Potabilizzazione acqua: la trasformazione dell’acqua grezza in potabile

La potabilizzazione rappresenta l’insieme di trattamenti (non sempre necessari) per rendere l’acqua grezza (prelevata alla fonte)  adatta al consumo umano, ovvero potabile. L’acqua potabile, nello specifico, presenta specifiche caratteristiche organolettiche, chimiche, fisiche e biologiche definite dal Decreto Legislativo 31/2001 con cui in Italia è stata recepita la Direttiva 98/83/CE che, a livello europeo, ha elaborato i requisiti di potabilità definiti in primis dall’OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità). Per di rispondere a tali requisiti e diventare potabile, l’acqua grezza deve infatti essere trattata con procedure di tipo meccanico, chimico, fisico e di disinfezione a seconda della sua composizione, del suo aspetto e della presenza o meno di corpi estranei, inquinanti ed eventuali microrganismi. L’obiettivo è poter garantire alla popolazione acqua potabile da bere in sicurezza. Vediamo quindi insieme come avviene in generale la potabilizzazione dell’acqua, una serie di trattamenti necessari per permettere a ognuno di noi l’accesso, garantito sano e sicuro, a un nutriente prezioso: l’acqua da bere!

 

Acqua potabile: identikit sintetico

Le caratteristiche organolettiche (sapore, odore e aspetto), chimiche, fisiche e biologiche dell’acqua potabile sono definite per legge (Decreto Legislativo 31/2001) al fine di garantire alla popolazione l’assunzione in sicurezza di un nutriente essenziale all’organismo umano. In linea generale, l’acqua potabile:

• dal punto di vista organolettico deve essere limpida, inodore e insapore, o dal sapore gradevole ai più;
• dal punto di vista chimico-fisico deve rispondere a parametri che definiscono la sua composizione chimica in termine di concentrazione di minerali essenziali o meno e i valori ammessi di pH, conducibilità, residuo secco, conducibilità elettrica e durezza;
• dal punto di vista microbiologico deve essere priva di microrganismi pericolosi per la salute come Escherichia coli ed Enterococchi;
• in generale, deve essere controllata anche in termini di parametri indicativi ed emergenti, al fine di prevenire criticità, in particolare non note, in termini di qualità e sicurezza che derivino da potenziali rischi microbiologici, chimici e fisici, legati quindi anche alla presenza di inquinanti, sostanze tossiche e microrganismi non ancora definiti. 

In generale, con la potabilizzazione l’acqua grezza, ovvero quella prelevata alla fonte di approvvigionamento, viene sottoposta a trattamenti meccanici, fisici o chimici di captazione e separazione d, sostanze chimiche, inquinanti e altre molecole tossiche per facilitarne l’eliminazione o la riduzione della concentrazione entro i range valutati sicuri per l’uomo. Lo scopo è raggiungere le caratteristiche organolettiche, chimiche e fisiche dell’acqua potabile. La disinfezione dell’acqua, in aggiunta, è il trattamento necessario per eliminare ogni rischio microbiologico, Adesso vediamo quali sono i principali trattamenti di potabilizzazione dell’acqua 

Come funziona un impianto di potabilizzazione?

I trattamenti di potabilizzazione, dal punto di prelievo a quello di erogazione, si susseguono in vari passaggi  secondo uno schema ben preciso, focalizzato all’adeguamento dei parametri chimici, fisici, microbiologici, indicativi ed emergenti agli standard richiesti per legge per definire l’acqua potabile. Lo scopo è di eliminare  dall’acqua sia i più grossolani corpi estranei che gli elementi più microscopici in essa disciolti senza farsi sfuggire i pericolosi microrganismi invisibili che la contaminare. Lo schema di potabilizzazione dell’acqua prevede nello specifico l’impiego di trattamenti meccanici, chimici, fisici, chimico-fisici e di disinfezione che in linea generale si articolano in questo modo:

1. Grigliatura

Questo trattamento di tipo manuale o meccanico è focalizzato sulla separazione dei corpi estranei più voluminosi che potrebbero ostruire i tubi o danneggiare le pompe, ovvero i solidi grossolani non sedimentabili, come ad esempio rami, foglie, stracci o plastica, e i solidi grossolani sedimentabili come la ghiaia. A tal fine si utilizzano delle vere e proprie griglie di varie dimensioni definite n base all’interasse tra le barre come grossolane ( 5-10 cm), medie (2,5-5 cm) o  sottili (1-2,5 cm). L’eventuale presenza di microalghe che possono intasare i filtri necessita dell’impiego di un’ulteriore setacciatura o microstacciatura, un trattamento in grado di ridurle fino al 70%. 

