La depurazione delle acque come arte (parte 3)

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.

precedenti puntate di questo post qui e qui

a cura di Mauro Icardi (siricaro@tiscali.it)

Questo articolo tratterà della gestione e del trattamento della linea dei fanghi,nel trattamento delle acque reflue.

La descrizione della fase di trattamento e di origine della linea dei fanghi che segue, è riferita ad un impianto di grandi dimensioni, tipicamente quelli delle grandi città. Per gli impianti al servizio di piccoli paesi, si possono trovare schemi impiantistici  diversi.

I fanghi residui negli impianti di depurazione si originano in due punti diversi dell’impianto.  Il primo è il fango proveniente dalla sedimentazione primaria. Questo tipo di fango si riesce a separare nelle acque reflue grezze senza necessità di nessuna trasformazione di tipo biologico. Il fango che viene estratto dai decantatori primari è una miscela costituita in prevalenza da:

sostanze organiche facilmente degradabili (cellulosa,zuccheri,lipidi).

sostanze inorganiche inerti (ossidi metallici e carbonati)

sostanze organiche non facilmente degradabili (semi e fibre).

Eliminando questi solidi sedimentabili per sola decantazione si ottiene nel refluo in ingresso un abbattimento di circa il 20-25% del BOD, e del 10% del fosforo e dell’azoto. Il liquame chiarificato viene inviato successivamente alla vasca di ossidazione dove subisce il trattamento di ossidazione biologica.

Questo è quello che si legge di solito nei testi di depurazione. Ma non sempre le cose vanno così bene. Spesso può capitare che all’uscita della fase di sedimentazione primaria, ci si trovi di fronte ad un dato anomalo. In particolare che la concentrazione dell’ammonio (NH4+) sia addirittura maggiore di quella che viene riscontrata all’ingresso dell’impianto. A questo punto iniziano delle discussioni piuttosto accanite, e spesso il povero chimico viene accusato di essere quasi un visionario. Il problema si risolve con molta pazienza e l’esperienza acquisita. L’aumento della concentrazione di ammonio all’uscita di un sedimentatore primario deriva quasi sempre dal fatto che all’ingresso di questa sezione vengono fatte confluire tutte le acque di risulta e di lavaggio della sezione di trattamento dei fanghi. Che sono ricche di ammonio che proviene dalla fase di digestione anaerobica. Per quanto riguarda la questione delle sostanze non degradabili, ricordo che qualche anno fa un sedimentatore primario venne praticamente intasato da una quantità piuttosto elevata di semi di colore nero, di cui non riuscimmo mai ad identificare ne l’origine ne la provenienza.

Il secondo tipo di fango con cui si ha a che fare è quello secondario. Dopo che nella vasca di ossidazione sono avvenute le reazioni biochimiche, il fango che era nella vasca di ossidazione viene separato dal liquame depurato nel sedimentatore secondario.

Il liquame depurato può subire ancora un trattamento chimico-fisico di chiariflocculazione  per abbattere il fosforo inorganico, nel caso che il recapito finale dell’acqua depurata sia un lago che ha limiti più restrittivi per quanto riguarda i nutrienti quali azoto e fosforo, responsabili del processo di eutrofizzazione.

Il fango secondario è costituito principalmente da biomassa batterica, dalla frazione dei solidi sedimentabili che non sono stati trattenuti nelle fase di sedimentazione primaria (che non ha mai un rendimento del 100%), dalle sostanze attaccate dai batteri, ma rimaste incorporate nella biomassa.

A questo punto si deve procedere al trattamento di questi flussi di fanghi. La parte solida contiene sostanze organiche putrescibili, ragione per cui si devono effettuare una serie di trattamenti che consentano il successivo smaltimento senza inconvenienti per la salute umana e l’ambiente.

Di solito i fanghi (primari e secondari) si mescolano dando origine al fango misto. Questa operazione permette in seguito di disidratare piu’ facilmente il fango. Il fango misto ha un tenore di acqua pari al 98%. Occorre diminuire questo tenore di acqua con trattamenti a gravità in ispessitori dinamici, per flottazione, o tramite un tamburo rotante. Al termine di queste operazioni il tenore di acqua si riduce al 95%. In queste condizioni il fango si comporta ancora come un liquido ed è pompabile con pompe resistenti all’abrasione (solitamente pompe a membrana). La riduzione seppur modesta del tenore di umidità comporta una notevole riduzione del volume di materiale da trattare, e quindi una riduzione del dimensionamento delle successive fasi, e quindi dei costi di investimento, di esercizio e di smaltimento dei fanghi.

