Impianti di Trattamento Sanitario ed Ambientale

IMPIANTI DI TRATTAMENTO DI INGEGNERIA SANITARIA

AMBIENTALE

L’ingegneria sanitaria ambientale si occupa di:

 Qualità dell’aria

 Qualità dell’acqua

 Gestione dei rifiuti

 Impatto degli odori

 Bonifica dei siti contaminati

 Impatto ambientale

Nell’ambito di questo corso non tratteremo tutti gli argomenti, ci occuperemo in particolare di aspetti

legati alla qualità delle acque nere ( di fogna ), le acque di scarto sono rifiuti liquidi e questi non

possono essere immessi direttamente nell’ambiente se non previo un opportuno trattamento, noi

andremo a capire quali sono i parametri di caratterizzazione delle acque reflue e quali sono i

trattamenti che possiamo fare per migliorarne la qualità prima della immissione nel corpo idrico

ricettore, quindi vogliamo progettare gli impianti di trattamento delle acque. Inoltre vedremo

un’introduzione agli impianti che servono ad implementare un corretto ciclo integrato di rifiuti solidi.

Al Seed si studiano tutti gli aspetti dell’ingegneria sanitaria ambientale

vengono svolte anche attraverso l’utilizzo di strumentazioni quali ad esempio

Le attività di laboratorio

 ICP-OES 6000 (Thermo Electron Corporation)

 Olfattometro (T08 ECOMA)

 Polarografo (Metrhom)

 Molti altri

L’ingegnere non è chiamato a fare le analisi ( fatte da chimici ) ma deve sapere come si fa l’analisi,

deve sapere quali parametri devono essere misurati e quali sono le incertezze della misura, altrimenti

non può sapere come si progetta un processo per diminuire quel parametro.

Sviluppo sostenibile

Definiamo lo sviluppo sostenibile, esso può essere raggiunto a livello globale se a livello locale

vengono applicate delle politiche di sviluppo sostenibile. La prima definizione è “ lo sviluppo

sostenibile è uno sviluppo che garantisce i bisogni delle generazioni attuali senza compromettere la

possibilità che le generazioni future riescano a soddisfare i propri “ Ci sono però dei problemi dal

punto di vista ingegneristico per verificare che un progetto è in linea con questo principio, perché se

i bisogni delle generazioni attuali possono in qualche modo essere stimati (non misurati) risulta

estremamente complesso e complicato ( complesso non è la stessa cosa di complicato ) stimare i

bisogni delle generazioni future, perché se oggi con una certa approssimazione possiamo capire quali

sono i bisogni della nostra generazione, non possiamo nemmeno immaginare quali sono i bisogni di

generazioni che non ci sono ancora soprattutto in funzione di quali saranno i processi tecnologici e

scientifici ( vedi ad esempio connessione ad internet, una generazione fa non era necessario ), al

crescere della qualità di vita aumentano i nostri bisogni dove per bisogni intendiamo quelle cose di

cui abbiamo bisogno per vivere dignitosamente.

Un esempio è l’ENERGIA, oggi per noi è impossibile vivere senza energia, l’altra è l’ACQUA i primi

centri abitati venivano fatti vicino alle fonti idriche. L’acqua e l’energia sono risorse che derivano

dall’ambiente, quindi capiamo come è importante l’ambiente per soddisfare i bisogni, l’acqua che noi

utilizziamo e di cui abbiamo bisogno la sporchiamo e per questo deve essere allontanata tramite le

fognature per evitare epidemie (il primo impianto di ingegneria sanitaria è stato fatto dai romani ossia

la fognatura), l’acqua e l’energia sono beni indispensabili per il nostro pianeta e per le attività

antropiche. Una formulazione più recente di sviluppo sostenibile è “un miglioramento della qualità

della vita, senza compromettere la capacità di carico degli ecosistemi di supporto, dai quali essa

dipende” ricordiamoci parliamo di sviluppo sostenibile, la prima parola è sviluppo che significa

migliorare e in particolar modo la qualità di vita del nostro pianeta, quindi molte azioni anche

ambientaliste si dimenticano che la prima parola è sviluppo, se ci neghiamo dei bisogni possiamo

vivere in modo molto più sostenibile ma con un livello qualità di vita molto più basso, lo scopo dello

sviluppo sostenibile è migliorare la qualità della vita, devo fare attenzione dunque a non

compromettere i bisogni delle generazioni future ossia i bisogni che serviranno per gestire qualsiasi

attività futura. Per capire bene questo dobbiamo parlare della capacità di carico dell’ambiente. La

natura è straordinaria perché ha delle capacità autodepurative, noi possiamo “caricarla” con qualche

elemento e lei si autodepura, quindi i nostri sistemi ambientali riescono ad autodepurarsi da soli senza

fare attività straordinarie, ma questo avviene fino a quando non eccediamo la capacità della natura di

autodepurarsi, se noi mettiamo nell’ambiente molto di più di quello che la natura può trattare da sola

