ELIMINAZIONE DELL‘ARSENICO DALLE ACQUE POTABILI
- Fondamenti di chimica-fisica
- I processi
- Scelta del processo: ANDEL POLARY TH05
IL PROBLEMA DELL’ARSENICO
L’arsenico è un elemento con presenza ubiquitaria e si trova in molti giacimenti di acqua per il consumo umano.
Se si supera la dose giornaliera di 200 µg allora l’arsenico ha un effetto tossico.
Su scala mondiale varie decine di milioni di persone sono colpite da questo problema.
L’acqua per il consumo umano non deve contenere più di 10 µ/lt di arsenico in conformità ai requisiti fissati dalla normativa sull’acqua potabile attualmente in vigore (D.Lgs 02/02/2001 n. 31)
PRESENZA DELL’ARSENICO
Il contenuto medio di arsenico della crosta terrestre è Stimato in 2 mg/kg. L’intervallo minimo e massimo va da 0 a 35.000 mg/kg.
Nelle acque di falda l’arsenico si trova sia con valenza +III come +V come idrolizzato degli acidi arsenioso ed arsenico.
La chimica che governa gli stati in cui si può ritrovare l’arsenico è abbastanza complessa è si riassume in due stadi stabili di ossidazione:
- Lo stato ridotto, la forma trivalente [As3], che si trova normalmente nelle acqua di sottosuolo;- Lo stato ossidato, la forma pentavalente [As5], che si trova nelle acque superficiali.
TRATTAMENTO DI ABBATTIMENTO DELL’ARSENICO DALLE ACQUE POTABILI DA SOTTOSUOLO
Recentemente, la normativa relativa al valore massimo consentito nelle acque potabili per quanto riguardo la presenza di arsenico è cambiata:
Limite massimo accettabile (LMA) da inferiore a 50 µg/lt (DPR 236/88) a inferiore a 10 µg/lt (D. Lgs. 31/01)
l'adeguamento a soglia inferiore a 10 microgrammi/litro di arsenico nell'acqua potabile, salvo rari particolari casi, doveva essere adeguato entro il 31 dicembre 2005.
Molti siti di adduzione di acqua ad uso potabile soprattutto nel nord-ovest e nel centro Italia superano regolarmente il limite di legge per quanto riguarda il nuovo parametro permesso dalla normativa per l'arsenico.
“CARICA ELETTRICA” DELL’ARSENICO
L’arsenico (III) è elettricamente neutrale mentre l’arsenico (V) è portatore di una carica elettrica, questo porta a problemi nella eliminazione dell’arsenico (III) dall’acqua per il consumo umano.
Questo vale in principio per tutti i processi.
Per questa ragione si deve procedere con molta cura in quasi tutti i casi ad una ossidazione dell’arsenico III.
OSSIDAZIONE DELL’ARSENICO
Per l’ossidazione dell´arsenico (III) si possono usare diversi ossidanti come per esempio ozono, permanganato di potassio, acqua ossigenata ed il reagente di Fenton.
ELIMINAZIONE DELL’ARSENICO
Per l’eliminazione dell’arsenico si sono dimostrati particolarmente adatti i processi di flocculazione con sali di ferro e quello di adsorbimento tramite sostanze ferrose.
Non hanno avuto riuscita i processi che usano membrane, scambiatori ionici e precipitazione con calce.
LA FLOCCULAZIONE
I processi di flocculazione presuppongono o alti contenuti primari di ferro nelle acque da trattare oppure l´aggiunta di sali di ferro.
La ossidazione del Fe (II) a Fe (III) produce una precipitazione di fanghi rossi e la conseguente co-precipitazione dell’arsenico.
I processi di flocculazione richiedono un controllo accurato e non mantengono stabile il valore della concentrazione di arsenico in uscita.
OSMOSI INVERSA
Questo processo viene spesso discusso in quanto ad effettiva efficacia.
L’osmosi inversa è in grado di trattenere al 90% l’arsenico (V), ma lascia passare completamente l’arsenico (III).
SVANTAGGI DELL’OSMOSI INVERSA
Con questo processo a membrana bisogna fare una completa ossidazione dell’arsenico (III) ad arsenico (V).
SVANTAGGI:
- Alto costo energetico.
- Elevate quantità (dal 20 al 50 % della portata di acqua da trattare in ingresso) di acqua allo scarico in quanto fortemente carica di arsenico.
