(a cura di Elena De Biase, referente tecnico Drinking Water)

Dopo più di 20 anni dall’entrata in vigore della direttiva 98/83/CE, recepita in Italia con il D.Lgs. 31/2001, viene pubblicata la nuova direttiva (UE) 2020/2184 concernente la qualità delle acque destinate al consumo umano: essa contiene sostanziali novità rispetto alla precedente, con profonde riforme che interessano i gestori d’acquedotto, gli operatori del settore trattamento acque ed anche direttamente i cittadini.

Il 23 febbraio 2023 è stato pubblicato il D.Lgs n.18 che recepisce in Italia la direttiva (UE) 2020/2184.

Gli elementi innovativi principali che si vogliono menzionare sono:

• modifiche ai parametri in termini di tipologia e valori;
• redazione dei Piani di Sicurezza Acqua (Water Safety Plan, WSP) che vogliono portare alla valutazione dei rischi con un approccio non più retrospettivo, che permette solo di introdurre delle azioni correttive, quanto piuttosto preventivo in modo da diminuire la probabilità di accadimento degli eventi pericolosi;
• analisi della distribuzione interna agli edifici e dei possibili rischi legati ai tratti terminali, attenzionando il punto di utenza (ossia al rubinetto);
• trasparenza della comunicazione con i cittadini su produzione, gestione e qualità dell’acqua;
• assicurare l’accesso all’acqua ai gruppi vulnerabili ed emarginati e migliorare l’accesso per chi già ne beneficia promuovendo l’uso di acque di rubinetto;
• requisiti tecnici specifici per i materiali a contatto con l’acqua potabile (materiali filtranti attivi o passivi, reagenti chimici, materiali…).

Come anticipato, i parametri chimici sono stati oggetto di revisione sia tramite la modifica di alcuni valori che, soprattutto, con l’introduzione di nuove sostanze che i recenti studi hanno dimostrato essere tossici per l’uomo.

I nuovi parametri introdotti sono BisfenoloA, clorato (ClO₃^–), acidi aloacetici (HAA_s), Microcistina-LR, PFAS (totale e somma altri PFAS) e uranio (U).

I cambiamenti climatici che si stanno verificando negli ultimi anni e che coinvolgono l’aumento della temperatura, l’alternarsi di periodi di siccità o di inondazioni ecc. porta a cambiamenti importanti sui bacini di produzione idro-potabile, che sono soggetti a modifiche di tipo idrodinamico, ecologico e alla presenza di fioriture algali. Tutti questi cambiamenti si traducono in impatti sulle caratteristiche qualitative delle acque in termini di parametri indicatori (torbidità), microbiologici (virus) e chimici (cianotossine).

In questo breve articolo si vuole dare qualche spunto di riflessione relativamente al trattamento delle microcistine-LR, tossine prodotte dai cianobatteri, dal momento che esse sono quelle che più frequentemente si trovano nelle acque superficiali in Italia.

Microcistina-LR

Come anticipato, il “blooming algale”, ovvero la fioritura e l’incremento della frazione algale all’interno delle acque di bacini superficiali come laghi, dighe e invasi, oltre a causare un peggioramento delle caratteristiche organolettiche e di torbidità dell’acqua, può causare il rilascio di sottoprodotti potenzialmente dannosi alla salute umana, quali tossine e simili.

I trattamenti da prevedere devono tenere in considerazione la presenza e la necessità di rimuovere sia le tossine contenute all’interno delle cellule cianobatteriche (tossine endocellulari) che di quelle rilasciate dalle cellule batteriche e presenti come composti disciolti nell’acqua (tossine extracellulari).

L’individuazione dei trattamenti da prevedere per la rimozione della microcistina risulta difficoltoso a causa del rischio elevato di avere, oltre all’abbattimento dell’inquinante, una lisi cellulare algale come effetto secondario, con conseguente rilascio di cianotossine.

Seguendo un approccio preventivo, utile per ridurre il rischio di presenza di cianobatteri e cianotossine nell’acqua, si può procedere tramite misure di prevenzione (secondo l’approccio dei WSP) e controlli multi-barriera. A titolo di esempio si può procedere con:

• scelta della fonte di approvvigionamento adeguata e valutazione dello spostamento dell’opera di presa;
• riduzione dell’apporto di micronutrienti (fosforo e azoto) nella fonte;
• sorveglianza dello sviluppo algale;
• impiego di trattamenti mirati per la rimozione di cianobatteri e tossine nell’acqua prelevata dalla fonte.

Concentrandosi sulla rimozione degli inquinanti, è necessario analizzare i processi in base alla presenza e alla suddivisione tra tossine endocellulari e tossine extracellulari: i processi chimico-fisici (coagulazione, flocculazione, DAF…) sono efficaci per i cianobatteri e per la prima tipologia di tossine mentre i processi di ossidazione (clorazione, ozonizzazione, adsorbimento…) sono efficaci per la seconda tipologia di tossine.

