I filtri multistrato

La definizione di filtri multistrato nasce dalla traduzione del termine inglese multimedia.
Il termine multimedia, a sua volta, è il plurale del termine multi-medium. La parola medium deriva dal latino e significa MEZZO, MATERIALE. Ora, tradurre materiale con il termine strato appare quantomeno forzato.
Il termine inglese multimedia significa infatti “costruito con materiali diversi”, non certo “costituito da più strati”.  Ben più appropriato appare il termine “a masse eterogenee”, anch’esso utilizzato ma di uso molto meno comune.

Volendo però essere precisi, tra massa e medium esiste una differenza fondamentale: una massa è costituita da materiale indistinto, accumulato senza differenziazioni, che possiede nel suo complesso un unico volume ed un unico peso, senza nessuna indicazione degli elementi dei quali è composta. Un medium (lo lasciamo senza traduzione per non ingenerare influenze o condizionamenti) è un materiale unico e precisamente identificato. Per l’esattezza, la sabbia quarzifera è un materiale diverso rispetto all’antracite.

Se conoscete l’inglese (in italiano è perfettamente inutile) troverete nel web circa 10 milioni di pagine che descrivono multimedia filters, tutte esattamente nello stesso modo, da ogni parte del mondo, compreso Thaiti e Singapore e che riassumiamo nella definizione seguente:

Multimedia filter – Combines different media elements, usually incorporating carbon and at least one other medium.
Fitro multimedia – Combina elementi costituiti da mezzi diversi, solitamente incorporante carbone e almeno un altro mezzo.

Ancora:

Multimedia filters are similar to sand filters in terms of mechanical function. The difference is, as the name would suggest, they use more than one media for improved filtration.
Multimedia filtration, also known as depth filtration, is a process in which impurities are removed by multiple media layers. The differing characteristics of each layer facilitate diverse particulate removal. In a typical sand filter with one media, 90+% of the filtration takes place in the top 3” of media. In a multimedia filter, filtration takes place in each layer, which provides the following advantages over a single-layer sand filter:
I filtri multimedia sono simili ai filtri a sabbia in termini di funzione meccanica. La differenza è, come vorrebbe suggerire il nome, che essi utilizzano più di un “media” per migliorare la filtrazione.
La filtrazione multimedia, altrimenti nota come filtrazione profonda, è un processo nel quale le impurità vengono rimosse da diversi strati di “media”. Le diverse caratteristiche di ogni strato facilita la rimozione del diverso articolato. In un tipico filtro a sabbia con un solo “media”, più del 90% della filtrazione avviene nei primi 3 pollici di materiale. In un filtro multimedia, la filtrazione avviene in ogni strato, il che produce i seguenti vantaggi rispetto ad un filtro a sabbia monostrato:

e di seguito sono elencati i vantaggi di questa tipologia di filtro, di cui parleremo in seguito.

Il vantaggio principale di questo tipo di filtro consiste nell’assorbire le impurità a seconda della loro grandezza, mano a mano che esse scendono in profondità nel letto filtrante:

E’ evidente che ciò si può ottenere solamente nel caso in cui la granulometria e la struttura stessa dei vari strati sia diversa e cioè più grossa sopra e più fine sotto. In altro modo sarebbe fisicamente impossibile ottenere l’effetto voluto.

E’ altrettanto evidente che le tipologie di materiale utilizzate devono essere dotate di caratteristiche fisiche (in questo caso in particolare il peso specifico) diverse tra loro. E’ indispensabile che il materiale con peso specifico più basso stia sopra e quello con peso specifico più alto stia sotto, altrimenti durante il controlavaggio gli strati si possono mescolare e, alla lunga, invertire.

Quindi, dobbiamo avere nello strato più alto, il primo che incontra l’acqua, il materiale a granulometria più grossa ma con il peso specifico minore.

In tutto il mondo viene attualmente utilizzata l’antracite,
Antracite Varietà di carbone che presenta un elevato contenuto di carbonio, associato a una quantità relativamente bassa di materiale volatile; è composta al 90% circa da carbonio, all’8% da cenere e al 2% da componenti volatili, quali idrogeno, ossigeno e azoto. Si tratta del quarto stadio di trasformazione del materiale vegetale nel processo di carbonizzazione, dopo quelli di torba, lignite e litantrace. L’antracite (dal greco anthrax, ‘carbone’) è di colore nero lucente, presenta struttura cristallina e una caratteristica fratturazione concoidale. Ha elevato potere calorifico (quantità di calore fornito per unità di massa), pari a circa 7700 cal/kg, e viene usata principalmente come combustibile e come fonte di carbonio per impiego industriale. Sebbene sia più difficile da incendiare rispetto ad altre varietà di carbone, essa brucia sprigionando una grande quantità di energia e producendo poco fumo.

