Parte chimico-fisica
Indica i trattamenti fisici necessari: filtrazione, riduzione dei nitrati, della durezza, del ferro e del manganese.
Le acque di pozzo, di sorgente o di invaso naturale possono essere contaminate da infiltrazioni di suoli inquinati, scarichi non adeguatamente depurati, rifiuti animali e pesticidi: per rispondere ai requisiti di potabilità devono essere trattate e disinfettate, e un residuo di disinfettante deve proteggerle lungo la rete di distribuzione fino alle utenze. L’efficacia dipende dal disinfettante, dal pH, dalla materia inquinante e da una misura affidabile del residuo.
Prima di utilizzare l’acqua è opportuno eseguire un’analisi chimico-fisica e batteriologica, per stabilire gli interventi necessari alla potabilizzazione. L’uso di acque non trattate, per bere o per l’igiene personale, può causare disturbi gastrointestinali, infezioni e altre patologie gravi.

Indica i trattamenti fisici necessari: filtrazione, riduzione dei nitrati, della durezza, del ferro e del manganese.
Indica la presenza di agenti microbiologici (coliformi, coliformi fecali, Escherichia coli, streptococchi, Pseudomonas aeruginosa), eliminabili con un trattamento chimico di disinfezione.
Secondo l’esito dell’analisi, l’acqua può essere sottoposta a uno o più dei seguenti trattamenti.

Elimina terra, sabbia e altro particolato che, oltre a intorbidire l’acqua, costituisce un nucleo di crescita per le contaminazioni microbiologiche.
Riduce i nitrati, sostanze azotate rilasciate da animali, scarichi e fertilizzanti.
Riduce la durezza e protegge impianto idraulico ed elettrodomestici dal calcare; si realizza con addolcitori, anticalcare magnetici o osmosi inversa.
Anticalcare magnetici →Elimina l’eccesso di ferro e manganese, che colora l’acqua di rosso o di nero ed è nutrimento per i ferrobatteri, microrganismi che proliferano dove i metalli si ossidano.
Un disinfettante come l’ipoclorito di sodio inattiva virus, batteri e altri microrganismi e rende l’acqua idonea al consumo umano; un residuo di disinfettante la mantiene tale lungo la rete.
Nelle acque di falda, di pozzo, di sorgente e superficiali utilizzate a scopo potabile la flora microbica è una presenza costante, dovuta alla dispersione di scarichi non adeguatamente depurati, di rifiuti animali e di pesticidi. Tutte queste acque richiedono un trattamento adeguato per rispondere ai requisiti di potabilità.

Una parte dei microrganismi rimane in sospensione e raggiunge rubinetti, docce e ogni altro punto di utilizzo: viene assorbita per ingestione diretta e per contatto con la pelle.
La restante parte si deposita sulle pareti di serbatoi e tubazioni e forma il biofilm, uno strato ricco di nutrienti che protegge i microrganismi dall’azione dei disinfettanti. Si sviluppa dove la velocità dell’acqua è ridotta (diramazioni, curve, raccordi, valvole) o dove l’acqua ristagna (bracci morti, rubinetti, soffioni, guarnizioni, rompigetto, apparecchi per il trattamento domestico).
Nelle variazioni di flusso il biofilm si distacca dal substrato e, trasportato dall’acqua, raggiunge i rubinetti, aumentando la carica microbica. Il biofilm è diffuso anche in natura: ne sono esempi la placca dentale e lo strato melmoso sulle rocce di un ruscello o sotto lo scafo delle imbarcazioni.
Ogni disinfettante presenta vantaggi e svantaggi: nessuno è ideale in tutte le circostanze. I più impiegati negli impianti di potabilizzazione:
È il disinfettante più diffuso. Permane in acqua come cloro libero attivo e protegge la rete di distribuzione; meno impiegati l’ipoclorito di calcio e il cloro gassoso.
Prodotto in loco da generatori dedicati, protegge a lungo la rete ed è impiegato anche nella prevenzione della legionella; la monoclorammina, prodotta in continuo, è indicata per reti estese e strutture con elevati consumi d’acqua.
Disinfettano nel momento del contatto con l’acqua ma non lasciano un residuo: non proteggono la rete da contaminazioni successive.
Il cloro è il disinfettante più diffuso: a differenza dei disinfettanti più volatili, come l’ozono, permane in acqua come cloro libero attivo e protegge dalla ricrescita batterica durante la distribuzione e da eventuali contaminazioni successive al trattamento.

