La depurazione delle acque reflue

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Le fognature erano già presenti nelle civiltà del passato. All’epoca romana per esempio furono realizzate imponenti opere di deflusso per risanare le estese zone paludose che circondavano Roma, e per drenare gli scoli e gli spurghi cittadini venne costruita, nella seconda metà del VII secolo a.C., la Cloaca Maxima, un imponente collettore fognario attivo tutt’oggi. Nelle città erano presenti numerose latrine che garantivano un certo livello igienico grazie allo scorrere continuo delle acque di dilavamento.

Cos’è la depurazione delle acque reflue?

La depurazione delle acque reflue, come la conosciamo oggi, ha iniziato a diffondersi soltanto durante il secolo scorso; si tratta di un’operazione complessa che permette di trasformare l’acqua sporca, proveniente dagli scarichi civili ed industriali, in una sufficientemente pulita da poter essere scaricata in pubblica fognatura, riversata nel corpo idrico recettore (fiumi, laghi, mare), o al suolo, senza danneggiare l’ambiente. In alcuni casi può anche essere riutilizzata per scopi tecnologici e/o irrigui.

I principali sistemi di trattamento delle acque di rifiuto nel passato

Nel passato, quando le tecniche di depurazione moderne utilizzanti processi fisici, chimici e biologici non si conoscevano, le acque di rifiuto venivano trattate in maniera molto più semplice e meno efficace. I principali sistemi, in uso ancora oggi laddove non c’è collegamento con la rete fognaria o il depuratore, sono il pozzo nero, la fossa settica e la fossa Imhoff.

Il pozzo nero

Il pozzo nero è un sistema rudimentale usato per la depurazione dei reflui; si tratta sostanzialmente di una grossa buca destinata alla raccolta delle deiezioni dotata soltanto della condotta di afflusso: i liquami si disperdono nel terreno mentre la parte solida si accumula richiedendo un regolare svuotamento periodico.

La fossa settica

La fossa settica è apparsa per la prima volta in Francia nel 1871 grazie al suo ideatore Jean Louis Mourras. Si tratta di un serbatoio sotterraneo con dimensioni tali da consentire la stagnazione del refluo per un adeguato periodo di tempo, tale da far affondare i sedimenti solidi e separarli dall’acqua. A differenza del pozzo nero le fosse settiche sono dotate anche di una tubazione per l’emissione dell’effluente, acqua chiarificata che può essere utilizzata come subirrigazione o scaricata o in un corpo idrico se la fognatura è inesistente. Queste fosse non contengono elementi chimici né biologici per dissolvere i solidi, che degradano naturalmente nel serbatoio.

La fossa Imhoff

La fossa Imhoff (o fossa biologica) è stata realizzata 1904, grazie agli studi dell’omonimo tecnico tedesco. Si tratta di un’evoluzione della fossa settica in quanto il liquido e i fanghi sono mantenuti separati, per cui oltre alla sedimentazione ha luogo anche la digestione biologica (anaerobica) dei fanghi. L’effluente in uscita è di migliore qualità.

Le acque di rifiuto in Italia

A partire dagli anni ‘70 la depurazione delle acque di rifiuto è stata affrontata con particolare attenzione. In Italia la Legge n. 319 del 1976, nota come legge Merli, ha stabilito le concentrazioni limite per alcuni parametri al fine di determinare le caratteristiche di un’acqua di scarico. Oggi la norma di riferimento è il D.Lgs 3 aprile 2006 n.152 “Norme in materia ambientale”, oltre a varie disposizioni di carattere regionale che tengono conto delle specificità di un territorio. Per esempio per i depuratori che scaricano in mare vengono stabilite le condizioni impiantistiche, relative alla lunghezza e alla profondità della condotta, per garantire la qualità delle acque di balneazione; se lo scarico avviene in un torrente o in un lago le disposizioni saranno necessariamente diverse.

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Cosa c’è nelle acque di scarico

Prima di essere depurate le acque di scarico contengono una serie di contaminanti ad elevato impatto ambientale:

  • solidi sospesi, che possono depositarsi sul fondo creando uno strato melmoso;
  • sostanze organiche che sottraggono ossigeno dal corpo idrico in cui sono scaricate;
  • ammoniaca e idrogeno solforato, tossici per gli organismi acquatici;
  • composti del fosforo e dell’azoto, che possono favorire la crescita di alghe;
  • tensioattivi, sono tossici per gli animali acquatici;
  • batteri patogeni che possono diffondere epidemie.

Tutte queste sostanze possono essere ridotte in concentrazione con adeguati trattamenti, che differiscono a seconda del grado di inquinamento del refluo, dal luogo dello scarico e dall’eventuale riutilizzo delle acque.

