’acqua Grander® Vitalizzazione dell’acqua, levitazione Inoculazione di acque da sorgenti speciali (ad es. Lourdes)

In funzione della procedura, le acque trattate presentano caratteristiche chimiche, fisiche e microbiologiche differenti, illustrate nei seguenti capitoli. Per i materiali utilizzati vanno rispettate le avvertenze e le limitazioni per i singoli campi d’impiego.

Indicazioni sul campo d’impiego dei prodotti Nussbaum 👉 Materiali utilizzati nei prodotti Nussbaum.

Le informazioni tecniche, le spiegazioni, le possibili soluzioni o i riepiloghi dei requisiti possono essere consultati nelle rispettive note tecniche della SVGW. Ad esempio:

L’installazione di impianti di depurazione dell’acqua potabile necessita di una relativa autorizzazione da parte del gestore della rete di distribuzione di competenza.
Per la depurazione dell’acqua potabile devono essere osservate le disposizioni dell’Ordinanza sulle derrate alimentari e gli oggetti d’uso oppure dell’Ordinanza sulle sostanze estranee e sui componenti.
Il proprietario dell’impianto è tenuto a controllare regolarmente e a sottoporre a manutenzione l’impianto di depurazione dell’acqua potabile secondo le prescrizioni dell’Ordinanza concernente l’acqua potabile, l’acqua sorgiva e l’acqua minerale.

4.2 Scambio di ioni

4.2.1 Addolcimento

4.2.1.1 Principio di funzionamento

Gli ioni di calcio e di magnesio disciolti in acqua (Ca²⁺, Mg²⁺) vengono sostituiti da ioni di sodio (Na⁺) tramite uno scambiatore cationico fortemente acido. In tal modo si evita una precipitazione dei carbonati insolubili (calcare) durante l’ulteriore impiego.

La resina per scambio di ioni viene rigenerata per mezzo di una soluzione concentrata di cloruro di sodio (NaCl). Attraverso lo scambiatore viene convogliato così tanto sodio che lo scambiatore rilascia nuovamente ioni di magnesio e calcio. Questi vengono successivamente evacuati con il sodio in eccesso.

Grado di addolcimento	< 0.02 mmol/l (pressoché completamente addolcita)
Salinità totale	6 mmol/l (invariata)
Valore di conduzione elettrica	700 µS/cm (invariata)

Proprietà dell’acqua addolcita

4.2.1.2 Campi d’impiego

L’acqua addolcita viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Abitazioni unifamiliari e plurifamiliari Autolavaggi Gastronomia (lavastoviglie, macchine da caffè) Impianti di lavaggio bottiglie	✔	✔	✔

✔	viene impiegata

4.2.2 Demineralizzazione parziale

4.2.2.1 Principio di funzionamento

Gli ioni di calcio e di magnesio disciolti in acqua (Ca²⁺, Mg²⁺) vengono sostituiti da ioni di idrogeno (H⁺) tramite uno scambiatore di ioni leggermente acido. La durezza non carbonatica e i sali neutri non ne vengono influenzati.

La resina per scambio di ioni viene rigenerata per mezzo di acido cloridrico (HCl).

Grado di addolcimento	Completamente addolcita
Salinità totale	1 mmol/l (ridotta del 10 … 20 %)
Valore di conduzione elettrica	180 µS/cm (diminuita)
Aggressività	Incrementata (a causa dell’acido carbonico non degasato)

Proprietà dell’acqua parzialmente demineralizzata

La demineralizzazione parziale è l’unica procedura che può essere definita addolcimento. È particolarmente indicata per l’acqua in cui il rapporto tra durezza carbonatica e durezza complessiva supera il 70 %.

4.2.2.2 Campi d’impiego

L’impianto di demineralizzazione parziale è molto economico ed è indicato per grandi prelievi di acqua la cui qualità del vapore non deve soddisfare i massimi requisiti. È tuttavia soggetto a variazioni della qualità dell’acqua grezza erogata.

L’acqua parzialmente demineralizzata viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Torri di raffreddamento Gastronomia (lavastoviglie, macchine da caffè) Distributori automatici di bibite Impianti di lavaggio bottiglie	✔	✔*	✘

*	consentito unicamente con pezzi speciali e rubinetteria in acciaio inossidabile
✔	viene impiegata
✘	non viene impiegata

4.2.3 Demineralizzazione totale

4.2.3.1 Principio di funzionamento

Tutti gli ioni presenti nell’acqua vengono eliminati da almeno due resine per scambio di ioni (1 scambiatore cationico e 1 scambiatore anionico). Lo scambiatore cationico fortemente acido sostituisce tutti i cationi con ioni di idrogeno (H⁺) e trasforma i sali in acidi liberi. Questa acqua contenente acidi viene convogliata attraverso uno scambiatore anionico fortemente alcalino per mezzo di un percolatore. Gli acidi minerali si trasformano così in acqua.

