Nel settore del trattamento delle acque, garantire la sicurezza e la purezza dell'acqua attraverso metodi di disinfezione efficaci è fondamentale. Esistono diversi approcci chiave ai metodi di disinfezione nel trattamento delle acque, ciascuno con meccanismi e applicazioni uniche. Qui approfondiremo i vari metodi di disinfezione nel trattamento dell'acqua, assicurando che sia sicura per il consumo e l'uso.

Impatto degli abitanti microscopici

Gli abitanti microscopici degli ambienti acquatici possono essere divisi in due gruppi in base al loro impatto:

1. Batteri, funghi e alghe che causano l'incrostazione di tubature, scambiatori di calore, serbatoi di stoccaggio dell'acqua, componenti di filtri, ecc. Di solito vengono introdotti nell'acqua da fonti superficiali e si riproducono in condizioni favorevoli.
2. Microrganismi patogeni e condizionatamente patogeni: virus, batteri, funghi, uova di elminti, che possono causare malattie infettive nell'uomo e negli animali.

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Quali sono i metodi di disinfezione dell'acqua?

I metodi di disinfezione dell'acqua si basano sul loro principio d'azione:

• Metodi fisici o non chimici, in cui la disinfezione avviene attraverso l'influenza di fattori fisici (bollitura, ultravioletti, elettrolisi, osmosi inversa);
• Metodi chimici o reagenti, in cui alcuni reagenti (cloro, ozono, agenti non ossidanti) vengono aggiunti all'acqua;
• I metodi combinati prevedono la combinazione di entrambe le tecnologie, come l'ultrafiltrazione e la clorazione.

Ora analizzeremo più da vicino i metodi di disinfezione dell'acqua elencati, i vantaggi e gli svantaggi di ciascun metodo.

Metodi fisici di disinfezione dell'acqua

I metodi fisici si basano su processi fisici per eliminare i contaminanti senza l'uso di sostanze chimiche. Questi includono.

L'ebollizione

Portando l'acqua ad ebollizione, la maggior parte degli organismi patogeni viene uccisa, il che lo rende uno dei metodi di sterilizzazione dell'acqua più semplici e accessibili.

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È importante notare che per una disinfezione completa dell'acqua, non bisogna solo portarla ad ebollizione, ma farla bollire per almeno cinque minuti.

VANTAGGI:

• semplicità di esecuzione;
• nessuna necessità di attrezzature aggiuntive;
• efficacia contro la maggior parte dei microrganismi patogeni;
• oltre alla disinfezione, riduce la durezza e la torbidità dell'acqua.

SVANTAGGI:

• aumento significativo del consumo energetico con l'aumento del volume d'acqua;
• durata elevata;
• possibilità di contaminazione secondaria.

Ultravioletti

Fin dall'antichità, l'umanità conosce gli effetti benefici della luce solare. Grazie ai raggi ultravioletti, che sono uno dei componenti dello spettro UV, sono in grado di rompere la struttura della timina nel DNA dei microrganismi. Di conseguenza, i batteri e i virus perdono la loro capacità di riprodursi sia nell'acqua che nel corpo umano.

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Il metodo più semplice di disinfezione UV dell'acqua è il metodo SODIS. L'acqua, filtrata per rimuovere le particelle meccaniche più grandi di 50 micron, viene versata in bottiglie in PET (polietilene tereftalato), che vengono posizionate su una superficie esposta alla luce solare diretta. Lo svantaggio principale di questo metodo è la necessità di una luce solare attiva. Il metodo è più efficace nella fascia tra i 35 gradi di latitudine nord e sud, dove la disinfezione richiede circa sei ore. Quando l'intensità della luce solare diminuisce, la durata della disinfezione aumenta.

I dispositivi per la disinfezione dell'acqua sono prodotti sotto forma di tubi meccanici cilindrici con un emettitore a manicotto di quarzo. L'acqua entra nell'alloggiamento e scorre intorno al manicotto, venendo così esposta alla radiazione UV e disinfettata. La lunghezza d'onda nella maggior parte di questi dispositivi è di circa 250 nm.

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Oggi, tali dispositivi sono utilizzati per la disinfezione preventiva dell'acqua potabile e domestica, dopo complessi sistemi di purificazione. L'installazione di un emettitore di questo tipo previene l'intasamento di tubature, elementi filtranti, lavatrici e così via.

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VANTAGGI:

• metodo facile da usare;
• non richiede attrezzature ingombranti;
• non richiede un dosaggio costante di reagenti;
• non introduce inquinamento secondario nell'acqua, a differenza della disinfezione con reagenti;
• basso consumo energetico.

SVANTAGGI:

• non è efficace contro un'ampia gamma di microrganismi; i metodi combinati sono consigliati per l'acqua contaminata da agenti patogeni;
• è necessario sostituire regolarmente la fonte di irradiazione;
• l'acqua deve essere priva di particelle meccaniche prima di passare attraverso il dispositivo, in quanto possono ridurre l'efficacia del metodo del 50%;
• nessuna azione prolungata.