Il cloro altera la permeabilità cellulare dei microrganismi e danneggia acidi nucleici ed enzimi. I prodotti della reazione con l’acqua attaccano a livello molecolare virus e batteri, le altre sostanze organiche e quelle inorganiche, come i composti di ferro, manganese e ammoniaca.
La disinfezione, tecnicamente un’ossidazione, consuma cloro: il disinfettante va aggiunto finché tutta la materia ossidabile presente in acqua non è stata ossidata. Molti batteri, anche patogeni, vengono inattivati rapidamente alle concentrazioni impiegate per l’acqua potabile.
Si aggiunge quindi una piccola quantità ulteriore, dell’ordine di 0,2 mg/l, che resta “di guardia” verso nuove contaminazioni: è il cloro libero attivo, che protegge dalla ricrescita batterica in rete e contrasta la formazione del biofilm.
Il cloro è il metodo più efficace ed economico per disinfettare l’acqua di un pozzo o di una sorgente, sia al servizio di un acquedotto sia di una piccola utenza domestica.

Nella maggior parte dei casi l’acqua del pozzo viene raccolta in un serbatoio e distribuita alle utenze da una pompa di rilancio: il sistema di disinfezione si installa in prossimità del serbatoio.
Una sonda dedicata alle basse concentrazioni tipiche delle acque potabili misura il cloro libero e comanda il dosaggio dell’ipoclorito necessario a eliminare la carica batterica.
Si imposta la concentrazione di disinfettante da mantenere in acqua: per il cloro libero tipicamente 0,2 mg/l. La pompa riduce progressivamente la portata in prossimità del set point.
La clorazione mantiene l’acqua potabile anche nei periodi di basso consumo, quando l’acqua resta ferma nel serbatoio, e impedisce che contaminazioni esterne ne alterino la qualità.
L’efficacia disinfettante del cloro dipende dal pH dell’acqua: all’aumentare del pH è necessaria una quantità maggiore di cloro per inattivare la stessa quantità di microrganismi. L’acqua potabile può avere un pH compreso tra 6,5 e 9,5: a parità di cloro libero misurato, la quota realmente disinfettante cambia molto da un’acqua all’altra.

Il cloro si dissocia formando prevalentemente acido ipocloroso, la forma con il potere ossidante più elevato.
Prevale lo ione ipoclorito, con un potere ossidante sensibilmente inferiore; con pH superiori a 9 l’ipoclorito diventa quasi del tutto inefficace.
Valori a 25 °C: l’acido ipocloroso è circa il 78% del cloro libero a pH 7,0, il 52% a pH 7,5 e il 26% a pH 8,0. Per questa stretta correlazione i sistemi di misura del cloro libero compensano le variazioni di pH e temperatura e la cella amperometrica chiusa misura direttamente l’acido ipocloroso. Il metodo DPD porta invece il campione a pH 6,2 – 6,5, dove quasi tutto il cloro libero è acido ipocloroso: per questo legge il cloro libero complessivo, indipendentemente dal pH reale dell’acqua.
Anche la quantità di materia organica e inorganica presente in acqua (microrganismi, sostanze organiche, ferro, rame, manganese) influisce sul valore di cloro libero attivo.
Una quantità relativamente modesta di cloro è sufficiente a raggiungere un valore elevato di cloro libero attivo.
Se l’inquinamento aumenta senza un corrispondente aumento del disinfettante, il cloro viene consumato per ossidare la materia presente e il cloro libero attivo diminuisce: occorre aggiungere disinfettante fino a ristabilire il valore desiderato.
A parità di pH, una diminuzione del cloro libero attivo indica quindi un aumento della contaminazione. I sistemi di misura e dosaggio automatizzano completamente questo processo.

