Piccola lezione sui fanghi di depurazione.1.

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Mauro Icardi

La polemica sul decreto Genova, relativamente al fango di depurazione non si è ancora esaurita. In questo post vorrei fare una specie di breve lezione. Che serva per spiegare come si originano e perché.

I fanghi di depurazione si originano come principale residuo dei processi depurativi. Sono sostanzialmente una sospensione di solidi di varia natura, organici ed inorganici e con una percentuale di sostanze secche (che nel gergo degli addetti viene definita normalmente “secco”), variabile in funzione del tipo di processo di trattamento che il liquame ha subito. I fanghi di depurazione sono originati nei processi di sedimentazione, e si distinguono in fanghi originati dalla sedimentazione primaria, e da quella secondaria o finale. Il miscuglio di questi due tipi di fanghi origina il cosiddetto fango misto, che è quello che deve subire il trattamento di stabilizzazione e di disidratazione finale.

I fanghi estratti dalla sedimentazione secondaria possono essere stati prodotti da sistemi di trattamento a colture sospese (vasca di ossidazione biologica), da sistemi a biomassa adesa (letti percolatori o biodischi) e dai più recenti sistemi a membrana. Altri tipi di fanghi possono invece derivare da processi di chiariflocculazione per esempio la defosfatazione chimica, che si adotta per rispettare il limite di legge per il fosforo, che normalmente riesce ad essere abbattuto solo in percentuali pari al 50% se si effettua il solo trattamento di tipo biologico.Nel 2015 i fanghi dal trattamento delle acque reflue urbane prodotti sul territorio nazionale (codice 190805) sono pari a oltre 3 milioni di tonnellate. La Lombardia e l’Emilia Romagna con, rispettivamente, 448 mila tonnellate e 409 mila tonnellate sono le regioni con il maggiore quantitativo prodotto, seguite dal Veneto (361 mila tonnellate) e dal Lazio (312 mila tonnellate) (Figura 4.3). Il quantitativo di fanghi gestito, nel 2015, è pari a circa 2,9 milioni di tonnellate.

I fanghi rappresentano il cuore del trattamento depurativo, e sono la fase del trattamento su cui in futuro maggiormente si dovranno concentrare gli sforzi dei gestori, dei ricercatori, degli enti di controllo. Per minimizzarne la produzione, e per trovare il modo ecologicamente sicuro, economicamente sostenibile e socialmente accettato di essere smaltiti o recuperati.

I trattamenti dei fanghi devono essere differenziati in funzione della loro provenienza, ma due trattamenti sono solitamente comuni a tutti i tipi di fango: l’ispessimento e la disidratazione finale.

L’ispessimento serve a concentrare il fango e a ridurre al minimo il contenuto di acqua nello stesso.

Il tenore di acqua di un fango ( o umidità del fango) è il rapporto percentuale tra il peso dell’acqua contenuto nel fango, e il peso totale del fango, compresa tutta la fase acquosa. Si esprime con questa formula:  Uf (%) = 100*PH2O/Ptot.

(continua)

altri articoli dello stesso autore sui fanghi

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2018/08/06/smaltimento-dei-fanghi-di-depurazione-qualche-considerazione-conclusiva/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2015/05/15/trattamento-e-recupero-dei-fanghi-di-depurazione/

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Riflessioni e spunti da “accadueo”

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Mauro Icardi

Lo scorso 18 Ottobre, dopo qualche anno di mancata frequentazione di fiere di settore, son voluto andare a Bologna per la manifestazione “accadueo”. Devo dire di avere fatto una scelta azzeccata. Ho potuto verificare di persona quelle che sono le nuove tendenze per la gestione in particolare delle reti idriche, e le nuove tecnologie disponibili a questo scopo. La parte più interessante è stata però il corso di formazione, seguito nel pomeriggio, e dedicato all’ottimizzazione funzionale ed energetica degli impianti di depurazione. Il depuratore del futuro è destinato a diventare qualcosa di profondamente diverso da come lo abbiamo conosciuto fino ad oggi.

