Chimica - L'Acqua

L' ACQUA

ACQUA

Ciclo dell'acqua

Evaporazione

Le nubi

CLASSIFICAZIONE DELLE NUBI

 Precipitazioni

CLASSIFICAZIONE DEI VARI TIPI DI PIOGGIA

Classificazione idrologica

Caratteristiche chimico-fisiche delle acque marine

PIOGGE ACIDE

EUTROFIZZAZIONE

ELIMINAZIONE DELLE SOSPENSIONI DALLE ACQUE

DISSALAZIONE DELLE ACQUE

Distillazione

Congelamento

Osmosi inversa

Elettrodialisi

Controllo di routine sulla qualità delle acque

Il campionamento


ACQUA

Sebbene nell'universo l'acqua sia stata scoperta nell'atmosfera di vari corpi celesti ed anche nelle nubi interstellari, l'abbondanza cosmica di questa sostanza risulta nel complesso assai modesta essendo valutabile attorno allo 0,001 %.

Al contrario, sulla Terra, l'acqua è un componente assai abbondante e tale da costituire sicuramente uno degli elementi di maggiore caratterizzazione del nostro pianeta (le acque occupano circa il 71 % della superficie totale); essa è nella stragrande maggioranza rappresentata dagli oceani in ragione di circa il 97 % della idrosfera (il resto è acqua dolce).

L'acqua rappresenta un solvente universale nel quale si sciolgono le molecole organiche presenti nell'atmosfera; le reazioni chimiche in soluzione sono molto più veloci e complesse, tutto ciò ha portato circa 3,5 miliardi di anni fa alla formazione dei composti fondamentali per la vita sul nostro pianeta: gli aminoacidi (costituenti delle proteine), gli zuccheri e gli acidi grassi (costituenti dei lipidi).

Questa soluzione acquosa rappresentò il cosiddetto "brodo primordiale" che dette successivamente origine ai coacervati (unità individuali formate da aggregati complessi di molecole organiche) dai quali si originarono le prime protocellule.

Non è certo casuale il fatto che essa abbia avuto nel passato un ruolo decisivo nei processi che hanno portato alla formazione della vita e che sia tuttora essenziale nei processi biologici che sono alla base della materia vivente: nel regno animale i tessuti dei mammiferi sono costituiti per il 63% di acqua mentre in taluni vegetali si supera il 95%, persino i minerali ne contengono in varia proporzione.

Per molto tempo l'acqua venne ritenuta un elemento, soltanto nel 1781 l'inglese Cavendish (1731-1810) studiando l'idrogeno compì la prima analisi dell'acqua.

Nello stesso periodo il francese Lavoisier (1743-1794) ne determinava la composizione chimica (H2O) e riusciva ad ottenerla per sintesi in laboratorio.

Tutta l'acqua presente sulla Terra è ciclicamente intercomunicante, nel senso che le acque lasciano continuamente, evaporando, la superficie terrestre e vi ricadono come prodotto meteorico di vario tipo.

L'uomo oggigiorno, almeno nelle nazioni a più alto tenore di vita, utilizza una cospicua parte dell'acqua litosferica ed altra egli ne ricava da falde sotterranee per destinarla ad usi agrari (acque irrigue), ad usi civili (acque potabili) ed a usi industriali (acque industriali).

In conseguenza di ciò, più del 60% dell'acqua sfruttata dall'uomo è soggetta, in un paese come l'Italia, a logorio della sua purezza in relazione con gli usi che se ne fanno.

Sono sia questo sistematico deterioramento delle qualità di gran parte dell'acqua disponibile sia -date le crescenti richieste- la progressiva carenza d'acqua non altamente salata a creare la problematica delle acque.

Ciclo dell'acqua.

Tutta l'acqua presente sulla Terra circola senza interruzione attraverso i processi di evaporazione e precipitazione. Si determina in questo modo quello che si è soliti chiamare ciclo dell'acqua. Esso può essere così schematizzato:

 -Evaporazione.

