IMPIANTO PRODUZIONE ACQUA ALTA QUALITA` “H2O

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IMPIANTO PRODUZIONE
ACQUA ALTA QUALITA’
“H2O-PLUS”
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AREA CONTROLLO RICERCA E SVILUPPO
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L'accettazione di questo documento è considerata come accettazione delle suddette condizioni.
Impianto produzione acqua AQ
______________________________________________________________________
SOMMARIO
1.
PREMESSA ............................................................................................................. 3
2.
DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO ...................................................................... 4
Filtrazione su carbone attivo granulare................................................................................ 6
Filtro a cartuccia 5 micron..................................................................................................... 6
Membrana ultrafiltrazione .................................................................................................... 7
Sterilizzatore UV..................................................................................................................... 7
Filtro assoluto 0,2 micron....................................................................................................... 8
Impianto refrigerazione ......................................................................................................... 8
3.
CARATTERISTICHE QUALITATIVE DELL’ACQUA PRODOTTA ................ 9
4.
FASI D’INTERVENTO ........................................................................................ 10
5.
DESCRIZIONE DELLE APPARECCHIATURE ............................................... 11
Componenti ........................................................................................................................... 11
Componenti opzionali........................................................................................................... 11
Ingombri ................................................................................................................................ 11
Interfacce idrauliche ed elettriche (a cura del committente) ............................................ 11
6.
PAGINA WEB CON INFORMATIVE QUALITA’ ACQUA.............................. 12
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1. PREMESSA
L’impianto di produzione di acqua AQ (Alta Qualità) trova le sue origini
nell’esperienza maturata presso i Laboratori dell’Area Controllo Ricerca e Sviluppo di
Publiacqua. La prima sperimentazione nel settore venne realizzata nel 1998 quando fu
aperta al pubblico una fontana per la distribuzione di acqua con elevate caratteristiche
qualitative (organolettiche, chimico-fisiche e microbiologiche) presso il parco pubblico
dell’Anconella, ove tutt’oggi numerosi utenti si recano a prelevare l’acqua fornita
gratuitamente. Il successo ottenuto ha convinto l’amministrazione, poi Publiacqua
S.p.A,. a voler perfezionare il progetto per rendere l’impianto di trattamento più
flessibile ed adattabile alle diverse realtà presenti sul territorio.
Negli ultimi anni è stato messo a punto presso gli stessi Laboratori un nuovo sistema di
trattamento che unisce la praticità e la facilità gestionale alle ottime caratteristiche
qualitative dell’acqua prodotta.
L’impianto standard è dimensionato per produrre fino a 400 l/h in continuo (24 ore su
24).
Nel presente documento verrà descritto brevemente il processo di trattamento
soffermandosi sulle singoli componenti che permettono di ottenere un’acqua eccellente
sia dal punto di vista del sapore e dell’odore sia per quanto riguarda le proprietà chimicofisiche e microbiologiche.
Per raggiungere gli obiettivi di qualità preposti sono stati tenuti in considerazione i
seguenti punti:
1. Impiego di acqua potabile immessa nella rete di distribuzione;
2. Rimozione del disinfettante finale e della sostanza organica residua rispettando il
contenuto salino e l'equilibrio dei minerali;
3. Trattenimento delle particelle solide con particolare riguardo ai microrganismi
per rendere l'acqua sicura e conservabile in contenitori idonei accuratamente
puliti e mantenuti.
Le caratteristiche dell’acqua (sia per quanto riguarda i parametri chimico-fisici che per
quelli batteriologici) prodotta dal modulo qui presentato sono risultate confrontabili e, a
volte, addirittura migliori delle acque vendute in bottiglia.
I risultati delle analisi di caratterizzazione qualitativa dell’acqua prodotta da ogni singolo
impianto saranno riepilogati su pagine WEB informative sul sito di Publiacqua S.p.A. Il
servizio servirà agli utenti anche per rimanere sempre informati sulla funzionalità
dell’impianto e sui controlli effettuati.