Al termine di questa fase, il fango viene inviato al trattamento successivo di stabilizzazione e mineralizzazione. La stabilizzazione è anche chiamata digestione dei fanghi. Un fango misto si può convenientemente trattare per digestione anaerobica.

Qui parlerò della digestione anaerobica dei fanghi di depurazione. La controversa questione dei digestori anaerobici per biomassa, di quelli delle aziende agricole meritano una trattazione a parte. Così come può essere interessante parlare della possibilità di codigestione di frazioni organiche biodegradabili come la frazione umida dei rifiuti urbani negli impianti di depurazione municipali, per aumentarne la resa in biogas e migliorarne il funzionamento.

In assenza di ossigeno microrganismi anaerobici trasformano le sostanze organiche tramite vari stadi in metano ed anidride carbonica.

In una prima fase il fango subisce una fermentazione di tipo acido. Molecole quali carboidrati, proteine e grassi vengono scisse ad opera di batteri idrolitici in monosaccaridi, acidi grassi, glicerolo.  Contestualmente avviene l’ulteriore scissione in molecole ancora più semplici come gli alcoli e acidi grassi volatili (acetico, propionico, butirrico). Questa fase produce come sottoprodotti ammoniaca, anidride carbonica, acido solfidrico.

Le molecole che sono state precedentemente prodotte vengono ulteriormente digerite producendo anidride carbonica, idrogeno ed acido acetico.

L’ultima fase del trattamento porta alla produzione di metano per azione dei batteri metanigeni, con formazione di metano, anidride carbonica ed acqua.

Con questa tecnica i fanghi derivanti dal trattamento risultano parzialmente igienizzati. La riduzione percentuale della sostanza organica inizialmente presente (che se la digestione anaerobica è soddisfacente e ben gestita è maggiore del 40%) rende più agevole il successivo processo di disidratazione.

Generalmente negli impianti di depurazione si effettua una digestione anaerobica di tipo mesofilo (condotta nell’intervallo di temperatura 16-38°C con temperatura ottimale di 35° C per i batteri mesofili).

I batteri metanigeni  sono a crescita più lenta, e possono lavorare in un range di pH abbastanza ristretto (tra 6,8 e 7,5) . Costituiscono perciò il fattore limitante del processo. Per lo stesso motivo, visto che i batteri acidificanti crescono più velocemente, nella fase di avviamento del digestore anaerobico, ed in tutti i casi in cui si verifichi un accumulo di acidi volatili con abbassamento del pH  che causa inibizione dei metanigeni, possono essere dosate nel digestore quantità idonee di idrossido di calcio, che servono a ripristinare le condizioni ottimali per la fermentazione alcalina.

Il biogas prodotto ha di solito una percentuale di metano che va dal 60 al 75%. Il resto è costituito da anidride carbonica e da acido solfidrico. Ha mediamente un potere calorifico di 5000 kcal/Nm3. Viene quindi utilizzato per il riscaldamento dei digestori dopo essere stato sottoposto a trattamenti di deumidificazione e desolforazione.

Nella gestione di un digestore anaerobico i principali parametri di processo che il laboratorio chimico al servizio dell’impianto di depurazione deve controllare sono il pH, la quantità di acidi volatili ed il loro rapporto con l’alcalinità. Questi tre parametri servono a verificare che le condizioni all’interno del digestore siano favorevoli per lo sviluppo dei batteri metanigeni, che la produzione di biogas sia costante. Si eseguono poi semplici analisi gravimetriche sui fanghi. Si determina la percentuale di umidità dei fanghi, e successivamente gli stessi vengono calcinati in muffola per determinarne la frazione inerte. Per differenza da questa si determina la percentuale di sostanza organica volatile. Le verifiche vengono effettuate sul fango che viene alimentato al digestore, e su quello che dopo aver subito il processo di digestione viene inviato al trattamento di stabilizzazione. Come detto precedentemente, se la riduzione percentuale della sostanza organica tra il fango in alimentazione, e quello digerito è maggiore del 40% significa che il processo sta funzionando in maniera soddisfacente.

