La frazione solida nelle acque di scarico
Tutte le sostanze “contaminanti”, ad esclusione dei gas disciolti, contribuiscono alla
frazione solida delle acque di scarico. La frazione solida, a sua volta, può essere distinta in
una frazione organica ed in una frazione inorganica.
Effetti della frazione solida ed importanza della riduzione
Frazione organica ed inorganica: azioni fisiche di sedimentazione in bacini, ostruzione delle
tubazioni, blocco delle pompe e intasamento dei sistemi di filtrazione.
Frazione organica: la sua decomposizione comporta consumo di ossigeno e produzione di
ammoniaca.
La frazione solida origina da:

materiali fecali

residui non utilizzati di alimento

sabbia, terra, ecc.

microrganismi e macrorganismi inferiori

residui di origine vegetale
Gli effluenti di scarico delle piscicolture differiscono sostanzialmente dalle acque di scarico
civili, dai rifiuti agro-industriali e dai liquami di allevamento.
I materiali fecali contengono tipicamente sia sostanze digerite che indigerite, racchiuse
insieme in un rivestimento mucoso. Le deiezioni vengono generalmente prodotte in forme
filamentose allungate, ma questo può essere variabile in funzione delle specie.
I materiali fecali sono generalmente più densi dell’acqua, ma le particelle più piccole
possono flottare soprattutto nei sistemi con acqua molto turbolenta o in acque sature di
ossigeno, dove l’intrappolamento di aria può causare il galleggiamento delle particelle.
Caratterizzazione dei solidi
La frazione solida degli effluenti dalle piscicolture può essere caratterizzata in base a 3
criteri:

