Filtrazione su media

Che cosa è la filtrazione su media?

La filtrazione su media funziona essenzialmente secondo due meccanismi:
Cattura fisica dei componenti e l'adsorbimento.

Nel primo meccanismo il flusso dell'acqua da filtrare passa attraverso il media e gli inquinanti rimangono intrappolati nei vuoti tra le particelle e nella superficie delle particelle del media. Nel secondo meccanismo le molecole degli inquinanti vengono fissate dalla superficie del mezzo filtrante in virtù di una interazione chimica o fisica.

Caratteristiche

Tipicamente i sistemi di filtrazione su media sono composti da sabbia, materia organica, carboni attivi ed altri materiali. Spesso i filtri a media non sono composti da un singolo materiale, ma vi sono diversi strati di differenti materiali ed in questo caso i filtri vengono definiti multi media.

La scelta del media da utilizzare da solo o in combinazione con altri dipende da quali sono i componenti da rimuovere e devono essere considerate alcune caratteristiche chimiche e fisiche del media che includono:

  • il coefficiente di uniformità, ovvero il rapporto tra la dimensione dei fori del setaccio che trattiene il 40% (in peso secco) del mezzo filtrante e la dimensione dei fori del setaccio che ne trattiene il 90%, rappresenta una misura della eterogeneità delle dimensioni delle particelle del mezzo;
  • la dimensione effettiva o diametro efficace, ovvero la dimensione dei fori del setaccio che trattiene il 90% in peso del mezzo filtrante;
  • la densità;
  • la solubilità.

I filtri su media possono essere a gravità o a pressione, a seconda del contenuto totale dei componenti nella soluzione e della granulometria del media, nonché di ciò che si vuole andare ad ottenere in termini di risultato finale.
La filtrazione su media può, spesso essere coadiuvata nel processo dall'aggiunta di un coagulante, polielettrolita per andare ad ingrandire le particelle da rimuovere e quindi aumentare l'efficienza del processo. Talvolta può anche rendersi necessaria flocculazione e la sedimentazione a monte.

Un filtro a media può trattare solo un certo volume di acqua prima che sia necessaria una riclassificazione delle masse per ripulirlo dai solidi trattenuti. Il processo di pulizia consiste in un lavaggio con acqua pulita, e talvolta anche aria, in direzione contraria a quella di filtrazione detto controlavaggio.

Applicazioni

La filtrazione su media viene applicata come pretrattamento o post-trattamento di altri sistemi di trattamento acque, oppure può essere utilizzata come soluzione autonoma. Le applicazioni più comuni della filtrazione su media sono le seguenti:

  • chiarificazione, rimozione / diminuzione dei sedimenti e della materia organica sospesa;

  • rimozione / diminuzione del cloro (Cl);
  • rimozione / diminuzione di colori od odori dell'acqua;
  • rimozione / diminuzione del ferro (Fe);
  • rimozione / diminuzione del manganese (Mn);
  • riduzione / rimozione del solfuro di idrogeno;
  • riduzione/ rimozione dell'arsenico (As);
  • neutralizzazione acida;
  • riduzione dello Zolfo (S);
  • pretrattamento e post filtrazione a servizio della filtrazione su membrana;

La nostra vasta esperienza ci permette di poter consigliare il cliente su quale tipologia di media possa essere più efficiente per la risoluzione del suo problema tra quelle esistenti.

Tipologie di media

Carboni attivi

I carboni attivi sono composti da diverse varietà di materiale a seconda delle applicazioni, quelli maggiormente utilizzati per il trattamento delle acque sono quelli minerali bituminosi o quelli di noce di cocco.

Il termine attivo si riferisce al processo di attivazione che il carbone ha subito e che gli conferisce un'eccezionale porosità ed un conseguente aumento della superficie di adsorbimento. I carboni attivi hanno proprietà specifiche che sono in funzione del materiale di origine e della modalità di attivazione. I carboni attivi possono essere utilizzati da soli o in combinazione con la sabbia. Sono particolarmente indicati nei casi in cui debbano essere rimossi gli acidi, i prodotti dell'ossidazione, i solfatanti, il cloro, l’ozono, il permanganato, i componenti che causano sapori o odori sgradevoli e tutte le molecole organiche che contribuiscono a formare i trialometani (THMs). I carboni attivi necessitano di essere periodicamente rigenerati e bisogna considerare che durante la filtrazione e la pulizia con controlavaggio viene danneggiato parte del materiale filtrante.