Il calore del Sole fa evaporare in continuazione le acque che si trovano sulla Terra, e cioè le acque degli oceani, dei mari, dei fiumi, dei laghi ecc. L'acqua che evapora si trasforma in vapore che si dirige verso l'alto. Giunto ad una certa altezza, il vapore condensa in goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio micronizzati, formando le nubi.

Le nubi.

Una grossa nuvola può estendersi su molti chilometri quadrati e contenere 300.000 t di acqua; le nuvole più sviluppate in altezza (cumulonembi) hanno uno spessore da 3.000 a 10.000 m; le meno sviluppate in altezza (strati) da 50 a 800 m. La densità varia da 0,3 a 5 g di acqua per m3 di aria. L'altitudine massima, sulle regioni temperate, è di 15 Km; sulle regioni tropicali, 18 Km; sulle regioni polari, 8 Km. La temperatura varia da 0 ad 8 °C (sulle zone tropicali).

CLASSIFICAZIONE DELLE NUBI

Nome

Altezza (m)

Caratteristiche

Cirri

6.000 - 15.000

Sottili, filamentose, trasparenti; sono costituite da cristalli di ghiaccio dispersi

Cirrocumuli

7.500 - 9.000

Trasparenti, biancastre, d'aspetto fibroso, possono coprire completamente il cielo; quando il Sole è alto in genere non eliminano l'ombra degli oggetti

Cirrostrati

6.000 - 8.000

A banchi, o a strati sottili, di colore bianco, senza ombra propria; sono costituite da piccoli elementi in forma di granuli, bande ecc.

Altostrati

3.500 - 4.500

A strati o a falde grigiastre, dall'aspetto striato, possono coprire completamente il cielo; lasciano intravedere il Sole come attraverso un vetro smerigliato

Altocumuli

3.000 - 4.000

A falda o a banco di colore bianco, generalmente con ombra propria, ondulati o composti a lamine, rotoli ecc.; talvolta lasciano apparire il Sole o la Luna con una corona

Cumulonembi

1.500 - 2.500

Masse dense e potenti, con grande sviluppo verticale, a forma di montagne o di enormi torri; la loro parte superiore spesso è appiattita, a forma di incudine; dalla loro base cadono di norma rovesci locali di pioggia e di neve (qualche volta, di grandine)

Stratocumuli

1.000 - 2.000

Grossi ammassi rotondeggianti, bianchi o grigi, che ricoprono spesso tutto il cielo, specialmente d'inverno, costituendo una specie di drappo spesso ed ondulato

Nembi

1.000 - 1.500

Grigio scure, di notevole spessore, senza forma definita, con i margini frastagliati; danno origine a piogge e a nevi persistenti

Strati

500 - 1.000

Strato uniforme, simile a una nebbia sospesa in quota; dà origine a pioviggine

 Precipitazioni

Le nubi, aumentando di peso, danno origine a precipitazioni (pioggia, neve, grandine). Così l'acqua torna sulla superficie terrestre:

o direttamente nel mare, nei fiumi, nei laghi, o dopo essersi temporaneamente accumulata in nevai e ghiacciai (da cui l'acqua si libera successivamente per fusione del ghiaccio);

oppure viene assorbita dal terreno e, prima o poi, sgorga come sorgente.

L'acqua dei ghiacciai e quella delle sorgenti forma ruscelli, torrenti, fiumi che riportano l'acqua al mare. Intanto il calore del sole fa evaporare altra acqua... e il ciclo prosegue senza interruzione.

CLASSIFICAZIONE DEI VARI TIPI DI PIOGGIA

Classificaz.ne

Diametro delle gocce (mm)

Velocità di caduta (m/s)

Quantità (mm/h)

Pioggia leggera

0,5

2

< 1

Pioggia moderata

1

4

4

Pioggia forte

1,5

5

15

Pioggia violenta

2

6

40

Pioggia violentissima

5

8

100

Sono sostanzialmente possibili due tipi di classificazioni: una classificazione idrologica ed una classificazione chimica.

 - Classificazione idrologica.

A seconda della loro distribuzione e provenienza le acque si distinguono in meteoriche, superficiali e telluriche.