Tendenzialmente deve diminuire il consumo unitario di energia per m3 di acqua trattata. Questo risultato però è ottenibile solo con un’operazione accurata e precisa di verifica delle funzionalità reali delle varie sezioni di impianto. Successivamente si possono programmare interventi mirati per il miglioramento del rendimento delle varie sezioni di trattamento. Occorre quindi conoscere con molta precisione il funzionamento reale dell’impianto. Tutto questo non può prescindere dal creare delle sinergie reali e positive, tra i gestori degli impianti di depurazione, che sono quelli che ne hanno la conoscenza gestionale e pratica, gli enti di ricerca, le università. Un modello di questo tipo è ormai usuale nei paesi del nord Europa, quali Danimarca e soprattutto Olanda. E non è casuale che proprio l’Olanda adottando una politica idrica di questo genere stia producendo ed esportando brevetti di nuove applicazioni dedicate alla gestione del ciclo idrico. Questa è un idea che sostengo da molto tempo, e di cui ho spesso scritto sulle pagine di questo blog. Per esperienza personale so purtroppo che in Italia la gestione e la realizzazione concreta di progetti innovativi, o di gestioni diverse del ciclo idrico incontrano molte resistenze, della natura più varia. I progetti di tesi di laurea sostenuti dagli studenti dell’Università di Varese che ho seguito come tutor, e che si occupavano della codigestione di matrici biodegradabili da trattare insieme al fango prodotto dagli impianti di depurazione municipali, hanno purtroppo subito uno stop, e non si è riusciti a trasformarli in progetti di ricerca. La sperimentazione sia pure molto positiva in scala di prova di laboratorio, si sarebbe dovuta proseguire a livello di prova su impianto pilota. Questo personalmente mi è dispiaciuto molto, visto che la codigestione sarebbe uno dei modi con i quali si può ridurre il consumo energetico dei depuratori, nonché migliorare la stabilizzazione della materia organica dei fanghi prodotti.

Purtroppo, come per esempio la vicenda della gestione dei fanghi di depurazione sta dimostrando, intorno a queste questioni si sta facendo troppa inutile confusione. Basta fare una normale ricerca in rete, per potersene rendere conto. Non esistono solo comitati che giustamente pretendono attenzione e chiarezza sulla gestione e disciplina dell’utilizzo dei fanghi di depurazione, ma anche decine di comitati contro la digestione anaerobica, cosa che invece lascia qualche perplessità in più. Inutile ribadire quanto è già stato detto qui su questo blog. La digestione anaerobica è una delle tecniche per il trattamento dei fanghi. E’ cosa diversa dalla digestione anaerobica degli effluenti zootecnici su cui molte persone storcono il naso. Per altro la codigestione di reflui e fanghi è normalmente praticata nei soliti paesi nord europei, ed era stata anche suggerita dall’Agenzia Europea di protezione ambientale nel 2011.

http://www.eea.europa.eu/highlights/big-potential-of-cutting-greenhouse?&utm_campaign=big-potential-of-cutting-greenhouse&utm_medium=email&utm_source=EEASubscriptions

Utilizzandola in combinazione con una gestione oculata della fase di ossidazione biologica può contribuire a diminuire il consumo energetico per m3 di acqua trattata da valori di 1kWh fino a circa 0,2.

La gestione corretta della fase di ossidazione biologica può consentire risparmi ulteriori. Una manutenzione efficiente e continuativa dei sistemi di diffusione di aria nelle vasche di ossidazione, consente risparmi che in un periodo di tre anni possono arrivare a 180.000 euro. Di energia non sprecata inutilmente nel comparto di ossidazione, che da solo è responsabile del 60% circa dei consumi energetici di un impianto di depurazione.

Se i piattelli si intasano e producono bolle d’aria troppo grandi l’efficacia di areazione diminuisce drasticamente. L’importanza di un sistema di aerazione che risparmi energia negli impianti di trattamento dei liquami si è rivelata molto presto. Le riduzioni di consumi energetici si devono trasformare in costi inferiori per il trattamento dell’acqua e la fornitura di acqua al cittadino.

La questione fanghi è aleggiata come un fantasma nella giornata trascorsa a Bologna. Qui ne abbiamo scritto, e abbiamo cercato di spiegarla. Da queste pagine mi sento di lanciare un invito ad un ulteriore sinergia. Quella con i medici ambientali, che si stanno occupando della questione dal punto di vista dei possibili impatti sulla salute.

http://www.gonews.it/2017/01/21/parere-medico-sullo-spandimento-dei-fanghi-depurazione-agricoltura/

Molte delle richieste che questi medici fanno sono condivisibili. Si rifanno ad un giusto principio di precauzione. Ma credo che anch’essi dovrebbero conoscere quello che sarebbe l’effetto di un eventuale blocco degli smaltimenti del fango, sulle condizioni di funzionamento (e di lavoro degli addetti). Se tutta la vicenda dei fanghi avrà come conclusione l’avvio di sinergie, il superamento delle decretazioni d’urgenza, e l’avvio di una sorta di “new deal” idrico, sarà certamente una cosa molto positiva.

