Nulla si distrugge, tutto si trasforma.

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Mauro Icardi

Nulla si distrugge, tutto si trasforma!Antoine-Laurent de Lavoisier

La vicenda relativa alla chiusura in Lombardia di un impianto destinato al trattamento di fanghi di depurazione destinati al riutilizzo agricolo, è il tipico esempio di una vicenda che, nel suo svolgersi mostra come ancora oggi si ricada nei medesimi errori. Errori di valutazione e di comprensione che riguardano un po’ tutti.

Vediamo di approfondire il problema. Partendo da un dato oggettivo, conosciuto da chi lavora nel settore, ma probabilmente meno da altri.

La depurazione di acque reflue è la chiusura del cerchio del ciclo idrico. Questo significa in poche parole che tutto quello che viene scaricato nelle acque che abbiamo usato deve subire un trattamento. Perché non è pensabile che le acque reflue possano essere scaricate nei fiumi o nei laghi, senza subire nessun tipo di trattamento. Questa perlomeno è la situazione dei paesi economicamente avanzati. Purtroppo non in tutti i paesi a livello mondiale le cose stanno in questo modo. Ma torniamo a concentrare l’attenzione, per comodità sulla situazione italiana.

Nel processo di depurazione di tipo biologico, i fanghi sono un normale ed inevitabile prodotto del trattamento di depurazione. E’ mediamente si può stimare che si producano 0,3 kg di sostanza secca per ogni kg di COD rimosso con umidità che può variare dal 75% all’85% In letteratura i dati possono essere variabili, ma è importante questo concetto.

Ricordo che il termine COD (dall’acronimo inglese Chemical Oxygen Demand) che in italiano può essere reso come domanda chimica di ossigeno, è la quantità di ossigeno( mg O2/lt) necessaria per l’ossidazione completa delle sostanze organiche e inorganiche contenute in un campione di acqua. Si associa al valore del BOD5 che è la misura che esprime la quantità di ossigeno necessaria per l’ossidazione biochimica delle sostanze organiche contenute in un’acqua da parte di microrganismi aerobici, già presenti oppure inoculati nel refluo. Il saggio del BOD5 si esegue in condizioni controllate (alla temperatura di 20°C tenendo il campione al buio, e misurando il consumo di ossigeno (mg O2/lt) dopo 5 giorni. Il rapporto COD/BOD è l’indice che misura la biodegradabilità di un refluo. Un rapporto tra i due parametri che abbia un valore di 1,9-2,5 indica una buona biodegradabilità. Rapporti con valori più alti indicano una minor presenza di sostanze biodegradabili, tipicamente quelle contenenti una maggior componente di scarichi di origine industriale.

Il fango ottenuto dal trattamento acque deve subire un trattamento che lo renda certamente stabilizzato ed igienizzato, un trattamento che sia economicamente sostenibile, e anche accettato socialmente.

Per meglio dire, il concetto che io ho sempre sostenuto personalmente, ma credo di non essere il solo, è che tutto quello che può far funzionare bene un impianto di trattamento acque reflue è la corretta progettazione e gestione della linea di trattamento fanghi. Adottando anche le nuove tecniche di riduzione della produzione degli stessi. Su questo blog ne ho scritto. Trattamenti di lisi termica, aumento della funzionalità dei digestori anaerobici sfruttando la possibilità della codigestione di matrici adatte (per esempio la Forsu che migliorando la funzionalità del digestore anaerobico, contestualmente riduce le quantità di fango da destinare al successivo trattamento di disidratazione.) Le possibilità tecniche esistono. Vanno valutate attentamente caso per caso.

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

I fanghi concentrano i materiali e i composti che possono essere trattati in un trattamento biologico convenzionale. Sappiamo che la diffusione di composti refrattari a questo tipo di trattamento convenzionale può innescare situazioni di criticità. Quindi parallelamente alla gestione e alla progettazione corretta del comparto fanghi, vanno potenziati i sistemi di trattamento terziario. Sistema di solito presente negli impianti di grandi potenzialità e solitamente assenti in quelli di piccoli (potenzialità intorno 5000 abitanti equivalenti). Come si nota i problemi sono sempre collegati in serie. Non aiutano in questo senso molti articoli di stampa generalista che parlano dei fiumi di cocaina o dei metaboliti di farmaci nei fiumi italiani. Occorre fare un ragionamento un po’ più critico sul perché sono finiti lì. Per esempio far notare che su un totale di 75 milioni di abitanti equivalenti effettivi serviti, solo 50 milioni sono quelli che hanno un trattamento terziario (66%). Se ragioniamo sul numero di impianti la percentuale scende addirittura al 19%, cioè 2309 impianti dotati di trattamento terziario su 17897, dato che fa riferimento al territorio nazionale, dati istat 2015. E’ un trattamento terziario potrebbe semplicemente essere, nella realtà una semplice disinfezione finale, anche se dal punto di vista tecnico non sarebbe ovviamente corretto.