- Le membrane tendono allo “scaling” (sporcamento) il che richiede normalmente una acidificazione e condizionamento dell´acqua da trattare.
- Il contenuto di sali minerali nell´acqua viene in genere ridotto a livelli cosi bassi che un uso diretto come acqua per il consumo umano non è consentito.
L’ADSORBIMENTO
Molti acquedotti con problemi di arsenico sono relativamente di dimensioni modeste e non hanno a disposizione personale per la manutenzione ed il controllo. Da ciò deriva la necessita di avere impianti di poca manutenzione, controllo e di dimensioni compatte.
La soluzione in questo caso sono gli impianti che applicano la tecnica dell’adsorbimento.
I MATERIALI ADSORBENTI
- Ossido di alluminio
oppure
- Materiali ferrosi
- Idrossidi di ferroI PRINCIPALI PUNTI DI FORZA DEI MATERIALI ADSORBENTI
Negli ultimi anni è stato possibile rilevare sperimentalmente come l’allumina attivata e l’idrossido di ferro polarizzato abbiano un’ottima percentuale di rimozione dell’arsenico (96 e 99 % rispettivamente).
Il processo di adsorbimento è in grado di rimuovere l’arsenico in entrambi i suoi stati di valenza (tri-va-lente e penta-valente).
OSSIDI DI ALLUMINIO
L’ossido di allumino usato è γ-Al203 che mostra un’alta superficie specifica fra 230 e 300 m2/g ed una grande porosità.
La capacità di adsorbimento dell´ossido di alluminio dipende fortemente dal pH.
POSSIBILI PROBLEMI DA IMPIEGO DI OSSIDO DI ALLUMINIO
La bassa capacità di assorbimento a valori di pH superiori a 6.5 richiede spesso l’addizione di acidi con susseguente neutralizzazione e/o rigenerazione dell´ossido di alluminio.
Si osserva un notevole consumo di acidi e il rischio di un improvviso aumento dei contenuti di arsenico nell´acqua trattata in conseguenza di mancata addizione di acido.
La filtrazione con ossidi di alluminio non viene perciò usata in Germania e in Italia.
GRANULATO DI IDROSSIDO DI FERRO POLARIZZATO
Il granulato di idrossido di ferro polarizzato ANDEL POLARY TH05 è un prodotto sintetico di ultima generazione con una porosità del 75 % ed una superficie specifica di ca. 280 m2/g.
In Germania vi sono ben 40 impianti di questo tipo e in Italia possiamo vantare un know-how dimostrato dall’installazione e dal corretto funzionamento di 15 impianti e la commessa di realizzazione di altri di potabilizzazione acque nei prossimi mesi.
IMMAGINE ESEMPLIFICATIVA DI AGGREGAZIONE DI DEPOSITI DI ARSENICO
Per vedere l'immagine cliccare QUI.
VANTAGGI DELL’IDROSSIDO DI FERRO POLARIZZATO
Il trattamento di adsorbimento su granulato di idrossido di ferro polarizzato è un processo di ultima generazione che richiede poca manutenzione e controllo, può lavorare quasi senza strumentazione e senza l’uso di prodotti chimici aggiuntivi.
La precedente generazione di idrossidi di ferro è stata fortemente migliorata con l’introduzione della polarizzazione, la quale ha permesso di aumentare le prestazioni riguardo la capacità di scambio effettiva e nel contempo rendendo il processo più stabile nei confronti delle possibili interferenze causate dalle specifiche caratteristiche chimico-fisiche delle acque da trattare.
La tecnologia applicata si adatta maggiormente alle varie caratteristiche di qualità delle acque da trattare.
ALTA CAPACITA’ DI ADSORBIMENTO ANDEL POLARY TH05
L’idrossido di ferro granulato polarizzato può assorbire fra 2 e 20 grammi di arsenico per chilogrammo di idrossido di ferro.
SCHEMA 3D DI UN IMPIANTO PER L’ELIMINAZIONE DELL’ARSENICO TRAMITE ADSORBIMENTO CON ANDEL POLARY TH05
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SCELTA DEL PROCESSO
Criteri di base per la scelta del processo sono:
- Qualità dell´acqua per il consumo umano.
- Consumo di acqua.
- Sicurezza.- Economia.
- Flessibilità.- Integrazione tecnica.
- Protezione ambientale e sicurezza del lavoro.PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO PER L’ELIMINAZIONE DELL’ARSENICO
Devono essere definite:
- La composizione dell’acqua da trattare.