2. Sedimentazione

Dopo la grigliatura l’acqua viene raccolta in vasche per la sedimentazione. La sedimentazione è il processo che permette di eliminare:

• le sostanze e i corpi sedimentabili, come sabbie, terriccio, limo, ecc., che precipitano sul fondo delle vasche per gravità o con l’aiuto di decantatori 
• quelli più fini non sedimentabili che tendono a galleggiare e a rendere torbida l’acqua, grazie alla combinazione di processi di coagulazione e/o flocculazione. 

In pratica, nel primo caso si procede prima al dissabbiamento dell’acqua per eliminare il 65-70% dei solidi sedimentabili sospesi che potrebbero interferire con i trattamenti a valle dell’impianto. In particolare, sono utilizzati dei decantatori che creano un fluido di tipo laminare che favorisce la sedimentazione delle particelle più pesanti sul fondo e la loro raccolta sotto forma di fanghi. Le particelle più leggere invece vengono sottoposte alla chiariflocculazione, un trattamento di tipo chimico che grazie all’utilizzo di sostanze colloidali specifiche, coagulanti, favorisce l’aggregazione di particelle, sostanze e microrganismi molto piccoli in fiocchi di dimensioni maggiori (flocculazione) che vengono poi eliminati per decantazione e, quando necessario, per filtrazione su sabbia quarzifera. Tale trattamento permette di eliminare i corpi più leggeri sospesi nell’acqua ma anche fino al 90% di microrganismi potenzialmente nocivi per l’uomo presenti nell’acqua con una notevole riduzione della carica virale e batterica. L’acqua in entrata nelle vasche di sedimentazione può essere fatta fluire in turbine superficiale per essere sottoposta a pre-aerazione, un processo che la arricchisce di ossigeno fino ai livelli di saturazione al fine di diminuire la carica microbiologica. 

3. Filtrazione dell’acqua

Dopo la captazione l’acqua viene sottoposta a filtrazione, il processo di affinazione che permette di eliminare i composti, i corpi e i microrganismi non sedimentabili adsorbendoli su particolari tipi di filtri. La scelta dei vari filtri permette di modulare la qualità dell’acqua in termini di composizione chimica, pH, durezza e conducibilità migliorandone anche odore, sapore e trasparenza. I principali trattamenti di filtrazione dell’acqua utilizzati negli impianti sono costituiti da:

 

• Impianti carbone attivo

 

L’acqua viene fatta passare attraverso filtri costituiti da carbone attivo granulare (GAC) che per adsorbimento è in grado di trattenere i metalli pesanti, varie sostanze gassose disciolte in acqua, i composti organoclorurati (cloroformio, metilcloroformio, tricloroetilene, percloroetilene, ecc.), i principali diserbanti (atrazina, bentazone, ecc.) o altri microinquinanti organici di origine industriale (ad es. trisfosfati, principi dell’industria farmaceutica, ecc.). In pratica è il trattamento indicato per rimuovere la presenza di inquinanti di origine industriale o agricola.

• Impianti a osmosi inversa 

Tale procedura permette di ridurre la concentrazione salina dell’acqua sfruttando la pressione osmotica tra due soluzioni acquose separate da una membrana semipermeabile. In pratica, viene applicata una pressione che  permette di far passare solo l’acqua attraverso la membrana riducendone così la concentrazione di sali. Tale procedura viene utilizzata limitatamente per ridurre la concentrazione di nitrati e di cromo e quando è necessaria. Infatti, può portare a una riduzione drastica anche di minerali essenziali per la salute dell’uomo e di cui l’acqua è una fonte importante di approvvigionamento. 

• Impianti a ossidazione e filtrazione 

Tale procedura viene utilizzata solo in situazioni particolari, ovvero quando si preleva l’acqua grezza da falde sotterranee ricche ad esempio di ferro e manganese. L’ossidazione prevede l’utilizzo di vari agenti ossidanti (ad esempio aria, ipoclorito di sodio, biossido di cloro, ozono, ecc.) che favoriscono la precipitazione di sali di ferro e manganese che vengono poi eliminati per filtrazione. La preclorazione invece favorisce la riduzione della carica batterica e l’eliminazione dell’ammoniaca, mentre l’ozonizzazione riduce sia la carica virale disattivando i virus che la concentrazione di aloformi e allo stesso tempo svolge un’azione decolorante e deodorizzante. 

