Disinfezione

- SISTEMI DI DISINFEZIONE -
Da decenni la disinfezione delle acque avviene con varie metodiche di trattamento: dai raggi UV al dosaggio di reagenti ossidanti (cloro, ozono, ecc.). Queste a loro volta si sono evolute e differenziate in funzione dei vari accorgimenti tecnologici legati all’innovazione della componentistica realizzativa. L’impiego dei raggi UV permette una debatterizzazione per il 99,9999%, ma non permette una residua azione disinfettante di sicurezza, in quanto trattasi di azione fisica efficace nelle immediatezze dell’impianto (lampade ad UV). I costi degli impianti ad ozono sono piuttosto elevati e spesso giustificati soltanto da attività produttive come le industrie farmaceutiche. Ad oggi il sistema più impiegato per la disinfezione delle acque destinate al consumo umano è legato al dosaggio di una soluzione disinfettante a base d’ipoclorito di sodio. Il cloro, noto elemento ossidante, è il componente fondamentale del processo di disinfezione in questione, ma il suo impiego è vincolato ad alcuni fattori imprescindibili: - non devono esserci elevati rischi di pericolosità nelle fasi di trasporto e stoccaggio - deve essere garantita un certa affidabilità in fase di dosaggio - bassi tempi di reazione - permanenza dell’azione disinfettante per un tempo ragionevole - reperibilità sul mercato - basso costo ed altri ancora se ne potrebbero rintracciare. Il cloro impiegato nei sistemi di disinfezioni può essere principalmente presente come ipoclorito di sodio o come biossido di cloro. Dove quest’ultimo supera l’ipoclorito di sodio in reattività ed efficienza d’ossidazione, non sviluppando, inoltre, eccessivi quantitativi di composti con eventuali inquinanti organici, purtroppo non è presente in commercio, bensì è realizzabile con opportuni reattori che impiegano reagenti estremamente reattivi fra di loro, con le relative difficoltà di stoccaggio per gli stessi. Lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni ha permesso di realizzare soluzioni impiantistiche affidabili nell’evitare il rischio di reazioni indesiderate (i reagenti – acido cloridrico e clorito di sodio – in miscelazione incontrollata sviluppano un gas tossico). Va sottolineato, inoltre, il minore costo d’investimento relativo ai sistemi di disinfezione con ipoclorito di sodio. Il dosaggio dell’ipoclorito di sodio può avvenire con sistemi più o meno controllati, in funzione dell’impiego finale cui l’acqua è destinata. Per grandi volumi di stoccaggio di acqua grezza, nelle industrie è spesso presente un primo sistema di dosaggio detto al “break point”: questo si realizza con un contatore, installato sulla linea in ingresso all’accumulo, che da un segnale di consenso elettrico ad una pompa dosatrice; questa immette l’ipoclorito di sodio in vasca, dove con gli opportuni tempi, in funzione dei volumi e della dinamica dei fluidi presente in vasca, si realizza una disinfezione grossolana con un forte residuo di cloro attivo libero. Il sistema di disinfezione per gli impianti le cui utenze direttamente servite sono esseri umani risulta essere composto da più strumenti, al fine di garantire i valori di cloro attivo libero imposto dalla normativa vigente e l’incolumità dei consumatori finali. Fra gli strumenti che vengono implementati spicca per importanza la “cella clororesiduometrica”. Questa ha il compito di misurare il valore di cloro attivo libero contenuto nell’acqua in distribuzione alle utenze e, per valori dissimili delle impostazioni programmate su di uno strumento a parte (regolatore), permette di calibrare il dosaggio della soluzione disinfettante. La misura di cloro attivo libero è stata, ed è ancora oggi, oggetto di disputa tecnologica fra le case produttrici del settore. Alcune di queste propongono un sistema di misura del tipo colorimetrico fotometrico, basato sul campionamento temporizzato dell’acqua in distribuzione; sul campione si aggiungono dei reagenti coloranti che rivelano il valore di cloro attivo libero. Il colore così determinatosi è funzione del valore di cloro attivo libero. Quindi un fascio di luce attraversa il flacone di campione in esame. Dall’altra parte della sorgente del fascio di luce, un sensore determinerà l’abbattimento dell’intensità luminosa in funzione del colore del campione. Da qui la misura del cloro attivo libero. A prescindere dalla continua necessità di attenzionare lo strumento per la periodica sostituzione dei reagenti, si sottolinea come la misura presenti due difetti principali:





