Metodi meccanici di disinfezione delle acque

La cavitazione idrodinamica è un fenomeno che sta riscuotendo sempre maggior interesse nel campo idraulico; in particolare nell’ambito della disinfezione delle acque risulta essere una delle metodologie maggiormente studiate al fine di determinare valide alternative all’utilizzo della clorazione come procedura che garantisca gli standard qualitativi all’acqua per poter essere considerata potabile. Nel seguente progetto di tesi si è cercato di indagare maggiormente l’efficacia dei fenomeni cavitativi e anche turbolenti nell’abbattimento dei microrganismi quali ad esempio l’Escherichia Coli. Nel circuito sperimentale utilizzato, il forte salto negativo di pressione necessario alla cavitazione viene ricreato inducendo l’acqua a passare attraverso un foro di piccole dimensioni. L’acqua, passando attraverso il foro, subisce prima una forte sovrappressione ed in seguito una forte espansione con conseguente fuoriuscita - sottoforma di microbolle – dell’aria precedentemente intrappolata nel liquido. Le bolle dapprima tendono ad ingrandire e poi ad esplodere, generando una miriade di piccoli urti che sembrano avere una buona efficacia sull’abbattimento dei microrganismi. Gli obbiettivi del seguente lavoro sono stati in primis la valutazione dell’effettiva efficacia della cavitazione in ambito battericida anche attraverso il confronto con prove in assenza di questa o con prove denominate di tipologia ‘ibrida’ in cui venivano combinate insieme nuove e consolidate metodologie. In secondo luogo, ci siamo domandati se non fossero sufficienti i soli sforzi tangenziali derivanti da fenomeni turbolenti per garantire un abbattimento dei microrganismi. Da ultimo si è proceduto alla realizzazione di un impianto pilota presso SMAT S.p.A., che lavorasse su scala più ampia e consentisse la valutazione di un’effettiva applicabilità delle evidenze ricavate su piccola scala anche su volumi maggiori. Le analisi sono state effettuate facendo variare parametri come il numero di cavitazione e il numero di giri all’interno del circuito e sono state effettuate svariate tipologie di prove quali quelle statiche, quelle con sola cavitazione o quelle ibride. Per la realizzazione delle prove turbolente senza però indurre cavitazione, è stato invece necessario apportare alcune modifiche al circuito di modo che questo risultasse essere in pressione. Mediamente si è notata una correlazione importante tra tempo di trattamento e concentrazione dei microrganismi finale, andando a determinare un aumento dell’efficacia dell’abbattimento all’aumentare del tempo di trattamento sia nel caso di trattamento con cavitazione che nel caso di sola turbolenza (senza dunque scendere sotto valori di numero di cavitazione inferiori ad 1). Di contro invece non si è notata una forte influenza del numero di cavitazione sulla capacità di abbattimento e questo ha portato a ipotizzare che bastasse la presenza di cavitazione senza che questa fosse indotta da un salto di pressione importante. I risultati ottenuti confortano le supposizioni fatte soprattutto per quanto riguarda lo studio dell’abbattimento mediante la sola turbolenza nonostante però siano ancora necessari ulteriori esperimenti per meglio esplicare quelle che ad ora risultano essere supposizioni. In conclusione, si può affermare che lo studio dei fenomeni turbolenti, seppur con tutta la loro complessità, sembrerebbe avere prospettive promettenti in questo ambito senza dover scomodare la cavitazione che porta inevitabilmente con sé grosse perdite di carico.