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Depurazione delle Acque
La legislazione delle acque
Il legislatore distingue le acque destinate al consumo umano
dalle acque reflue o da depurazione.
Le caratteristiche delle acque destinate al consumo umano sono stabilite nel
D.Lgs. n° 31 del 02/02/2001 che all’art. 2 stabilisce quali acque si intendono
destinate al consumo umano, mentre l’art. 3 esclude dalle caratteristiche delle
acque sancite da tale decreto, le acque minerali naturali o medicinali.
L’utilizzo e la commercializzazione delle acque minerali naturali sono regolamentate dal
D.Lgs. n° 105 del 25/01/92 che all’art.1 definisce e caratterizza tali acque.
Il D.Lgs. n°152 del 11/05/99, integrato e modificato dal D.Lgs. 258 del 18/08/2000, tutela
le acque dall’inquinamento siano esse superficiali, sotterranee o marine.
A norma
del D.Lgs. 339 del 04/08/99, il termine "acqua di sorgente" è riservato
alle acque destinate al consumo umano, allo stato naturale e imbottigliate alla
sorgente che, avendo origine da una falda o giacimento sotterraneo,
provengano da una sorgente, che sgorgano naturalmente o vengono perforate.
La Regione Marche con delibera n°302 del 29/02/2000 stabilisce il piano di
tutela delle acque a norma del D.Lgs. 152/1999.
LA NATURA DELLE SOSTANZE
INQUINANTI
L’acqua non è mai chimicamente e batteriologicamente pura, come si pensa
comunemente, perché contiene una grande quantità di microrganismi invisibili ad
occhio nudo che svolgono il ruolo di mineralizzazione della sostanza organica; i
minerali che si formano saranno poi riutilizzati da altri organismi detti autotrofi e
litotrofi. L’acqua svolge per questa ragione la funzione di collegamento fra mondo
inorganico e organico; ciò significa che è possibile e anzi auspicabile, trovare
batteri, funghi, alghe, protozoi. La grande maggioranza di questi è innocua, ma
l’acqua può contenere anche batteri e microrganismi patogeni per l’uomo; in
questo caso si dice che essa è contaminata.
Per costruire un impianto di depurazione
•Ogni attività umana, industriale o agricola ha bisogno di H2O che proviene da
fonti naturali (fiumi, laghi, sorgenti…). Dopo l’utilizzazione, l’H2O, inquinata
da sostanze diverse, prima di essere evacuata verso un ricettore (fiume, lago…)
deve essere sottoposta a trattamenti che separino da essa le sostanze inquinanti.
Bisogna riportare le concentrazione delle acque reflue a livelli accettabili e non
uguali a quelli delle acque potabili.
•Per proteggere un impianto di depurazione bisogna conoscere:
• quantità di H2O utilizzata o dal singolo abitante o dalle industrie nei processi
di lavorazione.
• inquinamento prodotto
Dopo aver determinato i precedenti requisiti è possibile costruire un
depuratore.
I tipi di depurazione dell’acqua si
possono dividere in due
categorie :
• Trattamenti chimici.
• Trattamenti biologici.
Noi affronteremo il trattamento
biologico, che si divide in tre fasi
distinte.
Trattamenti Primari
Trattamenti Secondari
Trattamenti Terziari
Depurazione biologica dell’acqua da reflui di tipo
urbano e industriale
• I trattamenti primari sono costituiti dalla grigliatura,desabbiatura, deoleazione. Questi
hanno lo scopo di eliminare problemi di eutrofizzazione o intasamento delle pompe
presenti nell’impianto.
• I trattamenti secondari hanno lo scopo di eliminare le sostanze presenti nell’acqua. La
depurazione biologica trasforma le sostanze organiche solubili in sostanze insolubili e
facilmente sedimentabili.
• I trattamenti terziari hanno lo scopo di eliminare la carica batterica presente
nell’effluente in uscita.
Microbiologia
I batteri in un impianto di
depurazione
metabolizzano le sostanze
biodegradabili presenti nel
refluo per accresere la
loro biomassa
Tale crescita batterica
segue:
La cinetica di ordine zero
L’equazione MichaelisMenten
COS’ È IL FIOCCO ?
È un insieme di particelle gelatinose
di qualche millimetro, formate
principalmente da molecole
organiche in via di decomposizione e
da composti inorganici, ed insieme a
questi,si trovano soprattutto batteri
QUALITA’ DEL FIOCCO
Essa dipende da cinque fattori:
• Ossigenazione
• pH
• Temperatura
• Composizione del refluo e presenza di
metalli pesanti
• Turbolenza
COME SI FORMA IL
FIOCCO
•
•
•
•
Fase di aggregazione
I batteri metabolizzano le biomolecole
Vivace ossigenazione e accrescimento della biomassa
Autossidazione cellulare e morte di molte cellule
PROBLEMI NELLA FORMAZIONE
DEL FIOCCO
•
•
•
•
Rigonfiamento dei fiocchi (bulking)
Formazione di schiume biologiche
Crescita dispersa
Formazione di fiocchi troppo piccoli
(pin point)
POPOLAZIONE DEI FANGHI
ATTIVI
Nella vasca di aerazione ci sono tre gruppi
di microrganismi:
• Batteri
• Protozoi
• Rotiferi e Nematodi
I BATTERI
I batteri eterotrofi saprofiti, cioè quelli che si nutrono di
strutture cellulari di organismi morti, sono i più importanti.
Essi infatti sono responsabili sia della depurazione aerobia
sia della formazione di colonie fioccose.