Di seguito vediamo la disposizione degli strati filtranti in tre casi:

a)     filtro costituito da un unico materiale (single media filter)
strato di sabbia (sand);
strato di graniglia (gravel)

b)        filtro costituito da due materiali diversi (duel media filter)

strato di antracite (anhtracite)
strato di sabbia  (sand)
strato di graniglia (gravel)

c)     filtro costituito da tre materiali diversi (triple media filter)

strato di antracite (anhtracite)
strato di granato  (garnet)
strato di supporto in granato (support carnet)
strato di graniglia  (gravel)

La graniglia è costituita da ghiaia, che è un materiale che proviene dalla naturale frantumazione di roccia compatta, così come la sabbia.
A seconda della dimensione dei granuli, la ghiaia si distingue in piccola, media o grossa:
  • pietrischetto: i frammenti hanno dimensioni di 4 – 8 mm
  • pietrisco: i frammenti hanno dimensioni di 8 – 20 mm
  • pietrisco: (detto anche ghiaia ordinaria) i frammenti hanno dimensioni di 20 – 31,5 mm
  • ghiaia grossa o grossolana: i frammenti hanno dimensioni di 31,5 – 63 mm
Il termine granato (X3Y2(SiO4)3)  designa un gruppo di minerali nesosilicati, di cui alcuni in uso fin dall’età del bronzo come gemme. Il nome “granato” deriva dal latino granatus (grano), con un probabile riferimento al malum granatum (melograno), pianta con semi rossi con forma e colore simili a quelli di alcuni cristalli di granato.E’ diffusa l’erronea credenza che il granato sia una pietra preziosa rossa: in realtà esso si presenta in una serie di colori che va dal viola, arancione, rosa, giallo, verde, marrone e nero all’incolore, sebbene con il termine generico “granato” ci si riferisca di solito alla varietà rossa piropo. Le varietà principali dei granati sono sei, raggruppate in due serie isomorfe: piralspite (piropo-almandino-spessartina) e ugrandite (uvarovite-grossularia-andradite).

Per quanto riguarda il termine sabbia, invece, possiamo dire brevemente che la sabbia utilizzata per la filtrazione dell’acqua di piscina è costituita da cristalli di ossido di silicio (SiO2) altrimenti detto quarzo (da qui il termine talvolta usato di quarzite o sabbia quarzifera). Tra sabbia e graniglia non c’è differenza in termini di composizione chimica, si tratta dello stesso materiale solo di diversa granulometria.

Come si può vedere si tratta quindi di strati, il cui numero può essere variabile, costituiti da materiali a volte omogenei ed a volte diversi tra loro. Nella immagine riportata al punto a), ad esempio, il filtro è sì costituito da due strati (sabbia e graniglia) ma da un unico materiale (quarzo).

Alla luce di quanto enunciato finora, appare quindi totalmente privo di significato attribuire a filtri costituiti dalla stessa tipologia di materiale, descritti dalla Norma UNI 10637come al punto 5.3.4.1.3.1 “Filtri multistrato a masse omogenee (a graniglia di quarzo)”, le stesse proprietà dei filtri multimedia descritti finora.
Si tratta di due tipologie di apparecchiature completamente diverse: la prima è un filtro multistrato nel significato letterale del termine di essere costituito da più strati, la seconda è un filtro multimedia, costruito da un numero di strati variabile ma da diversi materiali filtranti.
Anche in questo caso non si è persa l’occasione di tentare di influenzare il mercato italiano attraverso la normativa.

I vantaggi dei filtri multimedia rispetto ai filtri a sabbia sono costituiti inoltre da:
  • possibilità di mantenere velocità di filtrazione maggiori senza diminuire la qualità di filtrazione;
  • intervallo di tempo maggiore tra un controlavaggio e l’altro (poiché lo sporco si distribuisce su tutto il letto filtrante si intasa in un tempo maggiore);
  • ridotto consumo di acqua per il controlavaggio.