Le acque meteoriche (piogge, nevi) pur rappresentando una notevole fonte di approvvigionamento, sono considerate scarsamente potabili perché ricche in gas e povere di sali, non sempre controllate dal punto di vista igienico e neppure esenti da inquinamento; ciò specialmente nel caso in cui prima di raggiungere il suolo abbiano attraversato strati di atmosfera più o meno inquinati.

Le acque superficiali si distinguono in dolci (fiumi, laghi, ghiacciai) e salate (mari). Le prime, sebbene largamente impiegate per l'approvvigionamento idrico, non presentano requisiti di potabilità ideali, in quanto sono praticamente assenti i processi di autodepurazione tipici delle acque sotterranee ed inoltre sono facilmente esposte a pericoli di contaminazione.

I fiumi sono corsi d'acqua dolce con un flusso perenne mentre i torrenti sono corsi d'acqua brevi, impetuosi, con flusso irregolare e a forte pendenza. L'esistenza di un fiume in una data regione richiede tre condizioni: precipitazioni atmosferiche sufficienti, permeabilità moderata del terreno (condizione necessaria per impedire un'eccessiva perdita sotterranea delle acque piovane) ed evaporazione non eccessiva.

Un fiume consta essenzialmente in:

- Punto di origine. Esso è rappresentato da una sorgente, acque derivanti da ghiacciai e nevai o da un lago;

 - Corso superiore. Primo tratto, solitamente ripido con fondo roccioso o ciottoloso, in cui le acque sono veloci e trasportano vari materiali (sassi, ghiaia, terra ecc.). Il fiume è nella cosiddetta "fase torrenziale";

- Corso mediano. Il fiume scende verso la pianura, le sue acque rallentano la velocità e depositano vari materiali. Ha un andamento serpeggiante e forma vari meandri (o anse);

- Foce. Un fiume può sfociare a delta (parecchi rami che si dispongono triangolarmente) o ad estuario (con un allargamento ad imbuto).

La lunghezza di un fiume dipende soprattutto dalla struttura fisica del terreno in cui scorre. I fiumi più lunghi si trovano nelle grandi pianure o in territori con modesti rilievi.

Le principali caratteristiche distintive di un fiume sono: la portata (m3/s di acqua che passa attraverso una sezione del fiume), il quoziente di deflusso (rapporto in un determinato tempo tra la portata e la quantità di acqua meteorica pervenuta sul bacino idrografico) e il regime (variazione della portata di un fiume).

I fiumi esplicano azione di erosione, trasporto e sedimentazione. Il bacino idrografico (o bacino fluviale, ovvero di raccolta) è la regione che convoglia tutte le sue acque superficiali a un fiume. I corsi d'acqua minori che confluiscono nel fiume principale si dicono affluenti.

Cascate, cateratte e rapide sono "salti" a cui è costretta talvolta l'acqua di un fiume lungo il suo tragitto.

I laghi sono conche occupate da acque che non sono in diretta comunicazione col mare. Vengono alimentati da uno o più fiumi (immissari), da sorgenti, dalle acque di fusione dei ghiacciai ecc. Questi efflussi di acqua vengono compensati da deflussi, per opera di un fiume che esce dal lago (emissario), dall'evaporazione, dall'infiltrazione delle acque nelle rocce ecc. Secondo l'origine, i laghi si possono suddividere in due grandi gruppi: laghi di "sbarramento" (dovuti appunto ad uno sbarramento, che ha impedito all'acqua di defluire liberamente, quale frane, colate laviche, morene, cordoni litorali, ghiacciai, alluvioni di torrenti e fiumi, dune) e laghi "in roccia viva" (occupanti una conca preesistente di tipo glaciale, craterica, tettonica, carsica o relitta).

La scomparsa di un lago può avvenire a causa della sedimentazione, dell'eccesso di evaporazione, di insufficiente apporto idrico, erosione dello sbarramento che ne aveva causata l'origine ecc.

I ghiacciai sono frutto di neve accumulatasi e solidificata. Essi rappresentano una enorme riserva di acqua: se tutto questo ghiaccio si sciogliesse, il livello del mare salirebbe di oltre 50 m, inondando molte regioni pianeggianti. Un ghiacciaio è costituito da un bacino collettore (o di alimentazione), un bacino ablatore a da un fronte.