Osmosi inversa e ultrafiltrazione

La dimensione dei pori delle membrane di osmosi inversa è 4000 volte più piccola di quella delle più piccole cellule batteriche e 200 volte più piccola di quella delle particelle virali. Pertanto, questi filtri sono in grado di trattenere il 100% dei microrganismi. Questa tecnologia viene utilizzata principalmente per purificare l'acqua potabile. È la base dei filtri domestici, dei distributori automatici, dei chioschi di distribuzione dell'acqua e persino della produzione di alimenti e bevande.

VANTAGGI:

• rimozione del 100% di virus e batteri;
• dimensioni compatte ed elevata produttività;
• rispetto dell'ambiente;
• rimozione di altre tossine oltre agli inquinanti microbiologici: metalli pesanti, sostanze organiche, cloro, ecc.

SVANTAGGI:

• costo relativamente alto della tecnologia;
• grande quantità di acque reflue - dal 20 al 70% della produzione, a seconda delle dimensioni e della pressione della membrana;
• mancanza di azione prolungata, che limita l'utilizzo dell'acqua direttamente al punto di consumo. In alternativa, l'acqua richiede una disinfezione combinata.

Le membrane di ultrafiltrazione hanno dimensioni dei pori relativamente grandi che possono consentire il passaggio parziale delle particelle virali, quindi questo metodo può essere utilizzato solo in combinazione con reagenti o luce ultravioletta.

Metodi chimici di disinfezione dell'acqua

I metodi di disinfezione con reagenti, come avrà intuito, prevedono l'aggiunta di determinate sostanze all'acqua. Questi composti si dividono in due gruppi:

• Agenti ossidanti - distruggono la struttura cellulare dei microrganismi ossidandoli, mentre vengono ridotti a composti meno attivi.
• Agenti non ossidanti - forniscono un'azione battericida attraverso effetti specifici sui microrganismi, bloccandone la riproduzione.

Di seguito parleremo dei principali metodi di disinfezione dell'acqua, dei loro svantaggi e vantaggi.

Clorazione

Questo metodo prevede l'aggiunta all'acqua di composti contenenti cloro attivo, in grado di ossidare i microrganismi e la materia organica.

Di seguito sono riportati i principali disinfettanti a base di cloro:

• Acqua clorata - ha un buon effetto disinfettante e può essere facilmente dosato nell'acqua. Lo svantaggio è rappresentato dai maggiori requisiti di sicurezza per lo stoccaggio.
• L'ipoclorito di sodio o di calcio sono i disinfettanti più comuni oggi. Sono prodotti sotto forma di granuli, che si sciolgono in acqua e vengono dosati in forma liquida. Sono comodi da trasportare, ma non sono efficaci contro le cisti e la loro efficacia diminuisce con la conservazione prolungata.
• Sali di acido cloroisocianurico, che vengono utilizzati principalmente per scopi tecnici per piscine, serbatoi, sistemi di approvvigionamento idrico secondario, ma a volte anche per disinfettare l'acqua potabile in condizioni di campo. I preparati sono prodotti sotto forma di compresse, comode per il trasporto e la conservazione, e hanno un'elevata efficienza.
• Le clorammine sono utilizzate negli impianti di trattamento dell'acqua centralizzati e vengono dosate nell'acqua sotto forma di soluzione. Il vantaggio di questo metodo è l'effetto duraturo. Gli svantaggi includono un odore più forte e una minore efficacia.
• Il biossido di cloro è uno dei più forti ossidanti del cloro, forma pochi prodotti collaterali, ma può essere ottenuto solo in loco, quindi non è molto utilizzato nel trattamento delle acque.
• Calce clorata (una miscela di ipoclorito di calcio, cloruro e idrossido).

Oggi, la clorazione è il metodo più comune di disinfezione dell'acqua. Ciò è dovuto all'elevata efficienza del cloro contro il 99% dei microrganismi e al suo effetto duraturo. Ciò significa che l'acqua fornita alla conduttura contiene una piccola quantità di cloro. Può ossidare le impurità, compresi i microrganismi, il cloro e la materia organica che causa la decolorazione dell'acqua.

IN CHE MODO IL CLORO È PERICOLOSO PER GLI ESSERI UMANI?

La clorazione

Ci sono due fattori da considerare quando si parla dei pericoli del cloro. Il cloro attivo, che causa l'odore di cloro nell'acqua di rubinetto o nelle piscine, ha proprietà che possono seccare la pelle e i capelli e causare irritazioni alle mucose nasali e oculari. Tuttavia, si disperde rapidamente dall'acqua durante la conservazione e non rappresenta un vero pericolo per gli esseri umani.

Tuttavia, ci sono conseguenze nascoste dell'uso del cloro come disinfettante. Queste includono la formazione di sottoprodotti derivanti dalla reazione del cloro con la materia organica presente nell'acqua di superficie e la crescita microbiologica sulle superfici dei tubi. Questi composti sono chiamati "trialometani" (idrocarburi in cui uno o più atomi sono sostituiti dal cloro). L'inquinante idrico più comune è il cloroformio (70-90% di tutti i trialometani).