Tornando ai fanghi, questi una volta usciti dal depuratore e disidratati diventano rifiuti, a meno che non abbiano caratteristiche tali da renderne idoneo l’utilizzo in agricoltura.

La normativa italiana fa ancora riferimento al decreto legislativo 99 del 1992. Decreto ormai invecchiato e che necessiterebbe di una nuova versione. Il decreto per valutare l’idoneità dei fanghi all’utilizzo agronomico concentra l’attenzione solo sui metalli pesanti dando limiti per la concentrazione dei metalli pesanti. Vista l’attenzione ovviamente doverosa sui nuovi inquinanti la Regione Lombardia ha per esempio introdotto una normativa maggiormente strutturata che prevede i controlli analitici della qualità dei fanghi in funzione della potenzialità in abitanti equivalenti degli impianti che li hanno prodotti, inserendo tra i parametri da determinare anche gli idrocarburi policiclici aromatici, oltre ai più consueti azoto e fosforo totale, che ne caratterizzano la possibilità di utilizzo agronomico. Sulla base di queste caratterizzazioni ha stabilito tre diverse classi di caratterizzazione (fanghi di alta qualità, fanghi idonei, e non idonei). Questo è un primo passo.

Ma non basta. Tornando alla vicenda dell’azienda incriminata per traffico illecito di rifiuti, è doveroso ricordare come in Italia troppo spesso il caos normativo porti alla tentazione di utilizzare e smaltire rifiuti illegalmente. Triste pensare che spesso il business del fango sia più redditizio di quello degli stupefacenti. E che dove le istituzioni sono distratte o assenti prospera la criminalità, che riempie un vuoto.

Tornando a temi meno tristi e più tecnici, occorrerebbe che gli investimenti da destinare al ciclo idrico nel complesso non fossero ulteriormente procrastinati o rimandati. Investimenti che dovrebbero comprendere anche una quota destinata alla ricerca. Sugli inquinanti persistenti, sui loro effetti su salute ed ecosistema. Ricerca che dovrebbe necessariamente interfacciarsi in maniera imprescindibile con i gestori degli impianti. Non ultima la necessità di inserire l’educazione idrica anche nelle scuole elementari. Educazione che non dovrebbe limitare i suoi temi soltanto nel doveroso intento di insegnare come si possa e si debba risparmiare l’acqua. Ma che dovrebbe anche insegnare i concetti di base della depurazione delle acque.

Un piccolo aiuto potrebbe venire anche dall’informazione. Che dovrebbe cercare meno il sensazionalismo e più la correttezza informativa tecnico scientifica. Viviamo nel periodo di dissipazione della realtà oggettiva, delle fake news, problema ritenuto critico anche dal World Economic Forum.

E’ doveroso segnalare i problemi, ma anche indicare le soluzioni possibili e le scelte che si prospettano. I fanghi non possono sparire per magia, come vuol suggerire il titolo. Possono essere ridotti, gestiti con attenzione e rigorosità. Ma se non destinati all’uso agricolo, che può effettivamente far storcere il naso a molti, le alternative sono discarica, riutilizzo per laterizi o incenerimento. E francamente non so quante persone di un pubblico generalista gradirebbero una qualunque di queste soluzioni.

E a volte mi piacerebbe che la parola fosse maggiormente lasciata a ricercatori o tecnici. Che possano ricordare ccome tutto si trasformi e non si distrugga, magari ricordandolo ai distratti, o a chi lo aveva studiato ed ora lo ha dimenticato.

Si veda anche:

http://www.de-gustare.it/fanghi-agricoltura-solito-caos-allitaliana/

https://www.ilgiorno.it/lodi/cronaca/fanghi-agricoltura-1.3505437

https://www.ilcittadino.it/cronaca/2017/03/17/inchiesta-fanghi-chiesto-il-processo-per-12-persone/UF2ldivngd1z4rjeRP9ix3/index.html

Trattamento e recupero dei fanghi di depurazione

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Il trattamento dei fanghi residui dal trattamento di depurazione delle acque reflue è dal punto di vista organizzativo, tecnico, e di pianificazione quello che più impegna da decenni tecnici ed operatori del settore.