Purtroppo però, devo constatare almeno alcune cose. Tanta demagogia, in un paese che è arrivato al 95% di partecipazione al referendum per l’acqua pubblica, ma continua a bere in maniera consistente quella in bottiglia (magari “griffata” da una bella fanciulla…) Poi un’altra situazione incresciosa. Quella in cui sono incappato infilandomi in una discussione che avrei dovuto evitare, visto che i social non sono il luogo migliore per approfondimenti tematici o tecnici. Molte persone hanno la radicata convinzione che gli addetti del ciclo idrico siano al servizio delle aziende e non dei cittadini. Con dubbi sulla corretta esecuzione delle analisi e dei risultati delle stesse. Bene, da queste pagine vorrei smentire questa vulgata. Io e molti altri colleghi siamo vincolati non solo dalla deontologia professionale, se iscritti ai rispettivi ordini professionali, ma anche dalla propria deontologia personale. Questa osservazione mi deve essere consentita. Sono piuttosto avvilito e stanco di vedere non solo pressapochismo e superficialità nel trattare questi temi, ma anche di vedere trasmissioni televisive dove spesso il tema è approfondito male, o trattato altrettanto superficialmente con l’arma di un’ironia che può fare più male che bene. L’acqua pubblica non significa acqua gratis. Significa averne la comprensione, l’educazione a gestirla, la doverosa rendicontazione di spese e investimenti. La corretta e puntuale pubblicazione di dati e analisi sui siti istituzionali e delle stesse aziende di gestione. A disposizione dei cittadini che sono i soggetti a cui questo servizio si rivolge. Che però dovrebbero fare almeno un minimo sforzo di comprensione e di approfondimento. Quella educazione idrica di cui ho parlato su queste pagine. Non è immediato per chi non è del settore capire per esempio che non ci sono solo inquinanti emergenti provenienti da lavorazioni industriali, ma anche residui di inquinanti legati ai nostri personali stili di vita (residui di farmaci, droghe d’abuso e cosmetici ne sono un chiaro esempio). La divulgazione è necessaria, ma deve anche essere accolta senza preclusioni o remore dalle persone a cui si rivolge. Perché se vince il pensiero magico o la preclusione ostinata non si ottiene nessun risultato.

Recensione. Luca Mercalli “Non c’è più tempo. Come reagire agli allarmi ambientali”

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Mauro Icardi

Luca Mercalli “Non c’è più tempo. Come reagire agli allarmi ambientali”. Ed Einaudi pag. 262. Euro 15.30

Recensione.

Il libro del noto climatologo è appena stato pubblicato per la collana “Passaggi” di Einaudi.

Libro che ho letto praticamente tutto d’un fiato. E lo rileggerò, come tutti i libri che trattano di temi che ritengo fondamentali da affrontare e da capire. Troverà il suo posto d’onore insieme a tanti altri che sono i più frequentemente consultati della mia libreria, partendo dall’edizione 1972 de “I limiti dello sviluppo”. Il libro è il compendio di vent’anni di riflessioni e articoli, che affrontano i temi più importanti, e allo stesso tempo ignorati in maniera superficiale o colpevole, del nostro tempo. La crisi ambientale, lo sfruttamento vorace ed insensato delle risorse naturali, il cambiamento climatico, la perdita di biodiversità, la modifica dei cicli biogeochimici. Prende spunto nella prima parte, dall’opera di Primo Levi e alle sue riflessioni di vita e di comprensione della realtà. Creando un collegamento tra il chimico militante che era Levi, con il climatologo militante che è Mercalli . Militante per la sua incessante attività di divulgatore, ma anche per gli esempi concreti di come si possa vivere diminuendo il proprio impatto sulle risorse del pianeta. Una parte del libro è dedicata proprio ai buoni consigli che altro non sono che accorgimenti quali, tra i tanti, l’uso consapevole e attento dell’acqua, la coltivazione dell’orto.

L’invito a non considerare tutto questo come una fatica impossibile o un sacrificio gravoso. Una doverosa consapevolezza ambientale, unita anche ad un impegno sostanziale. Non un’ecologia naif, ma anche un’ecologia della mente, che ci renda meno soggetti alle lusinghe di moda e frivolezze, più consapevoli di tutti i limiti che pensiamo di poter oltrepassare, con il ricorso a una sorta di post verità di comodo. Il pensiero magico diffuso. Tutte cose che l’autore non solo suggerisce, ma concretamente pratica. Oltre a questo anche la necessità di riportare il tema ambientale nelle agende dei governi del pianeta, cercando di rendere questo impegno condiviso a livello internazionale, come auspicava Aurelio Peccei. Perché la nostra casa, cioè il nostro pianeta è uno solo.

