Depurazione degli affluenti

Da cosa sono composte le acque reflue?

Le acque reflue sono composte da 2 componenti

- sostante disciolte in acqua / composti presenti in forma colloidale (che

tendono a precipitare facilmente)

- sostanze in sospensione che in funzione delle dimensioni possono essere

classificate in:

Sedimentabili (sabbia, pietrisco)

o Non sedimentabili (pulviscolo, PM10 particolato atmosferico…)

o

Parametri caratterizzanti le acque reflue

I parametri che caratterizzano le acque reflue sono di tipo chimico-biochimico

basati sulla richiesta di ossigeno.

I più importanti sono il BOD e il COD

BOD (Biological Oxygen Demand o Richiesta Biologica o Biochimica di Ossigeno)

Esprime la quantità di ossigeno disciolto necessaria per l’ossidazione biologica

(mg di ossigeno/L) da parte di una popolazione microbica dei componenti

presenti in un refluo.

(in aerobiosi, in un definito intervallo di tempo (generalmente 5 giorni), ad una

definita temperatura (20°C)). Un BOD alto indicherà un refluo difficilmente

© Aldo Rigoni

biodegradabile, diversamente un BOD basso indicherà che un refluo è

facilmente biodegradabile.

E’ indice del potere autodepurante di un'acqua

COD (Chemical Oxygen Demand o Richiesta Chimica di Ossigeno)

Esprime la quantità di ossigeno necessaria per l’ossidazione chimica della

sostanza organica (mg di ossigeno/L) in condizioni standard.

Per ossidazione chimica si intende una degradazione di composte che i

microrganismi non riescono a biodegradare. Un COD alto indicherà un carico

inquinante (non ossidabile dalla popolazione microbica) alto e difficilmente

biodegradabile, diversamente un COD basso indicherà che un refluo poco

inquinante e facilmente biodegradabile.

Il rapporto BOD/COD è indice della biodegradabilità di un effluente

Nella tabella a lato possiamo

osservare dei valori di BOD.

Le acque domestiche ha

generalmente un BOD non

molto alto (acqua facilmente

depurabile). Le acque derivanti

dalla microbiologia industriale

presentano un BOD più

consistente ma comunque

biodegradabili.

Diversamente le acque

derivanti dalle industrie sono

difficilmente biodegradabili,

esse presentano dei BOD

elevatissimi.

Smaltimento delle acque reflue: depurazione biologica

Un processo di depurazione di un refluo ha lo scopo di allontanare tutte le

sostanze dall’acqua… tutto ciò che può sedimentare e ciò che i microrganismi

possono utilizzare come nutrimento.

Il processo di trattamento biologico delle acque reflue consente di trasformare

la sostanza organica disciolta (quindi non separabile) in biomassa

(separabile).

L’efficienza di un sistema di depurazione biologica dipende da:

- velocità delle reazioni metaboliche

- tempo di contatto acque reflue-sistema biologico

- tipologia e concentrazione della popolazione responsabile

dell’ossidazione

Gli effluenti (le acque reflue) possono essere sottoposti a trattamenti:

- fisici

- chimici

- biologici © Aldo Rigoni

I trattamenti fisici sono delle

operazioni (di tipo meccanico)

che i reflui subiscono appena

arrivati nell’impianto di

depurazione.

Il fluido ottenuto in seguito a

queste operazioni viene

messo contatto con una

popolazione microbica. La

biomassa (fango) si nutre di

questi composti disciolti

aumentando di volume. Una

volta ottenuto il liquido depurato dei composti disciolti e le cellule microbiche è

necessaria una separazione.

L’acqua giunta a questo punto subisce dei trattamenti chimici prima di essere

reimmessa nell’impianto idrico. Ma vediamo nel dettaglio il

processo…

Le acque reflue urbane entrano

nell’impianto di depurazione.

Il primo step che subisce l’acqua

è un passaggio attraverso una

serie di griglie (dalle dimensioni

decrescenti) che trattengono

tutto ciò che il fluido può

trascinare con se. L’acqua passa

ad una velocità di circa 0,7 m/s.

Il materiale trattenuto è in

seguito smaltito.

Il secondo step consiste nella

dissabbiatura, l’acqua viene

fatta passare in una serie di

vasche di forma parallelepipeda con un flusso laminare (molto lento), in tali

condizioni la sabbia e tutte le particelle silice si depositano lungo il percorso.

