Inquinanti organici e loro effetti negli impianti di depurazione.

In evidenza

Mauro Icardi.

L’interesse per i microinquinanti organici, in particolare per gli effetti che essi possono esercitare sull’ambiente è al centro di ricerche, convegni e studi non solo nella comunità scientifica, ma anche tra gli addetti alla gestione operativa degli impianti di depurazione e di potabilizzazione. Molti di questi composti organici sono di origine sintetica, possono avere proprietà mutagene, carcinogene o teratogene anche a livelli di concentrazione molto bassi (ppb-ppt, ossia parti per miliardo, 10-9

o parti per biliardo,10-12).
Generalmente questo tipo di sostanze costituisce una parte abbastanza limitata del contenuto organico totale di uno scarico (circa 1%-2%) e conseguentemente i saggi di routine aspecifici come COD, TOC, BOD risultano poco significativi per il controllo della loro efficienza di rimozione, in special modo per impianti di depurazione biologica meno recenti e non dotati di un trattamento terziario delle acque depurate prima dello scarico nel corpo idrico finale (filtrazione su sabbia o su carboni attivi, oppure ossidazione con lampade UV.)
Per quanto riguarda l’origine dei microinquinanti di questo tipo essi possono provenire sia dalla rete fognaria, sia dal dilavamento di suoli sia da precipitazioni atmosferiche. Anche i processi di clorazione finale delle acque trattate o il condizionamento del fango tramite polielettroliti organici possono rappresentare fonti puntuali di sostanze organiche inquinanti.

depuratore

Dal punto di vista della loro determinazione analitica la fase importante è quella del loro isolamento e concentrazione ancor prima della loro determinazione strumentale. Le tecniche solitamente sono quelle di concentrazione tramite evaporatore rotante o colonnine di preconcentrazione.
Per quanto riguarda le concentrazioni presumibilmente riscontrabili, mentre gli inquinanti organici che arrivano attraverso la rete fognaria di solito raggiungono concentrazioni più elevate (mg/lt per i tensioattivi per esempio) microgrammi/litro per solventi, quelli che affluiscono all’impianto di depurazione per percolazione o per dilavamento atmosferico (fonti diffuse) hanno normalmente valori di concentrazione più bassi (microgrammi/litro o picogrammi litro).
Per quanto riguarda i principali processi di rimozione in un impianto di trattamento di acque di rifiuto si distinguono quattro principali tipi di di processi.
Adsorbimento sul fango: questo processo dipende dalla concentrazione del fango biologico misurata come carbonio organico e dalla lipofilicità del composto organico. Per quest’ultimo parametro può essere utile utilizzare il coefficiente di ripartizione ottanolo/acqua (Kow) dalla solubilità in acqua.
In passato diversi studi hanno mostrato che la rimozione di composti organici per adsorbimento diventa significativa per valori di log Kow > 4
Altro fenomeno che può intervenire nella degradazione è quello di stripping. Questo effetto risulta lievemente maggiore in impianti con areatori superficiali (turbine) . L’esperienza e studi di laboratorio hanno mostrato che composti con punti di ebollizione inferiori a 150 ° C riescono in qualche misura ad essere volatilizzati con questo tipo di meccanismo durante un normale processo di trattamento biologico a fanghi attivi.
Degradazioni di tipo chimico possono avvenire principalmente per idrolisi. L’effetto di degradazione fotochimica è invece assai poco rilevante. Questo a causa della bassa efficienza di trasmissione della luce sia nell’acqua inquinata che nella stessa vasca biologica di trattamento, che sono di per sé anche dal punto di vista analitico matrici piuttosto complesse.
Il meccanismo principale di funzionamento di un depuratore biologico a fanghi attivi è però la degradazione biologica. In questo caso la previsione e la standardizzazione del comportamento di questi inquinanti è maggiormente variabile. Influiscono non solo le caratteristiche chimico fisiche degli inquinanti, ma anche i periodi di acclimatamento della biomassa, gli eventuali effetti di accumulo. Le biodegradbilità sono quindi variabili. Da composti che mostrano spiccata attitudine alla biodegradabilità, ad altri che invece risultano invece refrattari nonostante lunghi periodi di acclimatazione della biomassa.
Un terzo tipo di composti mostra biodegradabilità fortemente variabili ed influenzate non solo dalla sorgente di inoculo batterico, ma anche dalle caratteristiche di gestione e di modalità di operazione gestionali dell’impianto. Questa caratteristica rimane di fatto costante dalla modalità di prove in scala di laboratorio, di impianto pilota, fino all’impianto reale.
Negli anni passati su un inquinante non particolarmente critico e presente normalmente nelle acque di scarico come l’alchilbenzensolfonato lineare (LAS) che non è particolarmente refrattario si è visto sia nelle prove di laboratorio, e in seguito applicando i risultati di queste ultime nella gestione ordinaria dell’impianto si potevano ottenere abbattimenti dell’ordine del 75-80% rispetto alla concentrazione del LAS nelle acque in ingresso all’impianto.

abs

La rimozione per adsorbimento su fango riusciva mediamente ad abbattere il 20% del LAS, e la restante quantità tramite degradazione batterico-enzimatica. La degradazione del LAS non risultava influenzata dal carico organico (inteso come valori di COD e BOD) ed era sufficiente un tempo di ritenzione in vasca di ossidazione che non scendesse al di sotto dei tre giorni. Anche il frequente ricambio della biomassa in vasca di ossidazione con una regolazione mirata dello spurgo fanghi manteneva costante l’abbattimento.
Oggi la situazione si presenta decisamente più complessa. In particolar modo per la presenza piuttosto rilevante di metaboliti di farmaci, di moltissimi composti di sintesi e delle loro miscele nelle acque di rifiuto da destinare al trattamento
Occorre quindi una sinergia globale tra enti preposti al controllo, gestori ed autorità d’ambito. La perizia dei gestori di impianti, il gran lavoro di ricerca a livello universitario e degli stessi gestori deve essere adeguatamente supportato da investimenti importanti e da una trasformazione del sistema della gestione della risorsa idrica. Altrimenti ogni sforzo sarà di fatto inutile. Fermo restando il concetto (rimarcato recentemente anche da Papa Francesco) sulla necessità assodata di considerare l’acqua e la sua disponibilità in quantità adeguate e di qualità come un bene primario ed un diritto essenziale per gli esseri umani e per la loro sopravvivenza sul pianeta.

– B Hultmann, Removal of specific pollutants in biological waste water treatment
Water pollution Research Report n° 6 ,EUR 11356 Brussel 1988
-P.L MC Carty and M Reinhard, Statistical evaluation of trace organics removal by advance waste water treatment
P.V. Roberts, Volatilization of organic pollutants waste water treatment _ Model studies. Draft Final Report EPA-R -806631, Cincinnati Ohio, 1982