- Qualità dell’acqua da trattare e capacità dell’impianto.
- Processi di trattamento già in opera.- Situazione edilizia.
- Consumo di prodotti chimici e loro costo.- Grado di automatizzazione.
- Presenza di personale e qualificazione.- Possibilità di messa in discarica.
PRINCIPALI VARIABILI NELLA RIMOZIONE DELL’ARSENICO
Le variabili che possono entrare in gioco nella rimozione dell’arsenico all’atto dell’installazione di un impianto industriale di potabilizzazione dell'acqua sono molteplici:
- Forte variabilità della concentrazione iniziale di arsenico nell’acqua da trattare;
- Presenza di altri elementi chimici che possono in parte ridurre la capacità di scambio del materiale adsorbente e la loro variabilità di concentrazione nel tempo;- Logistica;
- Gestione degli scarichi e corrette operazioni di manutenzione, ordinaria e straordinaria.RACCOMANDAZIONI
La variabilità della composizione chimica delle acque, le ampie possibilità di combinazione dei differenti processi di trattamento e differenti situazioni logistiche non permettono di definire a priori quale sia il migliore impianto.
Nel caso concreto si consiglia quindi di usare sempre un consulente esperto del problema e l’impianto pilota sia per consigliare il committente come per il susseguente accompagnamento della progettazione.
SCHEMA DI FLUSSO TRATTAMENTO DI ADSORBIMENTO
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IMPIANTO PILOTA DEARSENIFICAZIONE ACQUA POTABILE
L’uso di un impianto pilota é raccomandabile in molti casi al fine di:
- Predisporre un corretto dimensionamento di impianto di potabilizzazione da realizzare;
- Verificare, dimostrare e certificare la scelta d'impianto di potabilizzazione idoneo;
- Ottimizzare le risorse.Per vedere l'immagine di esempio di impianto pilota per la depurazione di acque nel processo di potabilizzazione cliccare QUI.
Per vedere l'immagine di esempio di un piccolo impianto per la depurazione di acque nel processo di potabilizzazione cliccare QUI.
CARATTERISTICHE FUNZIONALI IMPIANTO INDUSTRIALE DI POTABILIZZAZIONE
- ESEMPIO IMPIANTO:
PORTATA MEDIA 10 lt/sec
NUMERO FILTRI 2
FUNZIONAMENTO in serie (opzione: in parallelo)CONCENTRAZIONE ARSENICO:
IN ENTRATA 80 µg/lt
IN USCITA < 5 µg/l
Per vedere l'immagine di esempio dell'impianto industriale per la depurazione di acque nel processo di potabilizzazione cliccare QUI.
- ESEMPIO IMPIANTO:
PORTATA MEDIA 10 lt/sec
NUMERO FILTRI 2FUNZIONAMENTO in serie (opzione: in parallelo)
CONCENTRAZIONE ARSENICO:
IN ENTRATA 20 µg/lt
IN USCITA < 5 µg/lPer vedere l'immagine di esempio dell'impianto industriale per la depurazione di acque nel processo di potabilizzazione cliccare QUI.
- ESEMPIO IMPIANTO:
PORTATA MEDIA 10 lt/sec
NUMERO FILTRI 2
FUNZIONAMENTO in serie (opzione: in parallelo)CONCENTRAZIONE ARSENICO:
IN ENTRATA 15 µg/lt
IN USCITA < 5 µg/l
Per vedere l'immagine di esempio dell'impianto industriale per la depurazione di acque nel processo di potabilizzazione cliccare QUI.
Per vedere l'immagine di esempio d'impianto industriale per la depurazione di acque in fase di realizzazione cliccare QUI.
LE QUALITA’ DEL ANDEL POLARY TH05
Test e sperimentazione sul campo sono il motore del seguente sviluppo della nuova generazione di materiali filtranti selettivi, rappresentati dall’idrossido di ferro polarizzato: ANDEL POLARY TH05
- Alta capacità di adsorbimento dell’Arsenico.
- Buone proprietà meccaniche:– Struttura cristallina
– Facile da movimentare– Stabile nel trasporto e nello stoccaggio
– Materiale di buona qualità e riproducibilità- Fonte di approvvigionamento affidabile.
Per vedere l'immagine di schema di flusso d'impianto per la depurazione di arsenico in acque per uso umano cliccare QUI.
ELIMINAZIONE DELL‘ARSENICO DALLE ACQUE POTABILI
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