La recensione di un libro è un po’ come quella di un film, non è opportuno svelare troppe cose. Il libro va letto. E apprezzato. Ma ci sono certamente cose che da lettore mi hanno molto colpito, e di cui devo dar conto. Nella seconda parte del libro “Una lettera dal pianeta terra” è un piccolo gioiello.

L’ammonimento del pianeta agli esseri umani a non sfruttare le risorse che essa ha messo loro a disposizione, e di cui stanno facendo un uso sconsiderato. Perché gli esseri umani, quando vogliono sanno essere anime nobili, che producono bellezze come la musica e la pittura. Ma che se non rispetteranno le leggi naturali, saranno da esse stesse eliminati. La terra guarirà così dalle ferite che le sono state provocate, ma con dispiacere e nostalgia.

Nella prima parte il collegamento con l’opera di Primo Levi cerca di aiutarci a capire i meccanismi inconsci di rimozione delle scomode verità, che preferiamo non affrontare, sia a livello di governi, che di singoli cittadini. Delle azioni concrete che tendiamo a rimandare. Mercalli cerca una spiegazione, con un paragone che considera ardito, ma che invece a mio parere è molto adatto.

Così come si sono create realtà di comodo e consolatorie negli anni dell’ascesa delle dittature nazista e fascista, così oggi ci creiamo delle verità comode, delle zone di conforto, come le definisce la psicologia, per evitare di sottoporci all’unica cosa che dovremmo fare da subito. Rientrare nei limiti fisici del pianeta, prima che il pianeta tramite le immutabili ed inarrestabili leggi fisiche e naturali, provveda a ristabilire un equilibrio che farà a meno di noi.

Una delle citazioni dell’opera di Levi nel libro, e che da conto dell’inazione di allora, della cecità volontaria di ieri come di oggi, è questa tratta da “Potassio” del Sistema periodico:

ricacciavamo tutte le minacce nel limbo delle cose percepite o subito dimenticate , ne’ in noi, né più in generale nella nostra generazione, “ariani” o ebrei che fossimo, si era ancora fatta strada l’idea che resistere al fascismo si doveva e si poteva. La nostra resistenza di allora era passiva, e si limitava al rifiuto, all’isolamento, al non lasciarsi contaminare

Non è un libro scritto da un catastrofista, termine ormai abusato, e a cui l’autore credo si sia ormai abituato. E’ un libro che ci vuole aiutare a osservare lo stato del pianeta con un ottimismo consapevole. Che dispensa consigli di ecologia domestica, e ci ricorda anche alcuni nostri comportamenti da correggere.

Una piccola considerazione personale

Ho sorriso leggendo nella terza parte una considerazione sui ciclisti, competitivi o contemplativi. Io appartengo alla seconda categoria. Vado in bicicletta per godere del paesaggio e della natura. Tutte cose che se si tiene la testa piegata solo a guardare il manubrio non si notano. Mi sento soddisfatto quando annoto la CO2 che non emetto (94.4 g per ogni chilometro percorso in bici, invece che in auto). E ogni giorno i 23 km del tragitto casa lavoro diventano il mio piccolo contributo (2.17kg in meno), insieme ad altri accorgimenti, per diminuire impatto ed emissioni. Non ho smanie competitive, o feticismi tecnologici. E anche l’inconveniente del mio incidente, ormai risolto, è un ricordo. E ho ripreso a pedalare. Quindi il messaggio è che la resilienza, e la capacità di godere di bellezza e natura, sono doti che si possono coltivare. Con pazienza e perseveranza. Ed è anche questo messaggio che il libro trasmette e suggerisce.

Ma il tempo davvero sta scadendo, e quindi usiamolo al meglio. E’ la nostra sfida più grande. Soprattutto per chi verrà dopo di noi. Quindi facciamo nostro questo impegno etico e indifferibile.

Un chimico alla prova dell’emozione.

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Mauro Icardi

Terminata la mia breve presentazione alla cerimonia di premiazione dei vincitori della selezione regionale lombarda dei giochi della chimica 2018, scrivo questo breve post, che è sostanzialmente un ringraziamento.