Ma ritornando a quanto avevo scritto nei precedenti articoli, può essere utile una sommaria analisi sensoriale. Il fango prima del trattamento di digestione ha ovviamente odore sgradevole ed è solitamente di colore grigiastro. Un fango che ha subito un processo corretto di digestione anaerobica è di colore nero, e il parziale trattamento di igienizzazione lo ha reso meno sgradevole e quindi emana meno cattivo odore.

L’ultimo trattamento che il fango deve subire prima dello smaltimento finale è quello di disidratazione. Ridurre il tenore di acqua, rendere il fango palabile cioè con una percentuale di sostanza secca almeno del 20%.

Prima di subire un trattamento di centrifugazione, o di nastropressatura il fango viene condizionato con il dosaggio di un flocculante (polielettrolita) che facilita l’addensamento del fango, ed il successivo rilascio  dell’acqua.

Le macchine maggiormente usate per ottenere una buona disidratazione del fango sono principalmente le centrifughe e le nastropresse.

Il processo di centrifugazione permette di separare l’acqua dal fango mediante l’applicazione della forza centrifuga. Il fango viene immesso nella centrifuga attraverso un tubo centrale che corre al centro di un tamburo cilindrico in rotazione ad un elevato numero di giri. I solidi si addensano contro la parete interna del tamburo. All’interno del tamburo cilindrico è posizionata una coclea che ruota nello stesso senso del tamburo ma a velocità inferiore e trascina il fango disidratato verso l’estremità del tamburo dove è situato lo scarico dei fanghi. L’acqua che si elimina dal fango viene convogliata all’esterno attraverso un disco sfioratore, e viene sempre rimandata in testa all’impianto di trattamento delle acque per ripetere il ciclo depurativo.

Schema di centrifuga per fanghi.

Schema di centrifuga per fanghi.

La nastropressa per fanghi è  una macchina in cui il fango viene caricato da un tramoggia e viene fatto passare attraverso dei teli coniugati, e sottoposti alla pressione di rulli che pressano il fango. Il fango viene a contatto con il rullo di drenaggio che essendo di grande diametro permette una prima leggera pressione del fango. Il fango subisce quindi pressioni sempre più elevate fino alla zona di alta pressione. Dopo l’evacuazione dei fanghi i due teli subiscono un lavaggio per l’allontanamento del materiale residuo.

Schema di nastropressa per fanghi

Schema di nastropressa per fanghi

 

Il trattamento dei fanghi residui è la fase più importante a mio parere del trattamento depurativo. Se non si allontanano correttamente i fanghi prodotti dal processo di depurazione, e si accumula troppo fango, il depuratore non può più garantire adeguati livelli di abbattimenti sulla linea acqua. La sezione dei fanghi è anche il collo di bottiglia. La maggior parte degli sforzi, e dei costi che si devono sostenere sono proprio quelli di trattamento e smaltimento dei fanghi. La linea fanghi è anche quella che spesse volte provoca qualche ripensamento sugli studi scelti da qualche studente universitario particolarmente sensibile o schizzinoso. In diversi casi qualche rappresentante del gentil sesso in visita all’impianto si è sentita per così dire un po’ spaesata. E molti anni fa una professoressa inglese che insegnava alla scuola europea di Varese mi disse in italiano ma con un inconfondibile e delizioso accento british che “le sembrava impossibile che una struttura così strana potesse davvero servire a qualcosa”.

In effetti parlare di acqua di fogna, e del suo trattamento può sembrare quasi un tabù.

Eppure qualche anno fa, precisamente nel 2010 è uscito per Bompiani un libro (che io ho molto apprezzato) dall’inequivocabile titolo “Il grande bisogno. Perché non dobbiamo sottovalutare l’ultimo tabù: la nostra ca**a”.

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Questa è la nota di copertina : ““Due terzi della popolazione mondiale sono privi di misure sanitarie. Oltre un miliardo di persone bevono quotidianamente acqua inquinata. Se il mondo può parlare di cibo, allora non è il momento  di parlare anche di come smaltire questo cibo?  “Un viaggio intrepido, erudito, appassionante, attraverso le conseguenze pubbliche dei nostri più privati comportamenti.”

