LA DEPURAZIONE DELLE ACQUE. Impianto di biotrattamento delle acque reflue Perarolo di Vigonza (PD)

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1 LA DEPURAZIONE DELLE ACQUE Impianto di biotrattamento delle acque reflue Perarolo di Vigonza (PD)

2 Dove finisce l acqua che usiamo Le acque di scarico provenienti dalle abitazioni o da altre utenze assimilabili vengono convogliate tramite la fognatura a dei depuratori. Nella fognatura si raccolgono e si mescolano l acqua di scarico della lavatrice, del lavello della cucina, del water, della lavastoviglie, della doccia e tutta l acqua che per qualsiasi motivo abbiamo utilizzato in casa. Questo miscuglio arriva ai depuratori, che hanno il compito di ripulirlo fino ad ottenere un acqua che possa essere scaricata in un fiume senza danneggiarne l ecosistema e rispettando i limiti stabiliti dalla legge. Nei depuratori per reflui di origine domestica il liquame è sottoposto a: trattamenti meccanici, per la rimozione delle particelle solide (sabbie o altri materiali estranei) e di oli, grassi e schiume; trattamenti biologici, per la rimozione della sostanza organica. Sono questi infatti i tipi di sporco presenti in tali reflui. I trattamenti meccanici, detti anche pretrattamenti, si possono considerare come preparazione del liquame ai veri e propri trattamenti di depurazione: i trattamenti biologici. Riportiamo di seguito alcuni cenni di microbiologia utili a capire i processi che avvengono durante il trattamento biologico dei reflui.

3 I batteri si nutrono di sostanza organica Esiste un mondo invisibile, formato da batteri, protozoi, alghe e funghi unicellulari o microscopici; ciascuno di questi microrganismi è diverso, vive in un determinato ambiente, e svolge una funzione specifica. Proprio come ha fatto per le piante e gli animali, l uomo ha trovato il modo di utilizzare a proprio vantaggio molte specie di microrganismi, tra cui i batteri che si nutrono di sostanza organica. Vediamo perché i batteri che si nutrono di sostanza organica possono essere utili all uomo. Una mucca funziona più o meno così: CIBO erba, fieno, ecc. BIOMASSA crescita e riproduzione ENERGIA per muoversi e per tutte le altre funzioni vitali RIFIUTI pipì, popò... un batterio che si nutre di sostanza organica funziona più o meno così: BIOMASSA riproduzione CIBO pipì, popò, resti organici, ENERGIA per muoversi e per tutte le altre funzioni vitali Ecco perché l uomo considera questo invisibile esserino così utile è difficile trovare qualcun altro con i suoi stessi gusti!!! Inoltre i suoi rifiuti, ovvero i prodotti del suo metabolismo, non sono altro che le sostanze di cui le piante hanno bisogno per vivere, così il ciclo ricomincia RIFIUTI sostanze semplici come H 2 O, CO 2, nitrati, fosfati

