Il ruolo del carbone attivo nella riduzione dei sottoprodotti della disinfezione nell’acqua potabile

Sottoprodotti della disinfezione e materia organica naturale

La materia organica naturale è presente in tutte le fonti di acqua dolce e deriva dalla decomposizione di sostanze organiche, come alghe e vegetazione. Durante la fase di disinfezione nel trattamento dell’acqua potabile, questa materia organica può reagire con cloro, ozono, biossido di cloro o altri disinfettanti, formando sottoprodotti della disinfezione (DBP) tossici e indesiderati. Questi possono includere sia composti organici come i trialometani (THM) sia composti inorganici come lo ione bromato.

I trialometani sono essenzialmente un sottoprodotto del processo di trattamento dell’acqua, ma presentano potenziali rischi per la salute e sono quindi inclusi nelle normative sul controllo delle acque.

La Direttiva (UE) 2020/2184 aggiornata concernente la qualità delle acque destinate al consumo umano protegge la qualità dell’acqua potabile e fa parte della regolamentazione dell’approvvigionamento idrico e dei servizi igienico-sanitari nell’Unione Europea.

Ridurre il livello della materia organica naturale, o dei cosiddetti precursori, come gli acidi umici, è un modo efficace per diminuire la formazione di trialometani nell’acqua finale. Una minore quantità di carbonio organico totale nell’acqua prima della fase finale di clorazione significa che ci sarà meno materia organica che reagisce con il cloro e quindi una minore formazione di THM.

Normalmente la maggior parte della materia organica naturale viene rimossa nelle fasi precedenti la clorazione, ma non è sempre così. Pertanto, è possibile utilizzare un filtro a media come il carbone attivo granulare per ridurre ulteriormente la materia organica.

Le applicazioni in acque sotterranee presentano tipicamente livelli di carbonio organico totale inferiori rispetto alle acque superficiali e quindi generalmente avranno concentrazioni di DBP più basse.

Rimozione dei trialometani (THM)

I trialometani si formano quando la materia organica naturale, come gli acidi umici – chiamati precursori, reagisce con il cloro utilizzato per trattare l’acqua. I composti del bromo si formano dal bromuro naturalmente presente nell’acqua che reagisce con il cloro. Questi sono considerati inquinanti ambientali e pertanto i livelli di THM nelle forniture idriche pubbliche sono rigorosamente controllati.

I THM sono sostanze chimiche organiche in cui tre dei quattro atomi di idrogeno del metano (CH₄) sono sostituiti da atomi di alogeno. I trialometani con tutti gli atomi di alogeno uguali sono chiamati aloformi.

I THM e gli idrocarburi alogenati variano da debolmente a fortemente adsorbibili sul carbone attivo. Maggiore è la sostituzione del cloro in una molecola, più fortemente viene adsorbita sul carbone, poiché i composti carbonio-cloro o carbonio-bromo sono adsorbiti meglio dei composti carbonio-idrogeno.

Rimozione delle clorammine

La clorazione dell’acqua potabile può anche provocare la formazione di sottoprodotti della clorammina nell’acqua. Questi composti esistono nell’acqua in tre forme: monoclorammina (NH₂Cl, a pH > 7), diclorammina (NHCl₂, a pH 4,4-7) o triclorammina (NCl₃, a pH < 4,4).

A causa dell’intervallo di pH, la monoclorammina è la più comune. Le clorammine, specialmente la triclorammina, sono le principali responsabili della maggior parte dell’“odore di cloro” delle piscine e sono irritanti.

In passato, questo composto era piuttosto difficile da rimuovere utilizzando il carbone attivo. Tuttavia, il carbone CENTAUR® di Chemviron possiede proprietà catalitiche oltre a quelle di adsorbimento, il che rende CENTAUR® particolarmente efficace per la rimozione della monoclorammina. Di conseguenza, la rimozione di tutti i tipi di clorammina è fattibile ed economica.

Laddove il processo di trattamento dell’acqua abbia riscontrato difficoltà con i livelli di DBP, è possibile utilizzare la clorammina al posto del cloro nella fase di disinfezione. Tuttavia, sebbene la clorammina riduca la formazione di THM e HAA, formerà altri DBP come alonitrili e alonitrometani.

Acidi aloacetici (HAA)

Questi sono i successivi composti alogenati più comuni e si ritiene siano più tossici dei THM, ma solitamente si trovano in concentrazioni inferiori. Tuttavia, hanno un’elevata solubilità che li rende meno facilmente adsorbibili sul carbone attivo.

Quali sottoprodotti della disinfezione possono essere rimossi utilizzando il carbone attivo?

Il carbone attivo, in forma granulare o in polvere, è una delle migliori tecnologie disponibili per la rimozione di un’ampia gamma di contaminanti organici dall’acqua potabile.

Il carbone attivo granulare è ampiamente utilizzato anche come mezzo aggiuntivo per catturare la materia organica disciolta che potrebbe sfuggire al trattamento durante la fase di coagulazione. Questi sono solitamente inseriti in un filtro primario o di sgrossatura con tipi di carbone attivo a letto grosso per evitare l’aumento della perdita di carico. Per tali installazioni, i filtri rapidi a gravità esistenti possono essere adattati per accogliere il carbone attivo. Tuttavia, sebbene questi possano avere tempi di contatto a letto vuoto brevi, possono comunque avere una capacità sufficiente per ridurre il carico organico.