in caso di acqua non trasparente, come spesso capita, il colore della reazione di cui sopra viene falsato, così come la misura e, conseguentemente, il dosaggio della soluzione disinfettante; questo tipo di misura non avviene in continuo, determinando notevoli tempi di latenza fra la misura e la relativa azione correttiva (dosare/non dosare). Le misure più affidabili derivano da celle amperometriche a deflusso, dove la misura in continuo del valore di cloro attivo libero si ricava dal continuo passaggio di un trafilamento dell’acqua in distribuzione attraverso due piastre metalliche (una in rame, detta di “riferimento”, e l’altra in metallo nobile, spesso oro o platino). Al passaggio dell’acqua con cloro attivo libero si sviluppa una differenza di potenziale che, come corrente elettrica diventa segnale convertito in lettura – misura su una centralina elettronica di controllo e programmazione, in grado di gestire le pompe dosatrici (se ne prevedono sempre due per garantire la continuità del processo anche in caso di manutenzione e/o guasto di una delle due). La pulizia delle piastre metalliche è garantita, inoltre, a meno di parti meccaniche – elettriche in movimento, da materiale abrasivo mantenuto dalla dinamica stessa dell’acqua. I sistemi di disinfezione basati sull'impiego dell'ipoclorito di sodio e realizzati dalla A.S.A. Ingegneria e Tecnologie Ambientali s.r.l. assicurano la sicura disinfezione dell'acqua con precisione ed affidabilità. Il cuore intelligente dell'intero sistema è rappresentato dall'accoppiamento della cella amperometrica a deflusso e la centralina elettronica di controllo e programmazione.

- IL BIOSSIDO DI CLORO NELLA POTABILIZZAZIONE DELL’ACQUA -
Il biossido di cloro trova sempre più vasti campi d’applicazione per la nota efficacia ossidante e per la facilità di produzione della sua soluzione acquosa nel luogo di applicazione. La reattività del biossido di cloro con i composti organici spiega la maggior parte delle applicazioni tecniche. La conoscenza del prodotto, anche se oggi largamente impiegato, deve essere messa a disposizione di una più larga schiera di tecnici. Sono cadute le impressioni errate secondo le quali il biossido di cloro ed il clorato di sodio sono spontaneamente esplosivi in presenza di corpi organici. Questa considerazione appare giustificata per gli ossidi allo stato puro o per il clorito solido. Tuttavia, secondo l’esperienza acquisita, le reazioni delle soluzioni di biossido di cloro con i composti organici solubili non presentano maggiore pericolo di quello che si può aspettare nella chimica organica in generale. Ai settori già conosciuti della eliminazione degli acidi umici e dei fenoli, della desolforazione, defenizzazione e demanganizzazione, altri se ne affiancano e si stanno sviluppando, come nel campo della deodorazione, del trattamento dell’acqua nell’industria alimentare, nel trattamento degli effluenti presso le stazioni di ossidazione biologica dei liquami domestici. Il campo di maggiore applicazione resta sempre la disinfezione delle acqua destinate alla potabilizzazione. Dal 1908, infatti, il cloro e i suoi derivati, in particolare il ClO₂, hanno portato negli Stati Uniti ed in varie parti del mondo alla scomparsa delle infezioni nate e propagate dalle acqua. I disinfettanti eliminano in tutte le acqua i micro-organismi patogeni raggiungendo i tre obbiettivi principali:

Prevenire la trasmissione delle malattie;
Interrompere la catena infettiva;
Dare all’acqua nelle reti di distribuzione una capacità disinfettante per un periodo ragionevole di tempo.