Certamente rivolto agli organizzatori, che hanno voluto la mia presenza, per una breve conferenza che ho intitolato “Spirito di osservazione e sensibilità chimica: due doti del chimico”. Ho cercato di trasmettere alcune sensazioni personali. Di identificare in qualche modo quel qualcosa che unisce chi si occupa di chimica. La sensibilità nella pratica di una scienza che, a fronte di tanti che ancora banalmente denigrano considerandola con leggerezza la dispensatrice di ogni male, invece suscita ancora fascino ed entusiasmo.

Ho aggiunto anche qualche argomento legato al mio ormai quasi trentennale lavoro di chimico del ciclo idrico. Ma devo dire, e lo dico con molta emozione, che ho certamente ricevuto più di quanto ho dato nella mia conferenza.

Ho visto negli occhi dei ragazzi che sono stati premiati molta comprensibile emozione, ma tanto entusiasmo per le meraviglie che la chimica può suscitare. E come sempre mi accade ho ricevuto davvero ottime sensazioni. Gli interventi di alcuni ragazzi premiati che hanno parlato della loro esperienza di studio e di conoscenza della chimica, sono stati un grande segno di positività. In primo luogo per il giusto ringraziamento ai loro insegnanti, capaci di instaurare con loro un corretto e proficuo rapporto docente-studente. Fondamentale per migliorare l’apprendimento ed il percorso scolastico, ma anche per la crescita personale dei ragazzi. Come sempre, gli alberi che cadono (mi riferisco a fatti di cronaca che riportano notizie di insegnanti insultati o addirittura percossi e minacciati) sovrastano nell’immaginario le foreste che crescono. E c’è un gran bisogno che queste diventino rigogliose.

I ragazzi spiegando cos’è per loro la chimica mi hanno fornito molti spunti. La chimica come linguaggio, in riferimento alla tavola periodica ( e quindi come non collegare immediatamente il pensiero a Levi che la definì “La più alta e più solenne di tutte le poesie”.) La chimica come chiave di lettura del mondo, di come esso funziona ed evolve. La chimica “Bella e potente”.

Mi ha contagiato il loro entusiasmo giovanile. Le discussioni di chimica che i ragazzi hanno citato, passando dalla cristallizzazione dell’acqua nei gelati, fino alle discussioni fino all’alba sul riconoscimento degli spettri IR. Ho provato le ben note sensazioni di arricchimento reciproco. Non sono un insegnante o un docente universitario. Quindi potrei difettare di conoscenze pedagogiche. Ma ho dedicato negli anni ad altri studenti un poco del mio tempo, e li ho ascoltati e incoraggiati quando sono venuti a svolgere i loro stages o a completare il loro percorso di tesi, in campo, nel luogo dove lavoro ormai da quasi trent’anni. Un depuratore di acque reflue. E questo ha aiutato anche me a crescere. Lasciando ricordi indelebili.

L’auspicio è che questi ragazzi possano trovare la loro realizzazione professionale. La chimica può e deve fare tanto, ad esempio per il disinquinamento. Ci sono dei problemi che aspettano una soluzione, penso agli inquinanti emergenti. Alla sintesi di nuove molecole e prodotti che possano essere rimessi in circolo senza perturbare l’ambiente. Il loro entusiasmo, la loro passione, la loro futura preparazione e professionalità meritano di essere riconosciute e premiate.

Ringrazio il comitato organizzatore nelle persone di Domenico Albanese (Presidente della sezione regionale Lombardia della Società Chimica Italiana),Mariano Calatozzolo, Carmen Capellini, Donatella Nepgen, Paolo Tenca.

Estendo il ringraziamento alla redazione del blog. L’invito che mi è giunto gradito ed inaspettato arriva dopo anni di lavoro con una redazione dove si lavora davvero bene. Quindi ringrazio Claudio Della Volpe, Margherita Venturi, Vincenzo Balzani, Rinaldo Cervellati, Giorgio Nebbia, Luigi Campanella, Silvana Saiello e Annarosa Luzzatto.

Un ringraziamento va anche a Valentina Furlan, la collega con la quale lavoro ormai da sedici anni. Per l’incoraggiamento a vincere l’emozione prima della conferenza, e per aver documentato con qualche foto il ricordo di questa giornata.

E ringrazio ancora i ragazzi. Quelli premiati, e quelli che si sono cimentati nei giochi.

E vorrei chiudere questo post con questo brano di Francesco Muzzarelli tratto dal libro “Studio dunque sono”

Il proprio sistema di apprendimento plasma la visione del mondo e determina le nostre opportunità.

Saper imparare, non smettere mai di imparare, significa dare un orientamento consapevole e responsabile alla propria evoluzione

Fatberg: oli e grassi nei depuratori.