( per intenderci ) capiamo bene che poi si diffone l’inquinamento. Per capire quindi la sostenibilità

ambientale ( sviluppo sostenibile ) dobbiamo innanzitutto capire se c’è miglioramento della vita e poi

capire se è sostenibile, per capire se è sostenibile noi andiamo a vedere il contrario se è insostenibile

Vediamo che se riduciamo il carico il nostro sistema ritorna alle condizioni ottimali di funzionamento,

ciò vuol dire che gran parte delle risorse ambientali sono rinnovabili ( se superiamo la capacità di

carico la risorsa non è persa ma si rigenera una volta ridotto il carico ) se io levo la pressione

ambientale il mio sistema in un tempo definito, grazie anche alla sua capacità di autorigenerarsi,

ritorna alle condizioni iniziali di funzionamento; questo tipo di risorse sono dette rinnovabili, però

purtroppo non tutte le risorse sono rinnovabili. Un esempio di risorsa rinnovabile è l’acqua e in questo

antropici o naturali, l’acqua di per se

corso capiremo come migliorarne la qualità, con trattamenti

tende a migliorare la propria qualità, l’acqua e il suolo se contaminati in un tempo adeguato si rinnova;

quindi l’acqua è una risorsa indispensabile e rinnovabile. Però spesso noi la sporchiamo più

di quanto lei è in grado di depurarsi, ma se noi rimuoviamo queste pressioni dall’acqua

velocemente

noi consentiamo all’acqua di rigenerarsi, quali sono queste pressioni?

Pressioni e impatti

Sono in primis gli scarichi che convogliamo nelle fognatura che ha una qualità pessima, capiamo

facilmente che si può superare la capacità di carico del corpo idrico ricettore, dunque noi dobbiamo

cercare di ridurre il carico che arriva al fiume (ad esempio) facendo un impianto di trattamento di

acque reflue, se l’impianto funziona al fiume arriva soltanto quel carico che è compatibile con la

capacità di carico del fiume, non è che scarico acqua perfettamente depurata perché non ci serve a

niente in quanto nel fiume già ci sono batteri ed altro (siamo immersi nei batteri), i batteri sono

importantissimi perché servono per gli equilibri degli ecosistemi. Un'altra pressione importante che

l’uomo ha soprattutto nelle città sono le emissioni in atmosfera, in maniera analoga esistono degli

impianti di trattamento delle emissioni gassose, anche in atmosfera abbiamo una capacità di carico e

questa non deve essere superata, capiamo che le strategie ambientali a scala urbana sono fondamentali

(smart cities).

Quindi cerchiamo di razionalizzare quello che abbiamo detto: abbiamo le attività antropiche, queste

sono divisibili in tante azioni, quando l’azione interagisce con l’ambiente quell’azione si chiama

pressione sull’ambiente

Abbiamo fatto due esempi di pressione uno è l’emissione in atmosfera un altro è lo scarico nel corpo

molto spesso si confonde la pressione con l’impatto ambientale, sono due cose diverse. La

idrico,

pressione è l’emissione o lo scarico cioè la quantità e la qualità di quello che sto immettendo

nell’ambiente, l’impatto invece è l’alterazione della qualità ambientale dovuta a tutte le pressioni. Ad

esempio se io scarico in un lago una certa quantità di refluo, quello che io scarico è la pressione, se

scarichiamo in un lago enorme con un flusso d’acqua molto elevato probabilmente quella pressione

alterazione di qualità dell’acqua, se lo stesso scarico e quindi la stessa

non comporta nessuna

pressione avviene in un lago molto piccolo con flussi d’acqua molto limitati probabilmente quella

stessa pressione può incidere in maniere negativa e significativa sulla qualità del corpo idrico, quindi

l’impatto è l’effetto della pressione, io posso avere tante emissioni ma non vuol dire che sto