Di seguito vengono riportati i principali tipici di processo e, per ciascuno, alcune valutazioni.

Rimozione cianobatteri e tossine endocellulari: i principali trattamenti

Pre-ossidazione: utile per migliorare la coagulazione ma può causare lisi cellulari, da valutare in base al contenuto di cellule algali perchè può favorire la formazione di DBPs (es. trialometani) ed il rilascio di cianotossine.

Coagulazione e flocculazione: efficacia determinata dalla forma e dal tipo di cellule algali presenti che potrebbe compromettere la coagulazione dei fiocchi.

Flottazione ad aria disciolta: efficace con elevati contenuti algali e influenzata dalle condizioni operative.

Microstacciatura: utile come pre-trattamento prima della filtrazione lenta o della coagulazione in quanto rimuove le alghe multicellulari o filamentose (ma non quelle unicellulari).

Filtrazione lenta su sabbia: trattiene le cellule algali e alcune tossine ma la sua efficacia può essere compromessa dall’eventuale ricrescita algale sopra al letto. L’applicabilità dipende dalla torbidità dell’acqua in ingresso; i rendimenti dipendono dai reali carichi in esercizio e dalla gestione operativa del comparto.

Filtrazione su membrana (micro e ultrafiltrazione): non trattiene le eventuali tossine rilasciate dalle cellule algali danneggiate; la gestione dell’impianto deve essere accurata in quanto sono probabili fenomeni di clogging.

Rimozione tossine extracellulari: i principali trattamenti

Adsorbimento su carbone attivo GAC e PAC: nel GAC il tempo di esaurimento dipende dalle caratteristiche dell’acqua (es. contenuto organico) e non unicamente dal contenuto di tossine. Il PAC può essere dosato a seconda della reale necessità ma deve essere studiato attentamente dove dosarlo. La sua efficacia dalla tipologia di carbone utilizzato.

Filtrazione su membrana: la nanofiltrazione e l’osmosi inversa permettono la rimozione delle tossine disciolte ma rendono più difficile la gestione dell’impianto.

Disinfezione: l’efficacia dipende molto dal tipo di disinfettante utilizzato. C’è il rischio di DBPs e si ha l’ossidazione di tutti i composti organici presenti nell’acqua.

Trattamenti biologici: non è considerata un trattamento efficace.

Ossidazione avanzata: sebbene le radiazioni UV da sole non siano efficaci, è stato osservato che le combinazioni UV/H2O2, O3/UV permettono di ottenere rese di ossidazione elevate.

Considerazioni conclusive

Dati i cambiamenti climatici sempre più consistenti, è evidente che la problematica del controllo delle alghe e della rimozione delle tossine ad esse collegate và diventando sempre più frequente, questo anche per la volontà di contenere l’estrazione di acqua dalle falde più profonde (sia per la presenza di altri inquinanti, tipo PFAS, che per i costi energetici legati all’emungimento).

L’individuazione della corretta filiera di rimozione di cianobatteri  e cianotossine è piuttosto complicata e deve tenere in considerazione vari aspetti al fine di valutare il rischio di produzione di eventuali DBPs, la tipologia/tipologie di cianotossine (extra ed endo celllulari), i log di rimozione da raggiungere ecc.

È possibile sicuramente affermare che un approccio multi-barriera permette di agire su un più ampio spettro di parametri con la massima flessibilità. Visto poi che l’efficienza dei rendimenti dipende sia da parametri controllabili, su cui è possibile agire (quali ad esempio pH, parametri operativi di nuove sezioni di impianto, dosaggi …), che su parametri non controllabili (forma delle cellule algali…) una filiera di trattamento che preveda più sezioni atte a rimuovere tali inquinanti è la scelta migliore.

Nel recente progetto dell’impianto di potabilizzazione del Pertusillo, redatto per conto di AQP (Acquedotto Pugliese), abbiamo previsto una filiera di trattamento in linea acque composta da:

• Opera di presa;
• Equalizzazione;
• Coagulazione + Flocculazione + Flottazione DAF;
• Chiariflocculazione;
• Filtrazione a sabbia a gravità;
• AOP tramite utilizzo di UV/H2O2;
• Filtrazione GAC a gravità;
• Accumulo, disinfezione e invio in rete.

Particolarmente utili per le simulazioni di processo sono i dati relativi agli inquinanti da rimuovere misurati in più punti dell’impianto, i monitoraggi specifici sull’acqua grezza e la restituzione del profilo idraulico utile per progettualizzare gli interventi di progetto.

Per ulteriori informazioni non esitate a contattare la nostra referente tecnica per il ramo della potabilizzazione, Elena De Biase.