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Mauro Icardi

Oli e grassi si riscontrano negli scarichi civili e in quelli provenienti dalle industrie alimentari. Questo nonostante molte realtà industriali del settore alimentare abbiano propri impianti di trattamento con sezioni di rimozione dei grassi residui. Le concentrazioni e le proporzioni di questo tipo di inquinanti sono variabili ma la loro rimozione è una fase fondamentale. Gli impianti di depurazione normalmente hanno una sezione di disoleatura di per sé sufficiente ad evitare questo tipo di inconvenienti. Ma si possono verificare accumuli nella stessa sezione, e in qualche caso anche nelle condutture di adduzione, provocandone in qualche caso il restringimento e la parziale occlusione.

Un anno fa la notizia del rinvenimento di una palla di grasso nelle fognature di Londra ebbe un forte risalto, sui giornali e nel web.

https://www.corriere.it/esteri/13_agosto_06/grasso-fogne-londra_ae729aea-fe80-11e2-9e44-1a79176af940.shtml

Questo è stato un caso eclatante, ma l’accumulo di grassi nelle condotte fognarie provoca ovviamente lo sviluppo di cattivi odori dovuti ad irrancidimento e parziale idrolisi. Con tutte le spiacevoli conseguenze del caso. Per i cittadini e per gli operatori.

Per altro questa reazione può trovare condizioni adatte al suo svilupparsi principalmente per la temperatura, considerando che essa si mantiene sempre intorno a valori superiori a 10°C (normalmente 12° C nella stagione invernale, e circa 20°C in quella estiva) nei reflui di fognatura e da tracce di metalli che sono anch’essi presenti nelle medesime acque.

In caso di trascinamento nella sezione di ossidazione le sostanze grasse ed oleose formano una pellicola che rende impermeabile ed ostacola l’assorbimento di sostanze nutritive ed ossigeno da parte della biomassa, ed allo stesso modo danneggiano i corpi idrici ricettori.

Nel comparto di sedimentazione finale tendono a far flottare il fango biologico, peggiorando sensibilmente la qualità delle acque scaricate. Nei casi più gravi non permettono di raggiungere i limiti previsti per legge per diversi parametri, quali BOD5,COD, odore, solidi e naturalmente quello degli oli e grassi.

In passato si sono utilizzate soluzioni diverse, dalla cattura meccanica superficiale, sfruttando la naturale tendenza al galleggiamento ed alla flottazione, o effettuando lavaggi con soda e tensioattivi. Tutte queste soluzioni sono spesso risultate parziali e costose, e con un impegno importante di manodopera, che in qualche caso si è anche dovuta addestrare all’utilizzo corretto ed in sicurezza di questi prodotti chimici.

Una soluzione praticabile più facilmente è quella dell’utilizzo di prodotti batterico enzimatici che possono iniziare il loro ciclo riproduttivo, sia in campo aerobico che anaerobico, appena le condizioni di umidità , temperatura, pH. ecc. siano idonee. La componente biologica di questi prodotti comprende microrganismi selezionati non patogeni. L’ immissione di prodotti di questo tipo in un sistema inquinato, sia solido che liquido, avvia immediatamente il ciclo metabolico e riproduttivo dei microrganismi in essi contenuti innescando una serie di reazioni. In generale si ha un aumento della riproduzione biologica e della secrezione enzimatica, sia in aerobiosi che in anaerobiosi, a spese della componente organica inquinante. L’ingegnerizzazione industriale di questi microorganismi li rende efficienti anche nei confronti di composti difficilmente biodegradabili come oli e grassi, tensioattivi, fenoli, che la normale biomassa che si sviluppa nei fanghi di ossidazione biologica degrada molto più lentamente, e dopo periodi di acclimatamento generalmente molto più lunghi.

L’aggiunta di questo tipo di prodotti generalmente riduce i tempi di mineralizzazione della componente organica inquinante riducendo i quantitativi di ossigeno ed energia da fornire.

