pubblicato il 18 dicembre 2013
La Tecnica della Filtrazione
Un'operazione importante ed indispensabile per una corretta gestione di un impianto di fertirrigazione
Per una filtrazione efficace è fondamentale una corretta scelta dei tipi e delle dimensioni dei filtri, riguardo alla qualità ed alla quantità d’acqua da trattare. È inoltre necessario mantenerne l’efficienza mediante opportune operazioni di controlavaggio e di pulizia, che, possono essere eseguite anche automaticamente durante il funzionamento dell’impianto.
Si possono distinguere i seguenti tipi di filtri:
Idrocicloni o separatori a vortice, che eliminano le particelle sabbiose, di solito presenti nelle acque da pozzo, per effetto della forza centrifuga derivata dal moto vorticoso impresso all’acqua dalla particolare conformazione interna;
Filtri a graniglia, che hanno un corpo filtrante di pietrisco a spigoli vivi e di sabbia, e sono particolarmente adatti a trattenere i filamenti di alghe e le mucillaggini presenti nelle acque di superficie;
Filtri a rete o a dischi, hanno principalmente la funzione di trattenere le particelle inorganiche solide sospese nell'acqua, come limo, sabbia fine ed altre scorie, a secondo delle caratteristiche costruttive degli elementi filtranti. Questi filtri sono particolarmente indicati per acque molto cariche che richiedo frequenti contro-lavaggi.
Nei filtri a rete le impurità vengono trattenute dalle maglie di una reticella, che può essere metallica o di materiale plastico. I filtri a dischi hanno un corpo filtrante costituito da una pila (o colonna) di dischi con superficie scabra. Durante il funzionamento i dischi sono tenuti in stretta aderenza e le particelle sospese vengono trattenute dagli interstizi (o porosità) che si formano, a causa della scabrezza, fra le superfici di contatto dei dischi.
Durante i contro-lavaggi viene allentata l’aderenza fra i dischi, favorendo il rapido allontanamento delle impurità trattenute.
Nei filtri a dischi e a rete le dimensioni delle luci filtranti sono espresse in “mesh”. Quanto più sono alti i valori di questo parametro , tanto più piccole sono le dimensioni delle particelle trattenute.
La scelta ed il dimensionamento del sistema di filtrazione viene commisurata alla portata che li attraversa ed alla qualità e quantità dei solidi sospesi presenti nelle acque d’irrigazione.
I filtri installati sono dotati di due manometri, uno in ingresso e l’altro in uscita, che consentono di valutare le perdite di pressione subite dall’acqua nell’attraversarli. Man mano che le particelle sospese vengono trattenute dai filtri, l’acqua incontra maggiore resistenza nell’attraversarli ed aumenta di conseguenza la differenza fra le pressioni lette fra i due manometri. Tenendo sotto controllo la lettura dei due manometri, si può pertanto intervenire tempestivamente per operare le opportune operazioni di contro-lavaggio.
Ritardando le operazioni di contro-lavaggio si può pregiudicare il buon funzionamento dell’impianto. Man mano che crescono le perdite di carico nei filtri, la pressione in testa alle linee gocciolanti si abbassa gradualmente al di sotto del valore ottimale, provocando erogazioni inadeguate, specie nelle linee più distanti e nel loro tratto terminale.
| Filtrazione e dispositivi di filtraggio | |||
Acque e sistemi di filtrazione | Dispositivi di filtraggio | ||
| Acque da pozzo | Idrociclone | ||
| Acque superficiali | Filtri a graniglia | ||
| Solidi sospesi nell’acqua | Filtri a rete e a dischi | ||
Sono ormai comunemente disponibili anche sistemi di filtrazione in grado di operare automaticamente le operazioni di contro-lavaggio, quando le perdite di pressione raggiungono una soglia prestabilita.
Dotarsi di sistemi di automazione o meno, è una scelta che deve essere presa in considerazione quando si progetta un nuovo impianto, in particolare quando si dispone di acque con elevati problemi di impurità, che richiedono frequenti lavaggi.
Filtrazione a graniglia o a sabbia - Rimozione del ferro e del manganese.
La filtrazione in letto di sabbia è un metodo molto valido per rimuovere i solidi in sospensione dall’acqua, come alghe, particelle di suolo e detriti organici. E’ necessaria quando si pratica la microirrigazione con acque di origine superficiale, laghetti, fiumi ecc.
