Un filtro rapido a sabbia è un dispositivo di trattamento dell’acqua che utilizza sabbia o altri mezzi granulosi per filtrare le particelle solide sospese nell’acqua. Questi solidi sospesi includono sporco e altra materia organica che fa apparire l’acqua torbida o torbida. La filtrazione rapida a sabbia è comunemente utilizzata dagli impianti di trattamento delle acque municipali per pulire le acque superficiali e sotterranee destinate all’acqua potabile. Viene anche usato per trattare le acque reflue e industriali contenenti contaminanti biologici prima che queste acque vengano scaricate nell’ambiente.
La filtrazione rapida a sabbia avviene in un serbatoio contenente uno o più strati di mezzi granulosi, come sabbia, antracite o carbon fossile, granato, magnetite o altri minerali. La profondità totale del supporto in genere varia da 2 a 6 piedi (circa 0.6-1.8 metri). In molti sistemi l’acqua in ingresso, o affluente, entra vicino alla parte superiore del serbatoio e scorre verso il basso attraverso il media. L’acqua in uscita, o effluente, esce attraverso un sistema di drenaggio chiamato underdrain che si trova sotto il letto del media filtrante.
Mentre l’affluente attraversa il rapido filtro a sabbia, molti dei solidi sospesi nell’acqua rimangono intrappolati sopra o all’interno dei pori tra i grani. Questo processo di tensione è il meccanismo principale mediante il quale i solidi vengono rimossi dall’acqua. Inoltre, i solidi sospesi vengono adsorbiti sulla superficie dei grani a causa delle forze attrattive intermolecolari. Anche altri processi fisici, chimici e biologici migliorano la rimozione dei solidi durante la filtrazione.
L’efficacia di un filtro rapido a sabbia dipende fortemente dalle caratteristiche dell’affluente e del mezzo granuloso. Importanti proprietà influenti includono le concentrazioni, i tipi e le cariche di particelle dei solidi sospesi nell’acqua. Anche la profondità del letto del media e le cariche di particelle, le dimensioni e le forme dei grani sono cruciali.
I grani rotondi lisci si affollano strettamente insieme e creano pori molto piccoli. Grani più frastagliati possono produrre pori più grandi, ma sono più bravi a impigliare i solidi mentre passano. In genere, vengono utilizzati strati di grani diversi per sfruttare più meccanismi di rimozione.
Nel tempo, il letto del media di un filtro a sabbia rapido si ostruisce con i solidi accumulati. A questo punto, il filtro viene pulito attraverso un processo chiamato controlavaggio. L’acqua di lavaggio viene pompata verso l’alto attraverso il letto per rimuovere i solidi e sciacquarli fuori dal serbatoio. Quando l’acqua di lavaggio viene scaricata, i mezzi granulari si depositano nei loro strati originali e il filtro è pronto per essere riutilizzato.