Il residuo di disinfettante si misura in continuo con elettrodi Redox oppure con celle amperometriche, aperte o chiuse; il metodo DPD lo verifica su un campione.
Cloro, bromo, perossido di idrogeno, acido peracetico e ozono distruggono le molecole dei contaminanti organici, come batteri e alghe. Il potenziale di ossidoriduzione ne indica la capacità disinfettante: espresso in mV, è positivo in presenza di ossidanti (cloro) e negativo in presenza di riducenti (bisolfito di sodio). È una misura indiretta: non legge i mg/l di cloro libero.
Gli elettrodi sono a diretto contatto con l’acqua e misurano la corrente generata dall’ossidante: la lettura è direttamente in mg/l, con una dipendenza ridotta dal pH e la compensazione della temperatura; risente del cloro combinato e va tarata periodicamente.
Elettrodo di misura ed elettrodo di riferimento sono racchiusi in una camera con elettrolita, separata dal campione da un tappo a membrana semipermeabile al solo ossidante da misurare: è il sistema più preciso per quantificare il disinfettante, con lettura diretta in mg/l e risoluzione di 0,01 mg/l. Per l’acqua fredda si impiega la cella SCL3N.
Un reagente porta il campione a pH 6,2 – 6,5 e lo colora in proporzione al cloro libero; il fotometro misura il colore e lo converte in mg/l, con un secondo reagente il cloro totale. È una misura puntuale, per il controllo e la taratura dei sistemi automatici.
Con il cloro come disinfettante, il potenziale Redox dipende direttamente dal pH e, in misura minore, dalla temperatura: all’aumentare del pH l’efficacia del cloro diminuisce e per disinfettare occorre raggiungere un potenziale più elevato. Il potenziale aumenta in presenza di ossidanti come il cloro e diminuisce con la contaminazione.

Con poche impurità una modesta quantità di cloro produce un potenziale elevato. Se l’inquinamento aumenta senza un aumento del disinfettante il potenziale si abbassa: a parità di pH, un potenziale in calo indica una contaminazione crescente.
Per le basse concentrazioni di cloro tipiche delle acque potabili si impiegano elettrodi ad alta sensibilità, alta linearità e bassa impedenza; l’elettrodo di misura in platino non partecipa alle reazioni ma assume il potenziale di equilibrio della soluzione.
La lettura dipende dal pH e dalla conducibilità: la corrispondenza tra mV e cloro libero va verificata periodicamente con il metodo DPD.
Il sistema con controllo Redox →L’elettrodo di riferimento ha un potenziale noto, costante e indipendente dalle condizioni esterne: è normalmente costituito da un metallo ricoperto da un suo sale poco solubile, immerso in una soluzione che contiene l’anione dello stesso sale.

Ag/AgCl/sol. KCl: è il riferimento oggi più diffuso; temperatura massima di circa 100 °C; non presenta isteresi apprezzabili al variare della temperatura.
Cilindretto ceramico, anello di PTFE poroso o altro: lascia passare un minimo flusso di elettrolita verso la soluzione, per mantenere la continuità elettrica, impedire incrostazioni e precipitazioni nei pori ed evitare l’ingresso del campione nel riferimento.
Il sale deve contenere ioni cloruro, per l’equilibrio elettrochimico con il cloruro d’argento, essere ben solubile ed equitrasferente (anione e catione con la stessa mobilità ionica), per non creare un potenziale di diffusione sul setto.
Se il KCl forma precipitati con il campione o reagisce con esso si impiega un riferimento a doppia giunzione: un primo serbatoio con KCl e un secondo con una soluzione di contatto adatta, ad esempio KNO3 saturo.
Una cella amperometrica è un sistema elettrochimico che trasforma energia chimica in energia elettrica: gli elettrodi rilevano la corrente generata dall’acido ipocloroso che attraversa il tappo a membrana; l’elettronica compensa la lettura in base a temperatura e pH e invia il segnale allo strumento, che visualizza i mg/l di cloro libero, con risoluzione di 0,01 mg/l. Per l’acqua fredda si impiega la cella SCL3N; una cella dedicata misura il cloro totale.

Il tappo a membrana protegge gli elettrodi dal contatto diretto con l’acqua e fa sì che venga misurato solo il disinfettante specifico della cella, escludendo ione ipoclorito, clorammine e le sostanze che potrebbero alterare la lettura.
La misura richiede un flusso d’acqua costante, dell’ordine di 30 – 40 l/h: con poca portata la cella legge meno, con portata eccessiva legge di più. Le celle si installano in un porta elettrodi a deflusso in PMMA, con regolazione della portata del campione e sensore di flusso, che arresta il dosaggio in assenza di circolazione.
Torbidità, oli, sospensioni organiche, ferro e manganese possono occludere la membrana e ridurre gli intervalli di manutenzione; depositi e biofilm abbassano la lettura e il tappo a membrana va sostituito con la periodicità indicata. Le variazioni di conducibilità richiedono nuove tarature. Per queste acque esistono celle a tre elettrodi con autopulizia a sfere, mosse dal flusso dell’acqua.
Il metodo DPD si basa su una reazione chimica che avviene in una cuvetta riempita con un campione d’acqua. È il metodo dei comparatori manuali e dei fotometri, con cui si verificano i sistemi automatici e si eseguono i controlli lungo la rete di distribuzione.