L’adsorbimento dei contaminanti sul carbone è regolato principalmente dalla cinetica di diffusione. Non è un processo istantaneo e quindi richiede un tempo di contatto sufficiente e il giusto carbone attivo per raggiungere l’obiettivo di trattamento desiderato.

Alcune di queste sostanze, inclusi i sottoprodotti della disinfezione che possono essere efficacemente rimossi con la tecnologia del carbone attivo, sono riportate nella tabella seguente:

Per informazioni sulla rimozione di pesticidi, POP e composti organici clorurati, consulta il nostro articolo.

Per informazioni sulla rimozione di odori e sapori, consulta il nostro articolo.

Per informazioni sulla rimozione di pesticidi PFAS, consulta il nostro articolo.

In che modo Chemviron può aiutarti?

Il carbone più efficace da utilizzare può dipendere dalla natura del contaminante organico, dal livello delle loro concentrazioni e dalle fasi complessive del trattamento coinvolte.

Poiché ogni fonte d’acqua è diversa, a volte è opportuno eseguire un test di laboratorio su un campione d’acqua rappresentativo per valutare l’efficacia dell’uso del carbone attivo.

Valutazione delle prestazioni per garantire la selezione della soluzione più efficace

I test isotermici per valutare la rimozione di sostanze organiche mediante carbone attivo possono essere utilizzati per determinare il probabile effluente TOC e quindi la probabile efficacia del GAC. I test su scala di laboratorio o i test pilota in loco sono sempre considerati molto più efficaci nell’indicare il probabile utilizzo di carbone. Chemviron può fornire supporto e consulenza con le nostre unità pilota che includono la nostra gamma di filtri mobili a carbone più piccoli.

In alternativa, l’Accelerated Column Test (ACT), sviluppato dalla nostra azienda, è una tecnica migliorata che combina la velocità di un test isotermico con la precisione di una colonna pilota. L’ACT è una procedura su scala di laboratorio che simula un sistema su scala reale per fornire dati sui test di breakthrough per la rimozione delle impurità organiche nell’acqua, ma in un tempo molto più breve.

Inoltre, Chemviron dispone di un’ampia libreria di riferimento di dati sulle prestazioni per aiutare a fornire una soluzione tecnica appropriata.

Carboni attivi per alte prestazioni

Chemviron fornisce un’ampia gamma di carboni attivi in polvere e granulari per queste applicazioni. I carboni attivi granulari FILTRASORB® sono ampiamente utilizzati in tutto il mondo da molti anni per rimuovere i sottoprodotti della disinfezione e i composti del trialometano.

I carboni FILTRASORB® sono i carboni attivi granulari più utilizzati per il trattamento dell’acqua potabile. Ciò è dovuto principalmente alla loro eccellente capacità di adsorbimento, alla durata comprovata delle prestazioni e all’elevata resistenza per cicli di riattivazione multipli. I carboni attivi FILTRASORB® sono prodotti da gradi selezionati di carbone bituminoso, mediante un processo a due fasi che riagglomera il prodotto prima dell’attivazione a vapore.

Grazie alla nostra profonda esperienza in questo campo, Chemviron può collaborare con te per consigliarti i carboni appropriati per la tua specifica applicazione e come garantirne l’uso efficace. Ciò include il supporto pratico in loco, ad esempio per il controlavaggio, necessario per garantire un flusso uniforme attraverso il letto.

Riciclo del carbone esausto e filtri mobili a carbone per la sostenibilità e il risparmio sui costi

Il carbone attivo granulare installato negli impianti idrici può essere riciclato tramite riattivazione termica. Il carbone riattivato può quindi essere restituito all’impianto idrico da cui è stato raccolto e rimesso in uso per molti altri anni. La riattivazione termica prevede il trattamento del carbone esausto in un forno ad alta temperatura dove le sostanze organiche indesiderate sul carbone vengono distrutte termicamente. Il riciclo del carbone attivo tramite riattivazione termica è una tecnologia sostenibile ed ecologica che soddisfa tutti i nostri obiettivi di minimizzazione dei rifiuti e riduzione delle emissioni di CO₂.

Se l’applicazione è richiesta per acque sotterranee, trattamenti temporanei o di picco, perché non considerare l’utilizzo di filtri mobili a carbone disponibili per il noleggio. Si tratta di filtri a carbone attivo che possono essere utilizzati in loco sia come recipiente per la purificazione dell’acqua sia poi trasportati da e verso il sito senza necessità di alcuno scambio di carbone in loco.

Chemviron dispone di una gamma di unità di diverse dimensioni e capacità, inclusi filtri mobili a carbone più piccoli che possono essere utilizzati come unità pilota. Se si utilizza un filtro mobile a carbone, il carbone esausto può essere facilmente restituito nel filtro mobile al nostro centro di riattivazione per la lavorazione.

Se hai bisogno di supporto tecnico per valutare il trattamento proposto, aiuto nella scelta del carbone attivo, del nostro servizio di riattivazione, dell’uso del nostro servizio di filtri mobili a carbone o semplicemente di ulteriori consigli, contattaci – contatta il nostro team tecnico.