Come funziona lo smaltimento delle acque reflue

Una filiera standard può prevedere i seguenti passaggi:

  • separazione di materiali galleggianti e in sospensione;
  • separazione e rimozione di sostanze disciolte;
  • trasformazione di sostanze biodegradabili;
  • disinfezione da microrganismi;
  • smaltimento dei liquami e dei fanghi
  • trattamento dell’aria

Trattamenti primari

La depurazione delle acque reflue generalmente ha due tipi di trattamenti in continuo. Il primo è quello cosiddetto dei “trattamenti primari” ed è caratterizzato da:

  • grigliatura (trattenimento dei solidi più grossolani);
  • dissabbiatura (separazione dei solidi sospesi sedimentabili);
  • disoleatura (separazione degli oli e dei grassi presenti);
  • areazione (immissione di aria in appositi bacini allo scopo di ossidare l’idrogeno solforato).

Trattamenti secondari

I “trattamenti secondari” prevedono:

  • ossidazione biologica (degradazione di sostanze organiche operata da batteri) a fanghi attivi;
  • sedimentazione secondaria (separazione dal liquame depurato della biomassa formatasi con il trattamento biologico); in alternativa al sedimentatore secondario possono essere utilizzate membrane per ultrafiltrazione, che consentono di contenere notevolmente gli spazi di trattamento e di raggiungere eccellenti qualità dell’acqua in uscita dall’impianto.

La tecnologia MBR – Membrane Biological Reactor

schema trattamento acque refule con tecnologia mbr

La tecnologia MBR (Membrane Biological Reactor) consente di ottenere: un’elevata efficienza nella rimozione di solidi sospesi e della carica batterica, una rimozione del BOD (Biochemical Oxygen Demand) pressoché totale, un’elevata nitrificazione, una riduzione degli ingombri, dei costi di installazione e degli interventi da parte dell’operatore, una riduzione dei fanghi prodotti, un rispetto dei limiti di concentrazione più severi con possibilità di riuso dell’acqua trattata. La moderna tecnologia a membrana rende oggi disponibili anche impianti containerizzati, soluzioni mobili all’avanguardia studiate per soddisfare tutte le possibili esigenze inerenti il trattamento ed il riuso delle acque reflue (per es. per irrigazione o innaffiamento), o sistemi retrofit in grado di ottimizzare le prestazioni degli impianti esistenti.

L’utilizzo di membrane per ultrafiltrazione nel trattamento secondario rappresenta, ad oggi, la tecnica che garantisce i migliori risultati e numerosi vantaggi rispetto alla più tradizionale sedimentazione secondaria.

Trattamenti terziari

In alcuni impianti è previsto anche un “trattamento terziario” un ulteriore affinamento dell’effluente richiesto soprattutto nei casi di riuso dei reflui (ad es. irriguo). Si tratta generalmente di uno step di disinfezione per la riduzione della carica batterica, che può avvenire con trattamenti chimici (aggiunta di disinfettante), fisici (radiazione UV) o biologici (fitodepurazione).

La fitodepurazione

La fitodepurazione è un sistema naturale che riproduce il principio di autodepurazione ad opera delle radici delle piante e dal metabolismo della flora microbica; si tratta di un processo che richiede molto spazio e ed è lento, pertanto non è applicabile in tutte le circostanze. La superficie richiesta per un efficace trattamento di fitodepurazione è circa di 2-4 m2/persona, in funzione dal livello d’inquinamento delle acque e dal grado di depurazione che si vuole ottenere.

Il fango proveniente dai processi di sedimentazione primaria e secondaria viene avviato alla “linea fanghi” dove subisce:

  • stabilizzazione biologica tramite digestione, anaerobica o aerobica
  • disidratazione meccanica tramite filtropressa, filtri a vuoto rotativi, oppure termica.

Nei depuratori chiusi (per es. quelli vicino alla costa o in prossimità di centri abitati) è prevista una terza linea di trattamento dedicata la deodorizzazione dell’aria, che dall’interno dell’impianto viene restituita all’ambiente circostante. Per il “lavaggio” dell’aria e l’abbattimento delle sostanze odorigene vengono impiegati appositi “scrubber”, con soda caustica, acido solforico e ipoclorito di sodio. In alternativa possono essere utilizzati speciali filtri con sostanze adsorbenti. I depuratori situati sulla costa vengono protetti lato mare da una scogliera per frangere le onde, mentre la copertura superiore viene in genere sistemata a disposizione della cittadinanza.

Gli inquinanti presenti nelle acque di fognatura, grazie alla complessa filiera di trattamento descritta, vengono separati dall’acqua (che può essere scaricata) e raccolti nei prodotti di scarto (che vanno trattati e smaltiti) ovvero: il grigliato, le sabbie, gli oli, i fanghi e l’aria.

Il lavoro continuativo che questi impianti hanno svolto negli ultimi decenni ha portato notevoli benefici ambientali, attraverso un miglioramento complessivo della qualità delle acque, e se oggi è possibile la balneazione nei lidi un tempo inquinati lo si deve anche all’attività di queste strutture.

 

Il 22 MARZO 2017 è LA GIORNATA MONDIALE DELL’ACQUA


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