4 L impianto di depurazione La depurazione di reflui di origine domestica prevede, come già detto, trattamenti meccanici e trattamenti biologici. Possiamo schematizzare i passaggi come segue: - TRATTAMENTI MECCANICI 1. Grigliatura 2. Dissabbiatura e disoleatura - TRATTAMENTI SECONDARI 3. Ossidazione 4. Denitrificazione I batteri necessari alla depurazione, diventano dannosi se liberati in queste quantità in natura. E neccessario quindi rimuoverli attraverso l ultima fase che avviene in impianto: - TERZA FASE: rimozione dei fanghi Sedimentazione finale Filtri a sabbia Raggi UV Disinfezione 1. L acqua che esce dalle nostre case, trasportata dalla rete fognaria all impianto di depurazione, passa per prima cosa attraverso delle griglie, che trattengono tutto ciò che è più grande, per esempio, di 2 mm (le fessure delle griglie sono diverse in ogni impianto), raccogliendolo in cassonetti che verranno poi svuotati in discarica. Tra la fase 1 e la fase 2 dei trattamenti meccanici avviene il sollevamento dell acqua grazie all utilizzo di pompe, al livello maggiore. Questo passaggio importante non è presente in tutti gli impianti ed è finalizzato ad un risparmio energetico, in quanto l acqua da questo momento in poi potrà solo scendere, evitando così l utilizzo di altre pompe. Il passaggio ai livelli inferiori avviene secondo il principio dei vasi comunicanti. 2. Il liquame, poi, giunge nella vasca di dissabbiatura e disoleatura, in cui le schiume (formatesi per effetto del movimento dell acqua) e i grassi che galleggiano sulla superficie del liquame vengono asportati da una lama, mentre la sabbia (particelle solide < 2 mm) si deposita sul fondo e viene raccolta per essere lavata. Finiti questi trattamenti meccanici (che sono eseguiti da macchine), si passa ai trattamenti biologici (eseguiti da esseri viventi: i batteri). La sezione di trattamento biologico può essere considerata un allevamento di batteri che si nutrono di sostanza organica. 3. I batteri abitano numerosi in grandi vasche dette di ossidazione, tappezzate sul fondo da piattelli dotati di numerosi forellini dai quali viene insufflata aria. In questa specie di idromassaggio i batteri banchettano, si mangiano tutta la sostanza organica disciolta nell acqua e la usano, come già detto, per le loro funzioni vitali e per la produzione di nuove cellule, formando colonie sempre più numerose dette fiocchi.

5 Le reazioni chimiche che costituiscono il metabolismo dei batteri comportano l ossidazione dei composti (dal gruppo amminico delle proteine ai nitrati, dai carboidrati all anidride carbonica, ecc.) e quindi anche l eliminazione dei cattivi odori, che in generale sono dovuti a sostanze in forma ridotta. Alla fine del banchetto la sostanza organica è dunque trasformata in sostanze semplici disciolte nell acqua, in anidride carbonica (in seguito alla respirazione dei batteri) e in nuove cellule batteriche. A questo punto è sufficiente trasportare i batteri sazi e numerosi, che sono riuniti in fiocchi di fango, in una vasca dove l acqua è tranquilla, la vasca di sedimentazione. Qui i fiocchi di fango si depositano sul fondo per effetto del loro peso specifico e vengono convogliati verso il centro della vasca dove una pompa li aspira per mandarli al trattamento fanghi. In superficie resta invece l acqua depurata, che viene scaricata nei corsi d acqua. Il trattamento dei fanghi consiste nella loro disidratazione; successivamente i fanghi possono essere utilizzati in agricoltura, trattati in un impianto di digestione anaerobica per la produzione di biogas o trasformati in compost insieme ai rifiuti organici ( umido, verde ) provenienti dalla raccolta differenziata. I fanghi prodotti nel depuratore di Vigonza vengono trasferiti all impianto di Compostaggio annesso al depuratore stesso. Anche le autobotti che puliscono i pozzi neri o le fosse biologiche delle case che non sono allacciate alla rete fognaria scaricano l acqua sporca che hanno prelevato in un impianto di depurazione, perché segua questo percorso di trattamenti meccanici e biologici prima di essere scaricata nell ambiente. Finora abbiamo descritto lo schema base di un depuratore. Tutti gli impianti di una certa dimensione ormai sono dotati di ulteriori sezioni. 4.In particolare, sono previsti negli impianti di depurazione ulteriori trattamenti di rimozione dei nutrienti (in particolare azoto e fosforo). Nitrati e fosfati, come già detto, derivano dall ossidazione della sostanza organica e sono quindi presenti nell acqua depurata. Concentrazione troppo elevate di questi nutrienti possono però portare alla crescita abnorme di alghe e all eutrofizzazione del corso d acqua. Per evitare questo rischio, negli impianti di depurazione vengono effettuati trattamenti atti a ridurre la concentrazione di azoto e fosforo nell acqua depurata. I processi di rimozione possono essere di tipo biologico (batteri denitrificanti trasformano i nitrati in azoto molecolare che si libera in atmosfera) o di tipo chimico-fisico (aggiunta di composti che si legano al fosforo e lo fanno precipitare, in modo che venga allontanato con i fanghi). Nell impianto di biotrattamento di Vigonza, i nitrati vengono scomposti nelle vasche di denitrificazione, dove l acqua, grazie alla presenza di mixer situati nel fondo, viene leggermente agitata, in modo da permettere all azoto molecolare di liberarsi nell aria. La formazione di azoto dai nitrati è permessa dalla necessità dei batteri di recuperare ossigeno per continuare la decomposizione della materia organica. In queste vasche non viene insufflata l aria, per cui l unica fonte di ossigeno sono proprio i nitrati e i nitriti (NO 3 e NO 2 ) Un ulteriore sezione presente in numerosi depuratori è quella dedicata alla disinfezione dell acqua depurata. L acqua di norma viene disinfettata con ipoclorito o con altri forti ossidanti (ad es. acido peracetico) in grado di eliminare i microrganismi rimasti. Ciò può essere accompagnato da altre fasi, quali il passaggio attraverso filtri a sabbia, che trattengono eventuali fiocchi di fango ancora in sospensione, e l esposizione a raggi ultravioletti, che distruggono eventuali batteri rimasti.

