Tecniche di filtrazione dell’acqua

La filtrazione è una tecnica molto efficace per rimuovere le sostanze solide presenti nell’acqua. Nella sua definizione più generale la filtrazione consiste nel passaggio di un liquido o di un gas attraverso un mezzo che svolge un’azione purificante, attraverso la rimozione dei corpi estranei presenti.

Potabilizzazione dell’acqua tramite filtrazione

La filtrazione è una delle tecniche di potabilizzazione più utilizzate, già nota e impiegata nei secoli passati per il miglioramento della qualità dell’acqua. Nella potabilizzazione dell’acqua il primo passo consiste nella rimozione dei solidi sospesi, che possono essere presenti in varie dimensioni (generalmente frazioni di millimetro) e differente natura (organica, inorganica, microbiologica). La chiarificazione è necessaria non soltanto per migliorare la qualità estetica dell’acqua, ma anche e soprattutto per rimuovere le sostanze indesiderabili che normalmente vi sono presenti.

Esistono molteplici sistemi di separazione solido-liquido:

  • separazione per gravità (tecnica già usata dalle antiche civiltà) per la rimozione, grossolana, del materiale in sospensione tramite decantazione;
  • filtrazione con mezzi granulari (per es. filtri a sabbia), alla quale può essere abbinato il dosaggio di prodotti chimici con potere coagulante e flocculante;
  • filtrazione fisica tramite barriere e senza l’uso di prodotti chimici;
  • trattamenti di separazione a membrana

La scelta del tipo di tecnica di filtrazione dipende essenzialmente da cosa c’è nell’acqua e dal livello di purezza che si intende ottenere.

Sostanze presenti nell’acqua non filtrata

Un’acqua grezza contiene elevate quantità di materiale sospeso grossolano, con dimensioni variabili intorno alla frazione del millimetro. Un’acqua potabilizzata, soprattutto se di origine superficiale, è stata sottoposta a numerosi trattamenti tra i quali la filtrazione, ragione per cui appare generalmente limpida e trasparente; ciò non significa però che non contenga nessun tipo di materiale estraneo. Normalmente una comune acqua potabile contiene una certa quantità di materiale sospeso di piccole dimensioni, invisibile ad occhio nudo, che può essere trattenuto attraverso un semplice filtro a cartuccia con maglia intorno ai 10 micron (1 micron = 1 millesimo di millimetro). Dimensioni inferiori le hanno i batteri (da 0,1 a 10 micron) e ancora più piccoli sono i virus (da 0,01 a 0,1 micron).

Seppur in modesta concentrazione sono normalmente presenti anche una varietà sterminata di sostanze di origine naturale e antropica, con dimensioni a livello molecolare (da 0,001 a 0,01 micron); infine i sali disciolti, presenti in forma ionica ovvero con dimensioni < 0,001 micron. Praticamente qualsiasi sostanza estranea presente nell’acqua può essere rimossa con il filtro giusto, a partire dai corpuscoli più grossolani attraverso semplici filtri a sedimenti per arrivare a livello ionico con le membrane per osmosi inversa.

Di seguito uno schema semplificato:filtration spectrum tecniche di filtrazione dell'acqua

Tecniche di filtrazione dell’acqua del rubinetto

La filtrazione che viene normalmente utilizzata negli impianti di trattamento domestico è quindi una delle svariate tecniche di separazione che consente di migliorare la qualità dell’acqua. Tale  filtrazione si effettua generalmente con cartucce filtranti ad azione meccanica, che basano il loro funzionamento su un concetto molto semplice: si interpone al passaggio dell’acqua una barriera costituita da una maglia filtrante con una determinata dimensione dei fori, tutto ciò che ha dimensioni fisiche superiori viene trattenuto, il resto passa.

L’acqua che attraversa queste cartucce viene quindi chiarificata, tanto meglio quanto più piccoli sono i fori di passaggio.

Filtrazione trasversale dell’acqua

Si tratta della cosiddetta filtrazione trasversale, perché tutta l’acqua attraversa l’elemento filtrante, ovvero la quantità di acqua in ingresso corrisponde a quella filtrata; diversamente da quanto avviene con alcune membrane (filtrazione tangenziale) che dividono il flusso in ingresso in due parti: il permeato (acqua filtrata) e il concentrato (la percentuale di acqua che va allo scarto).

I filtri, che sono generalmente costituiti da una rete sintetica oppure metallica, vengono alloggiati in appositi contenitori di facile apertura per consentire la manutenzione periodica (sostituzione o lavaggio dell’elemento filtrante).

Microfiltrazione

Il grado di filtrazione di questi elementi è dell’ordine dei micron, da cui il termine “microfiltrazione”.

Una maggiore efficacia la si ottiene utilizzando membrane microporose in grado di trattenere particelle con dimensioni comprese nell’intervallo 0,05–1 micron; tali membrane sono costituite da polimeri sintetici (polipropilene, polisulfone, ecc), ma possono essere anche di materiale ceramico.

Ultrafiltrazione 

Oltre alla microfiltrazione esistono i processi di ultrafiltrazione, nanofiltrazione ed osmosi inversa, che differiscono tra loro per la tipologia della membrana e di conseguenza per le dimensioni delle particelle trattenute. Il filtro Culligan Pure ad esempio consente di effettuare un’ultrafiltrazione dell’acqua, in linea oppure al punto d’uso, a seconda del modello. La membrana sintetica in Medisulfone® di cui è costituito permette di costruire stadi filtranti altamente efficienti, in grado di impedire il passaggio di qualsiasi sostanza con peso molecolare superiore ai 15 kD: batteri, virus ed endotossine vengono trattenute, comprese le specie più difficili come la Giardia ed il Cryptosporidium, normalmente presenti nelle acque superficiali e particolarmente resistenti all’azione del cloro. Con la tecnologia dell’ultrafiltrazione quindi oltre all’effetto filtrante si ottiene anche quello disinfettante.

Con i trattamenti a membrana più spinti si possono rimuovere anche le sostanze disciolte nell’acqua a livello molecolare, sino arrivare ai singoli ioni con l’osmosi inversa; una tecnica quest’ultima particolarmente utilizzata per l’eliminazione di elementi indesiderabili e per ridurre la salinità. Per il trattamento di affinamento dell’acqua potabile la microfiltrazione è normalmente una tecnica che dà risultati qualitativi più che soddisfacenti, soprattutto se abbinata ad idonei filtri a carbone attivo (generalmente del tipo Carbon Block), con i quali è possibile eliminare qualsiasi traccia di odori e sapori sgradevoli, oltre al residuo di cloro impiegato come copertura disinfettante in rete. La microfiltrazione, oltre ad essere utilizzata nel trattamento delle acque, sia potabili che reflue, viene impiegata anche nell’industria alimentare per il trattamento di liquidi come vino e latte al fine di migliorarne la conservabilità.

Impianti di filtrazione dell’acqua in ambito domestico.

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