ZOOGLEA RAMIGERA
Questo batterio forma colonie
fioccose, che compongono il
fiocco
ESAME MICROBIOLOGICO
L’analisi batteriologica non ha lo scopo di svelare direttamente la presenza
di microrganismi patogeni nell’acqua, quanto quello di stabilire la sua eventuale
contaminazione con materiale di provenienza fecale.
- La presenza di microrganismi di origine fecale indica che l’acqua, anche se
non contiene agenti patogeni al momento delle analisi, li potrà contenere in
seguito.
- L’inquinamento fecale può essere meglio determinato dalla ricerca di quelle
specie batteriche normalmente contenute nell’intestino umano e degli animali in
notevole quantità, come l’Eschierichia coli, gli Streptococchi fecali e gli
anaerobi sporigeni di cui il più significativo è il Clostridium perfrigens.
- Le acque superficiali, anche di buona qualità, non sono mai potabili; in linea
generale si ritiene che l’acqua sia batteriologicamente pura ed esente da pericoli
quando la sua flora è limitata a microrganismi ambientali adattati alla vita
acquatica.
TECNICHE UFFICIALI PER I COLIFORMI E GLI
STREPTOCOCCHI
Le tecniche ufficiali usate per quantificare i Coliformi e gli Streptococchi presenti nelle acque si possono raggruppare in due
grandi categorie: tecnica statistica dell’MPN (Most Probable Number) e quella dell’enumerazione reale delle MF (Membrane
Filtranti).
- Tecnica dell’MPN: è un metodo fondato sulla elaborazione statistica dei dati positivi e negativi ricavati da più semine in
opportuni terreni colturali liquidi. Si sfrutta la caratteristica fisiologica tipica dei Coliformi di fermentare il lattosio con
produzione di gas e acidificazione del mezzo di coltura. Si considerano positivi i provettoni che presentano torbidità e
soprattutto formazione di gas, che sta a indicare l’avvenuto attacco fermentativo dello zucchero provocato con gran
probabilità dai Coliformi. Attraverso la formula di Thomas si risale al presunto titolo batterico del campione di partenza:
numero batteri/100 ml= P/ NT x 100
P= numero di provettoni positivi
T= volume totale del campione inoculato in tutti i provettoni
N= volume del campione nei provettoni negativi
Ovviamente più grande sarà il volume sottoposto ad analisi più attendibile sarà il risultato. Si possono comunque ottenere
letture immediate della carica batterica attraverso la consultazione di tabelle standardizzate: tabella di McCrady. I risultati
analitici dei test batteriologici eseguiti con diluizioni decimali multiple, allestendo 3 o 5 provette per diluizione, vengono
espressi in “codici”; il codice è un insieme di tre numeri rappresentanti ciascuno il numero di provette positive della
corrispondente diluizione.
- Tecnica dell’MF: le membrane filtranti furono usate per la prima volta nel 1947 per l’esecuzione di analisi quantitative
batteriche nelle acque. La membrana filtrante (MF) è una membrana sterile di acetato di cellulosa adatta a trattenere Batteri o
altri microrganismi. Di porosità variabile da 0.2 m a 0.45 m, è in grado di trattenere sulla sua superficie microrganismi di
dimensioni maggiori che, successivamente posti su un determinato terreno colturale, si sviluppano dando luogo a colonie
batteriche ben visibili ed enumerabili; infatti grazie alla porosità del filtro si avrà per capillarità il passaggio delle sostanze dal
mezzo di coltura alla superficie superiore della membrana, favorendo così lo sviluppo di colonie tipiche. Il numero di UFC
(Unità Formanti Colonie), in base al volume di campione filtrato, potrà essere riportato a volumi standard (per esempio a 100
ml). Questa tecnica è stata velocemente inserita negli Standard Methods americani accanto a quella dell’MPN per l’analisi
delle acque, grazie ai diversi vantaggi operativi che offre.
I parametri analitici che
bisogna controllare in
un impianto di
depurazione sono
principalmente due :
BOD (Domanda
Biologica di Ossigeno)
COD (Domanda
Chimica di Ossigeno)
Analisi chimiche
ASSORBIMENTO ATOMICO: CALCIO
PRINCIPIO DEL METODO: il CALCIO viene determinato mediante spettrofotometria di assorbimento
atomico, per mezzo di aspirazione diretta in fiamma aria/acetilene di tipo riducente, alla lunghezza d’onda di
422,7 nm.
CAMPO DI APPLICAZIONE: il metodo è applicabile alle acque potabili, naturali, di scarico e di mare per
concentrazioni comprese fra 0,1 e 6 mg/l di Ca. Concentrazioni più elevate possono essere determinate
diluendo opportunamente il campione. Nel caso si debba tener conto dell’effetto matrice del campione o le
concentrazioni da determinare siano notevolmente basse si ricorrerà al metodo delle aggiunte
ASSORBIMENTO ATOMICO IN EMISSIONE: SODIO
PRINCIPIO DEL METODO: il SODIO viene determinato mediante spettrofotometria di assorbimento
atomico alla lunghezza d’onda di 589,0 nm.
CAMPO DI APPLICAZIONE: il metodo è applicabile alle acque naturali, di scarico e di mare per
concentrazioni comprese fra 0,02 e 1 mg/l di Na. Concentrazioni più elevate possono essere determinate
diluendo opportunamente il campione. Nel caso si debba tener conto dell’effetto matrice del campione o le
concentrazioni da determinare siano notevolmente basse si ricorrerà al metodo delle aggiunte.