I contaminanti emergenti, i farmaci, i prodotti di assistenza personale, i composti endocrini, le sostanze per- e polifluoroalchil (PFAS), e le sostanze chimiche industriali, rappresentano una minaccia crescente per la qualità dell'acqua e la salute pubblica.Queste sostanze spesso persistono nell'ambiente a concentrazioni di traccia, resistono ai processi di trattamento convenzionali e possono accumularsi negli ecosistemi e nelle forniture di acqua potabile.

Fondamenti di sedimentazione nel trattamento dell'acqua

I sistemi di separazione a gravità, che si basano su una separazione a gravità, sono progettati per fornire condizioni di quiescenza che permettono ai solidi di stabilirsi. L'efficienza dipende dalla dimensione delle particelle, dalla densità, dalla forma e dalla velocità di carico. Tuttavia, i contaminanti emergenti esistono frequentemente in forme disciolte o colloidali con i diametri delle particelle inferiori a 1 μm.

Tecnologie di sedimentazione innovative

Sistemi di serraggio avanzati

I metodi di ottimizzazione del cloruro di polialumino (PACl) e i polimeri organici ad alto peso molecolare migliorano la destabilizzazione dei colloidi e aumentano la densità del galleggiante. In alcuni sistemi, il galleggiamento del balneazione del balzo ha accelerato i tassi di flessione dei microsandesi.

Elettrocoagulazione (CE)

La decomposizione elettrocoagulazione impiega una corrente elettrica diretta attraverso elettrodi metallici sacrificali, in genere alluminio o ferro, che rilasciano ioni coagulanti nell'acqua. Questi ioni destabilizzano contaminanti sospesi e dissolti, promuovono l'aggregazione delle particelle e la formazione del galleggiante.

Settlers a sfera e di galleggiamento Lamella

I sistemi di galleggiamento a balaustra aggiungono un denso mezzo di particolato, solitamente microsand o magnetite, al bacino di fluttuazione. I floc incorporano l'agente di ponderazione, formando aggregati ad alta densità che si stabiliscono a tassi 20-40 volte più veloci dei tradizionali floc. Questo permette di riduzioni compatte dei gruppi di clarasso con tempi di ritenzione brevi, rendendo la tecnologia ideale per il reinserimento di impianti esistenti o per le unità di trattamento mobili.

Sedimentazione magnetica

La sedimentazione magnetica, o la separazione magnetica, comporta l'aggiunta di particelle magnetiche (ad esempio magnetite) che adsorbiscono o coagulo con i contaminanti. Dopo la miscelazione, un campo magnetico viene applicato per separare i floc magnetici carichi dall'acqua. Questo processo può funzionare a velocità di flusso molto elevate e all'interno di unità estremamente compatte.

Integrazione con i processi di trattamento complementari

Le tecnologie innovative di sedimentazione raramente funzionano in isolamento. Sono più efficaci quando sono integrate in treni di trattamento multistadio. Ad esempio, la chiarificazione o la fluttuazione delle ballate possono servire come pretrattamento prima della filtrazione della membrana (ultrafiltrazione, nanofiltrazione) o processi avanzati di ossidazione (AOP) come l'ozonazione e UV/H2O2.

Vantaggi e limitazioni

Vantaggi chiave

  • Rimozione avanzata di inquinanti a bassa concentrazione[[] attraverso meccanismi di coagulazione e aggregazione mirati che catturano contaminanti disciolti e colloidali.
  • L'uso chimico e l'impatto ambientale[[], in particolare con sistemi elettrocoagulanti e magnetici che minimizzano il trasporto di coagulanti liquidi e il gassamento.
  • Ottimizzata impronta vegetale e capacità idraulica[[[] grazie a processi ballati e coloni lamella che trattano alti flussi in serbatoi più piccoli.
  • Compatibilità migliorata con i treni di trattamento avanzati[[], fornendo un pretrattamento robusto per membrane, AOP e processi di adsorbimento.
  • La flessibilità operativa[]] per gestire le fluttuazioni della qualità e del flusso dell'acqua, spesso con l'automazione e il controllo del processo in tempo reale.

Limitazioni e sfide

Nonostante i loro vantaggi, le tecnologie innovative di sedimentazione affrontano diverse sfide. L'elettrocoagulazione, ad esempio, può soffrire di passività elettrode e richiede una sostituzione periodica di anodi sacrificali, contribuendo ai costi di manutenzione. La fluttuazione a balsata richiede una fornitura esterna di agenti di pesatura e un attento controllo del dosaggio, mentre la sedimentazione magnetica manca ancora di validazione su larga scala per una vasta gamma di contaminanti emergenti.

Studi di casi e dati di performance

In una centrale di acqua potabile comunale in Svizzera, la fluttuazione delle ballate seguita da chiarificazione della lamella ha raggiunto le decessi di oltre l'80% per diclofenac, carbamazepina e solfatoshoxazolo quando accoppiato con una piccola dose di ozono. Un sistema di elettrocoagulazione distribuito in polvere in un ospedale di trattamento delle acque reflue rimuove le concentrazioni antibiotiche di oltre il 90% a tempo di conservazione.

Direttive e bisogni di ricerca

I progressi futuri nella tecnologia di sedimentazione saranno probabilmente focalizzati sul controllo del processo intelligente utilizzando l'intelligenza artificiale e i sensori in tempo reale per ottimizzare il dosaggio coagulante e l'ingresso di energia. I sistemi ibridi che combinano l'elettrocoagulazione con le prestazioni di galleggiamento o la filtrazione a membrana sono sotto indagine attiva.

Conclusioni

Le tecnologie innovative di sedimentazione stanno trasformando le strutture di trattamento dell'acqua in una sfida per i contaminanti emergenti. Da una maggiore chiarificazione e elettrocoagulazione alla fluttuazione delle ballate e alla sedimentazione magnetica, questi metodi offrono un'efficienza significativamente migliorata per la rimozione di una vasta gamma di microinquinanti.

Riferimenti esterni[]