I trattamenti di disinfezione interessano sia la potabilizzazione delle acque primarie, sia la depurazione delle acque reflue. Nel primo caso, tali trattamenti sono indispensabili, ai fini di garantire il rispetto degli standard microbiologici richiesti per il consumo umano dell’acqua.
Nel primo caso, tali trattamenti sono indispensabili, ai fini di garantire il rispetto degli standard microbiologici richiesti per il consumo umano dell’acqua. L'ipoclorito di sodio universalmente noto come Cloro ha in realtà una storia molto lunga perché la scoperta delle sue proprietà caratteristiche e prima utilizzazione viene collocata attorno al 1785 quando il chimico francese Berthollet riuscì a sviluppare agenti di candeggiamento liquidi basati sull'utilizzo di ipoclorito del sodio. La capacità dell’acido di ipocloridrico di penetrare anche gli strati melmosi, le pareti delle cellule e gli strati protettivi dei microorganismi gli consente di essere efficace in una pluralità di situazioni impiantistiche e di uccidere in ogni caso gli agenti patogeni.
Con un pH pari a 6 il livello di acido ipocloridrico è calcolato essere all’80%, mentre la concentrazione degli ioni ipoclorito è 20%; quando il livello di pH sale a 8, avviene il contrario. L'efficacia della disinfezione con cloro è funzione del pH dell'acqua ed avviene efficacemente solo quando il pH è compreso tra 5.5 e 7.5, e durante il suo dosaggio a causa della presenza di soda caustica nell'ipoclorito di sodio, il pH dell'acqua aumenta e questo impone un controllo associato del pH e Cl2. L’azione del cloro è in relazione al tempo di contatto, ovvero il tempo necessario affinché esso possa esplicare la sua azione ossidativa, che normalmente è assunta come minimo in 20 min. A tale scopo, dal punto di vista impiantistico, dopo un dosaggio di cloro è necessario prevedere fini di favorire il contatto tra disinfettante e acqua una o più vasche di contatto.
Quando l'ipoclorito di sodio si dissolve in acqua, si formano due sostanze, che agiscono per ossidazione e disinfezione: l'acido ipocloroso (HOCl) molto attivo e lo ione ipoclorito (OCl-) meno attivo. Le quantità residue di cloro dipendono dal tempo di contatto, dal pH, dalla temperatura e dalla materia organica presente. Il cloro residuo è misurato con clororesiduometro; l’installazione è indispensabile se si vuole asservire automaticamente il dosaggio del cloro alla richiesta di cloro dell'acqua stessa.
Il cloro è uno dei disinfettanti più usati al mondo perché economico, semplice da produrre, efficace contro una vasta gamma di microrganismi e, se dosato correttamente, permette di mantenere un residuo di disinfezione lungo tutta la rete idrica. Tuttavia, l’uso del cloro non è privo di criticità: possono formarsi sottoprodotti della disinfezione (THM, acidi alogenati) e l’odore o il gusto possono risultare sgradevoli se la gestione non è accurata. Dal punto di vista sanitario, l’esposizione a concentrate di cloro gassoso può essere pericolosa, e la tossicità dipende dalla forma e dall’esposizione, con effetti su vie respiratorie, pelle e occhi.
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Negli standard europei per l’acqua potabile, si indica che 2-3 mg/l di cloro dovrebbero essere aggiunti all'acqua per una buona disinfezione e una residua efficace, con una concentrazione massima di 5 mg/l. Per una disinfezione più efficace, le quantità residue di cloro libero dovrebbero superare 0.5 mg/l dopo almeno 30 minuti di contatto a pH 8 o inferiore. Negli USA, lo standard nazionale stabilisce una concentrazione residua massima di cloro di 4 mg/l. La quantità di cloro residuo varia durante il giorno e la notte a seconda della pressione della rete e dei flussi di acqua.
La somministrazione di cloro, se non controllata, può causare irritazioni alle mucose, agli occhi e alla pelle; l’inalazione di cloro gassoso è tossica e può provocare danni alle vie respiratorie e agli organi simulanti. L’ipoclorito di sodio è tossico per gli organismi acquatici; con l’aumento di materia organica presente nell’acqua, può formarsi una serie di sottoprodotti di disinfezione. L’OMS ha redatto linee guida relative al cloro e agli effetti dell’acqua fortemente clorata sulle popolazioni umane; studi hanno evidenziato possibili correlazioni tra l’uso del cloro nell’acqua potabile e livelli di lipoproteine nel sangue in alcune comunità. Per mitigare tali problematiche, è possibile preferire approcci che limitino i residui clorici, oppure utilizzare disinfettanti alternativi come biossido di cloro o cloro legato, o combinare cloro con altre tecnologie (ozono, UV) a seconda della rete e dell’acqua.