Antracite

L'antracite ha una forma irregolare che fa si che si formino degli spazi intergranulari, dove si possono depositare i componenti e che assicurano una minima perdita di pressione e una buona velocità di flusso.

L'antracite viene spesso utilizzata da sola, in strati sovrapposti con diverse granulometrie, o in combinazione con la sabbia per formare filtri dual- media, dove costituisce lo strato superficiale immagazzinando un grande volume di solidi ed allungando considerevolmente il periodo di vita del materiale filtrante. Lo strato sabbioso sottostante costituisce un fine filtro per i solidi che superano l'antracite.

Sabbia

La sabbia di natura quarzifera, o quarzite, è spesso utilizzata per eliminare i solidi sospesi quali sabbia, limo od altri inerti, ed il ferro in forma ossidata, che contribuiscono alla torbidità dell'acqua. In presenza di sostanze colloidali la sabbia può risultare un metodi di filtrazione efficiente se l'acqua in entrata viene sottoposta ad un addizionamento di prodotti quali flocculanti e/o coagulanti.

La quarzite è meno costosa degli altri materiali filtranti, ma deve essere sostituita molto spesso. Questo è dovuto al fatto che durante l'utilizzo del filtro le particelle di sabbia più fini rimangono nello strato superficiale del media, mentre quelle più grossolane si dispongono sul fondo. Conseguentemente viene diminuita la capacità filtrante del mezzo perché tutte le particelle che possono essere filtrate vengono catturate solo da un fine strato superficiale del media, dove le particelle hanno il minimo spazio tra loro. Per ovviare a questo problema viene utilizzata spesso in combinazione con altri media con densità diverse, soprattutto l'antracite. Un filtro a sabbia può rimuovere componenti con dimensioni fino a 25-50 micron, ma anche più fini diminuendo la velocità di attraversamento del letto o sovradimensionando il filtro stesso, ed è principalmente utilizzato per il trattamento primario delle acque per uso civile ed industriale, il pretrattamento per impianti a scambio ionico o ad osmosi inversa e l'affinamento di acque chiarificate provenienti da stazioni di chiariflocculazione.

Pirolusite 

La pirolusite è un minerale costituito da biossido di manganese. Essa viene impiegata prevalentemente per la rimozione di ferro, manganese e di piccole quantità di acido solfidrico. Il ferro ed il manganese vengono adsorbiti dal media, passano alla loro forma ossidata e precipitano, rimanendo poi catturati negli spazi interstiziali del media. L'ossidazione del manganese è più difficoltosa rispetto a quella del ferro e nell'eventualità in cui esso non passi alla sua forma solida tutti i siti di adsorbimento rimarrebbero occupati e quindi il manganese solubile passerebbe il filtro. Per questa ragione a monte del filtro vengono aggiunti alla soluzione degli ossidanti, come il cloro, il permanganato di potassio o l'ozono, che aiutano la conversione del manganese alla sua forma ossidata solida per lasciare liberi tutti siti di adsorbimento con la maggiore efficienza possibile.

Idrossido ferrico 

L'idrossido ferrico a causa della sua elevata reattività chimica è utilizzato per l'adsorbimento dell'arsenico (in entrambe le sue forme chimiche, III e IV) e di altri metalli pesanti, come selenio, rame, vanadio, piombo, antimonio, molibdeno e fosfato. L'idrossido ferrico rimuove selettivamente l'arsenico (o le altre specie chimiche citate) dalla soluzione per adsorbimento, il composto chimico così formato precipita e può essere rimosso per filtrazione. Questo è il metodo più efficace per rimuovere l'arsenico dall'acqua, tuttavia devono essere tenuti sotto controllo alcuni parametri: quali pH e temperatura che influenzano l'ossidazione del ferro. Inoltre alti livelli di materia organica, ortofosfati o silicati indeboliscono la percentuale di rimozione dell'arsenico perché competono con esso per i siti di adsorbimento dell'idrossido di ferro.

