Il trattamento delle acque di piscina con gli UV

Note introduttive sul cloro in piscina

L’impiego del cloro per la disinfezione risale dall’inizio del secolo scorso. Questo elemento ha contribuito in modo importante al miglioramento della salute pubblica riducendo le epidemie dovute all’acqua malsana.

Negli ambienti scientifici, a partire dagli anni 70, si ha la consapevolezza che il cloro, legandosi alle sostanze organiche nei bacini idrici, nei serbatoi, nelle condotte e altro, produceva composti tossici e nocivi per l’uomo.
Nasceva allora l’attenzione al problema e si decise quindi di imporre alle aziende della distribuzione dell’acqua, di ridurre a livelli residuali, la presenza di alogenati e trialometani, nelle acque potabili, derivanti appunto dal cloro combinato.

Lo stesso allarme sociale non è stato purtroppo evidenziato nelle piscine, dove questi dannosi sottoprodotti raggiungono livelli elevati e interferiscono molto negativamente con i nuotatori per un tempo molto prolungato.

I sottoprodotti del cloro in piscina, le triclorammine in particolare, sono presenti oltre che nell’acqua anche nell’aria con ciò causando danni non solo ai nuotatori ma anche allo staff, che nell’ambiente piscina sosta per maggior tempo nel corso della giornata.

Chi frequenta la piscina per il proprio svago e benessere conosce poco le cause del fenomeno, e non è in grado di proteggersi da solo dagli indesiderati disagi dell’ambiente che comunque subisce. Non pochi appassionati di piscina sono costretti a rinunciare a frequentarle.

Proprietari e gestori di piscina, sono in gran parte consapevoli della problematica. Talvolta restii a prendere in considerazione tecnologie consolidate e risolutive come gli UV, una volta adottata l’applicazione, ne diventano poi entusiasti promotori, constatando il modesto impegno economico necessario per dotarsi dell’impianto UV e il rapido ritorno dall’investimento.

Gli UV in Piscina

Gli impianti UV per il trattamento delle acque di piscina sono stati installati per la prima volta al “Riverside Leisure Centre” di Exeter, UK, nel 1993 e sono oggi molte migliaia in tutto il mondo con una forte concentrazione negli Stati Uniti.

In Italia Acquatecnica S.r.l. di Roma, ha applicato nel 2001, per prima, la tecnologia UV a media pressione, alla Piscina Pensile del CONI, al Foro Italico di Roma. Tra l’altro giova segnalare che il Ministero della Sanità francese ha conferito agli apparati UV di alcuni produttori del settore, la definizione di “Decloramminatori” autorizzandone, per questo scopo, l’impiego nelle piscine pubbliche.

Gli impianti UV, a media pressione, migliorano l’ambiente della piscina.

Gli obiettivi dell’applicazione sono l’abbattimento delle cloroammine, una disinfezione efficace anche per i microrganismi cloro resistenti e la riduzione dei costi di gestione.
Il ritorno dall’investimento si verifica in genere anche in soli 12-18 mesi.

L’impianto UV in piscina si aggiunge al trattamento di disinfezione con il cloro ed è risolutivo senza eseguire altre operazioni. L’installazione è semplice e il reattore UV s’inserisce sulla condotta d’immissione dell’acqua in vasca, dopo i filtri e prima dell’iniezione del disinfettante e degli altri prodotti chimici.

Applicazione UV alla Piscina pensile del CONI al Foro Italico in Roma – Flusso trattato 130 m3/h

Lo scopo dell’applicazione

Le condizioni di rischio ambientale in piscina sono causate essenzialmente da:

  • Sviluppo di sottoprodotti tossici e nocivi del cloro
  • Importante presenza di microrganismi patogeni.

Una risposta completa, ecologica, a questa problematica è offerta dall’impiego degl’impianti UV a media pressione, con lampade che emettono energia a varie lunghezze d’onda capaci di modificare le molecole espressioni del cloro combinato quali, monoclorammine, diclorammine e triclorammine.

