La qualità dell’acqua destinata al consumo umano è correlata alle caratteristiche e alla purezza delle risorse idriche di superficie e sotterranee da conseguire con idonee misure di protezione degli acquiferi. Lo stesso scopo si può raggiungere applicando opportune misure di trattamento delle acque prima dell’erogazione per ottenere una riduzione dei pericoli degli elementi indesiderati e garantire l’idoneità al consumo dell’acqua nel corso della distribuzione.

La scelta di un sistema di trattamento è correlata a una molteplicità di fattori quali l’efficacia nell’abbattimento del rischio in funzione della tipologia di acqua trattata, la possibilità di tenere sotto controllo molteplici rischi e i costi di investimento, la disponibilità di spazi adeguati per il sistema, la gestione dei reagenti e dei prodotti di scarto del processo, la disponibilità di personale adeguatamente formato.

In generale la complessità e il costo dei sistemi di trattamento delle acque sono direttamente proporzionali al grado di inquinamento della risorsa idrica di origine (figura 1).

Solo una quota limitata, pari circa al 31% delle acque, subisce processi di potabilizzazione diversi dalla semplice disinfezione (figura 2), ma il dato varia notevolmente su base territoriale (figura 3); in particolare, la Basilicata e la Sardegna, in cui gli approvvigionamenti idro-potabili si basano per la gran parte su acque superficiali devono ricorrere alla potabilizzazione, rispettivamente, per circa l’84% e il 75% delle acque distribuite.

Figura 8. Complessità e costo delle tecnologie dei sistemi di potabilizzazione delle acque

Figura 1. Complessità e costo delle tecnologie dei sistemi di potabilizzazione delle acque

 

 

Figura 9. Dati nazionali su prelievi, trattamenti di potabilizzazione (diversi dalla semplice disinfezione), immissione nella rete di distribuzione ed erogazione di acque per consumo umano ai punti di utenza (elaborazione dati ISTAT 2012)

Figura 2. Dati nazionali su prelievi, trattamenti di potabilizzazione (diversi dalla semplice disinfezione), immissione nella rete di distribuzione ed erogazione di acque per consumo umano ai punti di utenza (elaborazione dati ISTAT 2012)

 

 

Figura 10. Distribuzione territoriale dei volumi di prelievi, trattamenti di potabilizzazione, immissione nella rete di distribuzione ed erogazione di acque per consumo umano ai punti di utenza (elaborazione dati ISTAT 2012)

Figura 3. Distribuzione territoriale dei volumi di prelievi, trattamenti di potabilizzazione, immissione nella rete di distribuzione ed erogazione di acque per consumo umano ai punti di utenza (elaborazione dati ISTAT 2012)


Il trattamento delle acque non opportunamente progettato, condotto e monitorato, può comportare pericoli legati all’impiego di prodotti e materiali non idonei o non garantire un’adeguata rimozione dei contaminanti. È per questo indispensabile che i trattamenti di potabilizzazione siano eseguiti da gestori idrici specializzati, sotto sorveglianza della competente autorità sanitaria.

Il processo di disinfezione dell’acqua garantisce l’inattivazione microbica anche per i patogeni più resistenti eventualmente presenti. Il metodo più comunemente usato è la clorazione mediante ipoclorito, cloro gassoso o biossido di cloro.Esistono anche altri trattamenti che prevedono l’ ozono o l’irradiazione ultravioletta. L’efficacia del trattamento è funzione della concentrazione del disinfettante introdotto in acqua e del tempo di contatto dello stesso ed è strettamente legata alle caratteristiche specifiche dell’acqua da trattare e delle condizioni di reazione; in particolare la disinfezione deve avvenire in condizioni controllate di torbidità, pH e temperatura.

Per garantire l’efficacia della disinfezione lungo tutta la filiera di distribuzione delle acque, la normativa definisce una concentrazione minima raccomandata di residuo di disinfettante, di assoluta sicurezza dal punto di vista sanitario.

Nella pratica della disinfezione, sono prese in considerazione molteplici misure per ridurre al minimo la formazione di sottoprodotti (DBP - Disinfection by Products) in quanto alcuni di essi, come nel caso dei trialometani, possono risultare tossici a certi livelli di concentrazione. Il controllo dei DBP è, comunque, subordinato alla necessità di garantire l’inattivazione dei microrganismi.

