Costruzione e validazione di un modello per portare all'equilibrio un'acqua naturale sottoposta a trattamento

L’obiettivo della tesi è quello di stabilire quando un’acqua è all’equilibrio nei confronti del sistema CaCO3-CO2-H2O, che è sempre presente in tutte le acque. Ciò è stato ottenuto attraverso lo sviluppo di un software. In generale la stabilità di un’acqua viene valutata mediante indici sintetici e qualitativi. Recentemente è stato proposto il CCPP – potenziale di precipitazione del carbonato di calcio– che fornisce la quantità di carbonato di calcio che un’acqua può precipitare (incrostazione) o passare in soluzione (aggressività). E’ stata utilizzata una variabile X che esprime i mgCaCO3/L in addizione o sottrazione a seconda che l’acqua sia incrostante o aggressiva. Il ragionamento teorico sotteso al calcolo di CCPP porta alla valutazione del termine X e degli idrogenioni all’equilibrio mediante un procedimento di calcolo iterativo. A partire da questi valori è stato possibile trovare i valori all’equilibrio di tutte le specie che coinvolgono l’acido carbonico (CT, alcalinità, pH, HCO3 -, H2CO3 *, CO3 2-, Ca2+) tramite lo sviluppo di un modello ad hoc. La costruzione del software CCREAM è stata eseguita in ambiente Matlab, per poter sfruttare le capacità di calcolo del software. Lo scrivente si è occupato della costruzione del software con il supporto del D.E.I. per la parte di sviluppo del codice. Il modello è stato validato per via matematica, a partire del prodotto di solubilità termodinamico; è stato verificato per via sperimentale, attraverso la prova del marmo descritta dalle norme tedesche DIN, e confrontato con altri software. Lo scrivente ha testato oltre 50 acque opportunamente classificate con ottimi risultati. Inoltre si è implementato nel software una rappresentazione grafica sulla base della teoria di Legrand-Poirer, che permette una immediata valutazione di stabilità dell’acqua, individuando i trattamenti di condizionamento opportuni per portarla all’equilibrio. Il modello sviluppato si offre perciò come valido strumento quantitativo di supporto alle decisioni nella risoluzione delle problematiche di aggressività o incrostazione, per diverse tipologie di acque: naturali, sottoposte a trattamento e/o miscelazione.