Avventure di un chimico in depurazione.

Mauro Icardi.

La depurazione delle acque è diventata un’attività estremamente importante nei paesi più industrializzati, ed è un’attività che necessita di una adeguata ed indifferibile implementazione nei paesi emergenti. La riduzione dell’inquinamento delle acque reflue crea contemporaneamente un nuovo problema. La gestione del fango prodotto dal trattamento delle stesse. Generalmente si può calcolare che, 100 m3 di scarichi producano circa 1 m3 di fango al giorno. Il fango deve subire idonei trattamenti di riduzione della frazione organica e putrescibile, e deve, per poter essere smaltito, subire un trattamento di disidratazione con il quale si incrementa il tenore percentuale di sostanza secca. Il trattamento dei fanghi è a tutti gli effetti il punto cruciale degli sforzi sia tecnici che economici dei gestori di impianto.

Talvolta si verifica anche la necessità di introdurre modifiche allo schema di processo di un impianto di depurazione per far fronte a variazioni di carico organico influente. Tali variazioni possono incrementare la produzione giornaliera di fanghi. In un caso di questo genere può essere utile il dosaggio di un adeguato flocculante nella sezione di sedimentazione primaria, a monte del trattamento di ossidazione biologica. Per chi non lo ricordasse la flocculazione è un processo che determina l’accorpamento delle particelle colloidali presenti principalmente atttraverso la neutralizzazione delle loro cariche superficiali.

Presso l’impianto di depurazione di Varese, per le ragioni suddette e in attesa di un intervento di ampliamento che portò alla costruzione di una nuova linea di ossidazione biologica, e la realizzazione di un nuovo digestore anaerobico di maggiore volumetria (3500 m3 rispetto ai 1800 m3 del preesistente) venne effettuata una sperimentazione realizzata su un impianto pilota, per verificare l’efficacia tecnico economica di una soluzione di questo tipo. Il flocculante testato era cloruro ferrico in soluzione commerciale.

Si voleva in questo modo verificare la possibilità di diminuire il carico inquinante in ingresso alla fase di ossidazione, cercando di ottenere il duplice risultato di diminuire sia la quantità di fango da destinare al successivo trattamento di digestione anaerobica, sia il consumo energetico per l’ossigenazione della biomassa.

A tale scopo venne utilizzato un impianto pilota costituito da un sedimentatore primario, una vasca di ossidazione, e un sedimentatore finale.

Il dosaggio di cloruro ferrico (soluzione al 41% in peso) venne determinato tramite prove preliminari eseguite con jar test e venne fissato in 70 mg/lt, ed il punto di dosaggio era il sedimentatore primario dell’unità pilota. La portata di alimentazione di 160 lt/h. Il tempo di ritenzione in sedimentazione primaria pari 2 ore, e in ossidazione a 3,5 ore.

I campionamenti venivano eseguiti tre volte a settimana sia sulla linea acque (punti di prelievo ingresso, uscita sedimentatore primario, e uscita finale), che sulla linea fanghi (ossidazione biologica).

I parametri determinati in linea acqua comprendevano Ph, COD, Fosforo totale, Solidi sospesi totali e tutte le forme di azoto (TKN, N-NO2, N-NO3)

I parametri ricercati sulla linea fanghi (ossidazione biologica) erano la concentrazione di fango, la percentuale di sostanza volatile e l’indice di volume dei fanghi (MLSS-MLVSS e SVI).

Le percentuali di abbattimento ottenute sull’impianto pilota vennero confrontate con quelle dell’impianto reale. Come era logico attendersi le percentuali di abbattimento di parametri quali il COD e i solidi sospesi totali risultarono maggiori nel sedimentatore primario pilota, rispetto a quelle riscontrate sull’impianto reale, con incrementi del 30% e del 20% rispettivamente.

La valutazione del consumo energetico necessario alla biodegradazione dei reflui in fase biologica, assumendo come valore di riferimento quello di 0,6 KWh/Kg COD, reperito in letteratura, permise di stabilire che il trattamento poteva diminuire il consumo energetico del 12,7%. Il consumo medio dell’impianto in esercizio era di 1900 Kwh, mentre con il dosaggio di flocculante si poteva ridurre a 1658 KWh.

L’aggiunta di flocculante implicava una produzione aggiuntiva di fango chimico, costituito principalmente da fosfato ferrico di circa 0,4 Kg/Kg di FeCl3 dosato, pari a 106 Kg/g.

Ma il minor carico inquinante che veniva inviato in fase di ossidazione permetteva una riduzione della produzione di fango biologico pari al 26% (962 kg/giorno nel processo convenzionale, 712 Kg/g nel processo di pre-precipitazione).

La produzione totale di fango inviato in digestione anaerobica risultava cosi ridotta del 14% rispetto alla gestione con solo trattamento biologico. Oltre a questo, considerando che il fango chimico risultava più concentrato ed ispessito, rispetto al solo fango biologico (primario+supero), si poteva diminuire la volumetria del fango che si doveva inviare al digestore che risultava sovraccaricato. In questo modo ne avrebbe beneficiato anche la resa in biogas.

La riduzione di carico organico influente in ossidazione biologica avrebbe favorito anche il rendimento della reazione di nitrificazione.

Vista la situazione di criticità dell’impianto si decise di sperimentare soltanto il dosaggio di flocculante di 70 mg, e si misero in opera delle strutture provvisorie ed asportabili per il dosaggio di flocculante.

I risultati sulla gestione operativa dell’impianto si dimostrarono congruenti con quelli della sperimentazione.

In questo modo si riuscì a gestire una situazione di criticità gestionale, che, vista anche la vicinanza dell’impianto a un centro commerciale, e a uffici amministrativi, sarebbe potuta diventare delicata dal punto di vista delle molestie olfattive. La riduzione di fango caricato, migliorò decisamente la produzione di biogas del digestore e quindi la riduzione della sostanza organica volatile suscettibile di produrre cattivi odori. Per quanto riguarda invece il beneficio dovuto al risparmio energetico, non essendo stato previsto nella fase di progetto iniziale il recupero del biogas prodotto, che viene tuttora utilizzato solo per il riscaldamento del digestore, esso si limitò al minor consumo per l’ossigenazione della biomassa nella sezione di ossidazione biologica.

Il dosaggio di cloruro ferrico venne mantenuto per due anni e mezzo. Nell’agosto del 1999 si collaudarono e si misero in funzione le nuove sezioni di impianto, e l’impianto di dosaggio del cloruro ferrico venne smantellato.

L’esperienza è interessante, e dimostra come in casi sia di sovraccarico, che di necessità di raggiungere limiti più restrittivi allo scarico, si possano mettere in atto soluzioni provvisorie ma decisamente efficaci.

Il ricordo di quel periodo è certamente quello di un impegno abbastanza gravoso, anche per il laboratorio. Va precisato che in quel periodo non erano ancora stati introdotti i kit analitici, e tutte le analisi venivano effettuate con metodiche tradizionali. Ma alla fine il lavoro diede i suoi frutti, e il ricordo che ho è quello di una collaborazione proficua tra tutti settori che si impegnarono per questa realizzazione.

Ora per l’impianto di Varese si prospetta un’ulteriore fase di ampliamento per continuarne la vita operativa. Il decano dei depuratori nel territorio provinciale di Varese svolge infatti il suo lavoro di “lavaggio delle acque” dal lontano 1983.