I benefici ottenuti in termini di protezione da rischi di malattie idro-diffuse sono stati confrontati con quelli risultanti dalla diffusione dell’utilizzo degli antibiotici o delle vaccinazioni. L’importanza sanitaria dei trattamenti delle acque è dimostrata dai dati che indicano come in tutto il mondo milioni di persone siano affette da patologie tropicali associate ad acque non igienicamente idonee. Si stima che a livello mondiale circa l’11 per cento della popolazione beva acqua contaminata e che ogni anno più di 700.000 bambini muoiano prima dei 5 anni di età in seguito a malattie diarroiche.

La legislazione italiana ha adottato un valore parametrico per i principali sottoprodotti da trattamento con ipoclorito (trialometani) notevolmente più stringente del valore della direttiva europea. In considerazione della diffusione della disinfezione con biossido di cloro, a livello nazionale è stato inserito il clorito, come parametro supplementare, adottando come limite il valore guida stabilito  dall’Organizzazione mondiale della sanità.


I trattamenti di acque di origine sotterranea sono generalmente finalizzati alla rimozione di inquinanti chimici geogenici quali ferro e manganese, arsenico, fluoro, vanadio, boro o uranio o anche composti di origine antropica come tri- e tetracloroetilene, ammoniaca, nitrati, pesticidi, cromo (VI). In particolari contesti possono essere richiesti trattamenti avanzati per la rimozione di composti organici di origine industriale, come i composti perfluoroalchilici.

I trattamenti convenzionali vanno dalla semplice disinfezione a processi più avanzati, che possono basarsi sull’ossidazione chimica in presenza di aria o specifici reagenti in serie con filtrazioni su sabbia, coagulazione, sedimentazione e/o chiariflocculazione, filtrazione e disinfezione. Il trattamento con carboni attivi può essere necessario in presenza di acque contaminate da microinquinanti organici quali pesticidi o solventi organoalogenati.

Tecnologie di assorbimento particolari quali allumina attiva e idrossido ferrico o resine a scambio ionico sono utilizzate per la rimozione di inquinanti inorganici quali arsenico, fluoro, boro o uranio.

In potenziali casi di contaminazione delle risorse idriche da radionuclidi possono essere utilizzati trattamenti quali la coagulazione, la filtrazione su sabbia, lo scambio ionico o l’osmosi inversa. Il grado di efficacia di rimozione varia secondo la tecnica e del radionuclide da rimuovere.


I trattamenti di potabilizzazione di acque superficiali richiedono generalmente tecnologie e processi complessi, correlati alla natura delle contaminazioni, sia naturali di origine microbiologica o chimica – come ammoniaca, sostanza organica, alghe, cianobatteri e cianotossine –  che antropiche dovute ad acque reflue, attività  agricole e industriali La criticità dei trattamenti è associata ai cambiamenti della composizione microbica o chimica delle acque dovuta a eventi climatici quali alluvioni o siccità.

I trattamenti sono articolati in più fasi tra cui: pre-trattamenti di filtrazione su sabbia, sedimentazione, pre-ossidazione chimica, chiarificazione per coagulazione, sedimentazione o flocculazione, filtrazione su carbone attivo e post-disinfezione finale.


A fianco dei trattamenti di filtrazione meccanica o convenzionale, in cui è effettuata una separazione fisica delle particelle solide sospese attraverso un mezzo filtrante di tipo granulare, esistono processi di filtrazione su membrana che consentono la rimozione simultanea di differenti specie chimiche e microrganismi che sonotrattenuti dai differenti sistemi di filtrazione, in funzione delle dimensioni (μm) e della loro massa molecolare (Dalton) (figura 11).

Secondo il grado di filtrazione, determinato anche dalla natura chimica e dalla struttura della membrana, si distinguono:

  • microfiltrazione, in grado di trattenere particelle di diametro 0,05-2 μm;
  • ultrafiltrazione, in grado di trattenere particelle di diametro 0,001-0,1 μm;
  • nanofiltrazione, in grado di trattenere particelle di diametro 0,001-0,01 μm;
  • osmosi inversa ed elettrodialisi, in grado di trattenere particelle di diametro <0,001 μm.

La riduzione dei costi energetici associati all’utilizzo dei processi di filtrazione a membrana sta consentendo una progressiva diffusione della tecnologia, in particolar modo applicata alla dissalazione delle acque. In tale contesto l’approvvigionamento da acque marine, associato a trattamenti di dissalazione, rappresenta una soluzione per garantire la disponibilità di acque potabili in diverse aree del mondo.

 

 

 

Figura 11. Efficienza dei processi di filtrazione nella rimozione di inquinanti microbiologici e chimici

Efficienza dei processi di filtrazione nella rimozione di inquinanti microbiologici e chimici


Data di pubblicazione: 6 ottobre 2016, ultimo aggiornamento 6 ottobre 2016

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