Se lo scambiatore cationico e lo scambiatore anionico vengono mescolati in un letto filtrante si parla di «letto misto». Generalmente, gli impianti di demineralizzazione totale a letto misto non possono essere rigenerati sul posto. Vengono prevalentemente forniti in cartucce di demineralizzazione totale con sistema di scambio o noleggio. La resina esausta viene quindi separata in fabbrica in stazioni di rigenerazione e successivamente rigenerata con i relativi reagenti, disinfettata e riversata nuovamente nelle cartucce.

Negli impianti fissi con grandi capacità, lo scambiatore cationico e lo scambiatore anionico vengono riempiti in contenitori a pressione separati. L’acqua attraversa le torri degli scambiatori in sequenza. La rigenerazione dello scambiatore cationico avviene sul posto con un acido diluito, ad esempio acido cloridrico. La rigenerazione dello scambiatore anionico viene effettuata con una base diluita, ad esempio soda caustica. Come filtro di sicurezza può essere successivamente collocata una cartuccia per letto misto. Per questa procedura sono richiesti requisiti di sicurezza elevati per il personale di servizio e i dispositivi di sicurezza.

Grado di addolcimento	Pressoché completamente addolcita
Salinità totale	< 0.01 mmol/l (ridotta)
Valore di conduzione elettrica	< 0.2 µS/cm (diminuita)
Valore pH	> 7 (alcalina)

Proprietà dell’acqua completamente demineralizzata

4.2.3.2 Campi d’impiego

L’acqua completamente demineralizzata viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Laboratori Settore farmaceutico Galvanica Tipografie Impianti di climatizzazione Elettronica Industria ottica	✘	✔*	✘

*	consentito unicamente con pezzi speciali e rubinetteria in acciaio inossidabile
✔	viene impiegata
✘	non viene impiegata

I prodotti della Nussbaum non sono adatti per le applicazioni ad alta purezza o per il trasporto di medi con elevati requisisti di purezza (ad esempio acque ultrapure o gas medicali).

4.2.4 Elettrodeionizzazione

4.2.4.1 Principio di funzionamento

Durante l’elettrodeionizzazione avviene una demineralizzazione totale in combinazione con scambio di ioni ed elettrodialisi. Prima della demineralizzazione totale tramite elettrodeionizzazione, l’acqua grezza viene trattata durante operazioni preliminari di filtrazione e osmosi inversa.

Grado di addolcimento	ca. 99 %
Salinità totale	Ridotta
Valore di conduzione elettrica	< 0.1 µS/cm (diminuita)

Proprietà dell’acqua deionizzata

4.2.4.2 Campi d’impiego

L’acqua deionizzata viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Laboratori Settore farmaceutico Galvanica Settore sanitario Produzione di cosmetici Produzione di moduli fotovoltaici Acqua di lavaggio per trattamento superfici	✘	✔*	✘

*	consentito unicamente con pezzi speciali e rubinetteria in acciaio inossidabile
✔	viene impiegata
✘	non viene impiegata

I prodotti della Nussbaum non sono adatti per le applicazioni ad alta purezza o per il trasporto di medi con elevati requisisti di purezza (ad esempio acque ultrapure o gas medicali).

4.3 Tecnologia a membrana

4.3.1 Principio di funzionamento

Nella filtrazione a carboni attivi vengono rimossi odori e sapori, metalli pesanti, polvere e sostanze chimiche.

Questa procedura ha lo svantaggio che presenta un elevato pericolo di contaminazione da germi a causa della vasta superficie del carbone attivo.

Nella filtrazione superficiale, le sostanze solide vengono separate tramite uno strato filtrante sottile e piatto. Si tratta prevalentemente di meccanismi di separazione fisici. Le procedure a membrana sono una forma speciale di filtrazione superficiale. La microfiltrazione, lʼultrafiltrazione e la nanofiltrazione si differenziano, nella loro funzionalità, solo per la dimensione dei pori della membrana. Minore è la dimensione dei pori, maggiore deve essere la differenza di pressione creata per pressare l’acqua attraverso la membrana.

Durante la microfiltrazione, lʼultrafiltrazione e la nanofiltrazione vengono rimosse particelle di dimensioni diverse nell’intervallo di nanometri. L’acqua può essere filtrata così finemente da renderla completamente priva di sostanze solide in seguito al trattamento.

Virus e pesticidi vengono eliminati soprattutto con moduli a ultrafiltrazione.