inquinando, un’impresa inquina se supera il limite di emissione stabilito dalla legge, io potrei avere

tante imprese che non supera i limiti di pressioni che quindi di per se non stanno inquinando ma

questo non vuol dire che la qualità dell’ambiente sia al sicuro, è difficile dire di chi è la colpa, quindi

a livello amministrativo ora abbiamo degli strumenti che prima di fare la zona industriale dobbiamo

capire qual è il massimo carico che posso emettere in questa zona in cui voglio fare la zona industriale

quindi bisogna valutare l’impatto sull’ambiente prima di

(protocollo di kyoto e poi di parigi)

pianificare e progettare e questo vale per tutte le opere di ingegneria civile, se pensiamo agli impatti

negativi (perché possono essere anche positivi, vogliamo massimizzare i positivi e cercare di rendere

trascurabili quelli negativi) allora possiamo dire che

Relazione tecnologica e impatti ambientali =

 impatti negativi sull’ambiente

I

 P popolazione

 B benessere

 T tecnologia -> sviluppo sostenibile -> [0;1[

Se pesiamo con I gli impatti negativi sull’ambiente, possiamo intuire facilmente che se aumenta la

popolazione gli impatti aumentano perché ci sono più fabbisogni da soddisfare, inoltre se aumenta il

livello di benessere (qualità di vita) della popolazione mondiale aumenta il fabbisogno (diminuisce

la natalità, cioè facciamo meno figli e più avanti negli anni) e quindi aumentano gli impatti negativi

(superamento della capacità di carico), allora non c’è soluzione allo sviluppo sostenibile? La

soluzione è la tecnologia, perché con lo sviluppo tecnologico noi riusciamo a soddisfare più

fabbisogno utilizzando meno risorse, ad esempio oggi abbiamo le lampade a led queste a parità di

lumen (intensità di luce) consumano molti meno watt, abbiamo motori molto più performanti, con 1

litro di carburante facciamo molti più km rispetto alle auto di una volta; quindi con la tecnologia

riusciamo a ridurre le pressioni ambientali oppure a soddisfare più persone a parità di impatto, oppure

aumentare il livello di benessere senza aumentare il livello di impatto. L’ultimo aspetto è quello

empatico come i nostri l’età in cui le persone esercitano le

Perché vediamo questa foto? Nei paesi sviluppati

maggiori pressioni sull’ambiente è proprio quest’età, quando siamo in fasce, i pannolini vengono

smaltiti nell’indifferenziato ma nel pannolino ci sta sostanza organica e la sostanza organica

nell’indifferenziato crea non pochi impatti, impatti significativi sono esercitati anche da latte sintetico

o dai prodotti per la palle, questa pressione non è presente nei paesi non sviluppati (low income

countries) ma in questi paesi c’è una forte mortalità infantile, in questi primi anni di vita il bambino

deve essere molto riguardato ma per fare questo c’è bisogno di tanta energia e quindi di risorse

ambientali, nei paesi meno sviluppati la mortalità infantile è ancora un grosso problema, inoltre la

principale causa di morto infantile ma in generale una della principali cause di mortalità è la diarrea,

nel mondo migliaia di persone muoiono di dissenteria e questa patologia viene contratta bevendo

(da batteri fecali, prendono l’acqua sporca non depurata

acqua contaminata e la bevono e poi non si

curano), la mortalità infantile così come l’età media è un indicatore della qualità di vita in un paese.

Industria ambientale

Ormai gli aspetti ambientali sono aspetti da considerarsi come una vera e propria industria, ci sono

delle persone che fanno buisness e speculano sull’ambiente, alcuni nel bene alcuni nel male, quelli

che speculano nel bene cioè vedono l’ambiente come un’opportunità per fare soldi, quelli che

speculano nel male sono quelli che non rispettano le leggi ambientali risparmiando su alcuni costi

(come la gestione e smaltimento dei rifiuti).

Alcuni studi dimostrano che la percentuale ambientale sul totale fatturato è in aumento, gran parte

delle multinazionali risparmiano andando a mettere gli impianti laddove non ci sono leggi restrittive

sull’ambiente, perché il costo principale è trattare l’acqua o i fumi, può essere redditizio produrre

senza rispettare l’ambiente perché il costo maggiore è il rispetto delle leggi ambientali, questo

fatturato sarà ancora in crescita.