Il biossido di cloro si è rivelato un disinfettante molto idoneo, con caratteristiche di permanenza disinfettante, di azione rapida nei confronti dei micro – organismi patogeni. L’alta efficacia del prodotto induce ad adottarlo anche nella disinfezione dei liquami trattati prima dello sversamento in pubblica fognatura o altro corpo ricettore.
APPLICAZIONI DEL BIOSSIDO DI CLORO
Per le sue energiche proprietà ossidanti il biossido di cloro viene usato con successo per il trattamento delle acque nei seguenti casi:
Eliminazione dei cattivi odori e sapori;
Sterilizzazione delle acqua di consumo, di piscine e per l’industria;
Eliminazione dei residui fenolici;
Distruzione delle alghe;
Distruzione dei composti riducenti (idrocarburi, composti solforati,…);
Ossidazione dei metalli pesanti (ferro, manganese,…).
Il biossido di cloro viene attualmente utilizzato nel trattamento dell’acqua per la potabilizzazione. I suoi impieghi principali sono:
Disinfezione delle acque di pozzo, acque superficiali e acque di falda come trattamento finale in rete
Ossidazione dei composti organici, ferro, manganese, acidi umici, ecc.
Come disinfettante ebbe il suo battesimo negli Stati Uniti nel 1944, ove fu adottato alle Cascate del Niagara e ora è utilizzato in centinaia di stazioni in tutto il mondo, dalle acque del Po di Torino a quelle del Modenese (San Gallo), dalla Mosa di Tailfer in Belgio alla Senna di Parigi, dalle acqua sotterranee di Basilea alle acque del lago Lemano. Non solo le acqua di pozzo o sotterranee vengono disinfettate con biossido di cloro, ma anche le acque di superficie, dopo il trattamento finale con ozono, sono trattate vantaggiosamente con ClO₂ il quale assicura un’azione battericida nella rete per parecchio tempo. Infatti una caratteristica del biossido di cloro è la permanenza nell’acqua fino a 48 ore, oltre alla nota rapidità d’azione sui batteri.
In Italia l’Acquedotto di Torino fin dal 1958 usa in preclorazione il biossido di cloro per il trattamento di sostanze organiche aromatiche, unitamente al cloro al “break-point”. L’azione dei due prodotti è probabilmente sinergica e risulta essere il trattamento migliore dell’acqua alla presa in fiume.
A seguito di prove effettuate, l’Acquedotto di Chioggia ha deciso di iniettare anche il ClO₂, unitamente al cloro già impiegato al break-point, nell’acqua dell’Adige, ottenendo miglioramenti sostanziali nelle qualità organolettiche dell’acqua finale, la quale è poi disinfettata dopo la filtrazione e prima dell’immissione in rete con piccole quantità di biossido di cloro. Miglioramenti sostanziali dal punto di vista batteriologico sono stati riscontrati dall’Acquedotto di Firenze con l’immissione di biossido di cloro anche alla presa dell’Arno.
È certo che la potabilizzazione di un’acqua superficiale deve consistere in varie operazioni (pretrattamento, flocculazione, ozonizzazione, carboni attivi…), le quali devono essere adottate tutte o in parte e armonizzate fra di loro in funzione della qualità dell’acqua disponibile, delle sue variazioni stagionali, dei picchi d’inquinamento.
Nella stazione di Saint Gall l’acqua, dopo la doppia filtrazione, l’ozonizzazione ed il passaggio su carbone attivo, è trattata con ClO₂ per impedire la riproliferazione dei germi in rete di distribuzione.
È necessario aggiungere che nel corso dell’impiego in preclorazione nelle acqua superficiali, l’ossidazione del ferro e del manganese è completa; può non esserlo nel caso di alcune sostanze organiche, ma i prodotti ossiclorati risultanti si formano in quantità talmente esigue da non presentare pericoli di tossicità; esse possono essere facilmente eliminate con i trattamenti ulteriori e, in certi casi, anche per fotolisi.