Le opere di contenimento dell’impianto possono essere di tre tipologie:
1) struttura a forma di parallelepipedo in acciaio Inox AISI 306 (schema tipo fig.1);
2) struttura in muratura (tipo piccola casetta)
3) struttura ad opera dell’acquirente (Publiacqua fornisce solo la parte tecnologica
dell’impianto).
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2. DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO
Ogni modulo è progettato per la produzione di acqua potabile di elevate caratteristiche
di qualità sia dal punto di vista dei parametri chimico-fisici e microbiologici, sia per
quanto riguarda i parametri organolettici (quali sapore, odore e colore), tanto da non
discostarsi molto dalle caratteristiche delle acque minerali commercializzate in bottiglia.
Il dimensionamento di ogni singolo sistema è realizzato dopo indagine conoscitiva delle
caratteristiche dell’acqua da trattare (acqua di rete). Generalizzando lo schema di
trattamento sarà del tipo:
1.
Filtrazione su carboni attivi (GAC)
2.
Prefiltrazione su cartuccia per garantire i requisiti di funzionalità dei
processi di trattamento successivi;
3.
Filtrazione su membrana di ultrafiltrazione (20kD) in polietersulfone;
4.
Sterilizzazione UV
5.
Filtrazione su membrana assoluta da 0,2 micron
6.
Refrigerazione
……
……
240 cm
100 cm
Vista frontale
110 cm
Vista laterale
Vista alto
Fig.1 Impianto produzione acqua alta qualità.
Per la produzione si prevede di prelevare l’acqua dalla rete dell’acquedotto e alimentare
un modulo per l’affinamento qualitativo, senza variare il contenuto salino della
medesima. Lo schema dell’impianto di trattamento da installare in loco è riportato in
figura 1.
L’acqua di rete entra nell’impianto e subisce un pretrattamento di declorazione e
adsorbimento delle sostanze organiche disciolte per mezzo di una filtrazione su carbone
attivo granulare (GAC), dopodiché, prima di passare al trattamento di ultrafiltrazione
(UF), il fluido subisce un’ulteriore filtrazione su cartuccia in polietilene da 5μm per
trattenere le particelle che potrebbero compromettere il corretto funzionamento dei
trattamenti successivi. Il trattamento di UF avviene facendo passare l’acqua su
membrane polimerica con porosità da 20.000 Dalton e superficie filtrante di 8 m2. Sono
inoltre previsti ulteriori trattamenti di affinamento quali disinfezione con Ultravioletti
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(UV) e filtrazione su filtro assoluto da 0,2 micron per garantire il completo abbattimento
degli elementi microbiologici ed una buona stabilità dell’acqua destinata al consumo. La
pompa di ricircolo sarà dimensionata per garantire il continuo ricircolo dell’acqua
all’interno dell’impianto durante i periodi di non produzione (es. notte), per garantire
che il ristagno prolungato all’interno dell’impianto non vada a compromettere il corretto
funzionamento in fase di produzione e distribuzione.
Ciascun impianto sarà inoltre provvisto di sistema di refrigerazione dell’acqua in linea
garantendo un’acqua con temperatura sempre al di sotto di 14°C.
L’erogazione è prevista da singolo rubinetto di prelievo pilotato pulsante.
Tutti gli elementi relativi alla linea di produzione sono realizzati in configurazione
sanitaria DURASAN, ovvero senza zone morte sulla superficie a contatto con l’acqua.
Le tubature e le valvole all’interno dell’impianto sono da distinguere tra quelle sulla
linea di ricircolo, che sono in PVC ad elevato grado alimentare certificato, e quelle sulla
linea di produzione realizzate in acciaio inox AISI 316. La struttura di sostegno e di
copertura è prevista interamente in acciaio AISI 304.