6 Di seguito vengono riportate gli schemi che descrivono il funzionamento di alcune importanti vasche presenti al depuratore di Vigonza. Trattamenti meccanici - grigliatore Fognatura Dessabbiatura, disoleatura Trattamenti biologici - vasca di ossidazione Aria Terza fase - vasca di decantazione Acqua depurata Compostaggio dei fanghi

7 Stoccaggio dei fanghi e Impianto di Compostaggio I fanghi, aspirati dalla vasca di decantazione finale, vengono seccati da delle nastro-presse e portati a compostare insieme al materiale organico di rifiuto, come l umido e il verde e ramaglie Il compostaggio è un processo di decomposizione che avviene in presenza di ossigeno (aerobico) e con rilascio di calore (esotermico). Il compostaggio che avviene all impianto di Vigonza può essere schematizzato in due fasi principali: - BIO-OSSIDAZIONE ACCELLERATA Avviene al coperto e dura un mese circa. I cumuli che vengono formati utilizzando i rifiuti umido, verde e fanghi in parti uguali, vengono lasciati per un mese all interno di un capannone e rimescolati ogni tre giorni da una macchina rivoltatrice per garantire il giusto apporto di ossigeno. Al termine di questa fase, il compost non maturo viene vagliato (setacciato) recuperando la parte che può continuare la decomposizione. - MATURAZIONE Avviene all esterno e dura due mesi. Il compost non maturo vagliato, viene tenuto fuori e raccolto in cumuli molto alti e ripidi. In questo modo l acqua piovana può scivolare senza appesantire e soffocare il cumulo. L ossigenazione è garantita dai moti convettori dell aria, per cui l aria calda sale all interno del cumulo lasciando a quella fredda la possibilità di entrare dal fondo. Anche il compost maturo, se necessario, può essere vagliato al fine di produrre un compost meno grossolano. Rispetto per i batteri Poiché sono i batteri a fare la maggior parte del lavoro nella depurazione dell acqua che esce dalle nostre case, dobbiamo trattarli bene. Molte sostanze chimiche pericolose (olio minerale, solventi, ecc.) non possono essere utilizzate dai batteri, e quindi non vengono eliminate dall acqua e finiscono nei fiumi; danneggiano a tal punto la popolazione batterica da mettere a repentaglio l intero processo di depurazione. Per questo motivo le sostanze pericolose non devono mai essere rovesciate nei corsi d acqua o nel lavandino o nei tombini, ma vanno smaltite separatamente, negli appositi contenitori e con le modalità indicate da chi gestisce i rifiuti. Testi a cura di Etra. SpA Immagini tratte da: sito web USGS (United States Geological Survey) sito web EPA (United States Environmental Protection Agency) Office of Water AMAG, esposizione didattica AMAG Montà Provincia di Venezia, acqua sotterranea: una risorsa nascosta, dicembre 2000 Archivio Etra

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