Depurazione 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 legislazione delle acque

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.

LA NATURA DELLE SOSTANZE LA NATURA DELLE SOSTANZE INQUINANTIINQUINANTI

•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.

Per costruire un impianto di depurazione

Trattamenti Primari

Trattamenti Secondari

Trattamenti Terziari

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.

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.

MicrobiologiaI 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 Michaelis-Menten

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 BATTERII 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

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.

ESAME MICROBIOLOGICO

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 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.

TECNICHE UFFICIALI PER I COLIFORMI E GLI STREPTOCOCCHI

I parametri analitici che bisogna controllare in un impianto di depurazione sono principalmente due :

BOD (Domanda Biologica di Ossigeno)

COD (Domanda Chimica di Ossigeno)

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 ASSORBIMENTO ATOMICO IN EMISSIONEEMISSIONE: SODIO: 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.

Analisi chimiche