I nitrati si trovano in tutte le diverse tipologie di acque ( sotterranee, superficiali, di pioggia ) a differenti livelli di concentrazione.
Nelle acque superficiali la concentrazione di Nitrati è in genere bassa (0-18 mg/L), ma possono raggiungere livelli più elevati se viene contaminata con acque di dilavamento di discariche di rifiuti, con reflui di origine agricola, umana, animale oppure industriale.
Le concentrazioni spesso fluttuano con andamento stagionale e possono aumentare quando nei fiumi vengono fatte confluire acque ricche di nitrati.
Nelle acque sotterranee in genere la concentrazione di nitrati è dell’ordine di pochi milligrammi per litro (4-9 mg/L per i nitrati e 0,3 mg/L per i nitriti) e dipende in larga misura dal tipo di suolo e dalla situazione geologica.
Spesso i livelli di nitrati e nitriti nelle acque profonde sono anche più elevati di quelli delle acque superficiali.
La presenza di attività agricole può causare facilmente un aumento della quantità di nitrati fino a raggiungere diverse centinaia di mg/L.
DENITRIFICAZIONE CON SCAMBIO IONICO
Il principio di funzionamento ed i componenti sono gli stessi degli addolcitori utilizzati per rimuovere la durezza dall'acqua; l'unica differenza è data dal tipo di resina utilizzata, anionica anziché cationica.
Nella denitrificazione con scambio ionico vengono sostituiti i Nitrati con i Cloruri, aumentando la concentrazione di questi ultimi ( innocui per l'uomo ) a fronte di una riduzione dei Nitrati.
Lo scambio ionico viene realizzato attraverso una resina di tipo anionico, a forma di piccole sfere, adatta per l'utilizzo in acqua potabile; tale resina viene inizialmente caricata con ioni Cl-; l’acqua carica di Nitrati fluisce attraverso la resina e, grazie alla proprietà di quest’ultima, vengono trattenuti i Nitrati mentre vengono liberati gli ioni Cl- contenuti inizialmente nella resina, che si legano con le sostanze presenti in acqua, formando Cloruri. Questo scambio ionico continua fino a quando non si sono scambiati la totalità degli anioni Cl- della resina; a questo punto, essendo satura di Nitrati e povera di ioni Cl-, la resina non può più denitrificare l'acqua, ed è necessario rigenerarla.
La rigenerazione è un processo completamente automatico e viene effettuata in base ai litri di acqua trattata oppure tramite timer; la resina viene fatta attraversare da una soluzione di acqua e sale, che la ricarica nuovamente di ioni Cl-, lasciandola pronta per un nuovo ciclo di servizio. Il ciclo di rigenerazione consta di 4 fasi:
Lavaggio contro corrente
Generalmente, all’inizio del ciclo di rigenerazione, si procede ad un lavaggio delle resine in senso inverso al flusso normale, per eliminare tutte le impurità ritenute nel letto e fluidificare le resine stesse.
Aspirazione della salamoia
In questa fase la valvola aspira, per effetto venturi, la salamoia preparata nel deposito di sale che viene successivamente fatta circolare lentamente nel letto delle resine. Questa fase consente di ricaricare la resina di ioni Cl- e spingere i nitrati allo scarico.
Lavaggio rapido
Permette il risciacquo finale della resina, evita il passaggio di acqua salata e consente la ricostruzione del letto della resina.
Riempimento del deposito di salamoia La valvola riempie nuovamente il deposito di sale con acqua per preparare la soluzione di salamoia necessaria per la rigenerazione delle resine.
Il denitrificatore a scambio ionico non ha nessuna influenza sulla durezza dell'acqua, per rimuovere la quale sarà necessario miscelare le resine per nitrati con resine per la rimozione della durezza oppure sarà necessario predisporre un addolcitore specifico.
Tale processo può essere indistintamente realizzato per il trattamento di acque civili oppure industriali; cambierà unicamente la dimensione dei denitrificatori.
Il denitrificatore dovrà essere installato a monte di qualsiasi utilizzatore, in modo tale da fornire acqua denitrificata a tutte le utenze; dovrà essere previsto uno scarico dell'acqua utilizzata per il processo di rigenerazione delle resine.
DENITRIFICAZIONE CON OSMOSI INVERSA
L’osmosi è un processo fisico naturale attraverso il quale due soluzioni di diversa concentrazione e separate da una membrana semipermeabile, eguagliano la loro concentrazione al passaggio del solvente dalla soluzione più diluita a quella più concentrata.
L’ osmosi inversa prevede l’applicazione di una pressione all’acqua da depurare, in modo tale da forzarne il passaggio attraverso una membrana semipermeabile sintetica che, pur permettendo il passaggio dell'acqua, trattiene i sali, i composti organici, tra i quali anche i nitrati, i microrganismi e le particelle solide in sospensione. In questo modo, otteniamo la ritenzione attraverso la membrana della maggior parte di queste sostanze, ottenendo così un’acqua pura, di maggiore qualità, con una concentrazione salina molto inferiore ( e, quindi, anche una durezza inferiore ) a quella dell’acqua di alimentazione.
La parte di acqua che rimane carica delle sostanze chimiche ( concentrato ) viene inviata allo scarico, mentre l'acqua osmotizzata ( permeato ) viene inviata all'utenza; l'adozione di un sistema con pompa di pressurizzazione è capace di ridurre la quantità di acqua "concentrata" da scaricare.
Nel processo di osmosi inversa intervengono vari fattori, come:
La qualità, la pressione e la temperatura dell’acqua di entrata; all'aumentare della pressione e della temperatura, lo scarto di acqua concentrata diminuisce.
L'installazione ottimale.
La corretta manutenzione del sistema (cambio dei filtri, igienizzazione periodica, ecc); un sistema efficiente riduce lo scarto di acqua concentrata.
Una pressione adeguata migliora considerevolmente il rendimento del sistema e la qualità dell’acqua trattata; se la pressione della rete idrica non fosse sufficiente è possibile utilizzare una pompa che crei la pressione ottimale.
I principali componenti di un sistema di osmosi inversa sono:
PREFILTRO DEI SEDIMENTI: trattamento precedente al passaggio attraverso la membrana, che permette di eliminare le particelle in sospensione che potrebbero ostruire la membrana stessa.
PREFILTRI A CARBONE: proteggono la membrana da una possibile ossidazione dovuta al cloro presente nell’acqua della rete di distribuzione pubblica.
MEMBRANA OSMOTICA SEMIPERMEABILE: generalmente realizzata in poliammide, trattiene i sali, i microrganismi e tutto quanto contenuto in acqua.
REGOLATORE DEL FLUSSO DI SCARICO: controlla la portata dello scarico e crea la contropressione necessaria per il corretto funzionamento della membrana.
CONTENITORE DI ACCUMULO: contenitore normalmente pressurizzato per garantire una portata istantanea ed adeguata di acqua trattata.
POSTFILTRO A CARBONE: trattamento finale successivo alla membrana per eliminare possibili sapori generati nella tanica di accumulo.
Un sistema ad osmosi inversa può essere di tipo:
A 5 STADI: sistema composto da due corpi, kit filtro e deposito pressurizzato.
COMPATTO: tutti i componenti del sistema, filtri e deposito, sono ubicati all’interno di una carcassa, maggiore funzionalità e risparmio di spazio.
CON POMPA: questa opzione migliora considerevolmente il rendimento del sistema, riduce fino ad un 75% il volume di acqua di scarto, migliora la qualità dell’acqua trattata e la sua capacità di produzione istantanea aumenta fino a 4 volte.