I ghiacciai si distinguono in: polari o inlandsis, alpini, himalaiani, alascani e scandinavi.

Le acque salate, a parte rarissime eccezioni, non sono normalmente destinate all'approvvigionamento idrico in relazione agli alti costi dei processi di desalinizzazione. Il termine mare, anche usato per indicare l'insieme degli oceani e dei mari, in particolare indica la parte di un oceano circondata da terre. I mari possono distinguersi in:

- mari continentali, limitati quasi da ogni parte da terre e comunicanti con l'oceano attraverso stretti bracci di mare (ad es. il Baltico, il Mar Rosso, il Mediterraneo ecc.);

- mari insulari, solitamente compresi fra isole di un arcipelago (ad es. Mare di Irlanda, Mare di Celebes, Mar di Banda (Arcipelago indonesiano) ecc.);

- mari costieri, limitati fra la costa continentale e gruppi di isole e in larga comunicazione con l'oceano (es. Mari della Cina, Golfo del Bengala ecc.).

Le correnti oceaniche con i loro movimenti (scorrimento superficiale, salita e discesa di masse d'acqua, lento cammino sul fondo degli oceani) "puliscono" il mare, impedendogli di stagnare. Questi movimenti portano anche ossigeno nelle zone profonde, distribuiscono uniformemente i sali e gli altri minerali, rendendo così possibile la vita vegetale ed animale.

Caratteristiche chimico-fisiche delle acque marine.

- Salinità: valore medio 35‰ (ossia 35 g/l). La salinità è minima nei mari polari, massima nei mari tropicali (per la forte evaporazione). Composizione salina media: cloruro di sodio (NaCl) 77,758 %, cloruro di magnesio (MgCl2) 10,878 %, solfato di magnesio (MgSO4) 4,737 %, solfato di calcio (CaSO4) 3,600 %, solfato di potassio (K2SO4) 2,465 %, altri sali 0,562 %.

- Densità: 1,032 Kg/l a 25 °C. La densità aumenta all'aumentare della salinità e diminuisce con l'aumentare della temperatura.

- Colore: normalmente azzurro scuro o azzurro verde. Cambiamenti di colore sono causati da vari fattori: presenza di sostanze finissime in sospensione, di microrganismi ecc.

- Temperatura: da circa 30 °C nelle zone equatoriali, ai 24 °C nelle zone tropicali ad oltre -2 °C nelle zone artiche (temperatura di congelamento delle acque marine).

Le acque telluriche sono generate dalle acque piovane a da quelle provenienti dallo scioglimento delle nevi infiltratesi in un suolo permeabile (sabbia, ghiaia, tufi ecc.) e penetrate all'interno sino ad incontrare uno strato impermeabile (granito, argilla ecc.). Si forma in tal modo un accumulo sotterraneo di acqua che scorre sulla superficie impermeabile (acqua di falda). Se il terreno è costituito da un'alternanza di rocce permeabili e rocce impermeabili, si formano tante falde acquifere quanti sono gli strati che fanno da "letto" alle acque. Si distinguono due tipi di falde acquifere: falde freatiche (raggiungibili da pozzi comuni) e falde artesiane.

In particolare queste ultime sono quelle che presentano i migliori requisiti di potabilità in quanto, prima di scaturire alla sorgente, hanno compiuto dei lunghi percorsi sotterranei a contatto con strati di terreno che le hanno purificate (fenomeni di adsorbimento). Esse si determinano in terreni permeabili delimitati superiormente e inferiormente da terreni impermeabili.

Le acque freatiche, invece, in relazione ai loro percorsi più superficiali e mediamente più brevi, risultano meno pregiate in quanto hanno subito in misura minore i suddetti processi di autodepurazione ed anche perché le relative falde possono essere più facilmente raggiunte da infiltrazioni inquinanti. Le falde freatiche si determinano quando la superficie superiore non è limitata da strati impermeabili.

