Chiariflocculazione
La chiariflocculazione è un trattamento chimico-fisico applicato alle acque da trattare o depurare e consiste principalmente nella precipitazione di sostanze sospese non sedimentabili (e, se presenti in soluzione, anche le sostanze sedimentabili).
Questo processo permette la precipitazione di solidi sospesi colloidali non sedimentabili (e anche dei solidi sedimentabili molto fini, difficili da eliminare con un trattamento fisico semplice a causa della loro velocità di sedimentazione estremamente bassa che richiederebbe sedimentatori di notevoli dimensioni o un bisogno di permanenza troppo lungo nel sedimentatore).
Con la chiariflocculazione si possono separare mediante precipitazione quasi tutte le particelle che causano la torbidità dell'acqua.
Questo processo permette:
- la precipitazione dei metalli
- una riduzione di COD e BOD
- una buona defosfatazione (rimozione del fosforo)
- un'ottima rimozione di olii e grassi, infatti, attraverso questo processo vengono rotte le emulsioni oleose consentendo il loro ritorno in superficie per poi effettuarne la disoleatura.
Meccanismo di funzionamento
Nel trattamento di chiariflocculazione si sfruttano le proprietà di alcune sostanze, dette coagulanti, che in determinate condizioni operative, formano in acqua dei composti insolubili dotati di carica elettrica di segno opposto (carica positiva) rispetto a quella dei colloidi costituenti la torbidità da eliminare (carica negativa). Pertanto, i composti coagulanti interagiscono con i colloidi provocando la formazione di microfiocchi.
I più utilizzati sono i coagulanti inorganici come:
- i derivati dell'alluminio: solfato di alluminio cloruro di alluminio, policloruro basico di alluminio
- i derivati del ferro: cloruro ferrico solfato ferrico, solfato ferroso
- calce spenta cioè idrossido di calcio e calce viva o ossido di calcio
I vari coagulanti agiscono secondo un proprio particolare e complesso meccanismo chimico-fisico non sempre ancora a pieno conosciuto ed interpretato.
Se le acque trattate vengono opportunamente agitate, i microfiocchi si aggregano ulteriormente tra di loro formando fiocchi con buone proprietà di sedimentazione e vengono trascinati verso il basso dagli idrossidi insolubili formatisi dalla reazione dei sali metallici, di cui sono costituiti i coagulanti inorganici, con gli ioni OH- presenti nell'acqua.
Inoltre i fiocchi, avendo una forma irregolare, nel loro moto verso il basso intrappolano particelle non coagulate creando un ulteriore effetto chiarificante.
In alcune acque, anche con un discreto dosaggio di coagulante, non si sviluppa un fiocco soddisfacente. In questi casi dopo l'aggiunta di coagulante viene aggiunto un coadiuvante di coagulazione.
Si possono dividere i coadiuvanti di coagulazione o flocculanti in:
- flocculanti minerali sono:la silice attivata, la sabbia fine silicea, farina di diatomee, l'argilla
- flocculanti inorganici sono: polielettroliti, polimeri organici di sintesi idrosolubili (determinano una notevole pesantezza e compattenza del fiocco), amidi, alginati.
I coadiuvanti di coagulazione aiutano l'azione coagulante dei reagenti coagulanti (permettendone anche una diminuzione della quantità da utilizzare) allargando l'intevallo di pH e di temperatura di reazione, migliorando le caratteristiche dei fiocchi e le interazioni tra questi, infatti grazie ai “ponteggi” dei polimeri, i piccoli fiocchi di particelle si agglomerano rapidamente in un fiocco molto più coeso che sedimenta rapidamente.
Generalmente i più efficaci coadiuvanti di coagulazione sono delle poliacrillammine leggermente anioniche con peso molecolare molto alto. Il tipo di coadiuvante di coagulazione più usato, per la precipitazione dei metalli pesanti, è quello
sintetico organico con dosaggi di 0,5–2,0 mg/l.
Il processo è costituito da 2 fasi fondamentali:
1) la coagulazione durante la quale avviene la destabilizzazione della sostanza colloidale
2) la flocculazione durante la quale avviene l'accrescimento dei coaguli.
La coagulazione avviene subito e ha una durata che va da 1 a 2 minuti, la flocculazione che avviene poco dopo dura dai 5 ai 20 minuti.
Durante tutto il processo è fondamentale mantenere una giusta agitazione, nel liquido da trattare, che deve essere nè troppo bassa (processo di chiaroflocculazione troppo circoscritto a causa di una scarsa distribuzione dei reagenti nell'acqua da trattare) nè troppo alta (per evitare la rottura dei fiocchi).
Le apparecchiature impiegate per la coagulazione devono realizzare un'agitazione rapida ed energica per la dissoluzione e la dispersione del coagulante. Per la flocculazione è richiesta un'agitazione moderata e lenta, affinché le particelle colloidali destabilizzate formino fiocchi di dimensioni sufficienti a sedimentare e che non si rompano.
Durante il processo di chiariflocculazione le particelle sospese presenti in soluzione formano via via aggregati di maggiori dimensioni e di peso fino a precipitare ed essere quindi separate dall'acqua trattata sotto forma di sedimenti o fango.
Applicazioni
La chiariflocculazione è un trattamento tradizionale e consolidato. La sequenza di operazioni sedimentazione-precipitazione-coagulazione-flocculazione è la tecnica più comunemente utilizzata nel mondo per la produzione di acqua potabile. Il processo richiede bassi costi per elevati volumi di acqua depurata. È un processo affidabile, adatto al controllo automatico.
Tra le numerose applicazioni della chiariflocculazione si annoverano:
- potabilizzazione di acque di superficie;
- pre-trattamento nella filtrazione, osmosi inversa nei settori civili e/o industriali;
- pre-trattamento acque reflue urbane;
- post-trattamento acque reflue urbane (per esempio, abbattimento spinto di: BOD5, fosforo).
Bibliografia
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