dimensione e stato delle particelle

caratteristiche chimiche

distribuzione dimensionale delle particelle
Classificazione delle particelle solide nell’acqua (mm)
Sedimentabili
Disciolti
10-8
10-7
ioni organici
e inorganici
Colloidali
10-6
10-5
10-4
Virus
Sospesi o non filtrabili
10-3
10-2
Batteri
Alghe
Sedimentabili: > 10-2 mm, sedimentano in cono Imhoff in 1 h
Disciolti: < 10-3 mm, filtrano attraverso membrana con pori 1,2 mm
Sospesi: > 10-3 mm, non filtrano attraverso membrana con pori 1,2 mm
10-1
1
Campione tal quale
Acqua
(umidità)
Solidi totali
(sostanza secca)
Solidi volatili
(frazione organica)
T.Q. = peso fresco = peso totale
Umidità
T.S. = S.T. = s.s.
V.S. = S.V. = s. org.
Ashes = Cen. = s. inorg
Ceneri
(inorganica)
mg, g, kg
% T.Q.
% T.Q., mg l-1
% T.Q., mg l-1, % T.S.
mg l-1
Classificazione
dei solidi in base
alla suscettibilità
ai trattamenti
fisici
Solidi totali
Disciolti
o filtrabili
Sospesi
o non filtrabili
quelli che filtrano
attraverso una membrana
con pori 1,2 mm
quelli che non filtrano
attraverso la membrana
Sedimentabili
Non sedimentabili
quelli che sedimentano in un cono
Imhoff in 1 ora
quelli che non sedimentano nel
cono Imhoff
Solidi sospesi
(non filtrabili)
Vengono
trattenuti da un
filtro (membrana
porosa) e si
quantificano per
via gravimetrica,
pesando il filtro
con i solidi
trattenuti (mg/l)
Solidi
sedimentabili
Sedimentano in 1 ora in un cono
Imhoff e si quantificano per via
volumetrica, leggendo il livello
corrispondente direttamente sul cono
graduato (ml/l)
Classificazione
dei solidi in base
alla suscettibilità
ai trattamenti
biologici
Solidi totali
Ceneri
20 – 30%
Particolato
75%
Solidi volatili
70 –80%
Solubili
25%
Solidi volatili sospesi
Non
Biodegradabili
Solidi volatili solubili
Biodegradabili
98% dei S.V.sol.
55-70% dei
S.V.sosp.
BOD (Biological Oxygen Demand) e COD (Chemical Oxygen Demand)
richiesta biologica
L’unità di misura del BOD e COD è: mg (di O2)/l
Il pH
È il
logaritmo negativo
moli/l
Alcalinità e acidità
Per alcalinità di una soluzione si intende la sua capacità di reagire con gli ioni
idrogeno, cioè di neutralizzare gli acidi.
Per acidità pertanto si intenderà la capacità di reagire con le basi e quindi di
neutralizzare le basi.
L'alcalinità e l'acidità sono dunque una misura del potere tamponante dell'acqua nei
confronti rispettivamente degli acidi e delle basi.
La definizione fornita sopra si riferisce a quella che viene chiamata alcalinità
«stechiometrica».
Si definisce, invece, alcalinità «attuale» la concentrazione degli ioni OH-. Questa si
può calcolare misurando il pH e tenendo conto del valore del prodotto ionico dell'
acqua alla temperatura alla quale il pH è stato determinato.
L'alcalinità stechiometrica viene convenzionalmente espressa in mg/l di
carbonato di calcio o in gradi francesi. Nelle acque naturali essa è dovuta
fondamentalmente agli ioni carbonato, CO3 2-, e bicarbonato, HCO3- e, se il pH è
sufficientemente elevato, agli ioni ossidrile.
Gli anioni di parecchi acidi deboli (ad esempio gli ioni solfuro, bisolfuro, fosfato e
borato) e l'ammoniaca possono però reagire con gli ioni H+, e quindi contribuire ad
aumentare l'alcalinità.
L' acido debole che più comunemente si trova disciolto in acqua è comunque l'acido
carbonico, H2CO3; esso si forma quando l' anidride carbonica, atmosferica o
proveniente dal sottosuolo oppure proveniente dalla decomposizione aerobica delle
sostanze organiche, si discioglie in acqua:
(1)
CO2 (gas)  CO2 (aq)
l' equilibrio è tanto più spostato verso destra quanto maggiore è la pressione
parziale dell'anidride carbonica nella fase gassosa;
(2)
CO2(aq) + H2O  H2CO3 (aq)
(3)
H2CO3 (aq)  H+ + HCO3-
(4)
HCO3-  H+ + CO32-
gli equilibri (3) e (4) tendono a spostarsi a destra al diminuire della concentrazione
degli ioni idrogeno e quindi la concentrazione di ioni bicarbonato e carbonato, a
parità di tutte le altre condizioni, cresce all’aumentare del pH. Un’acqua naturale
può avere pH basico nel caso in cui in essa siano disciolti sali che danno idrolisi
basica, ad esempio bicarbonato di calcio oppure bicarbonato di sodio, oppure
sostanze basiche come ammoniaca.
Nelle acque naturali l' alcalinità ha una notevole importanza perché svolge una
funzione di tampone nei confronti delle variazioni di pH provocate da scarichi non
controllati di soluzioni acide o basiche (al proposito si tenga presente che lo ione bicarbonato, oltre a reagire con gli acidi, può reagire anche con le basi secondo
reazioni del tipo HCO3- + OH-  CO32- + H2O) o dall’attività fotosintetica (questa,
comportando consumo di anidride carbonica, favorisce aumenti del pH).
