L'importanza dell'acqua e le sfide dell'inquinamento e depurazione

Importanza dell'acqua

L’acqua rappresenta una fonte di vita indispensabile. La sua distribuzione nel mondo non è uniforme, là dove non è presente le condizioni di vita sono molto difficili. Per questo motivo i paesi, fortunati, che possono godere della sua disponibilità, dovrebbero razionalizzarne l’uso e limitare i danni da inquinamento.
Superficiale (dolce; salmastra; salata)

Meteorica (precipitazioni)

Tellurica (falde artesiane e freatiche; sorgenti minerali, normali e termali)

Le acque minerali e normali differiscono per la quantità e la qualità dei minerali presenti.

Le acque termali si differenziano dalle altre per la temperatura, che solitamente è maggiore di quella dell’ambiente.

Organolettiche (percepite dai nostri organi sensoriali)

Fisiche

Chimiche

Microbiologiche

Caratteristiche organolettiche e fisiche

L’acqua deve essere incolore, inodore ed insapore.

I parametri qualitativi importanti sono: temperatura, torbidità (presenza di particelle sospese).

I parametri qualitativi importanti sono: pH e durezza.

Affinchè un’acqua risulti non inquinata i valori di pH devono essere compresi tra 6-8,5.

La durezza indica la capacità di un’acqua di precipitare i saponi (Sali alcalini di Na+ e K+ di ac. grassi che subiscono una sostituzione dei loro ioni solubili con Ca++ e Mg++ meno solubili).

La durezza si esprime in mg/l di CaCO3 o in gradi francesi (1 grado francese=10 ppm di CaCO3)

Sono strettamente correlate con la presenza quanti-qualitativa degli organismi microscopici presenti nelle acque.

Le acque minerali sono microbiologicamente pure poiché non contengono microrganismi, quelle naturali invece presentano svariate forme microbiologiche in equilibrio fra loro. Le acque potabili devono essere esenti da forme biologiche patogene (es. Escherichia coli, Streptococchi fecali).

L’acqua può essere inquinata dal punto di vista chimico, fisico e microbiologico.

Inquinamento fisico dell'acqua

Inquinamento fisico:

Termico: si verifica a causa di un innalzamento della temperatura. È considerato un inquinamento puntuale poiché colpisce una parte del corso d’acqua. Le temp. Alte provocano una moria di pesci oltre che della vegetazione marina, ciò comporta anche una diminuzione di ossigeno, a causa dei processi degenerativi, con l’inizio di eutrofizzazione.

Torbidità: è determinata dalla presenza di particelle in sospensione.

Radioattività: è uno degli inquinamenti più pericolosi e può essere provocato da scorie radioattive immesse in corsi d’acqua. Le conseguenze sono gravissime.

Inquinamento chimico dell'acqua

Inquinamento chimico:

Si verifica quando particelle chimiche inquinanti entrano a contatto con l’acqua.

Inq. da idrocarburi: è determinato da petrolio e derivati.

Inq. da metalli pesanti: piombo, mercurio, cadmio, rame, nickel, cromo.

Inq. da antiparassitari: molti pesticidi contengono atrazina (sost. Cancerogena e mutante).

Inq. da componenti azotati e fosfati: accumuli di queste sostanze nelle acque può essere causato da usi civili; da parte di aziende agricole; fertilizzanti azotati e fosfati; detersivi. Queste sost. in eccesso possono provocare eutrofizzazione delle acque.

Inq. da detersivi: è determinato da detergenti e saponi.

Inq. da sostanze organiche: le acque tendono a depurarsi da sole, ma quando vengono riversate grandi quantità di queste sostanze le cose si complicano. È il caso di zuccheri, eliminati in acqua da zuccherifici, che vengono attaccati da batteri aerobi. Questi ultimi in un primo momento spezzano i legami delle sostanze organiche, successivamente, quando tutto l’ossigeno viene consumato, entrano in gioco i batteri anaerobi che riducono le sostanze in acqua e Sali minerali impiegati dagli organismi eterotrofi. Se, però, la quantità di sost. Organica immessa in acqua è eccessiva il processo di degradazione prima descritto non avviene in modo normale e si innescano processi di putrefazione.

Indicatori biologici di inquinamento

Ci sono due indicatori biologici per misurare il grado di inquinamento:

BOD (espresso in mg/l o ppm)

COD (espresso in mg/l o ppm)

Il BOD rappresenta la quantità di ossigeno necessaria all’acqua per distruggere la sostanza organica.

consumo di ossigeno:

1 mg/l acqua pura.

3 mg/l acqua non del tutto pura.

Quantità superiori indicano acqua inquinata.

BOD5 (espresso in mg/l): la richiesta biochimica di ossigeno (B.O.D.= Biochemical Oxygen Demand) indica il fabbisogno di ossigeno di un’acqua per ossidare le sostanze organiche degradabili in essa presenti, ad opera di microrganismi aerobici.

Il metodo più frequentemente utilizzato per la misura del BOD è il cosiddetto “metodo per diluizione”: esso consiste nella misurazione dell’ossigeno disciolto, espresso in mg/l, nel campione prima e dopo un certo periodo di incubazione (normalmente 5 giorni, da cui BOD5) a 20°C. Il BOC è, invece, la quantità d’ossigeno che serve per ossidare tutte le sostanze, organiche ed inorganiche, presenti nell’acqua. Misura anche le sostanze tossiche presenti nell’acqua.

COD (espresso in mg/l)

È la domanda chimica di ossigeno (COD = Chemical Oxygen Demand) indica il fabbisogno di ossigeno necessario per ossidare chimicamente le sostanze organiche e inorganiche ossidabili presenti in un campione di acqua.

Processi di depurazione

Nella fossa biologica, l’acqua subisce una prima decantazione che serve ad allontanare la parte liquida, poi, l’acqua subisce dei trattamenti e dei processi di depurazione dai quali si ottengono due prodotti:

- Acqua non inquinata e potabile;

- Fanghi;

Sono formati da diverse vasche di raccolta dove viene confluita l’acqua da sottoporre a diversi trattamenti.

Sono processi che eliminano i solidi sospesi:

Grigliatura

Dissabiatura

Sedimentazione

Filtrazione

Flottazione

Coagulazione/sedimentazione

Metabolismo batterico e depurazione

Il metabolismo batterico è un insieme di reazioni biochimiche operati sia per ottenere energia utilizzando l’inquinamento come combustibile (catabolismo) sia per produrre biomassa (anabolismo). Il catabolismo può avvenire sia in ambiente aerobico che in ambiente anaerobico.

In definitiva, si sfruttano la bioflocculazione per rimuovere le sostanze sospese e il metabolismo batterico per l’eliminazione delle sostanze solubili.

Ossidazione a fanghi attivi

Digestione anaerobica

Nitrificazione

denitrificazione

Neutralizzazione

Coagulazione e flocculazione

Precipitazione chimica dei metalli e fosforo

Strippaggio dell’ammoniaca

Disinfezione

Osmosi inversa

Sterilizzazione