Gamma di emissioni UV-C delle lampade a media pressione

Gamma di emissioni UV-C delle lampade a media pressione

Per quanto riguarda le prima citate molecole che formano il cloro combinato, esse si sviluppano rapidamente nell’acqua poiché le sostanze organiche introdotte dai bagnanti si uniscono al disinfettante. La scomposizione di queste dannose molecole, avviene per l’effetto fotolitico di radiazioni UV di ben identificate lunghezze d’onda:

  •   λ 245 nm, per le monocloroammine
  •   λ 297 nm, per le dicloroammine
  •   λ 340 nm, per le tricloroammine

Legenda: λ (lambda) = lunghezza d’onda; nm = nanometro (un milionesimo di millimetro)

Il rischio batteriologico

Per quanto siano osservate tutte le disposizioni igieniche del gestore per l’accesso alla piscina dei nuotatori questi introducono inevitabilmente nell’acqua una certa quantità di microrganismi patogeni.
Il disinfettante residente in vasca, già con un tempo di azione di qualche decina di minuti, non sempre riesce ad abbattere efficacemente le colonie batteriche che si formano. La sua concentrazione nell’acqua può essere infatti insufficiente per propria imperfetta diluizione e distribuzione.
La possibile presenza di Cryptosporidium parvum e Giardia, insidiosi microrganismi classificati come cloro resistenti, rende più elevato il rischio di contaminazione batteriologica in piscina e ne aggrava il rischio per gli elementi più deboli (anziani e bambini). Con le normali concentrazioni del cloro in piscina, infatti, occorrono circa 7000 ore per l’abbattimento di Cryptosporidium e Giardia.

Gli UV a media pressione, oltre a ridurre ben al disotto dei limiti di legge il cloro combinato (0,4 mg/l), esercitano per tutti i microrganismi “tipici” della piscina, tra cui Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Shigella, Stafilococchi, Salmonelle, un’azione di disinfezione ben più efficace del solo cloro e risultano determinanti per l’eliminazione di Cryptosporidium e Giardia.

I sottoprodotti tossici e nocivi del cloro.

Il cloro è un disinfettante ad azione lenta (in media si rende efficace in circa venti minuti) e richiede concentrazioni elevate per esercitare la sua funzione. Nell’acqua della piscina combinandosi con il materiale organico dei bagnanti produce una nuova molecola denominata genericamente come cloro combinato.
La formazione del composto è rapida e da luogo, in veloce successione, a suoi derivati quali cloroammine, dicloroammine e tricloroammine.

I danni oltre che nel disagio dei bagnanti e lo staff, sono rilevabili anche nella corrosione degli apparati elettromeccanici, dei sistemi di ventilazione, degli infissi e finanche nelle strutture dell’edificio.
Le tricloroammine, industrialmente usate anche per la produzione di gas “lacrimogeni”, sono la prima causa degli “occhi arrossati” e dello sgradevole odore di “straccio bagnato”.

Ricercatori italiani hanno accertato che ben Il 95% della frazione volatile del cloro combinato è costituito dal cloroformio e che nuotatori abituali di piscine disinfettate con il solo cloro, “espirano” cloroformio fino a due ore dopo la sessione natatoria.

Nella normale gestione della piscina, il tentativo di ridurre gli effetti negativi dei sottoprodotti del cloro, è affidato a consistenti diluizioni giornaliere dell’acqua della vasca, clorazioni shock periodiche, ecc., procedure purtroppo approssimative che danno risultati modesti rispetto alle attese e spesso effettuate quando i valori del cloro combinato hanno già superato la soglia d’allarme. Tale metodica, tra l’altro, ha costi elevati non recuperabili.

L’azione fotochimica degli UV a media pressione.

Gli UV a media pressione, hanno un effetto fotochimico che dissocia le cloroammine e ripristina nell’acqua, per la disinfezione di base, il cloro attivo libero prima sequestrato.
Il cloro combinato si riduce quasi sempre a valori anche del 50% inferiori a quelli prescritti nell’Atto d’Intesa Stato-Regioni del 2003.

Questo trattamento che non ha normalmente bisogno di ricambi d’acqua e clorazioni shock, produce quindi risparmi sensibili di acqua, energia per riscaldarla e prodotti chimici.
I costi d’investimento e d’uso dell’impianto UV sono ampiamente compensati dai vantaggi che esso consente. Inoltre il tempo occorrente per il recupero della spesa, anche meno di soli due anni, può ritenersi un fattore veramente decisivo a favore della sua installazione tenuto conto che l’impianto, correttamente gestito, può durare ben più di vent’anni.