L’impianto funzionerà secondo 4 fasi distinte
1. FASE DI PRODUZIONE: quando si ha richiesta dall’utenza. L’impianto dovrà
essere alimentato da acqua di rete per reintegrare il consumo idrico.
2. FASE DI RICIRCOLO: quando non si ha richiesta da utenza. L’impianto dovrà
fermare l’alimentazione da rete ma continuare a garantire il passaggio di acqua
all’interno dell’impianto. Automaticamente si chiuderanno tutti gli scarichi e
sarà garantito un ricircolo minimo. Tale accortezza permette di evitare il
consumo di acqua anche durante le fasi di non produzione.
3. FASE DI SPURGO: a cadenze regolari si manda l’impianto a spurgo per
eliminare il concentrato della membrana e per pulire meccanicamente (alte
velocità tangenziali) la superficie filtrante della membrana
4. FASE DI LAVAGGIO: periodicamente (circa 1 volta ogni 15gg) si deve
garantire il lavaggio e la sanitizzazione di tutto l’impianto (escluso la sezione di
filtrazione su GAC) con soluzione di ipoclorito (max 50ppm).
L’acqua prodotta da questo impianto risulta di ottima qualità ma sono comunque
necessarie alcune accortezze per il suo mantenimento in contenitori appositi. Per tale
motivo su ogni singolo impianto realizzato sarà riportato il regolamento per il corretto
mantenimento.
RACCOMANDAZIONI DA OSSEVARE PER L’APPROVVIGIONAMENTO
CON ACQUA DI ALTA QUALITA’:
1) Utilizzare bottiglie e/o contenitori nuovi da adibire esclusivamente a
questo tipo acqua e successivamente, prima di ogni prelievo verificarne
la pulizia.
2) Nella scelta preferire il vetro, altrimenti usare contenitori ove sia
riportata la scritta “per alimenti”
3) Usare contenitori con tappo a vite o comunque chiusura ermetica
4) Mantenere l’igiene dei contenitori
5) Prima del riempimento risciacquare il contenitore e il tappo con la
stessa acqua erogata dal fontanello
6) Non riempire i contenitori completamente ma lasciare un po’ di aria tra
il tappo ed il livello del liquido
7) Conservare l’acqua in luoghi freschi e non esporre direttamente alla
luce del sole
8) Non conservare per lunghi periodi, preferendo frequenti
approvvigionamenti ed evitando di effettuare grandi scorte.
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Di seguito sono elencate e discusse le diverse fasi di trattamento previste dall’impianto:
Filtrazione su carbone attivo granulare
Col termine carbone attivo si intende considerare una parte molto vasta di prodotti con
differenti proprietà ed usi. Questi materiali, che devono presentare caratteristiche di
adsorbimento e microporosità, vengono attivati tramite alte temperature (500-1000°C)
in atmosfera controllata ed in presenza di sostanze gassose, atte a cedere ossigeno o di
sostanze
minerali
disidratanti
ed
ignifughe.
L'attivazione conferisce al carbone una
elevata porosità: questo permette, oltre al
potere adsorbente, il suo utilizzo nei
processi biologici di degradazione di
materia organica o di talune sostanze
inorganiche. Questa caratteristica porosità
del carbone attivo dipende dalla superficie
totale, dalla forma e dal diametro medio
Fig 2. Carbone attivo granulare
dei pori.
-10
Il diametro dei pori è dell'ordine degli Anstrong (10 m) e questa struttura superficiale
determina in modo rilevante il potere adsorbente (la proprietà di adsorbire da un fluido
sostanze in esso presenti). Ma a questo si aggiungono altri fattori sia chimico-fisici che
operativi, i quali determinano in quale ambiente si effettua l'adsorbimento (pH,
temperatura, pressione, natura del fluido solvente, concentrazione, tempi di contatto,
ecc..).
È un materiale comunemente utilizzato nei processi di trattamento delle acque sia su
piccola che grande scala e serve essenzialmente per migliorare le caratteristiche
qualitative delle acque trattate.