Il reagente DPD1, in pastiglia o liquido, contiene una soluzione tampone che porta il campione a pH 6,2 – 6,5 e reagisce con tutto il cloro libero, acido ipocloroso e ione ipoclorito, sviluppando una colorazione rosa proporzionale alla concentrazione.
Il fotometro misura l’assorbanza del campione alla lunghezza d’onda del rosa e la converte in mg/l di cloro libero; nel comparatore manuale il colore si confronta a occhio con una scala.
Aggiungendo allo stesso campione il reagente DPD3 si misura il cloro totale; la differenza con il cloro libero è il cloro combinato.
Ogni misura descrive l’acqua nel momento del prelievo: è adatta al controllo e alla taratura, non a seguire il processo né a comandare il dosaggio.
Le differenze tra la lettura della cella chiusa e quella del fotometro DPD sono frequenti e non sono un’anomalia: i due metodi non misurano la stessa cosa.

Il metodo DPD porta il campione a pH 6,2 – 6,5 e misura il cloro libero come se fosse tutto acido ipocloroso. La cella chiusa misura l’acqua al suo pH reale: con un’acqua a pH 7,5 – 8 l’acido ipocloroso è la metà o meno del cloro libero e la cella legge sensibilmente meno del fotometro.
In questi casi la cella non va ritarata sul valore del DPD: indica la quota di cloro che disinfetta davvero, mentre il DPD indica il cloro libero complessivo, compresa la parte che al pH dell’acqua ha un potere disinfettante ridotto.
Le clorammine, che si formano in presenza di ammoniaca, aumentano la lettura del DPD; la membrana della cella chiusa le esclude.
La cella segue ogni variazione in tempo reale e comanda il dosaggio; il DPD fotografa un istante, con il margine d’errore del campionamento e dell’operatore.
I due strumenti sono complementari: il DPD per i controlli periodici e la verifica, la cella chiusa per misurare e regolare in continuo il residuo realmente disinfettante.
Il metodo DPD è affidabile, ma è una misura ottica su campione eseguita da un operatore: rispetto alla cella chiusa risente di più fattori.
La colorazione si sviluppa al pH della soluzione tampone, non a quello dell’acqua in rete: la misura non rappresenta il reale potere disinfettante del cloro.
La velocità della reazione dipende dalla temperatura: con acqua o reagenti molto freddi la reazione rallenta e i tempi indicati dal metodo non sono più corretti.
Una lettura troppo anticipata trova una colorazione incompleta e sottostima il cloro.
Se nel campione sono presenti altri ossidanti la reazione è lenta o progressiva e il valore risulta sovrastimato.
Bolle d’aria nella cuvetta, torbidità del campione, cuvette sporche all’interno o all’esterno e reagenti scaduti alterano la lettura.
Le clorammine, che si formano quando l’acqua contiene ammoniaca, e la monoclorammina impiegata come disinfettante aggiungono alla lettura del cloro libero un contributo indesiderato: con monoclorammina oltre 1 mg/l il fotometro legge fino al 20% in più della cella chiusa.
| Monoclorammina (mg/l) | Cloro libero letto in più (mg/l) | Errore (%) |
|---|---|---|
| 2,14 | 0,43 | 20 |
| 1,98 | 0,41 | 21 |
| 1,80 | 0,39 | 22 |
| 1,69 | 0,39 | 23 |
| 1,38 | 0,29 | 21 |
| 1,05 | 0,13 | 12 |
| 1,00 | 0,13 | 13 |
| 0,44 | 0,05 | 11 |
| 0,26 | 0,03 | 12 |
Con valori discordanti si eseguono cinque misure successive con il reagente DPD1, si scartano il valore più alto e quello più basso e si calcola la media delle tre rimanenti.