4.3.2 Campi d’impiego filtrazione a carboni attivi

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Approvvigionamento acqua autonomo Rimozione di tracce di elementi	✔	✔	✔

✔	viene impiegata

4.3.3 Campi d’impiego microfiltrazione, ultrafiltrazione e nanofiltrazione

Tipo di filtrazione	Dimensioni delle particelle	Applicazione	Osservazione	Impiego per acqua potabile
Microfiltrazione	≥ 100 nm	Tecnologia alimentare Settore farmaceutico Trattamento delle acque reflue Prefiltrazione per osmosi inversa Filtri per impianto domestico	Filtrazione grossolana a membrana	✔
Ultrafiltrazione	≤ 10 nm	Settore farmaceutico Trattamento dell’acqua potabile	Rimuove anche i microrganismi più piccoli come i virus (diametro > 100 nm), funge da barriera antibatterica. È considerata la tecnologia del futuro per il trattamento di acqua di falda e di acqua sorgiva con penetrazione di acqua superficiale.	✔
Nanofiltrazione	≤ 1 nm	Trattamento delle acque di scarico di produzione	Rimuove i componenti chimici quali residui di medicinali, sostanze umiche, solfati, indurenti, tracce di elementi organici (pesticidi) e metalli pesanti	✘

Tipo di filtrazione

Dimensioni delle particelle

Applicazione

Osservazione

Impiego per acqua potabile

Microfiltrazione

≥ 100 nm

Tecnologia alimentare
Settore farmaceutico
Trattamento delle acque reflue
Prefiltrazione per osmosi inversa
Filtri per impianto domestico

Filtrazione grossolana a membrana

✔

Ultrafiltrazione

≤ 10 nm

Settore farmaceutico
Trattamento dell’acqua potabile

Rimuove anche i microrganismi più piccoli come i virus (diametro > 100 nm), funge da barriera antibatterica.

È considerata la tecnologia del futuro per il trattamento di acqua di falda e di acqua sorgiva con penetrazione di acqua superficiale.

✔

Nanofiltrazione

≤ 1 nm

Trattamento delle acque di scarico di produzione

Rimuove i componenti chimici quali residui di medicinali, sostanze umiche, solfati, indurenti, tracce di elementi organici (pesticidi) e metalli pesanti

✘

✔	viene impiegata
✘	non viene impiegata

I prodotti della Nussbaum non sono adatti per le applicazioni ad alta purezza o per il trasporto di medi con elevati requisisti di purezza (ad esempio acque ultrapure o gas medicali).

4.3.4 Osmosi inversa

4.3.4.1 Principio di funzionamento

L’osmosi si basa su una legge naturale fondamentale per cui due stati diversi tendono sempre a controbilanciarsi. Se due soluzioni saline con concentrazione diversa sono separate da una membrana semipermeabile (una membrana che faccia passare soltanto acqua), nella soluzione dal tenore di sale superiore giungerà acqua dalla soluzione con il tenore di sale inferiore finché il tenore di sale non sarà bilanciato in entrambe le soluzioni. Maggiore è la differenza di concentrazione tra le due soluzioni, maggiore è la tendenza al raggiungimento dell’equilibrio. Tale tendenza viene definita «pressione osmotica».

Nell’osmosi inversa, l’acqua viene sottoposta a pressione meccanica in senso contrario alla sua direzione di movimento normale attraverso una membrana semipermeabile con pori ultrasottili. Avviene così un processo di separazione molecolare. Tutte le sostanze estranee e inquinanti vengono trattenute e si ottiene acqua pura quasi al 100 %.

Per creare un flusso d’acqua in senso inverso alla pressione osmotica è necessario applicare energia sotto forma di pressione meccanica.

Grado di addolcimento	ca. 98 %
Salinità totale	< 0.8 mmol/l (ridotta)
Valore di conduzione elettrica	10 µS/cm (diminuita)

Proprietà dell’acqua osmotizzata

4.3.4.2 Campi d’impiego

L’acqua osmotizzata viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Laboratori Settore farmaceutico Settore sanitario Produzione di cosmetici Acqua di lavaggio per trattamento superfici Produzione di moduli fotovoltaici	✔*	✔**	✘

*	opportuno solo in casi eccezionali, ad esempio in alto mare o in regioni prive di impianti di trattamento dell’acqua
**	consentito unicamente con pezzi speciali e rubinetteria in acciaio inossidabile
✔	viene impiegata
✘	non viene impiegata

I prodotti della Nussbaum non sono adatti per le applicazioni ad alta purezza o per il trasporto di medi con elevati requisisti di purezza (ad esempio acque ultrapure o gas medicali).

4.4 Procedure fisiche

4.4.1 Principio di funzionamento

Tratto caratteristico delle procedure fisiche del trattamento dell’acqua è l’inalterabilità della composizione chimica dell’acqua. Indurenti e carbonati non vengono rimossi dall’acqua ma vengono solo impossibilitati a depositarsi in luoghi indesiderati.