Filtro a cartuccia 5 micron
Le cartucce sono utilizzate come barriera di sicurezza per i trattamenti successivi
particolarmente sensibili alla presenza di materiale solido grossolano in sospensione.
Sono costituite da polipropilene estruso e effettuano una
filtrazione di tipo superficiale. La fibra di polipropilene di
diametro controllato viene avvolta su un supporto di
acciaio inox. Il processo di produzione è automatizzato e
controllando alcuni parametri quali la dimensione della
fibra, la temperatura, e le modalità di avvolgimento è
possibile ottenere risultati estremamente consistenti, senza
alcun intervento dall’esterno e senza aggiunta di
Fig.3 Cartucce filtranti
lubrificanti, antistatici o altri additivi.
Sono cartucce usa e getta con durata pari a 2-3 mesi circa (dipende da volume e qualità
dell’acqua trattata).
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Membrana ultrafiltrazione
Il ruolo del processo di filtrazione su membrana è quello di costituire una barriera
selettiva, cioè permettere il passaggio solo di alcuni componenti e separare dalla fase
liquida quelli indesiderati. I processi di trattamento
con membrane stanno occupando sempre maggiore
spazio soprattutto nelle fasi di affinamento delle
acque grazie ai sempre migliori rendimenti che
possono essere ottenuti sia da un punto di vista
della separazione solido-liquido sia dal punto di
vista dei consumi energetici. Le membrane
utilizzate in questo sistema sono membrane di
ultrafiltrazione in polietersulfone con taglio
molecolare a 12 kD in configurazione filtrazione
tangenziale su modulo a spirale avvolta. Le
membrane a spirale avvolta sono di fatto filtri molto
fini di cui si possono evidenziare i seguenti
vantaggi:
• autopulizia: i solidi ed i soluti sono eliminati
con il concentrato in quanto, sebbene la velocità
del flusso sia bassa, si instaura un regime
Fig.4 Membrane in PVDF
turbolento che produce un’asportazione dei
continua dei solidi dalla superficie della membrana e quindi un’autopulizia della
stessa.
• Non si apporta calore: si evitano degradazioni di prodotto e si riducono costi di
esercizio.
• Filtrazioni submicroniche: si possono operare filtrazioni a livello macromolecolare,
molecolare e ionico permettendo quindi di effettuare purificazioni molto spinte
• In questo tipo di trattamenti non vengono aggiunti additivi chimici se non per la
pulizia delle membrane.
Sterilizzatore UV
I raggi ultravioletti rappresentano uno dei mezzi più efficaci per la
disinfezione di acqua e sono particolarmente indicati per le
applicazioni di questo genere dove si va a trattare acqua con elevate
caratteristiche qualitative. Essendo installato a valle della filtrazione
su membrana e a monte del filtro assoluto 0,2 micron questo elemento
ha lo scopo primo di garantire la salvaguardia del filtro assoluto
permettendo un elevatissimo abbattimento microbiologico.
Grazie al principio fisico su cui si basa il loro potere germicida, essi
agiscono solo laddove c’è bisogno, senza generare sottoprodotti
dannosi. La luce UV-C emessa da speciali lampade ai vapori di
mercurio è letale per qualsiasi microrganismo (batteri, virus, muffe,
alghe, ecc.); per questo motivo l’acqua in uscita da uno sterilizzatore
Fig. 5
UV-C risulta microbiologicamente stabile, senza pericolo legato al
Sterilizzatore UV
sovradosaggio. Le lampade UV sono protette da tubi in quarzo e
completamente isolate dalla parte idraulica; la sostituzione delle lampade può essere
effettuata dall’esterno dell’apparecchio.
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•Portate: da 600 l/min.
