I sottoprodotti della disinfezione dell’acqua delle piscine possono preoccupare, soprattutto dove il trattamento dell'acqua prevede generalmente una fase di disinfezione con cloro. Notoriamente i bagnanti “sporcano” l’acqua con la loro materia organica, portando alla formazione di clorammine, cloroformio e acidi cloroacetici. Questi composti possono causare problemi di salute al personale e agli utenti della piscina, in particolare ai neonati e ai bambini piccoli.
Pertanto, l'acqua deve soddisfare diversi tipi di criteri di qualità, tra cui standard batteriologici, visivi e chimici, per poter ospitare bagnanti. Oltre alla contaminazione biologica, l'acqua della piscina può contenere anche inquinanti chimici, come composti azotati e carboniosi. I composti azotati provengono tipicamente dall'urina e dal sudore, che sono costituiti per la maggior parte da urea.
I risultati della letteratura mostrano sempre più spesso gli effetti nocivi di questi composti sulla salute umana. Gli esseri umani possono assorbire cloramina o cloroformio attraverso la pelle e per inalazione. Gli assistenti bagnanti sono forse i più esposti a questo tipo di inquinamento.
Ebbene, la cloramina e il cloroformio sono pericolosi per la salute dell'uomo: la tricloramina è fortemente irritante come il cloro, mentre il cloroformio è un sospetto cancerogeno.
Poiché è stato dimostrato che i sottoprodotti della disinfezione rappresentano una minaccia per la salute dei bagnanti, è ormai prassi comune affiancare ai metodi di trattamento convenzionali (filtrazione, solitamente preceduta dal dosaggio di coagulanti + disinfezione con composti del cloro) processi che potenziano il processo di clorazione, ad esempio irradiando il flusso d'acqua con luce ultravioletta o ozonizzazione.
Il punto di partenza
Il Dipartimento di Processi Puliti e Ambiente dell’Università Paul Cézanne Aix Marseille aveva già pensato di approfondire l’argomento studiando il miglioramento della qualità dell'acqua e le prestazioni di produttività attraverso il processo ibrido di ultrafiltrazione-adsorbimento.
Questo lavoro, del tutto originale, ha presentato per la prima volta dei risultati verosimili in quest’ambito. Dopo aver analizzato la qualità dell’acqua in base all’utilizzo della piscina (quantificando perciò attività e numero di nuotatori), è stata valutata l'influenza della pressione transmembrana e del tempo di filtrazione durante l'ultrafiltrazione.
L'obiettivo di questo lavoro era sviluppare un processo di trattamento dell'acqua nuovo e originale che permettesse di ridurre il contenuto di cloro, migliorare la filtrazione e rimuovere la materia organica e/o i sottoprodotti della disinfezione. L'ultrafiltrazione mediante membrane a fibra cava si è rivelata una buona scelta.
Tuttavia, le molecole più reattive con l'acido ipocloroso non possono essere bloccate da una membrana a fibra cava. Altrettanto efficaci nell'ambito della tecnologia di trattamento dell'acqua di piscina, altri metodi più innovativi includono invece biocidi a base di perossido di idrogeno, miscele di cloro e biossido di cloro, biossido di titanio, nanoparticelle di argento e catalizzatori eterogenei. L'introduzione di queste soluzioni nei sistemi di trattamento dell'acqua delle piscine consente di ridurre la quantità di cloro che viene aggiunta nella fase finale del processo di disinfezione.
Questo, a sua volta, consente di ridurre la concentrazione di composti cloro-azotati che causano allergie e irritazioni alle vie respiratorie superiori e all'apparato digerente e che sono anche mutageni e responsabili del caratteristico odore sgradevole dell'acqua delle piscine.
Attualmente
Un altro metodo considerato efficace per le piscine è il trattamento dell'acqua a membrana, in particolare il processo di ultrafiltrazione.
L'ultrafiltrazione cattura solidi fini, colloidi, batteri e virus. Il meccanismo di trasporto è una struttura simile a un setaccio che non consente il passaggio di solidi di dimensioni superiori al diametro dei pori. Queste membrane sono realizzate in materiali ceramici e polimerici. Considerando le proprietà dell'ultrafiltrazione nella tecnologia di trattamento dell'acqua delle piscine, questo processo potrebbe essere applicato al posto della filtrazione classica eseguita su un letto di sabbia-antracite. Ma, come ogni processo innovativo, ha delle criticità che vale la pena considerare. I principali svantaggi dei processi a membrana sono la riduzione delle prestazioni idrauliche della membrana causata dagli effetti negativi del processo di filtrazione (ad esempio, la polarizzazione della concentrazione); lo sviluppo di uno strato di gel sulla superficie della membrana; l'accumulo di sporco sulla superficie della membrana o all'interno dei suoi pori (fouling) e la precipitazione di sali scarsamente solubili in acqua che creano sedimenti inorganici (scaling).
Questi fenomeni si verificano contemporaneamente e i loro effetti negativi si sommano. Questa serie di problemi rende necessaria una pulizia periodica delle membrane durante il loro funzionamento e l'acqua trattata può contenere composti dannosi per la membrana, come il cloro. Per questo motivo, il tempo totale di funzionamento della membrana diminuisce.
A proposito, quindi, durante una ricerca interna dell’Institute of Water and Wastewater Engineering per la Facoltà di Ingegneria Energetica e Ambientale di Gliwice (Polonia), sono stati selezionati due tipi di membrana di ultrafiltrazione per il confronto e sono stati utilizzati per supportare il sistema di trattamento dell'acqua della piscina sportiva in una struttura interna.
Sono stati valutati l'efficacia del trattamento dell'acqua della piscina, l'intensità degli effetti negativi e la possibilità di pulire le membrane.
Gli studi sull'uso dell'ultrafiltrazione nei sistemi di trattamento dell'acqua delle piscine hanno evidenziato alcuni limiti nell'uso di questo processo. Questa ricerca ha dimostrato che l'efficacia del trattamento dell'acqua di piscina è significativamente influenzata sia dal tipo di membrana che dal tempo di filtrazione.
La membrana polimerica ha ridotto l'assorbanza e la concentrazione di cloro legato nell'acqua della piscina in misura maggiore rispetto alla membrana ceramica. Nel caso della membrana ceramica, la concentrazione di cloro legato nel permeato ha superato i valori limite. Il cloro presente nell'acqua della piscina ha danneggiato la struttura della membrana polimerica, con conseguente riduzione del tempo totale di funzionamento.
Con il tempo questo fenomeno può anche ridurre l'efficacia della membrana nell'eliminazione degli inquinanti dall'acqua della piscina. Durante il processo di ultrafiltrazione dell'acqua della piscina il flusso di permeato è diminuito a causa dell'ostruzione dei pori della membrana. L'entità di questo fenomeno era simile per entrambe le membrane testate. Nel caso della membrana ceramica questo effetto negativo era parzialmente reversibile.
Per entrambe le membrane testate è stata osservata un'elevata efficienza di rigenerazione dopo il trattamento chimico con una soluzione alcalina. Ciò significa che l'acqua della piscina sottoposta a trattamento era contaminata in misura più significativa da sostanze organiche che da sostanze inorganiche.