In contemporanea alla dissabbiatura nella stessa struttura parallelepipeda si

effettua l’operazione di disoleatura, le particelle oleose tendono ad aggregarsi

e a galleggiare in superficie vengono dunque eliminate (da una struttura

chiamata carro ponte).

In alternativa al processo sopra citato la sabbia può essere separata in una

vasca a fondo conico nella quale le particelle vengono asportate con sistemi

idropneumatici.

Alla fine dei trattamenti fisici l’acqua viene trasferita in delle vasche dalla

forma tronco conica nelle quali si effettua una sedimentazione primaria

dove si cerca di separare le sostanze presenti in forma colloidale (quei

composti ad alto peso molecolare che sono solubilizzati in acqua ma se lasciati

sedimentare tendono ad andare sul fondo).

Le sostanze che vengono a depositarsi prendono il nome di fanghi primari.

Dopo la sosta che può durare circa 1-6 ore, l’acqua viene recuperata dalla parte

superiore della vasca.

A questo punto avviene il contatto con la popolazione microbica, grazie ai

microrganismi siamo in grado di trasformare una sostanza organica solubile in

© Aldo Rigoni

un materiale solido separabile (la biomassa). Il microrganismo si accresce a

spese della sostanza organica, il nostro refluo svolge dunque la funzione di

terreno di coltura.

Questo contatto fra il refluo e il microrganismo può avvenire impiegando due

tipi di impianti diversi:

- Filtri Percolatori

- Vasche a fanghi attivi

In entrambi i casi è necessario un adeguato apporto di ossigeno.

Filtri Percolatori

Sono dei bioreattori a sezione generalmente cilindrica contenenti materiale

inerte di riempimento (pietrisco, coke, clinker, materiale plastico ..), questo

metodo è simile alla fermentazione lenta utilizzato per la produzione di aceto.

L’effluente (dalla sedimentazione primaria) è distribuito a pioggia (mediante

dei bracci) nella parte alta del reattore in modo che possa percolare attraverso

il materiale di riempimento (che supporta la popolazione microbica), senza

sommergerlo si ha una naturale aerazione. L’effluente esce dalla parte

inferiore, viene ricircolato e ripompato nella parte superiore. In questo modo si

ha un contatto ottimale fra i MO che aumentano di volume, si staccano dai

supporti e cadono nel refluo.

Vasche a fanghi attivi

Sono dei bioreattori a cielo aperto uniformemente aerati tramite sparger. I

microrganismi sono inseriti come se fossero una coltura, vengono quindi

dispersi omogeneamente all’interno del refluo. L’agitazione è ottenuta per

effetto secondario dell’aerazione. Parte della biomassa (fango) può essere

riciclata. L’aspetto negativo di tali bioreattori è dovuto alla turbolenza che

hanno in superficie consiste nell’emissione di odori sgradevoli, per tale motivo

la superficie viene ricoperta da una serie di palline.

La popolazione presente all’interno di questi bioreattori è mista.

Predominano i batteri saprofiti, e secondariamente alghe, funghi.

All’interno dei sistemi di depurazione è presente anche una microfauna

costituita prevalentemente da protozoi (ciliati, flagellati e amebe che

contribuiscono alla diminuzione della torbidità dell’effluente depurato) e da

alcuni metazoi (nematodi, rotiferi, gastrotrichi, oligicheti, fardigradi). Si crea

dunque un equilibrio nel sistema di depurazione dovuto alla diretta

conseguenza dei rapporti che si istaurano tra i microrganismi.

La composizione di tale popolazione viene monitorata periodicamente in modo

da verificare che i rapporti tra i vari componenti rimangano costanti.

Ona volta terminata l’ossidazione della sostanza organica il refluo entra in una

fase di sedimentazione secondaria dalla durata di 2-4 ore, in tale fase

vengono sedimentare le popolazioni microbiche. Le vasche sono simili a quelle

utilizzate nella sedimentazione primaria.

L’acqua che a questo punto è stata trattata passa in vasche dove si ha un

controllo “naturale” che viene monitorato attraverso la presenza di piante

acquatiche e di pesce.

Se tale controllo dà esito positivo l’acqua subisce dei processi di natura chimica

(clorazione, denitrificazione…) per poi essere riemessa in circolo.

© Aldo Rigoni