•Materiale collettore: Acciaio inox lucidato internamente ed esternamente (AISI 316 L)
•Irraggiamento garantito: > 40000 m Ws/cm2
•Pressione max: 9 bar
Filtro assoluto 0,2 micron
La fase di filtrazione assoluta garantisce il completo
trattenimento degli elementi presenti nell’acqua con dimensioni
superiori agli 0,2 micron. Il filtro assoluto assolve la funzione di
barriera selettiva di sicurezza per quei microrganismi che
possono aver superato tutti i sistemi di trattamento precedenti. Il
suo scopo primo è quindi quello di assicurare la distribuzione di
un’acqua priva di microrganismi che potrebbero risultare
Fig. 6 Filtro assouto
dannosi per la salute del consumatore.
Impianto refrigerazione
L’impianto di refrigerazione è installato per garantire un’acqua con caratteristiche di
gradevolezza in qualunque periodo dell’anno e per evitare che temperature troppo
elevate possano interferire con i processi di trattamento. Il sistema di refrigerazione
permetterà di avere un’acqua sempre al di sotto dei 14°C (anche in condizioni di acqua
in ingresso con temperatura di 28°C). Il gruppo frigo per uso alimentare è stato
realizzato per il trattamento di acqua ad uso potabile. Tutti i suoi componenti sono
costruiti in acciaio inossidabile AISI uso alimentare, completamente ermetici.
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3. CARATTERISTICHE QUALITATIVE DELL’ACQUA PRODOTTA
Come in tutti gli impianti di trattamento le caratteristiche di qualità dell’acqua prodotta
sono fortemente influenzati dalle caratteristiche dell’acqua in ingresso all’impianto
stesso. Per tale motivo la nostra azienda ha voluto fortemente che i singoli impianti di
trattamento fossero dimensionati in relazione alla caratterizzazione dell’acqua che dovrà
essere trattata.
La tipologia di impianto presentata in questa scheda sarà utilizzata come punto di
partenza per il dimensionamento di tutti gli impianti che verranno realizzati. Anche per
questi motivi non è possibile definire a priori le caratteristiche dei parametri di qualità
dell’acqua prodotta.
In linea generale possiamo affermare che l’impianto è realizzato per il trattamento e
l’affinamento dell’acqua destinata al consumo umano; quindi i requisiti minimi
dell’acqua in ingresso all’impianto dovranno rispecchiare i limiti di cui al D.lgs n° 31
del 2 Febbraio 2001.
Possiamo quindi affermare che, data un’acqua in ingresso all’impianto che rispecchi i
requisiti di all’allegato 3 del D.lgs 31/01, la qualità dell’acqua prodotta dall’impianto
avrà le seguenti caratteristiche:
1) un abbattimento della sostanza organica totale, in termini di carbonio organico
totale (TOC, mg/l) di almeno l’80%;
2) un abbattimento delle sostanze solide in sospensione (TSS, mg/l) di almeno il
90%;
3) il raggiungimento ed il mantenimento della purezza microbiologica;
4) una maggiore gradevolezza e miglior sapore per effetto della totale declorazione
dell’acqua di rete.
Rimane da sottolineare che in caso di acque con problematiche particolari (elevata
durezza, concentrazioni elevate di nitrati, problemi di torbidità ed elevate concentrazioni
di solidi sospesi e/o di ferro e manganese. etc.) potranno essere presi in considerazione,
ed eventualmente aggiunti con costi addizionali, trattamenti specifici per la risoluzione
delle singole problematiche previa discussione con il soggetto interessato all’acquisto.
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4. FASI D’INTERVENTO
La realizzazione dell’impianto prevede le seguenti fasi di intervento:
1)
Indagine preliminare: a) spazi e possibilità di allocazione, b) esigenze di
produzione (quantità di acqua e periodi di produzione), c) analisi storica
caratteristiche qualitative acqua da trattare (laddove possibile).
2)
Caratterizzazione acqua in ingresso con campagna di indagine: a)
parametri chimico-fisici; b) parametri microbiologici fondamentali.