Depurare l’acqua, e occuparsi di restituirla all’ambiente pulita, dopo che è stata sporcata dai gesti che consideriamo normali, come lavarci ed utilizzare i servizi igienici, credo sia un mestiere particolare, ma che i chimici possono fare bene. Perché i chimici sanno che “la materia è materia, ne nobile ne vile, infinitamente trasformabile” (Primo Levi  Azoto “Il sistema periodico”

E per chiudere questa parte direi che è giusto tornare a citare il libro che mi ha ispirato a voler scrivere questi articoli sulla depurazione come arte. Dove descrivendo la linea dei fanghi Piero Bianucci in “Benvenuti a bordo”, dopo avere parlato di gestione anaerobica e di metano, scrive questo brano, punteggiato di ironia.

 “I tecnici hanno calcolato con soddisfazione che un impianto di depurazione può cavare la potenza di due cavalli vapore ogni mille abitanti serviti. Nel caso di Torino, poiché l’impianto serve un comprensorio di un milione e quattrocentomila abitanti, ciò significa che tali cittadini con le loro deiezioni sviluppano la considerevole potenza di  duemilaottocento  cavalli vapore. La cosa è poco risaputa, minoranza esigua sono i torinesi consapevoli del contributo energetico dei propri escrementi.”

Spero che questa trattazione non abbia disgustato ne annoiato. Per un chimico la materia è materia. Per un chimico che si occupa di depurazione, può essere una materia particolare, ma pur sempre materia è…

Per completare queste chiacchierate rimane da scrivere ancora un ultimo articoletto. Varie ed eventuali, nuove tecnologie, e le leggende e bufale sui depuratori, e qualche caso davvero curioso a cui ho personalmente assistito.

La depurazione delle acque come arte (parte 2)

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 (siricaro@tiscali.it)

Nel primo articolo, dopo avere preso spunto per parlare della depurazione delle acque reflue da un romanzo, facevo notare come una vasca di ossidazione di un impianto di depurazione sia un reattore biologico. Il chimico che si occupa del controllo di processo deve, nel tempo, imparare a riconoscere quelli che possono essere i segnali di un possibile malfunzionamento dell’impianto oltre che dalle analisi giornaliere che esegue, anche osservando durante i sopralluoghi esterni se si notano segnali che possono far pensare ad anomalie nella fase di areazione ed ossidazione biologica. E deve anche prestare attenzione a percepire eventuali odori che gli possano far capire se nell’impianto si stia verificando uno scarico “anomalo”, cioè lo sversamento nella rete fognaria di inquinanti o scarichi che per la loro composizione possono essere nocivi o tossici per il reattore biologico stesso. Purtroppo ancora oggi persiste il malcostume di liberarsi illegalmente di qualche refluo che dovrebbe avere destinazione diversa (trattamento direttamente su depuratore aziendale o smaltimento come rifiuto). Invece la pratica di risparmio su questi costi aziendali, scaricando oneri e problemi sul depuratore centralizzato, ed in ultima analisi sulla collettività in molti casi ancora persiste. La crisi attuale temo possa invogliare a continuare in questo comportamento illegale e incivile. Gli impianti di depurazione più grandi e centralizzati possono in qualche caso avere in ingresso impianto delle stazioni automatiche di analisi per diversi parametri ( ossigeno disciolto, temperatura, ammoniaca, nitrati, conducibilità). Ed è in questo caso più agevole capire che si sta verificando una situazione critica  e porvi rimedio. Per esempio destinando il flusso anomalo alle vasche di omogeneizzazione, deviando o bypassando il flusso. Ma molti impianti di piccole dimensioni spesso non ne sono forniti. Quindi l’esperienza ed il “naso” del chimico possono fare la differenza. “Guai se un chimico non avesse naso” scrive Primo Levi nel capitolo “Arsenico” del suo “Il sistema periodico”. Il naso, la capacità di osservazione e la prontezza di riflessi del chimico sono in questo caso più che mai necessari. Alcuni scarichi sono facilissimi da identificare. Per esempio quelli di idrocarburi per l’effetto di galleggiamento di film oleosi che molte (troppe) volte abbiamo visto dopo  naufragi di petroliere, e per il caratteristico odore.