4. Disinfezione dell’acqua

La disinfezione è il trattamento che permette di eliminare i microrganismi nocivi per l’uomo e di rientrare nei valori di potabilità definiti dai parametri microbiologici definiti per legge. La disinfezione avviene per clorazione finale con biossido di cloro in concentrazioni massime di 0,5 mg/l, tali da renderlo fortemente attivo contro i microrganismi da eliminare senza interagire con le altre sostanze organiche o chimiche e da permanere nell’acqua nei tempi necessari senza sviluppare sapori e odori sgradevoli. 

 

Analisi dell’acqua grezza e potabile: essenziali per la potabilizzazione!

Abbiamo visto che la potabilizzazione è il processo che rende l’acqua grezza  adatta al consumo umano, ovvero potabile. Con il termine di acqua grezza ci si riferisce:

• alle falde naturali profonde caratterizzate da acqua di elevata qualità alla sorgente
• a fiumi, laghi naturali e artificiali e mari, fonti idriche superficiali che nel tempo sono risultate sempre più difficili da gestire a causa di evidenti problemi di inquinamento. 

Quando si parla del problema di riduzione delle risorse idriche di qualità infatti ci si riferisce non solo alla diminuzione dell’acqua quasi pura nelle falde sotterranee a causa del loro sfruttamento massivo, ma anche al loro progressivo inquinamento che si aggiunge a quello delle acque superficiali. Purtroppo l’aumento della scarsità di fonti di riserve idriche naturali di qualità rappresenta il prezzo che oggi si paga a causa dell’industrializzazione e dell’inquinamento agricolo. Fortunatamente Gruppo CAP attinge da falde idriche sotterranee ancora di buona qualità, tant’è che quasi il 50% dell’acqua prelevata non necessita di trattamenti di potabilizzazione.

In ogni caso, l’analisi preliminare continua dell’acqua grezza rappresenta una procedura essenziale per strutturare un impianto di potabilizzazione efficace e focalizzato sull’obiettivo di raggiungere gli standard di potabilità definiti per legge. Tale analisi in pratica è necessaria per identificare i trattamenti necessari, anche innovativi, per rispondere ai parametri chimico-fisici, microbiologici e indicativi ed emergenti necessari a rendere l’acqua grezza potabile. 

In particolare, si ricorda che l’analisi preliminare dell’acqua del proprio pozzo è necessaria se la si vuole utilizzare ad uso domestico. Per prevenire eventuali criticità  è essenziale il costante monitoraggio e le analisi dell’acqua che scorre negli impianti come prevede Il Piano di Sicurezza dell’Acqua (PSA), o Water Safety Control (WSP), adottato da Gruppo CAP fin dal 2015,  che nello specifico ha introdotto il monitoraggio costante di alcuni parametri valutati come indicatori di qualità dell’acqua potabile del proprio territorio, come ad esempio la concentrazione di:

• macro-minerali (Solfati, Cloruri, Nitrati, Cloriti, Calcio, Sodio, Magnesio, Potassio);
• metalli pesanti (Ferro, Manganese, Cromo, Arsenico, Piombo, Nichel);
• solventi chimici (Clorurati e Aromatici);
• microinquinanti (diserbanti , pesticidi, altri composti chimici di sintesi);
• microbiologici (Coliformi totali, Escherichia coli, Enterococchi).

In sostanza, l’analisi continua dell’acqua dalla fonte di approvvigionamento fino al punto di immissione in ogni singola abitazione è fondamentale per garantire acqua potabile in sicurezza permettendo di intervenire nelle varie fasi di potabilizzazione e di prevenire e identificare eventuali criticità al fine di poter intervenire in tempo e nel miglior modo possibile. 

La potabilizzazione dell’acqua è un processo suddiviso in varie fasi focalizzate sull’intercettazione e l’eliminazione di sostanze o microrganismi non adatti al consumo umano, al fine di rispondere a precisi parametri definiti per legge. Il progressivo inquinamento delle falde sotterranee e delle risorse idriche superficiali ha reso tale processo sempre più flessibile e adattabile a eventuali criticità emergenti. L’obiettivo principale è sempre molto chiaro: garantire alla popolazione l’acqua potabile, un bene vitale!