Le sonde vengono poste a contatto con l’acqua da analizzare: in immersione nel serbatoio di accumulo, in un porta elettrodi a deflusso installato in by-pass oppure in linea sulla tubazione.
Lo strumento comanda una o più pompe dosatrici, che immettono il disinfettante direttamente nel serbatoio di accumulo oppure, in sua assenza, nella tubazione.
Perché il cloro possa disinfettare l’acqua occorre garantire un tempo di contatto adeguato al tipo di organismo patogeno presente, comunque non inferiore a 20 minuti.
Le sonde misurano in continuo e comandano il dosaggio fino al valore impostato, generalmente 0,2 mg/l di cloro libero. L’acqua che entra nel serbatoio viene disinfettata e la pompa ripristina il valore impostato.
Gli strumenti dispongono di uscite 4-20 mA proporzionali ai valori misurati e possono essere telecontrollati dal portale web.
Dal dosaggio in proporzione al volume ai sistemi che misurano il residuo, fino ai sistemi multiparametro per gli acquedotti. Il metodo DPD accompagna sempre il sistema automatico: per tararlo, per verificarlo e per i controlli lungo la rete di distribuzione.
La soluzione più immediata: il contatore lancia impulsi installato sulla tubazione dell’acqua da trattare comanda la pompa dosatrice, che inietta l’ipoclorito in proporzione al volume d’acqua misurato. Adatta alle acque di qualità costante, con il controllo periodico del residuo.
Lo strumento LDsCL misura in continuo il cloro libero residuo con una cella amperometrica e comanda la pompa dell’ipoclorito in proporzione al valore misurato, fino al set point: il residuo resta costante anche quando cambiano la portata o la qualità dell’acqua.
Lo strumento LDsRh misura il potenziale Redox, che indica il potere disinfettante dell’acqua, e dosa l’ipoclorito fino al set point impostato. Utilizza un elettrodo ad alta linearità per le acque potabili.
Il generatore LOTUS AIR produce in loco biossido di cloro da acido cloridrico e clorito di sodio, in ciclo automatico e a pressione ambiente, con il dosaggio in proporzione al volume d’acqua e/o al valore residuo misurato.
Il sistema MDS produce in continuo la monoclorammina da due reagenti a concentrazione nota, ammoniaca e ipoclorito, dosati insieme all’acqua di diluizione in un reattore in PVDF; il contatore sulla tubazione ne comanda il dosaggio.
Ideale per gli acquedotti dove devono essere monitorati tutti i parametri fondamentali dell’acqua con un unico strumento, come il dosaggio volumetrico sul riempimento della vasca di contatto, l’analisi della torbidità, della conducibilità e del pH dell’acqua oltre al dosaggio residuometrico tramite cella amperometrica.
| Redox | Cella chiusa | Metodo DPD | |
|---|---|---|---|
| Tipo di misura | In continuo, in linea | In continuo, in linea | Su campione, puntuale |
| Lettura | mV (stima del potere disinfettante) | mg/l di cloro libero, risoluzione 0,01 mg/l | mg/l di cloro libero; cloro totale con il reagente DPD3 |
| Che cosa misura | Potenziale di tutta l’acqua | Solo acido ipocloroso, la forma disinfettante | Acido ipocloroso e ione ipoclorito, a pH 6,2 – 6,5 |
| pH | Influisce in modo rilevante | Compensato | Portato a 6,2 – 6,5: non è quello reale dell’acqua |
| Conducibilità | Influisce | Le variazioni richiedono nuove tarature | Non influisce |
| Clorammine e monoclorammina | Influiscono | Escluse dalla membrana | Aumentano la lettura fino al 20% |
| Torbidità, ferro, manganese | Influiscono sulla risposta | Possono occludere la membrana | Torbidità e colore del campione influiscono |
| Rappresenta il potere disinfettante | In parte | Sì | Dipende dal pH dell’acqua |
| Regolazione del dosaggio | Sì | Sì, la più precisa | No: serve al controllo e alla taratura |
| Taratura e controllo | Verifica periodica con il test del cloro | Periodica; flusso costante 30 – 40 l/h | Reagenti in corso di validità, cuvette pulite |
Inviateci l’analisi dell’acqua e indicateci l’origine, i consumi e il volume del serbatoio: vi proporremo il sistema di disinfezione e di misura più adatto.
Chiamateci o scriveteci: vi risponde un tecnico, con una proposta su misura di strumenti, pompe, sonde e accessori.