Il cloro è impiegato anche per le piscine, per disinfettare l’acqua potabile e l’acqua delle piscine, proteggendo dai patogeni batterici. Per migliorare gusto e odore, è comune utilizzare filtri a carboni attivi sulla linea destinata al consumo umano dopo la clorazione. Il biossido di cloro è indipendente dal pH e sta crescendo di importanza in altre applicazioni grazie all’efficacia contro biofilm; il cloro legato assicura una disinfezione a lungo termine, ma con tempi di reazione più lenti, utile per tubazioni di distribuzione molto estese. Esistono anche sistemi di dosaggio automatico che consentono un controllo accurato, evitando sovradosaggi e sottodosaggi, e garantendo una documentazione completa dei valori misurati.
In funzione dell'applicazione, possono essere utilizzati disinfettanti quali reagenti a base di cloro o bromo, ozono e sostanze organiche. L’uso di sistemi di misura in linea permette di dosare automaticamente i disinfettanti in base alla concentrazione misurata, garantendo una disinfezione efficace senza eccedere nelle quantità residue. In impianti moderni, i sistemi di misura includono sensori di cloro libero e di pH per compensare la dipendenza della misurazione della clorazione dal pH, offrendo misure rapide e stabili con bassa manutenzione. Nei casi di applicazioni complesse, la piattaforma di disinfezione può essere ampliata con sensori aggiuntivi per misurare parametri come bromo, ozono e altre tecnologie innovative. Un esempio pratico descrive un impianto di potabilizzazione dove l’ozono è utilizzato inizialmente, seguito da flocculanti e filtri multistrato, con una successiva lieve clorazione per garantire il trasporto sicuro nella rete.
Molte persone associano l’odore di cloro all’idea di acqua troppo trattata. Per migliorare gusto e odore, spesso dopo la clorazione si inserisce un filtro a carboni attivi sulla linea destinata al consumo umano. Un approccio corretto implica dosare accuratamente i disinfettanti; la clorazione non si fa a occhio, ma tramite pompe dosatrici controllate e verifiche analitiche, evitando sia sovradosaggi sia sottodosaggi che possono compromettere la sicurezza o la qualità dell’acqua.
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Per ambiti domestici e industriali, la scelta tra cloro, UV o entrambe dipende dall’analisi dell’acqua, dallo schema dell’impianto e dall’utilizzo finale. In sistemi a pozzo con impianti compatti e reti interne brevi, la combinazione di UV e cloro può essere conveniente; in reti molto estese può essere preferibile un sistema basato su cloro libero, biossido di cloro o cloro legato, accompagnato da sensori affidabili e sistemi di controllo automatizzati. La scelta deve essere sempre contestualizzata in base all’acqua disponibile, ai consumi e agli standard di qualità richiesti dalla normativa locale e dalle linee guida internazionali.
La cartuccia filtrante ultracarb è efficace nel rimuovere il cloro dall'acqua, soddisfacendo lo standard NSF 42 (riduzione > 75%). L’acqua potabile può variare notevolmente in base alla provenienza e al trattamento iniziale: ad esempio, in Germania, un impianto potabilizza acqua dal Lago di Costanza con ozono come disinfettante iniziale, seguito da coagulazione, filtrazione multistrato e una successiva clorazione leggera per una rete sicura. I sistemi moderni consentono dosaggi automatici tramite misurazioni in linea, evitando sovradosaggi e fornendo tracciabilità completa dei valori misurati.
| Parametro | Valore tipico | Note |
|---|---|---|
| Cloro residuo minimo | 0.5 mg/L dopo 30 min (pH ≤ 8) | Disinfezione efficace |
| Cloro residuo massimo | 5 mg/L (EU); 4 mg/L (USA) | Limiti di sicurezza |
| Tempo di contatto | ≥ 20 min | Fattore chiave di efficacia |
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