Quando l'acqua, che ha percorso un tratto più o meno lungo nel sottosuolo, riaffiora spontaneamente, dà origine ad una sorgente. Esistono vari tipi di sorgenti: risorgive, carsiche, temporanee, perenni, termali e termominerali..

Dal punto di vista chimico le acque possono essere classificate in base al residuo fisso (contenuto totale di sostanze non volatili), alla durezza (contenuto di sali "indurenti" espressi in gradi francesi, °F) e in base ai componenti chimici che risultano prevalenti nella loro composizione. Nel primo caso si hanno:

- acque meteoriche con residui compresi tra 1080 mg/l;

- acque dolci oscillanti tra 100400 mg/l;

- acque salate con residuo fisso sopra i 30 g/l.

 Per quanto concerne le acque minerali, che fanno parte delle acque sorgive, si distinguono le seguenti classificazioni:

- acque oligominerali con residuo fisso < 200 mg/l;

- acque mediominerali con residuo tra 2001.000 mg/l;

- acque minerali propriamente dette caratterizzate da un contenuto di residuo fisso superiore a 1 g/l.

 In base alla durezza si hanno:

- acque molto dolci con valore di durezza nell'ambito di 04 °F;

- acque dolci con durezza tra 48 °F;

- acque medio-dure con durezza 812 °F;

- acque discretamente dure con valori di durezza di 1218 °F;

- acque dure con durezza nell'ambito di 1830 °F;

- acque molto dure caratterizzate da durezza > 30 °F.

Le acque potabili generalmente rientrano nell'intervallo di durezza 430 °F, mentre la direttiva CE sulle acque da destinare al consumo umano consiglia un intervallo di 1550 °F.

 In base alla prevalenza di determinate componenti saline caratteristiche si hanno invece le acque salso-bromo-iodiche come ad esempio quella di Montecatini, le salso-solfato-alcalino-terrose (Lavagello), le bicarbonato-alcalino-terrose (Sangemini), le bicarbonato-solfato-alcalino-terrose (Chianciano) e numerose altre varietà. Sono notoriamente conosciute le attività benefiche procurate da queste particolari acque a coloro i quali soffrono di alcuni disturbi fisiologici ( digestivi, renali, reumatici, dermatologici ecc.).

Le acque captate dall'uomo sono destinate ad uso agrario, civile ed industriale.

Le acque di irrigazione devono essere:

- trasparenti in superficie e limpide in massa;

- esenti da veleni dei vegetali;

- non troppo salate.

La non trasparenza superficiale nociva alle acque irrigue è conseguenza d'inquinamento da idrocarburi, schiume, polveri e la varia opacità in massa (pure nociva) è per lo più dovuta a sospensioni di polveri, ad emulsioni d'oli minerali o di solventi idrofobi e a dispersioni di melme a base grassa.

Sono veleni dei vegetali soprattutto i cianuri, i fenoli ed i composti aromatici in generale, i solfiti ed i metalli pesanti. Da alcuni anni poi diventa sempre più un grave motivo d'allarme l'eventualità che le acque di irrigazione contengano insetticidi e diserbanti raccolti, magari, nel territorio alla cui fertilità sono destinate.

I sali nell'acqua di irrigazione non devono superare il limite massimo di 2,5 g/l ed i cloruri, in particolare, possono raggiungere al limite gli 0,5 g/l; elevate concentrazioni saline distruggono le cellule vegetali in seguito alla plasmolisi. Infine le acque irrigue devono essere sufficientemente aerate.

Le acque potabili (o d'uso civile) devono risultare:

- batteriologicamente innocue, incolori, inodori e limpide;

- esenti da veleni e da sintomi di veleni (quali sono l'ammoniaca ed i nitriti);

- moderatamente dotate di certi sali disciolti e ben aerate, così da risultare gradevolmente gustose.

Dal punto di vista qualitativo gli anioni ammessi nelle buone acque potabili sono i bicarbonati, i cloruri, i solfati ed i nitrati mentre i cationi senz'altro consentiti sono litio, sodio e potassio. Moderatamente consentiti sono calcio e magnesio. Sono anche tollerate piccole dosi di cationi di alluminio, ferro, manganese e tracce di silice. Assolutamente assenti devono essere i metalli pesanti tipo piombo, mercurio, rame e cromo. Infine le acque giudicate potabili devono avere alla sorgente temperature comprese tra i 7 15 °C.

