Le schiume biologiche negli impianti di depurazione

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

La formazione di schiume di origine biologica nel processo di depurazione è un evento abbastanza frequente. Le schiume di per sé non compromettono il processo depurativo, ma possono causare inconvenienti di carattere igienico, e se oltrepassano la sezione di sedimentazione finale possono destare immediato allarme nella popolazione finendo nel corpo idrico ricettore.

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Grandi masse di schiume provocano anche un cattivo funzionamento del sedimentatore finale che si trova sovraccaricato di solidi sospesi nell’effluente. Il fango contenente schiume causa anche problemi di funzionamento nella fase di digestione anaerobica. In particolare flottazione e stratificazione nella massa di fango in digestione, soprattutto se non è prevista una fase di digestione secondaria che deve servire da ispessimento finale, prima della successiva fase di disidratazione.

Schiume di consistenza leggera e grigiastra si possono formare in fase di avviamento dell’impianto, oppure in condizioni di alto carico. In entrambi i casi la causa è da attribuirsi all’incompleta degradazione della sostanza organica in ingresso. Nel primo caso il fenomeno si riduce fino a cessare quando l’impianto è a pieno regime. Nel secondo caso occorre intervenire.

Negli impianti di depurazione biologica se il rapporto BOD/N/P (ossia fra  la quantità di O2 utilizzata dai microorganismi aerobi , azoto e fosforo) non è opportunamente bilanciato (il valore ottimale è teoricamente pari 100/5/1) i batteri producono polisaccaridi extracellulari con proprietà tensioattive.

Se l’impianto è al servizio di un insediamento industriale spesso il problema può essere risolto immettendo nell’impianto anche le acque provenienti dai servizi igienici o dalla mensa aziendale. Se questa operazione è insufficiente a risolvere il problema occorre aggiungere nutrienti specifici. Sono adatti a questo scopo i fertilizzanti composti come il fosfato d’ammonio, oppure composti di azoto come ammoniaca o urea, oppure composti del fosforo come il fosfato trisodico.

Se il problema delle schiume è legato alla proliferazione di batteri, in particolare del tipo Nocardia o Microthrix parvicella il problema deve essere affrontato con un approccio diverso.

I due batteri hanno una superficie cellulare idrofobica per cui aderiscono alle bolle di gas prodotte dal sistema di areazione producendo schiume stabili di solito molto visibili nella sezione di ossidazione e sulla superficie dei sedimentatori.

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I due tipi di batteri possono essere facilmente identificati al microscopio: entrambi hanno una struttura filamentosa, ma nel caso della Nocardia i filamenti sono corti e restano all’interno del fiocco, mentre nel caso della Microthrix i filamenti hanno una struttura più lunga e sottile e fuoriescono dal fiocco di fango.

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Nocardia è un genere di batteri Gram-positivi, aerobi obbligati, catalasi-positivi e debolmente acido-resistenti.

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Microthrix parvicella è un batterio filamentoso, immobile, non connesso, gram-positivo

Un primo intervento di contenimento consiste semplicemente nell’abbattere queste schiume con un getto d’acqua, e dove possibile rimuoverle. Questo riduce i problemi di igiene e sicurezza nell’immediato, ma ovviamente non agisce sulle cause del problema. Altre misure utili di primo intervento sono spruzzare una soluzione di ipoclorito direttamente sulla massa schiumosa, oppure temporizzare il sistema di areazione fermandolo per alcune ore. Entrambe le soluzioni comportano qualche rischio. Un dosaggio non calibrato di ipoclorito può distruggere anche la biomassa non costituita da batteri filamentosi. L’arresto del sistema di areazione può compromettere l’efficienza del trattamento e provocare shock alla biomassa nella sua interezza.

Aumentare l’estrazione di fango di spurgo dalla sezione di ossidazione è un sistema che risolve il problema perché diminuisce il parametro chiamato età del fango. Il parametro è legato al tempo di permanenza della biomassa in vasca di ossidazione. Quando l’età del fango diminuisce si impedisce la riproduzione dei batteri filamentosi. Questa tecnica venne sperimentata negli Usa già negli anni 50. Il grosso limite consiste nel fatto che, mentre non ha effetti sul processo di rimozione del substrato carbonioso riduce la rimozione dell’ammonio perché tende a far diminuire la frazione di biomassa nitrificante (batteri Nitrosomonas e Nitrobacter). Deve quindi essere gestita con la massima attenzione. La diminuzione della temperatura del liquame nel periodo invernale è un altro fattore che riduce il problema della formazione delle schiume da filamentosi bloccandone lo sviluppo.

Negli anni i molti studi e sperimentazioni su questo problema hanno evidenziato che la limitazione dell’ingresso di oli e grassi (che costituiscono un ottimo nutrimento per la Nocardia) sia un fattore di forte limitazione di questo problema. Occorre quindi eventualmente potenziare la sezione di disoleazione e controllare gli scarichi di ristoranti e friggitorie, e più in generale di ogni insediamento che si occupi di preparazione o produzione di prodotti alimentari.

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Oli e grassi non vanno versati nel lavandino, ma conferiti ad appositi centri di raccolta. Questo invito va rivolto anche alle famiglie.schiume5

Quando la schiuma si è formata e necessario adottare misure per evitare che venga ricircolata nella vasca di ossidazione. Introdurre una fase di flottazione tra la vasca di ossidazione ed il sedimentatore finale prima del ricircolo e dello spurgo dei fanghi. La schiuma raccolta nel flottatore può venire separata tramite agitatori o raschiatori meccanici. Il liquido separato può venire rinviato alla vasca di ossidazione biologica. La schiuma separata deve essere disinfettata.

Negli anni molte aziende specializzate hanno formulato prodotti specifici a base enzimatica che hanno dimostrano ottimi risultati nel trattamento delle schiume. La nota negativa è rappresentata dal costo economico, anche se negli anni questo risulta diminuito.

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