La NTAC (National Technical Advisory Committee) stabilisce un valore minimo di 20
mg/1 di carbonato di calcio per la vita dei pesci e valori superiori a 25 mg/l per una
buona produttività.
Al crescere dell’alcalinità di norma diminuisce la aggressività di un’acqua cioè la
sua capacità di produrre fenomeni corrosivi; l’aggressività, nel caso delle acque
naturali, dipende fondamentalmente dalla concentrazione dell’anidride carbonica
libera: questa infatti reagisce con lo strato di carbonato di calcio protettivo, che si
forma normalmente sulle tubazioni, trasformandolo in bicarbonato di calcio molto
più solubile, e porta allo scoperto il metallo che a sua volta può essere aggredito
dall’acido carbonico e dall’ossigeno disciolto con formazione di ruggine.
Per quel che concerne le acque ad usi agricoli, gli ioni ossidrile presenti in caso di
forte alcalinità possono causare la precipitazione del ferro sotto forma di idrossido
determinando il fenomeno della clorosi nelle piante. Perché non si manifestino
questi effetti è necessario che l’alcalinità sia inferiore a 600 mg/l.
Gli elementi nutritivi: N, P e K
Nell’utilizzo agronomico:
rappresentano gli elementi fertilizzanti per la coltura
Nei processi di trattamento biologico:
influenzano l’attività biologica di degradazione
(es. rapporto C/N, rapporto BOD/N/P)
Per quanto riguarda l’impatto ambientale:
N  emissioni in atmosfera di NH3, N2O, lisciviazione dei
nitrati nelle falde eutrofizzazione delle acque
P  eutrofizzazione delle acque
Il rapporto tra gli elementi nutritivi: N/P
L’azoto e il fosforo vengono rilasciati dal mangime inutilizzato, vengono emessi con le feci
e vengono escreti dai pesci come urine e tramite le branchie.
Come già visto, concentrazioni elevate di azoto e fosforo determinano una situazione
chiamata “stato ipertrofico”, che può stimolare la crescita e il cosiddetto “bloom” algale,
fino ad uno stato denominato “eutrofia”. Il bloom algale è estrememente dannoso per
l’ecosistema acquatico, soprattutto perché il processo di degradazione delle alghe morte e
depositate al fondo comporta una drastica riduzione dei livelli di ossigeno disciolto.
Negli ecosistemi marini la crescita del fitoplancton è generalmente limitata dalla
disponibilità di azoto, mentre
negli ecosistemi d’acqua dolce l’elemento limitante è normalmente il fosforo.
Da questo deriva che un eccesso di azoto può causare blooms algali negli ecosistemi marini,
mentre un eccesso di fosforo può causare blooms algali negli ecosistemi di acqua dolce.
Quindi il rapporto tra la quantità di azoto totale e fosforo totale (N/P) disciolti nell’acqua
può essere utilizzato per verificare il potenziale delle sorgenti di inquinamento a causare lo
stato eutrofico.
Analisi del rapporto N/P effettuate in prossimità degli scarichi di allevamenti in gabbie
galleggianti hanno evidenziato come le caratteristiche degli effluenti di acquacoltura, da
questo punto di vista, si avvicinino molto alle caratteristiche degli scarichi municipali.
Parametri microbiologici
Escherichia coli
Caratteristiche dei gas
Anidride carbonica CO2
Ammoniaca NH3
 origina
 origina
dalle attività metaboliche e dalle
degradazioni aerobiche ed anaerobiche
delle deiezioni ed in generale della
sostanza organica dei sedimenti
è
più pesante dell’aria atmosferica, si
dispone negli strati bassi
 inodore
 effetti
ed incolore, non avvertibile
ambientali: gas ad effetto serra
 concentrazione
in atmosfera = 0,035%
dalle degradazioni aerobiche e
soprattutto anaerobiche delle deiezioni ed
in generale della
è
più leggero dell’aria atmosferica,
volatilizza facilmente
 odore
caratteristico acre e pungente ed
incolore, distintamente avvertibile a
concentrazioni di 5 ppm
 effetti
ambientali: acidificazione dei suoli,
eutrofizzazione (indirettamente)
Metano CH4
Protossido d’azoto N2O
 origina
 origina
dalle degradazioni anaerobiche
delle deiezioni e della sostanza organica
dei sedimenti
è
più leggero dell’aria atmosferica,
volatilizza facilmente
 inodore
 effetti
dalle degradazioni aerobiche
è
più leggero dell’aria atmosferica,
volatilizza facilmente
 effetti
ambientali: gas ad effetto serra
ed incolore, non avvertibile
ambientali: gas ad effetto serra
Idrogeno solforato H2S
 origina
dalle degradazioni anaerobiche
delle deiezioni e della sostanza organica
dei sedimenti
è
più pesante dell’aria atmosferica, si
concentra negli strati bassi
 odore
caratteristico solforato, giallo
 effetti
ambientali: acidificazione
L’ ammoniaca è il gas più studiato.
E’ utilizzato come gas “di
riferimento” per valutare l’impatto
in atmosfera di sistemi di
allevamento e di sistemi di
gestione/trattamento degli
scarichi
Atmosfera e
sedimenti