Le acque industriali devono, in linea di massima:

- non mostrarsi torbide per sospensioni vere (di terre, di polveri ecc.) né per sospensioni colloidali (di argille, di silice ecc.);

- non sciogliere affatto gas corrosivi (O2, CO2, H2S e H2) né qualunque altro gas (es. N2) in quantità tali da costituire potenziali pericoli per entrata in forte pressione;

- non contenere solubilizzati sali di potere corrosivo (es. MgCl2, Na2CO3 e NO3-) o incrostanti (per lo più sali di calcio e di magnesio).

L'inquinamento delle acque può svilupparsi a tre livelli.

Esistono infatti:

- modifiche delle qualità delle acque dovute a cause naturali insopprimibili, in quanto l'acqua piovana a contatto con certi ambienti aerei (di distretti vulcanici, ad esempio) e più generalmente del suolo porta in soluzione ed in sospensione sostanze dei mondi minerale e biologico

- uno stato di inquinamento superiore a quello ora detto derivante dall'apporto per cause non naturali di inquinanti di varia specie, perfino energetica (calore), in quantità peraltro non superiore alla capacità d'autodepurarsi dell'acqua interessata

- un terzo e più grave stato d'inquinamento quando gli inquinanti sono tali, qualitativamente e quantitativamente, da inibire la capacità d'autodepurazione dell'acqua e da provocare quindi permanente degradamento estetico o funzionale del corpo idrico

Gli scarichi di fognature civili portano nelle acque soprattutto prodotti del metabolismo umano con relativa carica batterica, inquinanti derivanti da attività domestiche (alimentazione e lavaggio) e rifiuti convogliati dal drenaggio di strade, piazzali e officine.

Gli scarichi di effluenti industriali, contenenti residui delle materie prime e dei prodotti intermedi e finali delle lavorazioni, hanno composizione variabile a seconda del tipo d'industria che li fornisce. Gli scarichi delle acque di raffreddamento o per altri motivi inquinate termicamente, alterano gli equilibri chimici e biochimici dei corpi idrici e producono diminuzione dell'ossigeno disciolto o direttamente, diminuendone la solubilità, o indirettamente a causa dell'aumentato metabolismo della flora acquatica, con tutte le evidenti conseguenze che ciò comporta.

Gli scarichi inerenti l'attività agrario-zootecnica apportano alle acque soprattutto liquami metabolici, di lavorazioni di mattatoio e lattiero-casearie, pesticidi e concimi dilavati.

PIOGGE ACIDE

Le piogge acide rappresentano, attualmente e in chiave futura, una delle principali e più preoccupanti fonti di inquinamento: esse sono frutto di contaminazione di acque meteoriche da parte di gas quali le anidridi di zolfo e, in parte minore, da ossidi d'azoto). L'anidride solforosa è presente nell'atmosfera a causa dell'attività vulcanica (inquinamento naturale) ma  soprattutto a causa di attività umane quali gli impianti a carbone e parte dell'industria metallurgica.

Gli effetti dannosi delle piogge acide, che sono particolarmente gravi nelle aree in cui il terreno è costituito prevalentemente da rocce granitiche o da altri materiali , si possono così schematizzare:

- scomparsa di vita vegetale ed animale dai laghi per forte accumulo di acido;

- effetti dannosi su alberi e sulla vita marina;

- dilavamento di ioni metallici tossici dal terreno (ad es. alluminio);

- erosione di materiali da costruzione come pietre e marmo, gravi deterioramenti a carico di monumenti (esempio eclatante le Acropoli di Atene).

EUTROFIZZAZIONE.

L'eutrofizzazione è il termine che indica l'eccessivo accrescimento e moltiplicazione disordinata di vegetali acquatici, soprattutto di alghe, per effetto della presenza nelle acque di dosi assai elevate di sostanze nutritive. Principali responsabili dell'eutrofizzazione sono i composti azotati e fosforati provenienti da scarichi civili o industriali e dal dilavamento dei fertilizzanti in agricoltura.