Il mezzo di filtrazione consiste di uno strato multiplo di sabbia con varie forme e peso specifico. I filtri a sabbia sono disponibili in diversi formati e materiali e funzionano sia manualmente che in maniera completamente automatica.
Quando i filtri sono intasati dalle particelle filtrate, si può attivare un sistema d’inversione della direzione del flusso dell’acqua per pulire nuovamente il filtro. Il sistema può essere attivato manualmente o automaticamente ed il tempo di pulizia può essere determinato secondo uno dei seguenti criteri:
1) Volume di flusso filtrato.
2) Caduta di pressione sul filtro.
3) Tempo.
Si richiede la filtrazione a letto di sabbia per le seguenti applicazioni:
a) Filtrazione dell’acqua di superficie.
b) Preparazione dell’acqua per trattamenti di raffreddamento.
c) Trattamento delle acque reflue.
d) Pre-filtrazione per ulteriori e successivi sistemi di filtrazione.
Un’applicazione speciale di un filtro a sabbia è la rimozione del ferro e del manganese dall’acqua superficiale, freatica o di pozzo.
Un impianto per la rimozione del ferro opera attraverso un’agitazione o aerazione dell’acqua per ossidare e far precipitare il ferro ed il manganese, seguita da rimozione delle particelle precipitate con il filtro a sabbia.
Il ferro ed il manganese possono causare effetti di precipitazioni indesiderate e colorazione dell’acqua. La rimozione si basa sulla loro precipitazione controllata. Si esegue mescolando dell’acqua con l’aria (ossigenazione) seguita da filtrazione con filtri a sabbia.
I composti di ferro e manganese dotati di legami complessi, per esempio quelli legati ad acidi umici, possono risultare molto difficili da rimuovere. In questo caso la soluzione può essere l’ossidazione con ozono (ma sono soluzioni estreme per utilizzi di potabilizzazione).
Il ferro è uno dei metalli più abbondanti della crosta terrestre. Si presenta naturalmente in acqua in forma solubile di ferro ferroso (ferro bivalente nella forma dissolta Fe++ o Fe(OH)+) o in forma ossidata come il ferro ferrico (ferro trivalente: Fe+++ che si trova nel precipitato Fe(OH)3). Il ferro può essere all’origine della corrosione delle tubazioni, a causa dello sviluppo di microrganismi, i ferrobatteri.
Nell’acqua aerata, il potenziale ossidoriduttivo dell’acqua è tale da permettere un’ossidazione da ferro ferroso a ferro ferrico, il quale precipita come idrossido di ferro, Fe(OH)3, permettendo in tal modo una rimozione naturale del ferro disciolto per filtrazione.
Le acque freatiche sono infatti naturalmente anaerobiche: il ferro rimane in soluzione ed e’ quindi importante rimuoverlo per poter utilizzare l’acqua.
Questa eliminazione può essere realizzata tramite cascata o sistemi di spruzzatura all’aperto, noti come sistemi a gravitazione. Tali sistemi richiedono spazi considerevoli ma, oltre ad essere semplici e poco costosi, rendono possibile la rimozione degli aggressivi solfuro di idrogeno (H2S) e anidride carbonica (CO2). Esistono inoltre sistemi in pressione, che oltre ad essere compatti, rendono possibile trattare l’acqua con concentrazioni di Fe2+ fra 7 e 10mg/l.
Come per il ferro, la presenza di manganese nell’acqua è naturale (dissoluzione della forma ridotta Mn++). Valgono le stesse considerazioni del ferro per la sua rimozione dall’acqua. Il manganese da all’acqua un colore nero e un gusto metallico.
Come per il ferro, la rimozione fisico-chimica del manganese può essere realizzata tramite ossidazione di Mn2+ in Mn4+, che precipita quindi in biossido del manganese (MnO2). Il precipitato è poi separato dall’acqua tramite filtrazione con sabbia.
L’unica differenza (con il ferro), consiste nel reagente usato. Effettivamente l’ossidazione con ossigeno non è in molti casi sufficiente per il manganese e ciò implica l’uso di ossidanti complementari più forti come il biossido di cloro (ClO2), il cloro (Cl2), il permanganato del potassio (KMnO4) o l’ozono (O3).