Altri scarichi come quelli di composti inorganici a base di cromo o ferro o cadmio possono essere identificati dal colore del refluo.

Altri tipi di scarichi sono molto riconoscibili, ma a volte occorre fare un po’ di attenzione. I tensioattivi si presentano con immagini tipo queste, che si riferiscono al problema delle schiume nel Fiume Olona in provincia di Varese. Lo scorso anno la risoluzione di questo problema anno ha impegnato per mesi gli enti di controllo, i gestori degli impianti, e anche le associazioni ambientaliste della zona.
 Quando situazioni come queste si presentano negli impianti occorre attivarsi per salvaguardare il reattore biologico. Ma qualche volta occorre distinguere se il problema per esempio della grande presenza di schiume sia dovuto allo scarico anomalo, o invece a problemi di altra origine. Per esempio il malfunzionamento del ricircolo della miscela areata nella vasca di ossidazione, che può far formare schiume sulla superfice della vasca di ossidazione. Sono situazioni ovviamente rare, ma mi sono capitate. E occorre sapere distinguere l’aspetto delle schiume da tensioattivi da quelle invece che indicano disfunzioni nella tipologia e nel comportamento dei microrganismi che costituiscono il fango attivo. Quando si è alle prime armi non sempre si riesce a distinguere immediatamente l’aspetto di una schiuma sottile biancastra e persistente presente sulle unità di trattamento (attribuibile ad eccesso di tensioattivi), da una schiuma marrone che spesso straborda dalle vasche di ossidazione, (bulking da filamentosi) oppure ancora schiuma spessa e grigiastra che indica invece il bulking viscoso. Ma le capacità di osservazione possono venire in aiuto, ed ovviamente l’esperienza. Oltre all’utilizzo dell’osservazione microscopica dei fiocchi di fango attivo al microscopio.
 Identificato il problema il chimico che controlla il processo torna a fare ricorso a tutte le nozioni apprese nel tempo. Per risolvere il problema può semplicemente dosare reagenti coagulanti (a base di sali  trivalenti di Alluminio o Ferro), oppure effettuare dosaggi controllati di disinfettante (ipoclorito di sodio). Intervenire con modifiche di gestione (variazione del rapporto di ricircolo della miscela areata per variare il carico del fango), fino a suggerire modifiche dell’impianto con l’adozione dei selettori. Cioè bacini di contatto rapido tra il liquame in ingresso ed il fango di riciclo, posto all’ingresso della vasca di areazione. Quest’ultima soluzione è ovviamente quella che richiederà un certo tempo di realizzazione.
Da queste altre informazioni si può capire come affermare che la depurazione sia un arte non sia del tutto fuori luogo.  Arte ormai praticata e codificata in innumerevoli testi specifici.  Forse meno antica di quella di cui ci raccontava Primo Levi quando ci parlava del mestiere del chimico che si occupa di vernici, e che faceva risalire addirittura a Noè che riceve le istruzioni da Dio per rivestire l’arca di pece. Ma anche chi si occupa di depurazione può far risalire le origini dell’arte che pratica ai bacini di sedimentazione delle acque che risalgono agli egizi.
Quindi il chimico che si occupa di depurazione si deve attivare per preservare il reattore biologico. Che se ben gestito e ben funzionante gli permetterà di avere nel sedimentatore finale una buona separazione del fango attivo dal liquame depurato. Qui le strade dei principali processi dell’impianto di depurazione si dividono: la linea acque dalla linea fanghi. Il terzo ed ultimo racconto sull’arte della depurazione tratterà proprio della linea di trattamento dei fanghi residui.

La depurazione delle acque come “arte”

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*

L’articolo di Giorgio Nebbia pubblicato su questo blog lo scorso 18 Agosto (L’acqua vera) mi da lo spunto per scrivere di depurazione e di ciclo idrico, visto che sono uno dei tanti

bravi nostri colleghi chimici che si occupano in silenzio di analisi delle soluzioni acquose nelle aziende di distribuzione, nelle agenzie di igiene pubblica, nelle fabbriche

Me ne occupo ormai da venticinque anni, e mi sono reso conto che spesso i non addetti ai lavori hanno delle idee piuttosto confuse su quello che facciamo. E quindi riporto un altro interessante passaggio:

mi rendo conto che può sembrare non gratificante dedicarsi all’analisi e allo studio dei liquami zootecnici o dei reflui degli impianti di depurazione urbana, anche se si tratta, solo in Italia, di alcuni miliardi di metri cubi all’anno, da cui potrebbero essere ricavate altre soluzioni forse non potabili, ma utilizzabili in agricoltura (e, con un po’ di furbizia, anche come fonti di metano). La chimica modesta è spesso molto utile per il, paese.