Gli inquinanti che vengono rimossi dai trattamenti depurativi si concentrano nei fanghi. Negli impianti di depurazione municipali o negli impianti di trattamento delle aziende il corretto trattamento dei fanghi rappresenta la soluzione a due problemi.

Uno economico e l’altro ambientale.

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Cioè rendere il fango idoneo ad uno smaltimento finale ad un costo il più possibile contenuto e nel contempo non provocare problemi di carattere sanitario o di inquinamento. I nuovi limiti più restrittivi imposti dalle norme europee (direttiva comunitaria 91/271/EEC) hanno fatto crescere la quantità dei fanghi prodotti dagli impianti a seguito del miglioramento e potenziamento degli impianti esistenti e alla realizzazione di nuovi.

Attualmente la produzione di fanghi nell’unione europea ammonta a circa 10 milioni di tonnellate di sostanza secca. L’Italia ne produce circa un milione di tonnellate.

La regione Lombardia produce circa 800.000 tonnellate di fanghi di depurazione tal quali ( 120.000 tonnellate di sostanza secca). Il 50% proviene da impianti di trattamento da impianti di depurazione municipali. Il 30% da impianti di trattamento di acque industriali, ed il restante 20% da impianti dell’industria agroalimentare.

La regione Lombardia ha emanato un deliberazione risalente al Luglio 2014 (deliberazione X/2031 01/07/2014) nella quale consente ancora l’utilizzo dei fanghi di depurazione in agricoltura, riservandosi di introdurre nuovi criteri sulla qualità dei fanghi da destinare al riutilizzo in agricoltura se dovessero essere emanate modifiche alla normativa statale vigente.

Nel contempo rivestono sempre maggior interesse le tecniche applicabili agli impianti di trattamento che hanno lo scopo di ridurne la produzione.

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Per quanto riguarda lo smaltimento dei fanghi per il riutilizzo in agricoltura sono da considerare con molta attenzione i valori limite per i metalli pesanti e le caratteristiche agronomiche dei fanghi. In particolare la composizione in carbonio organico, fosforo, azoto totale.

Queste le concentrazioni ammesse per i metalli nella deliberazione della Regione Lombardia

Metalli pesanti

Cadmio (Cd) mg/kg ss ≤ 22

Rame (Cu) mg/kg ss ≤ 1200

Nichel (Ni) mg/kg ss ≤ 330

Piombo (Pb) mg/kg ss ≤ 900

Zinco (Zn) mg/kg ss ≤ 3000

Cromo (Crtot) mg/kg ss ≤ 900

Mercurio (Hg) mg/kg ss ≤ 11

Nutrienti

Carbonio organico % SS > 10

Azoto totale % SS > 1,0

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L’utilizzo in agricoltura può essere una soluzione al progressivo impoverimento dell’humus dei terreni dovuta all’umidità e al riscaldamento. I fanghi non devono contenere sostanze persistenti e bioaccumulabili, e rimane comunque aperto il problema dei microinquinanti organici e degli inquinanti emergenti, tema che riguarda anche le acque reflue. Le analisi da effettuare per i microinquinanti organici sono quelle per la determinazione degli IPA;PCB;PCDD/F*. Queste analisi sono effettuate in fase di ammissibilità annuale per impianti di depurazione con potenzialità superiore ai 100.000 abitanti equivalenti. Questi i limiti ammessi

IPA mg/kg ss < 6

PCB mg/kg ss < 0,8

PCDD/F ng TEQ/kg ss < 50

I fanghi che possono essere ritirati sono di provenienza molto varia, per quanto riguarda quelli derivanti da processi di lavorazione dell’industria. Spaziano dall’industria alimentare fino alla produzione di grassi saponi e detergenti, che devono comunque rispettare i limiti precedenti.

I trattamenti di stabilizzazione e di igienizzazione consistono in digestione anaerobica mesofila a 35°C o termofila a 55° C con tempi di ritenzione minimi di trenta e venti giorni rispettivamente.

Anche la stabilizzazione aerobica prevede un tempo di ritenzione di venti giorni.