Procedura	Principio di funzionamento	Osservazioni
Magneti	Con l’ausilio di campi elettrici o magnetici si modifica la struttura del calcare prevenendo il deposito di calcare.	–
Convertitori di calcare	La procedura si basa sul principio di formazione di nuclei di cristallizzazione. Il convertitore di calcare funziona con una superficie speciale appoggiata su un piccolo granulato ceramico. Quando l’acqua potabile entra in contatto con questa superficie ceramica si formano, in maniera naturale, nuclei di cristallizzazione. Il calcare disciolto in acqua si aggrega prevalentemente a questi cristalli di calcare. Il calcare presente nell’acqua fluisce pertanto con l’acqua stessa finché, al prelievo di acqua, non viene evacuato dalla rete di tubazioni e non crea più alcun deposito.	–
Trattamento elettrofisico	La procedura influisce direttamente sul rapporto tra calcio e acido carbonico. Funziona senza alcun coadiuvante o additivo. Coppie di elettrodi stimolano la formazione di cristalli da parte del calcare. I cristalli perdono la capacità di depositarsi sui tubi e vengono evacuati completamente dall’impianto con il flusso dell’acqua. I minerali importanti restano invece nell’acqua.	Grado di efficacia comprovato fino al 30 %
con CO₂ CalcFree	Si aggiunge all’acqua una quantità minima di CO₂ in funzione del grado di durezza, della temperatura e del consumo di acqua. Il calcare rimane in soluzione nell’acqua e non si deposita più. L’equilibrio tra calcio e acido carbonico può essere portato fino a una temperatura dell’acqua calda di 90 °C.	Tramite il sovradosaggio di CO₂ si può persino scomporre lentamente il calcare esistente. L’equilibrio tra calcio e acido carbonico viene impostato al minimo sul lato di CO₂ in eccesso. La CO₂ in eccesso è aggressiva e può scomporre il calcare presente ma può anche corrodere le condutture in rame e i pezzi speciali in bronzo.

Proprietà dell’acqua:

Nessuna variazione della composizione
Tramite cristallizzazione, il calcare contenuto viene mantenuto in soluzione.

4.4.2 Campi d’impiego

L’acqua sottoposta a procedure fisiche viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Trattamento dell’acqua potabile in abitazioni unifamiliari e plurifamiliari	✔	✔	✔

✔	viene impiegata

4.5 Irradiazione con raggi UV

4.5.1 Principio di funzionamento

L’irradiazione con luce ultravioletta è prevalentemente un processo di disinfezione. L’azione si basa sul danneggiamento del patrimonio genetico dei microrganismi. Essi perdono in tal modo la loro capacità replicativa. I germi non sono più in grado di proliferare.

Vantaggi:

Disinfezione senza sottoprodotti e senza impiego di sostanze chimiche
Odore e sapore dell’acqua potabile inalterati

Svantaggi:

La procedura con raggi UV non offre alcuna protezione per la rete. Per evitare una nuova contaminazione da germi nella rete sono necessarie un’acqua biologicamente stabile o una protezione aggiuntiva per la rete (cloro, biossido di cloro).
L’irradiazione con raggi UV deve riuscire ad agire direttamente sui microrganismi. L’acqua non deve presentare torbidezza perché la velatura potrebbe proteggere i microrganismi.

4.5.2 Campi d’impiego

L’acqua sottoposta a irradiazione con raggi UV viene impiegata nei seguenti ambiti:

Applicazione	Impiego per acqua potabile	Impiego con Optipress	Impiego con Optiflex
Trattamento dell’acqua potabile nell’approvvigionamento idrico Trattamento delle acque reflue	✔	✔	✔

✔	viene impiegata

4.6 Procedure esoteriche

Procedure esoteriche e rituali devono soddisfare svariate esigenze individuali. Non sono dimostrate con metodi scientifici classici e la loro applicazione è a discrezione dell’utente.

Generalmente non comportano rischi per la salute se viene impedita la contaminazione dell’acqua dovuta a germi.

In caso di inoculazione di acque provenienti da sorgenti speciali occorre tuttavia accertarsi che l’acqua inoculata sia igienicamente ineccepibile, onde evitare rischi per la salute.

4.7 Confronto dei parametri chimico-fisici delle acque trattate

Alcune procedure di trattamento dell’acqua modificano la sua composizione rispetto all’acqua grezza. La percentuale degli ioni di magnesio, di calcio e di sodio nonché di carbonati e di altri sali varia in funzione del trattamento dell’acqua. Tali variazioni influiscono anche sulla conducibilità elettrica dell’acqua, determinata dal numero di ioni che si muovono liberamente.