Secondo i gradi di trofizzazione le acque si possono distinguere in: oligotrofiche, mesotrofiche ed eutrofiche.

Le acque oligotrofiche sono limpide ed incolori ad occhio nudo; praticamente inodori ed insapori. In esse sono molto scarse le alghe.

Le acque mesotrofiche sono caratterizzate dalla torbidità ed hanno colore verde e, a ben sentire, sono puzzolenti e di cattivo sapore.

Le acque eutrofiche sono infestate da alghe, sono assolutamente torbide, verdastre e chiaramente maleodoranti e di pessimo sapore.   

ELIMINAZIONE DELLE SOSPENSIONI DALLE ACQUE.

I trattamenti per eliminare dalle sospensioni le acque sono: la grigliatura, la sedimentazione, la filtrazione e la chiaroflocculazione. Questi sono i cosiddetti  "trattamenti preliminari" da attuare prima delle altre ulteriori operazioni lavorative delle acque che verranno descritte successivamente nelle prossime pagine.

La grigliatura è utilizzata per eliminare solidi grossolani ed è attuata tramite griglie con determinate dimensioni e forma delle aperture a seconda della pezzatura dei solidi che si intendono eliminare.

La sedimentazione (o decantazione) è un fenomeno fisico provocato dall'azione della forza di gravità che fa depositare sul fondo il materiale da eliminare; tale processo viene effettuato nei sedimentatori.

La filtrazione viene condotta su filtri a sabbia sistemata a granulometria crescente dall'alto verso il basso con l'aggiunta di ghiaia e pietrisco. Nei casi in cui il processo di filtrazione risulterebbe eccessivamente lento è possibile utilizzare un filtro a pressione, costruttivamente più complesso e quindi più costoso e bisognoso di ben altra  manutenzione.

La chiaroflocculazione è l'insieme dei processi di coagulazione, flottazione e di sedimentazione. Tale processo è utilizzato per la separazione di sostanze solide allo stato colloidale. L'effetto coagulante si ottiene aggiungendo all'acqua degli elettroliti come Al2(SO4)3 ,Fe2(SO4)3 o FeCl3 ovvero dei polielettroliti organici. Il meccanismo di formazione dei fiocchi è detto flocculazione ed alla base di ciò vi sono fenomeni di adsorbimento. La sedimentazione di tali fiocchi, in condizioni adeguate, è lo stadio finale della chiaroflocculazione

Si definiscono dure le acque che contengono più di un certo quantitativo di sali di calcio, magnesio ecc. A livello civile la forte durezza rende le acque non potabili, ostacola la cottura ed impedisce il lavaggio con saponi perché causa precipitazioni di sali appiccicosi.

DISSALAZIONE DELLE ACQUE

I processi tecnologici di dissalazione delle acque sono quattro operazioni di carattere prevalentemente fisico: due (distillazione e congelamento) che sfruttano passaggi di stato, una (osmosi inversa) che si rifà ai fenomeni osmotici ed una (elettrodialisi) che sfrutta ampiamente il fenomeno dell'attrazione elettrostatica.

Distillazione.

L'acqua distillata è una notissima forma d'acqua particolarmente pura molto usata nella pratica. La distillazione gioca oggi un ruolo assai importante nella dissalazione d'acque marine o salmastre, per la mancanza di sistemi operativi chiaramente più vantaggiosi in proposito. Tra l'altro l'acqua ottenibile può raggiungere purezze elevatissime (sali residui inferiori a 5 ppm) e risultare perciò idonea per scopi sia industriali e sia civili dopo opportuna potabilizzazione. Adottandosi la distillazione per dissalare, si evapora sempre solo una parte della soluzione acquosa trattata: ottenendosi quindi, in ogni caso, produzione di acqua dissalata e di salamoia.

Congelamento.

Anche questo processo di dissalazione comporta una separazione dell'acqua dalla soluzione salina, sfruttando la virtuale esistenza di una barriera costituita dalla superficie di separazione liquido-solido permeabile alle molecole d'acqua e non ai sali in soluzione.

Osmosi inversa.