Filtri Multimedia 

Nei filtri multimedia sono usati materiali con diverse densità. Lo strato superiore è solitamente costituito da antracite, lo strato centrale da sabbia silicea e quello inferiore da un materiale con alta densità, definito genericamente garnet. Quest'ultimo può essere costituito ad esempio da una famiglia di silicati di alluminio. Le particelle di dimensioni maggiori sono quelle di antracite, le particelle di sabbia hanno una media dimensione, mentre quelle del garnet sono le più piccole. I materiali descritti sono quelli maggiormente utilizzati perché presentano delle differenze significative nella loro densità ed in questo modo lo strato più denso costituisce un blocco per lo strato di sabbia, così come esso lo rappresenta per lo strato di antracite. La stratificazione fa si che i contaminanti di grandi dimensioni vengano intrappolati nel primo strato superficiale, mentre le particelle di dimensioni inferiori si spostano negli strati sottostanti. In questo modo viene garantita un più efficiente rimozione della torbidità ed il media ha bisogno di lavaggi meno frequenti. La disposizione dei materiali all'interno dei filtri multimedia ha l'obiettivo di riuscire a combinare all'interno di un singolo filtro i punti di forza dei media coinvolti: la lunga durata dei media con granulometria maggiore e le superiori capacità filtranti dei materiali più fini. Un filtro multimedia può rimuovere componenti con dimensioni fino a 10-25 micron.

Un nostro impianto

Luogo di installazione: Pontedera (PI)
Portata impianto: 35 mc/h
Problematica da risolvere: necessità di avere un impianto che facesse rientrare le caratteristiche delle acque prodotte all'interno dei valori tabellari previsti dal D.Lgs. 31 del 02/02/2001.
Tipologia di impianto: impianto di deferromanganizzazione su letto di pirolusite con iniezione tramite gruppi di dosaggio, proporzionali e automatici, di ipoclorito di sodio per abbattere anche l'ammonio e la carica batterica. Tale impianto è dotato di un sistema di lavaggio e controlavaggio controllato da delle valvole pneumatiche comandate tramite un PLC programmato da noi, che effettua tali operazioni in automatico. In aggiunta è stato installato anche un impianto ad osmosi inversa per abbassare anche i livelli dei cloruri.

A chi ci rivolgiamo

PPM è in grado di offrire i propri servizi a:

  • industrie meccaniche;
  • industrie chimiche;
  • industrie cartarie;
  • industrie ceramiche;
  • industrie farmaceutiche e cosmetiche;
  • industrie galvaniche;
  • industrie del legno;
  • industrie conciarie e tessili;
  • industrie petrolchimiche;
  • industrie plastiche;
  • industrie agro - alimentari;
  • industrie di verniciature, colorifici, tintorie e industrie grafiche;
  • autolavaggi;
  • stazioni di servizio carburanti;
  • trattamento reflui urbani per servizi idrici integrati, enti pubblici e grandi insediamenti residenziali o turistici.

Come lavoriamo

PPM nella fase iniziale del lavoro impiega il proprio personale esperto per studiare la richiesta del cliente e per raccogliere i dati necessari alla progettazione. È solitamente necessario effettuare un'analisi chimico - fisica dell'acqua da trattare e talvolta può essere utile effettuare un sopralluogo. Durante questa fase avviene una valutazione iniziale degli aspetti che costituiscono i dati di partenza per la progettazione vera e propria: le caratteristiche dell'acqua da trattare e le esigenze del cliente. Quest'ultimo aspetto comprende le proprietà e la portata dell'acqua alla fine del processo, l'analisi costi-benefici e le modalità di manutenzione.

La fase successiva è la progettazione dell'impianto, dove nel caso della filtrazione su media viene valutato quale media sia maggiormente adatto alla risoluzione della problematica presente. Vengono definite tutte le caratteristiche tecniche dell'impianto, gli schemi idraulici ed elettrici e la disposizione delle varie componenti. Avviene poi la realizzazione dell'impianto attraverso l'assemblaggio della struttura e di tutte le componenti, assicurando sempre la migliore qualità dei materiali. L'impianto viene infine installato e collaudato presso il cliente.

PPM rimane a disposizione dei propri clienti offrendo servizi di manutenzione ed assistenza dell'impianto durante tutte le sue fasi di vita.

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