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) che durante questo processo formano via via aggregati di maggiori dimensioni e di peso fino a costituire un precipitato che si deposita sul fondo del contenitore o della vasca utilizzati.
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 seguenti sali d'alluminio: solfato di alluminio Al2(SO4)3, cloruro di alluminio AlCl3, policloruro basico di alluminio Aln(OH)mCl3n-m
- i seguenti sali di ferro: cloruro ferrico FeCl3, solfato ferrico Fe2(SO4)3, solfato ferroso FeSO4
- idrossido di calcio Ca(OH)2 detto calce spenta e ossido di calcio CaO detto calce viva.
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 molti casi, anche con un discreto dosaggio di coagulante non si sviluppa un fiocco soddisfacente, allora viene aggiunto (dopo il coagulante) un coadiuvante di coagulazione o flocculante.
Si possono dividere i coadiuvanti di coagulazione o flocculanti in:
- flocculanti minerali o inorganici sono:la silice attivata, la sabbia fine silicea, farina di diatomee, l'argilla
- flocculanti organici sono: polielettroliti, polimeri organici di sintesi idrosolubili (determinano una notevole pesantezza e compattenza del fiocco), amidi, alginati.
I flocculanti 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” che i polimeri formano con le sostanze da separare, 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. per esempio 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.
L'intero processo di chiariflocculazione si può dividere in:
1) coagulazione, durante la quale avviene la destabilizzazione della sostanza colloidale
2) flocculazione, durante la quale avviene l'accrescimento dei coaguli.
La coagulazione (che è molto veloce) avviene subito e ha una durata breve che va da 1 a 2 minuti, la flocculazione, più lenta della coagulazione, e che avviene dopo quest'ultima, ha una durata più lunga che va dai 5 ai 20 minuti.
Durante la coagulazione è preferibile un'agitazione rapida ed energica per un'ottimale dissoluzione e dispersione del coagulante nell'acqua da trattare. 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. Quindi, nel caso la coagulazione e la flocculazione si abbiano nella stessa vasca o nello stesso contenitore, dalla fase di flocculazione in poi si effettua una agitazione moderata e lenta fino alla sedimentazione del precipitato che verrà successivamente separato dall'acqua trattata.
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.
Bibliografia
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