Altri trattamenti da che si effettuano sono la stabilizzazione con ossido di calcio e, se necessario, con acqua. Al termine dell’addizione del reagente, il fango è ammassato in apposita area per l’ultimazione del processo, conseguendo, contemporaneamente, un’adeguata igienizzazione. Durante tale periodo (qualche ora) si instaurano delle reazioni esotermiche che portano la temperatura della massa di fanghi fino a circa 50°-70° C. Terminata tale fase il fango ha raggiunto un pH alcalino almeno pari a 12.

Nel trattamento con ammoniaca Il fango, scaricato nell’area di messa in riserva, è immesso in apposito reattore/vasca chiusa in cui avviene il trattamento con il dosaggio di ammoniaca o soluzioni contenenti ammoniaca. Durante tale fase avviene un leggero innalzamento di pH ed un arricchimento di azoto. Il risultato è un fango igienizzato. Il processo avviene in ambiente liquido e pertanto è necessario che i fanghi miscelati raggiungano percentuali di sostanza secca con valori di circa 8 – 12%. In alcuni casi, per garantire condizioni di fluidità della miscela di fanghi, è aggiunta acqua.

Sono ammessi anche processi di trattamento termico (ad esempio trattamento termico del fango liquido per un minimo di 30 min a 70 °C) eventualmente combinati con processi di digestione anaerobica. Tali processi assicurano l’igienizzazione del fango.

Per ottenere un fango di maggiore qualità sarebbe consigliabile un trattamento ulteriore di compostaggio per migliorare la qualità agronomica.

I fanghi che non sono idonei al recupero agricolo possono essere destinati a trattamenti quali:

Co-Combustione dei fanghi tal quali (o previa disidratazione) presso inceneritori di rifiuti urbani, combustione presso inceneritori “dedicati” (previo essiccamento termico o disidratazione meccanica “spinta” per raggiungere la percentuale di secco sufficiente all’autonomia termica): una tipologia indicata di combustione appare in questo caso quella a “letto fluido”, utilizzo quale combustibile presso cementifici previa essicazione termica, combustione con produzione di vapore e produzione di energia utilizzabile per l’impianto, gassificazione, pirolisi, termocatalisi, etc.

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TRATTAMENTI DI MINIMIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE

Sono trattamenti che si possono effettuare sia nella linea acque, che nella linea fanghi.   Le tecniche innovative applicabili sulla linea acque possono essere di tipo biologico (idrolisi enzimatica, trattamento alternato ossidazione aerobico-anaerobico) e quelli chimici (ozonolisi e termochimico). Sono trattamenti più “rischiosi” che richiedono un controllo molto attento della gestione.

Più sicuri quelli sulla linea fanghi (idrolisi termica nella fase di digestione anaerobica), ultrasuoni, digestione anaerobica termofila. Quest’ultima risulterebbe molto agevolata dalla codigestione di residui di lavorazione agricoli e industriali quali scarti della produzione lattiero casearia o frazione umida dei rifiuti solidi negli esistenti digestori anaerobici degli impianti municipali e consortili.

Vediamo alcuni di questi trattamenti:

Idrolisi termica: Solubilizzazione del fango ⇒ miglioramento delle rese di digestione anaerobica ⇒incremento della produzione di biogas.

Consiste nella scissione delle cellule e delle lunghe catene di molecole in presenza di acqua grazie all’applicazione di calore (termica) e/o di un reattivo che ne altera il pH. I vantaggi di questo trattamento nella minor produzione di fango, nella maggior produzione di biogas, e nella migliore igienizzazione del fango.

Ultrasuoni: Utilizzo di ultrasuoni (onde sonore con frequenza 20 ÷ 40 KHz) per il trattamento di fanghi (primari e secondari) che generano pulsazioni all’interno della massa di fango costituita da bolle o cavità; queste bolle o cavità aumentano di diametro fino a raggiungere uno stato critico, in corrispondenza del quale implodono

Il risultato finale è la distruzione delle strutture solide contenute nel fanghi. Si incrementa il COD rapidamente biodegradabile o rapidamente idrolizzabile a spese dei solidi sospesi.

Questo tipo di trattamento migliora la successiva disidratabilità del fango riducendo il consumo di polielettrolita organico. Lo svantaggio consiste nell’elevato consumo energetico.

http://www.isprambiente.gov.it/it/pubblicazioni/manuali-e-linee-guida/digestione-anaerobica-della-frazione-organica-dei

http://www.isprambiente.gov.it/it/pubblicazioni/rapporti/l2019ottimizzazione-del-servizio-di-depurazione