Ciclo idrico integrato: la situazione della depurazione.

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Mauro Icardi

In questi anni il cambiamento climatico, logiche di sfruttamento intensivo delle risorse idriche e scarsa attenzione all’ecosistema stanno determinando condizioni di vera e propria crisi globale dell’acqua.
L’Italia per altro è in emergenza nel settore fognatura e depurazione dal 2005, e rischia forti multe dopo aver subito già due condanne dalla Corte di Giustizia Europea per depurazione incompleta o non sufficiente a raggiungere standard qualitativi adeguati. La tendenza negli anni è quella di ottenere acque reflue che raggiungano standard di qualità sempre maggiori, e per questa ragione gradualmente si rendono più restrittivi i limiti tabellari per alcuni inquinanti. Questo anche in funzione di un possibile riuso per utilizzo irriguo delle stesse.
Per ottemperare a tali obblighi che per quanto riguarda gli impianti con potenzialità superiori a 100.000 ae (abitanti equivalenti) diventano molto restrittivi sarà necessario intervenire sugli impianti esistenti .
Peraltro, un impianto in condizioni normali di funzionamento riesce a garantire il rispetto dei limiti su BOD, COD e solidi sospesi senza particolari difficoltà. Diverso è invece il caso dei nutrienti per scarichi in aree sensibili. Le quali non rappresentano più solo i laghi, ma per esempio anche l’area del bacino del Po e che quindi vanno ad interessare impianti che precedentemente non sottostavano a limiti così riduttivi (per esempio per quanto riguarda il fosforo totale).
In generale, quindi, si prospetta la necessità di intervenire su un gran numero di impianti di depurazione per far fronte a due ordini di esigenze: incrementarne la potenzialità (come carico trattabile) migliorare le rese depurative (abbattimento in particolare dei nutrienti).

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Nel caso in cui le caratteristiche del liquame influente non rappresentino un fattore inibente (ad esempio in termini di pH, rapporto BOD/TKN (TKN=total Kjeldahl nitrogen), presenza di sostanze tossiche, ecc.), le condizioni richieste, per conseguire la nitrificazione, sono essenzialmente un adeguato contenuto di ossigeno nel comparto di ossidazione e un’età del fango sufficientemente elevata anche in relazione alla temperatura del liquame.
Gli interventi che possono essere attuati a livello dei pretrattamenti e trattamenti primari hanno l’obiettivo di ridurre il carico in ingresso al reattore biologico e/o il rapporto Carbonio/Azoto, così da favorire la nitrificazione.
Anche l’aggiunta di un sistema di coltura a biomassa adesa permette di migliorare la fase di nitrificazione.
Vi sono due distinte possibilità: un sistema ibrido che viene inserito nel preesistente bacino di ossidazione a fanghi attivi, ed un sistema separato che viene di solito inserito a valle della fase di sedimentazione finale per incrementare le rese di nitrificazione e quindi di abbattimento dell’ammonio.
Si tratta in pratica di fissare la biomassa nitrificante su supporti fissi aventi elevata superfice specifica (per esempio supporti in polietilene o in matrici di gel).

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In questo modo viene fatto passare attraverso questo stadio di trattamento un liquame caratterizzato da un rapporto BOD/TKN molto basso, favorevole allo sviluppo di una biomassa nitrificante, in quanto la maggior parte della sostanza organica è stata rimossa nella fase precedente del trattamento.
La separazione del processo biologico in queste due fasi permette maggiori rese singole nei due comparti (ossidazione biologica della sostanza organica e nitrificazione) risolvendo anche problemi gestionali e di conduzione.
Una semplice operazione che può migliorare la resa di nitrificazione è quella di realizzare un bacino di riaerazione della corrente di ricircolo dei fanghi prima del rilancio nel bacino di ossidazione biologica.
Altro problema che si può presentare è dovuto al sovraccarico della fase di ossidazione biologica con un maggior contributo di azoto derivante dal ricircolo dei surnatanti che può variare dal 5 al 25% rispetto all’azoto proveniente dalle acque reflue in ingresso impianto. I sovraccarichi però possono anche raggiungere il 65% dell’azoto entrante, dal momento che i ricircoli sono discontinui nel tempo. Un primo provvedimento da adottare può quindi essere quello di distribuire nell’arco delle 24 ore (eventualmente equalizzandoli) i carichi derivanti dai surnatanti delle fasi di trattamento fanghi, o, meglio ancora, rinviarli all’impianto durante le ore notturne, a basso carico. L’azoto presente nei surnatanti (prevalentemente in forma disciolta) è ammoniacale, nel caso degli ispessitori e dei digestori anerobici, nitroso o nitrico nel caso della stabilizzazione aerobica.

