Salute e malattia
Gli impianti di trattamento dell'acqua e delle acque reflue sono spesso le strutture di lavorazione chimica a più alto volume in una comunità. Questi impianti prelevano l'acqua dalla fonte locale — laghi, fiumi, bacini (acque superficiali) o pozzi/acquiferi (acque sotterranee) — e la rendono potabile. All'altro estremo, gli impianti di depurazione combinano acque reflue domestiche, industriali e meteoriche per trattarle e restituirle sicure a fiumi e laghi. In entrambi i casi, le condizioni dell'acqua in ingresso determinano i prodotti chimici necessari per renderla sicura per l'uso pubblico o per gli utenti a valle.
La sequenza più comune per la potabilizzazione prevede la miscelazione dell'acqua in entrata con coagulanti per separare le particelle nei decantatori; la parte superiore dell'acqua decantata viene poi avviata alla filtrazione e disinfezione. Le acque reflue seguono un iter analogo: i solidi sospesi vengono fatti sedimentare e la porzione più limpida viene disinfettata e filtrata prima dello scarico. In ogni caso, il processo combina mezzi meccanici (sedimentazione) e chimici. La scelta dei prodotti dipende dal costo e dalle caratteristiche dell'acqua da trattare.
In questa fase, le particelle sospese nell'acqua raggiungono un equilibrio tra peso e galleggiabilità. I coagulanti rendono queste particelle "appiccicose", facendole aggregare in masse più pesanti che perdono l'equilibrio e precipitano sul fondo, trascinando con sé altre particelle simili durante la discesa.
I prodotti scelti per provocare questa precipitazione sono calibrati sulle condizioni dell'acqua (pH, temperatura, tipologia di particolato) e sul costo. Negli Stati Uniti il coagulante/precipitante più comune è l'allume. Date la sensibilità dell'allume al pH (alcalinità), le condizioni dell'acqua spingono gli impianti a usare calce (carbonato di calcio), fosfati e polimeri, da soli o in combinazione, per ottenere gli stessi risultati.
Il disinfettante più diffuso negli USA è il cloro, impiegato in forma solida, liquida e gassosa. Le condizioni dell'acqua (temperatura, pH) e il costo guidano la scelta della forma di somministrazione.
Molto popolare in Europa e in crescita negli USA è l'ozono come disinfettante primario. L'ozono è un gas instabile prodotto facendo passare ossigeno ad alta purezza attraverso una scarica a corona (effetto corona) che rompe le molecole di O₂ per ricombinarle in O₃. L'emivita dell'ozono è di circa 20 minuti, quindi deve essere prodotto in prossimità del punto di diffusione nell'acqua. Ossida sostanze organiche disciolte e molti metalli colloidali; essendo un processo chimico, il trattamento con ozono è correttamente considerato una fase chimica.
Cloro e ozono coprono la maggior parte dei processi di disinfezione. Altri metodi includono l'osmosi inversa e la sterilizzazione con luce ultravioletta, che non sono processi chimici.
Il trattamento dell'acqua potabile negli USA prevede l'aggiunta di composti fluorurati per migliorare la salute dentale, in particolare dei bambini. La scelta del composto fluorurato dipende dal pH dell'acqua e dal costo.
Poiché il trattamento dipende fortemente dalle condizioni della fonte, possono essere impiegati una vasta gamma di algicidi, trattamenti antibatterici, agenti per la rimozione di metalli e prodotti antiprotozoari mirati. Nella maggior parte dei casi serve una fase successiva per rimuovere il prodotto specifico usato.
Tra i casi comuni: solfato di rame per eliminare alghe da laghi e bacini, ossigeno disciolto per precipitare metalli colloidali e fungicidi per mantenere le tubature libere da incrostazioni biologiche. I fornitori locali conoscono meglio le condizioni idriche e i trattamenti della zona.
Quando le condizioni dell'acqua rendono difficile o costoso il trattamento chimico, l'alternativa più comune è la filtrazione a membrana ad alta purezza. Micro- e ultrafiltrazione rimuovono batteri, metalli colloidali e virus.
In condizioni estreme, l'osmosi inversa (RO) può diventare un'alternativa economicamente vantaggiosa. A differenza dei trattamenti chimici, questi metodi sono meno sensibili alle variazioni delle condizioni dell'acqua.
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