I prodotti usati per ridurre gli inconvenienti provocati dall’accumulo di oli e grassi sono in grado, a differenza dei microrganismi spontanei, di secernere l’enzima lipasi che è responsabile della scissione dei lipidi in glicerina ed acidi grassi, composti facilmente biodegradabili. Dal punto di vista dell’applicazione pratica, prodotti di questo genere quando siano forniti allo stato liquido si possono dosare piuttosto facilmente con una pompa dosatrice, nelle condotte a monte. Le acque reflue normalmente non necessitano di correzione del pH, in quanto questi prodotti hanno attività massima in un intervallo di pH tra 5 e 9. In questo modo si crea una sorta di pellicola protettiva sulla condotta, o nei punti come la sezione di disoleatura dove il materiale viene rimosso e destinato allo smaltimento. Ovviamente il costo di questi prodotti si può ammortizzare considerando che si riducono gli interventi di pulizia e spurgo, e di manutenzione straordinaria. In chiusura però la raccomandazione solita. Anche se è meno immediato rispetto ad esempio alla raccolta differenziata, cerchiamo di porre attenzione a ciò che scarichiamo dalle nostre abitazioni e dagli insediamenti industriali. Raccomandazione niente affatto banale. Per quanto riguarda la mia esperienza diretta posso dire che attualmente situazioni di questo tipo si sono notevolmente ridotte. Ma non è detto che una palla di grasso (che i londinesi hanno   battezzata “fatberg” cioè iceberg di grasso) possa comparire anche alle nostre latitudini.

Depuratori del futuro: trattamenti a membrana, nanotecnologie e grafene.

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Mauro Icardi

Le tecnologie a membrana per i trattamenti di depurazione e potabilizzazione delle acque, sono note e in fase di sviluppo ed applicazione. Ma lo sviluppo tecnologico nel settore è in costante crescita e può trovare un giusto abbinamento con le energie rinnovabili, per ottenere sia una qualità dell’acqua migliore, che la riduzione di consumi energetici ed emissioni.

Il grafene è un materiale che si presta molto bene ad ottenere membrane che siano meno soggette a problemi di intasamento e di incrostazione da accumulo e deposito di organismi viventi, animali e vegetali (bioincrostazione o biofouling).

Due società australiane hanno iniziato un progetto pilota di produzione di membrane in ossido di grafene, in collaborazione con la Monash University di Melbourne.

Secondo i ricercatori impegnati in questo progetto le prospettive dell’utilizzo di questo materiale sono estremamente incoraggianti e si prevede che possano ridurre in maniera significativa i consumi energetici per il processo di filtrazione delle acque.

Altre membrane di nuova progettazione e concezione sono le cosiddette membrane “biomimetiche”.

Il loro funzionamento si ispira al meccanismo con il quale le radici delle piante di mangrovia riescono a utilizzare l’acqua salmastra delle lagune costiere, o dei litorali delle coste marine tropicali. All’interno delle radici ci sono membrane che funzionano grazie a speciali proteine (le acquaporine che sono presenti anche nei reni). Funzionano esattamente come le membrane di osmosi inversa, quindi filtrano l’acqua trattenendo all’esterno i sali. Ma per la loro speciale struttura non richiedono però l’applicazione di alte pressioni di esercizio, e anche in questo caso si ottiene un notevole risparmio energetico ed un maggior vita operativa delle cartucce di filtrazione.

La società danese “Acquaporin” ha già messo in commercio cartucce di filtrazione per uso domestico basate su questo principio. Per il futuro pensa ad una applicazione su scala industriale per la dissalazione a costi concorrenziali delle acque marine, da destinare poi all’utilizzo potabile o industriale.

Altra tecnologia applicata alle membrane, in questo caso destinate alla depurazione delle acque reflue, è quella di costruire membrane costituite da migliaia di tubicini in polimetilsilossano (una resina permeabile appartenente alla categoria dei siliconi). In questo modo si ottiene una maggiore efficienza di diffusione dell’aria alla popolazione batterica che dovrà operare le reazioni di biodegradazione.

In particolare membrane di questo genere riescono ad ottenere un’efficienza di trasferimento di aria pari al 50 – 60%, rispetto al 35% dei diffusori a microbolle presenti negli impianti di depurazione tradizionali.

Se si opera con ossigeno puro l’efficienza può arrivare anche al 100%. Con l’adozione di questo tipo di membrane l’energia necessaria per la depurazione di 1 mc di acqua passa da 0.5-0.6 a 0.2 kWh.

I tempi di trattamento sono ridotti del 40%, e la produzione di fanghi di circa 1/3. La produzione di biofilm risulta limitata dalla maggiore efficacia nella diffusione dell’aria o dell’ossigeno, che produce effetti di cavitazione idrodinamica sui fiocchi di fango biologico, e che riduce quindi la deposizione sulle membrane.

La depurazione, e più in generale il trattamento delle acque sta vivendo un momento di rinnovamento e di implementazione di tecnologie che aiutano nella gestione del bene acqua. E questo è un segnale incoraggiante. Ora l’auspicio è che queste tecniche trovino una diffusione generalizzata sia negli impianti di più antica progettazione e realizzazione, che in quelli di nuova costruzione.