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Per quanto riguarda la sezione di denitrificazione una possibilità per gli impianti che ricevono reflui speciali, consiste nel dosaggio di rifiuti caratterizzati da elevata concentrazione di carbonio velocemente biodegradabile e trascurabile contenuto di nutrienti, come substrato organico per incrementare le velocità di denitrificazione negli appositi comparti. Occorre però preventivamente verificare ed escludere la presenza di fattori inibenti.
Questi sono alcuni esempi di possibilità di diversa conduzione di impianti, o di modifiche strutturali che non richiedano il completo rifacimento di un impianto non più adeguato a conseguire standard di abbattimento elevati.
Per inquadrare il problema anche dal punto di vista economico credo valga la pena di ricordare che per la riconversione dell’impianto di depurazione di Santa Margherita Ligure, ubicato nel territorio del Parco Naturale Regionale di Portofino, che originariamente era dotato solo di un trattamento primario, è stato dotato di trattamento terziario con filtri a membrana che permettono l’utilizzo dell’acqua depurata come acqua di riuso. Data la particolare ubicazione dell’impianto, adiacente ad un territorio che, pur inserito in un area protetta vede la presenza di stabilimenti balneari e di alberghi, lo si è collocato all’interno di una parete rocciosa per mimetizzarlo e si e costruita una tubazione di 1200 metri che convoglia le acque depurate al largo della costa. Un impianto decisamente all’avanguardia il cui rifacimento è costato venti milioni di euro ed ha una potenzialità tutto sommato media, visto che tratta reflui pari a 36000 abitanti equivalenti, sia pure con le oscillazioni di portata e di carico legate alla fluttuazione stagionale tra stagione turistica estiva e stagione invernale.
Ultima considerazione legata al settore depurazione è quella legata alla necessità di strutturare adeguati laboratori analitici. La normativa vigente (dlgs 152/2006) prevede che il gestore si serva di laboratori interni, o che in alternativa stabilisca convenzioni con altri gestori che ne siano dotati.
E’ prevedibile che in futuro la necessità di ricerca di nuovi parametri (inquinanti emergenti di varia natura) preveda non solo l’utilizzo di nuove tecniche analitiche in maniera generalizzata (spettrometria di massa a plasma con accoppiamento induttivo e gascromatografia-spettrometria di massa), ma che richieda come prescrizione normativa l’accreditamento dei laboratori dei gestori del ciclo idrico. Questa per lo meno è la tendenza che sembra ispirare le scelte in Regione Lombardia.

Nuove prospettive per il ciclo idrico integrato.

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Mauro Icardi

Sull’inserto del quotidiano “Repubblica” dedicato alla salute è uscito martedì scorso,11 Aprile ,un articolo intitolato significativamente “Com’è buona l’acqua del rubinetto” a firma di Elvira Naselli. Articolo abbastanza esaustivo e soprattutto articolo che prova per l’ennesima volta a demolire miti e paure radicate nella pubblica opinione. Miti e paure che spesso verifico anche personalmente, soprattutto quando seguo le discussioni sul tema acqua sui social network. Che spesso sono (purtroppo) la cassa di risonanza di invenzioni pure, baggianate colossali e che soprattutto non permettono quasi mai la possibilità di sviluppare una discussione propositiva. Anche questo è un problema emergente che è campo di studio soprattutto dei sociologi. Auguro loro buon lavoro.

Tornando in tema l’articolo di Repubblica oltre a spiegare che l’acqua del rubinetto non è responsabile della calcolosi renale, ci permette di capire anche che non esiste un’acqua “colesterol free”.

Ma è probabile che l’assuefazione all’essere bombardati da messaggi pubblicitari abbia avuto certamente effetti deleteri. Di solito chi non si fida a priori dell’acqua potabile adduce di solito l’obiezione che l’acqua sia troppo dura, o che sappia di cloro (situazioni che per altro si risolvono eventualmente con impianti appositi, ma solo se effettivamente necessario, e nel secondo caso semplicemente lasciando evaporare l’acqua spillata da rubinetto in una brocca per far evaporare l’eventuale cloro residuo).

