Disinfezione finale di acque reflue: nuove problematiche e nuovi approcci.

Mauro Icardi

L’amico e collega di redazione Rinaldo Cervellati mi ha inviato un interessante articolo pubblicato su Chemical & Engineering News.  L’articolo tratta della disinfezione finale dei reflui degli impianti di depurazione, ed è estremamente interessante sotto molti punti di vista.

https://cen.acs.org/environment/water/peracetic-acid-changing-wastewater-treatment/98/i15

Per prima cosa occorre ricordare che  l’acqua depurata, destinata ad essere recapitata in un corpo idrico, dovrebbe non solo rispettare i limiti imposti per normativa, ma anche non peggiorare lo stato ecologico dello stesso. Come ho già avuto modo di far notare in passato, la situazione di molte acque superficiali sta diventando critica. La portata dei fiumi, anche di quelli più importanti  si sta riducendo, per effetto della marcata variazione del regime delle precipitazioni atmosferiche. Questo comporta spesso il verificarsi di situazioni di asciutta prolungata. In alcuni casi ancora abbastanza rari, il corpo idrico risulta alimentato solo dagli scarichi di impianti di depurazione. E’ questa è una situazione decisamente anomala, e purtroppo poco conosciuta, se non dagli addetti al settore.

Altro problema è quello di utilizzare una tecnica che permetta di ottenere una disinfezione ottimale, a costi ragionevoli, e che non produca sottoprodotti di disinfezione tossici per l’habitat acquatico.

Terzo problema è quello che ci assilla oggi. Una disinfezione efficiente è anche un modo per contenere il diffondersi dell’epidemia di coronavirus.  O per meglio dire, impianti di depurazione e di potabilizzazione efficienti sono indispensabili per mantenere un livello adeguato di igiene, e impedire il diffondersi di malattie virali e batteriche legate all’indisponibilità di acqua di qualità.

Per quanto riguarda la depurazione dei reflui ,la sezione di disinfezione assicura l’eliminazione dei microrganismi batterici e virali potenzialmente patogeni, che sono transitati indenni  dalle precedenti fasi di trattamento.  Occorre precisare che alcuni tipi di microrganismi come i virus possono già subire una parziale diminuzione di infettività dovuta alla competizione a cui sono sottoposti dagli altri microrganismi colonizzanti il fango biologico. Anche l’effetto della luce solare contribuisce inertizzarli. Ma la disinfezione finale è assolutamente indispensabile.Posso assicurare che la gestione di una sezione di disinfezione finale richiede la necessità di adottare un protocollo attento e rigoroso di controlli.

Leggendo l’articolo che  parla della gestione dell’impianto di trattamento delle acque reflue, mi ha colpito subito il fatto che per decenni  la città di Memphis,  non abbia disinfettato le sue acque reflue.

O per meglio dire smise di disinfettare le acque reflue per il timore che il cloro residuo potesse danneggiare la vita acquatica e per  problemi legati alla suo dosaggio e gestione. Si affidò invece alla decantazione, alla filtrazione e alla digestione anaerobica per ridurre la carica batterica.

Questa preoccupazione è abbastanza comune tra gli addetti al settore della depurazione.  L’uso dell’ipoclorito di sodio si è diffuso capillarmente negli anni per ragioni principalmente dovute alla convenienza economica.  L’ipoclorito di sodio ha una storia lunga. Intorno al 1785 il francese Berthollet  produsse  agenti di candeggianti liquidi basati sull’ipoclorito di sodio.

Nell’utilizzo come agente disinfettante per la depurazione delle acque reflue esso ha sempre avuto buona efficacia.  Ma può diventare problematico se per qualunque ragione viene a contatto con una concentrazione di sostanza organica troppo elevata. Detto in parole più semplici, se viene dosato su acqua non sufficientemente  depurata, oppure se nella vasca di disinfezione avvengono trascinamenti di fango o solidi sospesi. Non solo l’efficacia di disinfezione cala drasticamente, ma si sviluppano come sottoprodotti di disinfezione le clorammine.  Queste si formano per reazione tra l’ammoniaca presente nei reflui, ed il cloro sviluppato dall’ipoclorito dosato.   Queste ultime sono anch’esse dei potenziali composti ad azione disinfettante, ma tendono a permanere nell’acqua più a lungo. E se sono scaricate troppo presto sono tossiche per la fauna acquatica, potendo anche provocare morie di pesci.  Normalmente i tempi di ritenzione idraulica di una sezione di disinfezione finale si aggirano su valori di circa 30 minuti. In questo lasso di tempo l’ipoclorito diminuisce la carica batterica reagendo con essa, e contestualmente  riduce il valore di cloro libero residuo al di sotto di 0,2 mg/L. (Limite di normativa in Italia). Questo tempo di ritenzione è del tutto insufficiente per le clorammine.

La rimozione delle clorammine, eventualmente formatesi come sottoprodotti indesiderati della sezione di disinfezione, si può ottenere  tramite passaggio su filtri a carbone attivo.

Per queste ragioni i colleghi di Memphis, ma anche molti altri in Italia, hanno cominciato a valutare ed utilizzare acido peracetico.  L’acido peracetico (C2H4O3) è una miscela di acido acetico (CH3COOH) e perossido di idrogeno (H2O2) in soluzione acquosa.  L’acido peracetico può essere applicato per la disattivazione di una grande varietà di microorganismi patogeni. Inoltre disattiva i virus e le spore. L’attività dell’acido peracetico è molto meno influenzata  dai composti organici che possono essere presenti nell’acqua.

