Ozonizzazione

Come funziona (principio fisico-chimico)

L'ozono (O₃) è un gas instabile, fortemente ossidante (potenziale standard 2,07 V), con un'efficienza disinfettante superiore al cloro di 25 volte e tempi di contatto molto inferiori. Si produce in situ tramite scarica corona ad alta tensione (8–20 kV) in flusso di aria essiccata o ossigeno puro. La cella di generazione converte una percentuale dell'O₂ in O₃ (concentrazione tipica 6–14% in massa con O₂ puro).

L'ozono dosato in acqua agisce su due livelli: ossidazione diretta di molecole organiche e ossidazione mediata dai radicali OH• generati dalla decomposizione dell'ozono. La disinfezione avviene per rottura della parete cellulare e ossidazione del DNA. Il tempo di contatto necessario per inattivazione di 4 log è inferiore a 1 minuto per E. coli e di circa 5–10 minuti per Cryptosporidium.

Cosa rimuove e cosa NO

L'ozonizzazione è una tecnologia versatile: disinfetta, ossida ferro e manganese (che precipitano e vengono filtrati a valle), distrugge microinquinanti organici, elimina colore e odore. È utilizzata negli acquedotti come pre-trattamento prima della filtrazione su sabbia o GAC.

• Disinfetta: tutti i microorganismi inclusi protozoi clororesistenti.
• Ossida: Fe²⁺ → Fe³⁺ (precipitato), Mn²⁺ → MnO₂, solfuri, fenoli, pesticidi.
• Riduce drasticamente: colore, odore, sostanze umiche.
• Non rimuove: sali, durezza, nitrati, PFAS (composti perfluorurati resistenti).
• Rischio: formazione di bromato (cancerogeno regolamentato a 10 µg/L) se l'acqua contiene bromuri >50 µg/L.

Specifiche di progetto (dose, tempo di contatto, CT)

La dose di ozono si esprime in mg/L. Per disinfezione di acqua potabile pulita basta 0,2–0,5 mg/L con tempo di contatto 5 min (CT 1–2,5 mg·min/L). Per ossidazione di ferro e manganese servono 0,4–0,9 mg O₃ per mg di Fe e 1,5–2,0 mg O₃ per mg di Mn. Per inattivazione 4 log di Cryptosporidium serve CT 24 mg·min/L a 1 °C, 5 mg·min/L a 25 °C.

L'iniezione avviene tramite Venturi o diffusori a bolle fini. Il tempo di contatto si garantisce in colonne di reazione (chiamate camere di contatto) con tempo idraulico di 5–15 minuti. A valle è obbligatorio un degasatore per eliminare l'ozono residuo (limite OSHA aria 0,1 ppm) e un filtro GAC per abbattere sottoprodotti dell'ossidazione.

Pre-trattamento richiesto

Filtrazione meccanica per ridurre torbidità (ozono consumato da solidi sospesi). Eventuale addolcimento o decarbonatazione in acque molto dure per evitare scaling nelle camere di contatto. Verifica preliminare di bromuri e precursori di bromato (carbonati): se >50 µg/L Br⁻, l'ozonizzazione richiede attenzione speciale o scelta alternativa.

Manutenzione e vita utile componenti

La cella di generazione (elettrodi al titanio o vetro borosilicato) ha vita utile di 5–10 anni. Le guarnizioni e i Venturi vanno controllati annualmente. Il degasatore catalitico al MnO₂ richiede sostituzione ogni 3–5 anni. Il sistema necessita di manutenzione professionale: l'ozono ad alte concentrazioni è tossico e gli impianti non sono "fai-da-te".

Costi reali (acquisto + 5 anni)

Un sistema domestico/professionale per ferro-manganese (4 g/h) costa 1.500–2.500 € installato. Energia: 4 g/h × 24 h × 365 g × 14 kWh/kg = circa 490 kWh/anno = 120–160 €/anno. Manutenzione 200 €/anno. Totale 5 anni: 3.000–4.500 €.

Quando ha senso e quando no

Ha senso negli impianti centralizzati di acquedotto, in piscine pubbliche, in industria alimentare e farmaceutica per disinfezione senza residuo persistente. In ambito domestico è giustificato in pozzi con ferro/manganese elevati, dove sostituisce vantaggiosamente la pirolusite per maggior efficacia e minori volumi di backwash.

Non ha senso per uso domestico semplice (sostituibile da UV + GAC a costi inferiori), né in acque con bromuri elevati (rischio bromato), né per rimuovere PFAS o nitrati.

Cosa misurare con analisi accreditata

Pre: ferro, manganese, bromuri, COD/TOC, microbiologico, torbidità. Post: stessi parametri + bromato (limite 10 µg/L D.Lgs. 18/2023), aldeidi e formaldeide, BDOC (biodegradable dissolved organic carbon) per valutare regrowth potential a valle.

Conformità normativa

Apparecchiature conformi al D.M. 25/2012 e marcatura CE. Per impianti civili e per acquedotto si applica anche D.Lgs. 18/2023 con monitoraggio bromato. La sicurezza degli operatori segue il D.Lgs. 81/2008 (esposizione a ozono in aria <0,1 ppm 8h TLV).