Ringrazio ancora Giorgio Nebbia.

E prima di iniziare a parlare di depurazione di acque reflue vorrei fare un’altra citazione. Questa è tratta da un libro di Piero Bianucci, giornalista, scrittore e divulgatore scientifico, fondatore nel 1981 dell’inserto “Tuttoscienze” del quotidiano “La stampa”. Nel 1994 scrive un romanzo pubblicato da Rusconi, che vince anche il premio Pirandello come opera prima. Si intitola “Benvenuti a bordo”. Lo scrive con l’ambizione di usare lo stile letterario di Piero Chiara. La trama è curiosa e singolare. Arcangelo Menoli, di Brindisi, vede un vecchio dragamine in disarmo della marina militare nel porto della città pugliese. Decide di acquistarlo dopo qualche peripezia burocratica, di trasportarlo a Torino e di farne un ristorante ormeggiato sul Po. Il ristorante però non riesce a decollare, ed alla fine il Menoli finisce per trasformarlo in un rifugio notturno, un alcova, per coppie clandestine e non, desiderose di una intimità che per una ragione o un’altra non riescono a trovare. E gli affari cominciano a prosperare, fino a quando una piena del Po si porta via il dragamine e i sogni del Menoli.

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Ma visto che il romanzo parla di un dragamine ancorato sul Po, l’autore racconta la storia ,comune a tanti altri corsi d’acqua in Italia, del progressivo degrado del fiume, dell’inquinamento che a poco a poco finisce per far sparire i pesci, ed allontanare anche chi,fino agli anni del dopoguerra aveva come destinazione per gli svaghi estivi le rive dei fiumi, che si potevano raggiungere più facilmente e con meno spesa delle ancora non abbordabili spiagge del mare. E della costruzione dell’impianto di depurazione della città di Torino.

Il boom economico, il benessere hanno come rovescio della medaglia l’aumento dell’inquinamento. E già alla fine degli anni sessanta la situazione appare grave. Fiumi coperti da nuvole di schiume da detersivo,acqua che in qualche caso è multicolore.

Torino si dota di un grande impianto di depurazione che raccoglie le acque reflue del capolouogo e dei comuni della cintura. Un impianto che tratta, la ragguardevole cifra di duecento milioni di metri cubi di acque reflue all’anno.

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Io sono un Torinese trapiantato in quel di Varese ormai da decenni. Ma torno spesso nella mia città natale. In uno di questi ritorni vidi questo libro sulle bancarelle di Via Po, che frequentavo anche quando ero studente. Mi attrasse la copertina. Credo che il vero lettore non abbia bisogno di recensioni,a volte i libri si scelgono d’istinto.

Lo aprii, e lessi questo brano, che ovviamente mi incuriosì e mi spinse immediatamente all’acquisto.

Più che una tecnica,la depurazione è un arte,forse l’unica per la quale il ventesimo secolo passerà alla storia. Non sarà dunque fuor di luogo delineare i principi fondamentali della cultura fognaria”.

Il preambolo può sembrare lungo. Era a mio parere necessario.

La storia comincia da molto lontano. Dalle testimonianze ed i ritrovamenti archeologici di Mohenjo-daro città che presentava una vasta rete di canali in mattoni che convogliavano le acque reflue provenienti dalle abitazioni. Siamo nel 2500 aC circa. Ma nell’antichità le fognature più moderne ed efficienti vengono realizzate dai romani. La loro maggior realizzazione in questo campo rimane la cloaca massima iniziata nel VI secolo aC.

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Rovine di una fognatura dei tempi dell’impero romano (Vidigueira, Portogallo).