 L’acido peracetico è più efficace quando il livello di pH è più vicino alla neutralità, che a valori leggermente basici. Normalmente l’acqua reflua in uscita ha valori di pH leggermente superiori a 7. Ma l’efficacia di disinfezione non ne  risente significativamente. Quindi l’acido peracetico può essere una valida alternativa all’utilizzo di ipoclorito o cloro gassoso.  Non è noto che crei sottoprodotti di disinfezione nocivi. E poiché l’acido peracetico si decompone rapidamente in acido acetico, ossigeno e acqua, non è necessario rimuoverlo o neutralizzarlo prima che l’acqua venga scaricata nei corsi d’acqua.

Negli Stati Uniti il maggior ricorso all’utilizzo di acido peracetico ne sta riducendo il costo, rendendolo maggiormente concorrenziale rispetto all’ipoclorito di sodio.

Per mia esperienza personale, suffragata anche da quanto letto nell’articolo di Chemical & Engineerinng, non esistono soluzioni precostituite ed ottimali su quale tipo di prodotto usare per la disinfezione. Le valutazioni adatte si ottengono con un controllo accurato e continuo delle condizioni impiantistiche e di processo. Nonché della conoscenza accurata della composizione chimica dell’acqua da depurare. Tutte queste condizioni possono variare nel tempo. E di conseguenza le scelte di gestione del processo di trattamento possono e devono  essere modificate se necessario.

Sempre restando in ottica di disinfezione è in uso da tempo anche la disinfezione con lampade UV.

Anche questo tipo di tecnica ha, come ovvio, i suoi vantaggi e svantaggi: costi maggiori come installazione che possono essere ammortizzati nel corso degli anni. Ma anche in questo caso è fondamentale che siano tenute sotto controllo le sezioni a monte. In particolare quella di sedimentazione secondaria per evitare trascinamenti di fango che producendo biofilm sulle lampade ne compromettano l’efficacia di funzionamento . Anche reflui fortemente colorati (tipicamente quelli da industrie tessili) possono ridurre l’efficacia delle lampade , impedendo la piena trasmissione della luce UV.

La probabile tendenza a ridurre i limiti allo scarico sia della carica batterica, che di alcuni parametri chimici, o di quelli non ancora oggetto di normazione rendono indispensabile la possibilità di progettare impianti molto modulari, e di modificare quelli esistenti in tal senso.

Negli Stati Uniti si è valutata  l’efficacia di disinfezione che si può ottenere combinando una disinfezione con acido peracetico e lampade UV ((Environ. Sci. Technol. Lett. 2018, DOI: 10.1021/acs.estlett.8b00249).

Gli UV disinfettano danneggiando il DNA e l’RNA di microbi e virus.  La luce UV stimola anche l’acido peracetico per produrre ulteriori specie reattive dell’ossigeno. Questo ne aumenta l’efficacia permettendo l’ossidazione degli inquinanti che l’acido peracetico non può normalmente ossidare, come i prodotti farmaceutici. Ma c’è bisogno di più lavoro per capire la cinetica, la reattività e la selettività di questi sistemi.

Oggi che siamo alle prese con il coronavirus, è sempre più necessario uno sforzo coordinato. Che parte dalla ricerca, ed arriva fino alla gestione degli impianti di trattamento delle acque. Non credo sia fuori luogo arrivare a considerare un impianto di trattamento delle acque, come un’estensione del sistema sanitario.  La ricerca già da tempo sta confrontandosi con i gestori, per trovare soluzioni ai molti problemi emergenti. Non esiste solo il coronavirus.  La resistenza antibiotica rischia di diventare un problema enorme. E quindi non rimane che accostarsi a tutte queste problematiche con coraggio e con una visione complessiva. Destinare le risorse economiche adeguatamente, sapendo che ci possono garantire acqua di qualità e anche un buono stato di salute. Non posso dire che sarà una cosa semplice. Ho potuto sperimentarlo personalmente. Spesso il dialogo tra politica, tecnici e ricerca è un dialogo tra sordi. Lo vediamo anche in questi giorni, convulsi e densi di ansietà. Non credo però che sia molto saggio  pensare di non muovere un primo passo, che notoriamente è sempre quello più faticoso , verso un modo del tutto nuovo di considerare i nostri beni comuni.  E l’approccio anche mentale che ognuno di noi ha verso di essi.

https://cen.acs.org/environment/water/peracetic-acid-changing-wastewater-treatment/98/i15?utm_source=NonMember&utm_medium=Newsletter&utm_campaign=CEN

2 pensieri su “Disinfezione finale di acque reflue: nuove problematiche e nuovi approcci.

  1. Mauro, compatibilmente con la possibilità di ottenere i risultati desiderati (e con i costi) non é auspicabile, dal punto di vista ambientale, arrivare a sostituire tutto l’ipoclorito con l’acido peracetico? E l’acido performico, che ho letto solo come citato in un articolo, non ha anche lui uno spazio complementare al peracetico?
    Ciao e grazie

  2. Caro Dr. Icardi
    mi scusi se uso questo canale, ma non saprei come reperire il suo contatto, vorre esporle il problema della purificazione delle acque di un pozzo rurale in Madagascar. Io non sono un’ esperta e mi hanno chiesto un aiuto. MI darebbe un riscontro?
    grazie
    Fabrizia Fabrizi de Biani
    fabrizi@unisi.it

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