3)
Dimensionamento impianto
4)
Realizzazione impianto
5)
Installazione impianto
6)
Collaudo e avviamento: in questa fase sarà messo a disposizione un
tecnico di Publiacqua S.p.A. per visionare la fase di installazione dell’impianto.
La fase di avviamento avverrà sotto la supervisione e l’apporto tecnico-analitico
dell’azienda.
7)
Gestione impianto (fasi di sanitizzazione e verifica prestazioni): è
prevista una manutenzione a cadenza di 15 giorni che comprenderà la
sanitizzazione dell’impianto ed ogni 60 giorni la sostituzione del carbone attivo
granulare presente nei filtri. Ad ogni sopralluogo il sistema sarà sottoposto al
controllo di qualità che prevede:

Verifica delle condizioni idrauliche: alimentazione filtro a
carbone, alimentazione modulo di ultrafiltrazione, produzione
concentrato, produzione permeato, controllo della portata all'utilizzo.

Controllo delle pressioni: acqua di rete, alimentazione modulo
ultrafiltrazione e permeato. Misura di temperatura, pH, potenziale redox,
cloro residuo, torbidità, e conta delle particelle.
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5. DESCRIZIONE DELLE APPARECCHIATURE
Componenti
L’impianto è essenzialmente montato su uno skid composto da:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Pompa di ricorcolo
1 elemento filtrante su carbone attivo granulare (GAC)
cartuccia filtrante in polipropilene
1 elemento filtrante su membrana
Sterilizzatore UV
Cartuccia filtro assoluto 0,2 micron
Impianto di refrigerazione
Valvole elettropneumatiche per funzionamento impianto
Compressore
PLC per controllo fasi di funzionamento
Attacchi per dosaggio prodotti chimici per pulizia impianto
Componenti opzionali
L’impianto prevede la possibilità di installare elementi opzionali quali:
•
•
•
•
Filtro ingresso impianto per acque con problemi di solidi sospesi;
Dosaggio CO2 per produzione acqua gassata;
Impianto di addolcimento;
Presa acqua per disabili.
tutti gli elementi sopra descritti e la valutazione dei costi di realizzazione degli stessi
verrà effettuata solo su richiesta del committente.
Ingombri
Le dimensioni dello skid sono 1m x 1 m x 2,4 m (altezza). Queste dimensioni sono da
ritenersi indicative in quanto è possibile adattare il sistema alle diverse esigenze.
Interfacce idrauliche ed elettriche (a cura del committente)
•
•
•
•
Acqua da trattare:
1”
Scarico impianto in tubo PVC:
2” 1/2
Potenza elettrica:
5Kw, 220 V
Alimentazione acqua di rete:
Prevalenza:
2-3 bar
• Impianto di raccolta acqua intorno all’impianto (suggerito)
• Linea telefonica analogica (opzionale)
Tutti i lavori effettuati per i collegamenti di cui sopra dovranno essere accompagnati da
certificazione di conformità (Dlgs. 46/90).
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6. PAGINA WEB CON INFORMATIVE QUALITA’ ACQUA
Ogni singolo impianto realizzato sarà accompagnato dalla sua pagina WEB all’interno
della quale sarà riportata la storia dell’impianto e tutte le schede con i parametri di
qualità riscontrati ad ogni campionamento. In tal modo ogni utente potrà verificare la
qualità dell’acqua prelevata andando a selezioneare, nella pagina “localizzazione
impianto”, l’impianto da cui ha prelevato l’acqua.
Nello schema seguente si riporta lo schema delle pagine dei fontanelli e le schede
informative ad esso relative.
SITO PUBLIACQUA S.p.A.
www.publiacqua.it
PAGINE WEB FONTANELLI
LOCALIZZAZIONE IMPIANTO
PAGINA IMPIANTO PRODUZIONE AQ
ANALISI CHIMICO-FISICA
ANALISI BATTERIOLOGICA:
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