Vogliamo vedere quelli che sono i parametri di caratterizzazione qualitativa delle acqua. Le acque,

sia di rifiuto come le acque reflue industriali, ma anche le acque derivanti dal ciclo naturale in

particolar modo le acque superficiali piuttosto che le acque di falda, hanno la necessità di essere

caratterizzate, sia da un punto di vista quantitativo che da un punto di vista qualitativo; infatti prima

di gestire la risorsa idrica abbiamo la necessità di capire con che portate abbiamo a che fare ma anche

con che tipologia di inquinanti, quindi di capire quali sono le caratteristiche delle acque che dobbiamo

trattare, ciò influenza sia la scelta della metodologia e quindi del tipo di trattamento sia il

dimensionamento degli impianti di trattamento a cui queste sono destinate ma soprattutto per valutare

gli standard di qualità delle acque e quindi la compatibilità con i parametri imposti dalla normativa

del settore. Quindi sostanzialmente dobbiamo individuare dei parametri che ci consentono di

caratterizzarle a 360°, in particolare questi parametri possono essere di varia natura; innanzitutto

possiamo avere a che fare con parametri aspecifici che possono essere utilizzati per caratterizzare

qualsiasi tipo di acqua ad esempio la salinità e la temperatura, sono dei parametri che vengono detti

aspecifici in quanto possono essere utilizzati per caratterizzare qualsiasi tipo di acqua con cui ci

troviamo a che fare. Altri parametri invece vengono detti specifici, vengono detti specifici perché

sono strettamente correlati al tipo di acque che stiamo andando a caratterizzare come ad esempio la

domanda biochimica di ossigeno (BOD), per quanto riguarda le acque reflue civili un parametro

molto importante è quello che misura la domanda biochimica di ossigeno, questo parametro che

vedremo dopo, serve per determinare in via indiretta il contenuto di sostanza organica e quindi viene

essenzialmente impiegato per la caratterizzazione di matrici acquose a prevalente contaminazione di

natura organica, quindi il BOD è un parametro specifico perché non viene impiegato per la

caratterizzazione della totalità delle acque. In generale per quanto riguarda i parametri di qualità delle

acque noi possiamo distinguere i parametri in

 Parametri fisici

 Parametri biologici

 Parametri chimici

La principale classificazione dei parametri necessaria per la caratterizzazione qualitativa delle acque

prevede la distinzione in parametri fisici, chimici e biologici. Ad esempio i solidi rappresentano un

parametro fisico della caratterizzazione delle acque, in particolare ci soffermeremo oltre che sui solidi

anche sulla determinazione di:

 Sostanza organica

 Nutrienti rappresentano un parametro di criticità soprattutto per le acque naturali

 Concentrazione di metalli sono una risorsa perché vedremo che alcuni tipi sono necessari

dai virus batteri fino all’uomo, ma un elevata

per la sopravvivenza di alcune specie,

concentrazione può rappresentare una tossicità

 Batteri -> parametro biologico -> sono dei microrganismi naturalmente presenti nelle

acque ma anche qui un eccesso degli stessi può portare ad un inquinamento, soprattutto se

pensiamo a dei batteri che possono essere patogeni (inducono malattie nell’uomo) quindi

una particolare attenzione viene posta sulla determinazione della concentrazione dei

batteri.

I SOLIDI

Partiamo da come si definiscono i solidi e perché si definiscono. Come abbiamo detto questi solidi

appartengono a dei parametri di tipo fisico, insieme alla determinazione dei solidi esistono altri

parametri fisici per caratterizzare le acque, ad esempio per le acque destinate al consumo umano un

aspetto fondamentale è la temperatura perché essa è indicativa della qualità delle acque, la

temperature è influenzata dalla fonte di inquinamento ma anche la temperatura può favorire eventuali

cinetiche che promuovono ancora di più lo sviluppo del fenomeno di inquinamento. Altri parametri

l’odore

fisici per la caratterizzazione delle acque destinate al consumo umano sono il colore e il

sapore che costituiscono le proprietà organolettiche

PROPRIETA’ ORGANOLETTICHE => {

Se vediamo un acqua torbida o calda difficilmente la beviamo, quindi c’è un limite al consumo anche

se poi quest’acqua rispetta tutti i parametri di qualità, le caratteristiche organolettiche sono

fondamentali per il consumo umano. Insieme a queste caratterist