Con la caduta dell’impero romano non vengono più costruite fognature, e quelle esistenti vengono abbandonate. Bisogna arrivare fino al XVII secolo, quando l’esigenza di costruirle riparte dalla forte urbanizzazione di Parigi, e poi nel XIX secolo a Londra.

E sono proprio gli ingegneri inglesi ed americani a sviluppare il processo a fanghi attivi ancora oggi usato in quasi tutti gli impianti di depurazione a schema classico. Lo sviluppo prende origine alla fine dell’ottocento , per migliorare il processo allora usato per la depurazione delle acque reflue con i filtri percolatori a biomassa adesa. L’areazione dei liquami viene utilizzata inizialmente per ridurre l’odore che si sviluppa dai reflui fognari. Ma ci si accorge che l’areazione del refluo produce un fango. Aerando un liquame contenente sostanze biodegradabili si forma una specie di fanghiglia costituita da colonie di microorganismi aerobi purificando il refluo. Al processo si fa poi seguire una sedimentazione secondaria, e dopo questa operazione il refluo viene sottoposto ad una disinfezione finale, e quindi scaricato nel corpo idrico. I fanghi attivi separati nel sedimentatore finale, sono in parte ricircolati nel bacino di areazione. Questa operazione è fondamentale per mantenere nello stesso una concentrazione ottimale di biomassa sospesa e per depurare al meglio il liquame. Quando mi capita di parlare con studenti universitari in visita all’impianto dove lavoro, cerco di far capire a loro alcune cose. Un bacino di aerazione di un impianto di depurazione o vasca di ossidazione, è sostanzialmente come un qualunque reattore chimico o biochimico. Ma con alcune importanti limitazioni. Cioè il fattore temperatura, che nel corso dell’anno tende a variare. Nel principale impianto che seguo, la temperatura nel bacino di areazione in inverno scende intorno ai 10-12°C,mentre in estate arriva al massimo a 20°C. Molti autori ritengono i processi di depurazione assimilabili ad una reazione chimica del primo ordine cinetico che risponde a questo schema: dx/dt = k(x0-x).  Quidi dx/dt è la velocità di reazione, x0 la quantità di sostanze biodegradabili (praticamente il Bod del refluo fognario da trattare), x la quantità di sostanze eliminate durante il tempo di permanenza nel bacino di areazione. La costante cinetica k varia al variare della temperatura. Kt = k20. 1,065 (t-20). Anche il tempo di permanenza è variabile,visto che la portata dei reflui in arrivo all’impianto è variabile. I bacini di aerazione sono progettati per tenere conto di queste variazioni. Ma il chimico addetto al controllo di processo deve sostanzialmente controllare un reattore nel quale non è stato lui ad avere impostato alcuni parametri fondamentali. Nel corso delle visite degli studenti non dimentico mai di farlo notare. Va detto che la tecnica degli impianti a fanghi attivi è ormai consolidata. Ma quando si inizia a lavorare su un impianto di trattamento delle acque reflue, ci si rende conto abbastanza presto che se è fondamentale avere ben presente la teoria, occorre anche sviluppare una sorta di sesto senso. Cercare di capire in anticipo che cosa può aver provocato inconvenienti, o riduzione della capacità depurativa. Sbalzi termici,ingresso di liquame con concentrazioni elevate di sostanze tossiche o inibenti. E’ una sensibilità che richiede (come per qualunque altro lavoro) la crescita di una esperienza sul campo. Altro esempio che spesso mi piace citare è questo: se io costruisco due impianti di depurazione identici, ma che trattano liquami di diversa provenienza, è quasi certo che incontrerò problemi di gestione diversi, e sarò chiamato ad eventualmente intervenire in maniera diversa. Ecco perché, concordando con Piero Bianucci si può definire la depurazione un arte più che una tecnica. Ma nel praticare quest’arte l’insight, l’abito mentale del chimico è di grande aiuto. Fondamentale per acquisirne al meglio i segreti, i piccoli trucchi.

L’argomento depurazione come “arte” non si può esaurire con questo articolo. E quindi seguendo lo schema che su questo blog ci ha fatto conoscere meglio l’energia elettrica, penso sia giusto scrivere ancora qualche cosa con articoli successivi, per rendere la lettura più agevole.

* Mauro Icardi è tecnico di laboratorio presso una azienda che si occupa della gestione integrata delle acque in provincia di Varese.