Minimizzare il fango di supero

Mauro Icardi

Il trattamento di ossidazione biologica consiste nella biodegradazione da parte di microrganismi di tutte le sostanze organiche presenti nell’acqua da depurare, fino a trasformarle in sostanze più semplici e innocue dal punto di vista ambientale. Questo trattamento riproduce artificialmente l’autodepurazione naturalmente presente nei corsi d’acqua, mantenendo condizioni il più possibile ottimali per concentrare e accelerare il processo in atto. Tipicamente mantenendo per esempio un tenore di ossigeno disciolto intorno a 2 mg/lt. Durante questa fase avvengono numerosissime reazioni di biodegradazione della materia organica, dove sostanze organiche complesse vengono convertite in sostanze inorganiche più semplici, quali: CO2, H2O, NH4+, NO2 NO3. Dopo un certo tempo di permanenza in questa vasca, opportuno per la degradazione delle sostanze organiche e per la nitrificazione dello ione ammonio a nitrato, il fango viene inviato a un sedimentatore secondario che separa il fango attivo (contenente i microorganismi attuanti la depurazione biologica) dal refluo chiarificato ovvero l’acqua che ha subito il processo depurativo biologico. I fanghi originati dalla depurazione delle acque, in particolare dalla sedimentazione primaria, e dallo spurgo della vasca di ossidazione vengono, ispessiti e poi sottoposti a trattamenti che ne diminuiscano ulteriormente il tenore in sostanza organica.

Sono state sviluppate tecniche tendenti a ridurre la quantità di fango di supero,( a volte indicato come fango di spurgo) da inviare al successivo trattamento fanghi. In particolare il trattamento di lisi dei fiocchi di fango si sta affermando nel settore del trattamento acque reflue. Il processo newlisi messo a punto e brevettato dall’omonima azienda di Paliano in provincia di Frosinone consiste nell’idrolisi termochimica del fango di supero. Il processo viene condotto alla temperatura di 90 ° C e a pressione atmosferica. In questo modo il carbonio organico viene ossidato a CO2, e successivamente la frazione organica residua viene trasformata in peptoni, oligosaccaridi e aminoacidi liberi.

Il fango così trattato possiede un biodegradabilità praticamente totale. A questo punto, dopo un processo di filtrazione o in alternativa di sedimentazione, il fango trattato (l’eluato in buona sostanza) può essere ricircolato in testa all’impianto di depurazione (tipicamente a monte dell’ossidazione biologica), oppure negli impianti dotati di fase di digestione anaerobica, caricato allo stesso digestore. Nel processo di digestione, trattandosi di biomassa solubilizzata vengono ridotti i tempi di ritenzione, in quanto i batteri metanigeni non devono più idrolizzare essi stessi la sostanza organica dei fanghi per poterla rendere disponibile per le loro esigenze nutritive e di accrescimento.

Il processo è coperto da brevetto, ma giova ricordare che è stato messo a punto in collaborazione con l’IRSA CNR di Roma. Facendo una rapida ricerca su Internet, ho potuto vedere che diverse società di gestione hanno adottato tale sistema, l’Acea di Roma, la SEITO di Siena, e l’acquedotto pugliese. E facendo ricerche in rete, si possono trovare altri processi simili a questo, di altre aziende.

Il trattamento di idrolisi termica dei fanghi costituisce decisamente una tecnica che occorrerebbe estendere in maniera generalizzata, soprattutto su quegli impianti che sono stati progettati a metà anni 70, contestualmente al grande sviluppo impiantistico seguito alla promulgazione della legge Merli.

Il depuratore tradizionale è destinato ad essere modificato sostanzialmente. E in questo caso le sinergie hanno coinvolto società di gestione, enti di ricerca, e l’azienda che ha sviluppato questo sistema brevettandolo. Sistema che è un esempio concreto di applicazione della chimica verde.

Per chiudere, qualche numero, che è sempre fondamentale ed esplicativo.

Acea ha dichiarato una riduzione di fango da smaltire pari al 70%, passando da 4700 tonnellate anno, a 1500. Questo significa meno fango, meno autocarri che lo trasportano. Con benefici ambientali, sociali ed economici. Primi passi verso la trasformazione dei depuratori in vere e proprie fabbriche di ripulitura dell’acqua, con l’applicazione di nuove tecniche, ormai mature, che non sostituiranno in toto quelle tradizionali, ma le completeranno.