La tossicità di questi composti ha due meccanismi:

• Partecipando al metabolismo, i cloroorganici promuovono il rilascio di sostanze tossiche che hanno effetti sistemici;
• Nel secondo percorso di interazione, si formano radicali liberi che hanno un effetto cancerogeno.

Gli studi condotti ripetutamente in diversi Paesi mostrano una correlazione tra il consumo di acqua clorata da bere e lo sviluppo di tumori del tratto gastrointestinale.

Tuttavia, il problema dei clororganici può essere risolto con successo anche con i più semplici filtri a carbone.

Ozonizzazione

L'ozono è un potente ossidante. È efficace contro tutti i microrganismi e le loro spore. Tuttavia, non è efficace per rimuovere le biofilm e quindi non è adatto per disinfettare contenitori e piscine.

L'ozono viene generato direttamente nell'impianto di trattamento dell'acqua su speciali generatori di ozono, che contengono un generatore di ozono, una colonna per scioglierlo e farlo interagire con l'acqua e un filtro meccanico per rimuovere le particelle ossidate. Il diagramma illustra il processo.

Come risultato dell'interazione dell'ozono con l'acqua, si formano aldeidi, chetoni e acidi organici, che hanno anche un effetto tossico. Pertanto, dopo l'ozonizzazione, è necessario utilizzare anche filtri a carbone attivo.

VANTAGGI:

• Alta efficienza contro tutti i microrganismi;
• Assenza di triclorometani come sottoprodotti;
• Rimuove i sapori e gli odori estranei.

SVANTAGGI:

• Richiede attrezzature costose;
• Maggiori requisiti di sicurezza e formazione del personale;
• Formazione di prodotti secondari tossici per l'uomo.

Reagenti non ossidanti per la purificazione dell'acqua

Si tratta di composti organici complessi che possono danneggiare la struttura cellulare dei microrganismi, con conseguente arresto della loro riproduzione. Tali reagenti sono utilizzati principalmente per la disinfezione delle tubature dell'acqua, delle acque domestiche e domestiche, e meno frequentemente per l'acqua potabile, in quanto tali reagenti, come i derivati del cloro, devono essere rimossi con il carbone attivo immediatamente prima dell'utilizzo dell'acqua.

VANTAGGI:

• elevata efficacia contro i microrganismi, compreso il biofilm;
• assenza di odori sgradevoli;
• forma comoda per il trasporto e la conservazione.

SVANTAGGI:

• effetti sull'uomo non sufficientemente studiati e necessità di rimuovere il reagente in eccesso dall'acqua potabile;
• impossibilità di essere utilizzato in combinazione con gli ossidanti.

Uso dell'argento e di altri metalli

Sin dall'antichità, l'argento è stato utilizzato come disinfettante quando l'acqua veniva versata in contenitori d'argento. Oggi è stato dimostrato che questo metodo di disinfezione dell'acqua non è efficace. Sono stati osservati alcuni risultati dopo aver aggiunto all'acqua argento ionico e altri metalli come rame e stagno. Tuttavia, alle concentrazioni massime consentite, il tempo di disinfezione richiede almeno due ore. Si sottolinea inoltre che l'argento non è efficace contro le cisti, la maggior parte dei batteri e i virus. Oggi, le soluzioni di argento vengono talvolta dosate nell'acqua potabile per ridurre l'incrostazione biologica dei contenitori e delle attrezzature.

Metodi combinati di disinfezione dell'acqua

La combinazione di metodi fisici e chimici può migliorare l'efficacia dei metodi di disinfezione nel trattamento dell'acqua.

Ad esempio, l'ultrafiltrazione garantisce la rimozione dei batteri e della maggior parte delle impurità organiche. Allo stesso tempo, garantisce un alto livello di trasparenza dell'acqua, che consente la disinfezione finale dell'acqua dai virus utilizzando la radiazione ultravioletta. Anche l'uso del cloro per queste acque è efficace, in quanto il basso contenuto organico garantisce un basso contenuto di composti organici clorurati, che sono pericolosi per gli esseri umani, ma allo stesso tempo, l'azione prolungata del cloro viene preservata.

Tecnologie emergenti

Vengono continuamente sviluppate tecnologie innovative per migliorare i tipi di disinfezione dell'acqua:

• Fotocatalisi: Utilizza la luce per attivare un catalizzatore, in genere il biossido di titanio, che produce radicali liberi in grado di decomporre gli inquinanti organici e uccidere i microrganismi.
• Sonicazione: L'applicazione di onde ultrasonore per agitare e disgregare la struttura cellulare degli agenti patogeni nell'acqua.

Conclusione

La scelta del metodo di disinfezione dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di acqua da trattare, la natura dei contaminanti presenti e il livello di purezza richiesto per l'uso previsto dell'acqua. La comprensione di questi diversi metodi di disinfezione dell'acqua aiuta a selezionare la tecnologia più appropriata per garantire un'acqua sicura e pulita.

Si senta libero di approfondire ciascuno di questi metodi o di chiedere informazioni su aspetti specifici della disinfezione nel trattamento dell'acqua nei commenti qui sotto. Le sue domande sono sempre ben accette!