E non manco mai di far notare che generalmente una bottiglia di un’acqua minerale di marca da un litro e mezzo che si paga indicativamente 50 centesimi corrisponde alla fornitura di circa 300 litri di acqua dell’acquedotto. Ovviamente poi ognuno può fare le proprie scelte.

Ci sono in Italia situazioni contrastanti. Il 44% degli Italiani ha optato per il consumo di acqua di rubinetto, i restanti consumano 208 litri all’anno di acqua in bottiglia rendendo l’Italia il terzo paese per consumo mondiale di acqua imbottigliata dietro a Messico e Thailandia.

Per quelli che hanno optato per l’acqua del rubinetto la buona notizia è che nel futuro, prima come adesione volontaria, e successivamente come obbligo normativo, le aziende che distribuiscono acqua potabile si doteranno di un Water Safety Plan. Questa decisione deriva dalla revisione della direttiva 98/83/CE sulla qualità delle acque destinate al consumo umano (recepite dal Dlgs 31 del 2001 in Italia).

La fornitura di acqua qualitativamente idonea all’uso umano è attualmente garantita in Italia da una serie di misure normative particolarmente rigorose, da prassi consolidate nei sistemi di gestione idrica in grado di assicurare la produzione di acque sicure, e da un livello di sorveglianza particolarmente esteso e capillare.

Questo impegno viene svolto da laboratori attrezzati e che tra le altra cose impegnano il personale impiegato nella verifica delle metodiche utilizzate e nel controllo delle prestazioni fornite dal laboratorio in termini di precisione e accuratezza dei risultati analitici, sia per i parametri chimici che per quelli microbiologici.

Nel futuro l’adozione di un piano di sicurezza impegnerà i gestori in un lavoro di carattere multidisciplinare. Si tratterà di predisporre un piano dettagliato di analisi dei rischi e delle possibili contaminazioni sull’intera rete idrica, e nei vari punti di diramazione e di snodo.

Questo approccio avrà due effetti da punto di vista del lavoro degli addetti ai laboratori. Maggiore impegno nella rilevazione di patogeni e sostanze di sintesi emergenti (per esempio interferenti endocrini).

Dovranno essere rivisti e migliorati i criteri di campionamento ed il livello di prestazione dei metodi analitici. Dovrà essere valutato l’impatto dei cambiamenti climatici sulle acque destinate al consumo umano, ma in generale sull’intero ciclo idrico, dalla captazione alla depurazione.

Questo per la ragione che l’impoverimento di molte aree di approvvigionamento idrico ha un impatto sempre più rilevante sulla quantità e sulla qualità delle acque.

Si dovranno sviluppare altresì sistemi di monitoraggio in continuo della rete acquedottistica per verifiche non solo della situazione idraulica e distributiva, ma anche per la determinazione di parametri chimici in continuo.

In Italia circa l’85% delle acque destinate al consumo umano viene prelevata dalle falde. Questo garantisce una miglior qualità ed una maggiore gradevolezza (particolare non indifferente quando poi si tratta di ottenere il gradimento dell’utenza). Ma le falde sono più vulnerabili a situazioni di eventuali contaminazioni o inquinamenti. E quindi necessitano di attenti interventi di protezione e monitoraggio.

Nel futuro l’impegno sarà quello di garantire la salvaguardia della salute pubblica, e nello stesso tempo di fornire un’acqua gradevole per chi la consumerà.

E tutto questo si dovrà interfacciare con uso oculato e sostenibile della risorsa acqua, ma delle risorse in generale.

Riferimenti utili.

  1. World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality incorporating first addendum. Geneva: WHO Ed. 2006; Vol. 1, 3rd ed. 2
  2. UNI EN ISO 22000. Sistemi di gestione per la sicurezza alimentare. Requisiti per qualsiasi organizzazione nella filiera alimentare. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione; 2005.
  3. World Health Organization. Water safety plan manual: Step-by-step risk management for drinking-water suppliers. Geneva: WHO Ed.; 2008 Vol. 1, 3rd ed.