Il fenomeno dell'osmosi è reversibile, nel senso che se si applica ad una soluzione in contatto con una membrana semipermeabile una pressione meccanica superiore alla sua pressione osmotica si provoca passaggio di solvente attraverso la membrana: si ha cioè osmosi inversa. La dissalazione per osmosi inversa sfrutta dunque la compressione di acque salate contro membrane semipermeabili, sotto pressioni meccaniche superiori alla loro pressione osmotica; la quale va, ovviamente, aumentando con il procedere del fenomeno per il progressivo aumento di concentrazione provocato.

Elettrodialisi.

È noto che la dialisi è l'operazione di separazione di certi soluti da altri soluti per attraversamento di membrane permeabili ai primi e non agli altri. In linea di massima ciò avviene perché le membrane usate per dialisi (membrane dializzatrici) hanno aperture ( "fori" ) di dimensioni adatte a lasciar passare certe particelle di soluti e non altre. Per accelerare il fenomeno di per sé lento, perché i fori non consentono spontanei passaggi in frotta di ioni e le membrane costituiscono un generale ostacolo alla diffusione, si può stabilire una differenza di potenziale continua, mediante l'applicazione di elettrodi di segno opposto; così gli ioni sono sollecitati a migrare verso l'elettrodo di carica opposta alla propria. Nella pratica industriale l'elettrodialisi si compie in celle a scompartimenti plurimi stabiliti da speciali membrane selezionatrici dei soluti da lasciar passare.

DEPURAZIONE DEGLI SCARICHI URBANI.

Gli effluenti delle fognature urbane (liquami o scarichi di fognatura) sono costituzionalmente assai complessi non solo per la varietà di scarichi prodotti dal metabolismo animale e dall'odierno vivere civile che comporta l'uso di detergenti, di vari prodotti petroliferi, di disinfettanti e disinfestanti, di soluzioni acide e così via, ma anche perché nel tessuto urbano s'inseriscono sistematicamente attività che scaricano rifiuti caratteristici della grande industria. Si possono ricordare in proposito i laboratori chimici e farmaceutici, le officine meccaniche e grafiche, gli enti ospedalieri, gli stabilimenti alimentari, lattiero-caseari e via discorrendo. Tutta la gamma dunque delle sostanze inorganiche, solubili e no, organiche d'origine naturale e sintetica e delle più varie specie microbiologiche è rappresentata negli scarichi di fognatura.

A seconda dell'agglomerato urbano da servire e quindi del carico di liquami da depurare gli impianti sono più o meno complessi per tipo, dimensioni e numero di apparecchiature che li costituiscono: comportando processi operativi "a piccola scala", "a media scala" e "su grande scala".

Controllo di routine sulla qualità delle acque.

Il controllo di routine mira a fornire ad intervalli regolari informazioni sulla qualità organolettica e microbiologica delle acque fornite per il consumo umano nonché informazioni sull'efficacia degli eventuali trattamenti dell'acqua potabile (in particolare di disinfezione), per accertare se le acque destinate al consumo umano rispondano o no ai pertinenti valori di parametro fissati dal sopraccitato decreto.

Il campionamento.

Le operazioni di campionamento relative all'analisi delle acque devono essere effettuate sia in base a criteri generali di rappresentatività e di casualità (validi per qualsiasi altro prodotto), sia in base a criteri più specifici e caratteristici.

I campioni devono essere prelevati in recipienti perfettamente puliti e con tappo a tenuta. Per determinazioni molto delicate occorrono bottiglie di vetro neutro, lavate con miscela cromica, poi pulite più volte con acqua distillata, ed infine essiccate in stufa. Per determinazioni correnti si possono utilizzare anche bottiglie di polietilene o di acciaio inossidabile. È opportuno riempire quanto più possibile la bottiglia prima di chiuderla, per evitare che vi rimangano bolle d'aria. Per il prelievo di acque di fiume è opportuno prelevare il campione al centro della corrente, a 20-25 cm dal pelo dell'acqua. Nel caso dei laghi, o comunemente di acque non correnti, si devono eseguire prelievi a varie profondità con adatti campionatori.