Efficacia per tipologia di piscina

Nelle piscine coperte è più immediata la percezione dei fenomeni, dovuti ai composti tossici del cloro che si sviluppano in vasca, perché un ricambio dell’aria non sempre adeguato provoca la saturazione dell’ambiente.

La riduzione del cloro combinato nell’acqua, da parte degli UV, rende del tutto impercettibile, anche a bordo vasca, ogni odore in precedenza fortemente rilevabile.

Nelle piscine scoperte i disagi dovuti al cloro combinato si avvertono meno, ma il composto si forma ugualmente e agisce essenzialmente sui nuotatori. In tali impianti aumentano i rischi d’inquinamento batteriologico poiché sono più alte le possibilità di contaminazione dell’acqua, in modo speciale di Cryptosporidium e Giardia, a causa del guano dei volatili. Altri problemi nascono dalla contaminazione di altri animali e di quanto trasportato dal vento.
La dissociazione del cloro combinato attuato dagli UV, inoltre, compensa la “perdita” di cloro dovuta all’irradiazione solare, riducendo la necessità d’utilizzo degli isocianurati, costosi prodotti promossi proprio per stabilizzare il cloro.

La selezione dell’impianto UV

La Dose UV, che determina l’efficacia di un sistema a ultravioletti, è il risultato tra il prodotto dell’energia ultravioletta irradiata, per il tempo cui ne è esposto il microrganismo trasportato dall’acqua. Nel trattamento di disinfezione per l’acqua destinata all’uso umano, la dose UV è di almeno 30 mJ/cm2.

Gli impianti a raggi ultravioletti per piscine, che hanno lo scopo primario di mantenere il cloro combinato entro il valore di 0,4 mg/l, come prescritto dalle leggi vigenti, per dissociare la molecola del cloro combinato, impiegano una Dose UV non inferiore a 60 mJ/cm2. Almeno il doppio cioè di quella utile per la disinfezione dell’acqua potabile. Ciò determina un abbattimento batterico molto più elevato rispetto a quello possibile con l’impiego del solo cloro, causando anche l’eliminazione dei microrganismi cloro-resistenti.

La corretta applicazione del sistema UV prevede che il flusso dell’acqua da trattare sia quello complessivo che ritorna in vasca dai filtri. In questo modo si eviterà la pressoché inevitabile colonizzazione batterica, a valle degli UV, che potrebbe verificarsi con una derivazione parziale (by-pass) del flusso, impiegando sistemi UV di minore capacità. Un risparmio di modesto conto può compromettere l’intero processo di trattamento con gli UV.

Schema idraulico piscina con inserimento dell’impianto UV

Il ritorno dall’investimento.

Per tenere il cloro combinato entro i livelli compatibili disposti dall’Atto d’Intesa Stato Regioni 2003, il gestore della piscina che impiega il solo cloro, dovrà diluire la vasca cambiando una certa quantità d’acqua giornalmente e anche fare clorazioni shock periodiche. Queste operazioni causano importanti spese a fondo perduto senza essere adeguatamente sufficienti per risolvere il problema. L’applicazione di un impianto UV a media pressione tiene sotto controllo i parametri del cloro, senza che si debbano più effettuare clorazioni shock, limitando al minimo il ricambio d’acqua. Si otterrà cosi un forte risparmio di prodotti chimici oltre che di acqua e di energia necessaria per riscaldarla.
Calcolando orientativamente i costi di gestione di una vasca da 25 m, con volume di 600 m3, attrezzata con un sistema a raggi ultravioletti a media pressione, si possono ottenere questi risultati economici:

•    Costi per gli UV    – Energia elettrica e ricambio lampada:         €   7,00/giorno, pari a €   210,00/mese

•    Risparmio     – Circa 30 m3 giorno d’acqua riscaldata:     € 90,00/giorno, pari a € 2700,00/mese.

Il saldo attivo mensile ottenibile è di almeno 2500 Euro a cui si possono aggiungere i risparmi derivanti dal minor uso di prodotti chimici (almeno il 50% in meno di cloro).
In queste condizioni è ragionevole ipotizzare il ritorno dall’investimento anche prima di 18 mesi.

Cloro combinato in vasca prima e dopo l’attivazione dell’impianto UV