Tipologia delle acque di scarico e parametri
caratteristici
I principali tipi di acque di scarico conferite agli impianti di
depurazione sono:
domestiche
industriali
di infiltrazione
meteoriche
Le caratteristiche di queste acque possono essere suddivise in:
fisiche
chimiche
biologiche
L’insieme di queste caratteristiche definisce il tipo di acqua da
trattare e di conseguenza l’accettabilità o meno da parte
dell’impianto di trattamento o del corpo idrico di destino.
Principali inquinanti dell’acqua di
scarico
Composizione tipica di un refluo
urbano
Unità
di misura
Solidi totali (TS)
mg/l
Solidi sospesi totali (TSS)
mg/l
Solidi sedimentabili
ml/l
BOD5
mg/l
TOC
mg/l
COD
mg/l
Azoto totale
mg/l
Azoto organico
mg/l
Ammoniaca
mg/l
Nitriti
mg/l
Nitrati
mg/l
Fosforo totale
mg/l
Fosforo organico
mg/l
Fosforo inorganico
mg/l
Cloruri
mg/l
Solfati
mg/l
Alcalinità (come CaCO3)
mg/l
Grassi
mg/l
Coliformi totali
N°/100ml
VOC
μg/l
Inquinante
debole
350
100
5
110
80
250
20
8
12
0
0
4
1
3
30
20
50
50
106-107
< 100
Concentrazione
media
720
220
10
220
160
500
40
15
25
0
0
8
3
5
50
30
100
100
107-108
100-400
forte
1200
350
20
400
290
1000
85
35
50
0
0
15
5
10
100
50
200
150
107-109
>400
Caratteristiche fisiche
Solidi







I solidi si suddividono in:
solidi totali (TS): somma dei solidi sospesi e filtrabili. Rappresentano la
totalità delle sostanze presenti nell’acqua.
solidi totali volatili (TVS): frazione volatile dei solidi totali ossidabile a
550°C.
solidi sospesi totali (TSS): frazione solida contenuta in un’acqua
recuperabile tramite filtrazione a 0.45 micron.
solidi sospesi totali volatili (TVSS): frazione dei solidi sospesi ossidabile a
550°C che rappresenta approssimativamente la frazione organica dei
solidi sospesi.
solidi filtrabili (disciolti): solidi colloidali e disciolti presenti nell’acqua e
non trattenuti dalla filtrazione a 0.45 micron.Solidi
Solidi sospesi sedimentabili: frazione di solidi sospesi che sedimentano
entro un tempo fissato in un contenitore (detto anche volume del
fango).
Figura 1 – Relazioni esistenti tra le forme di solidi nelle
acque reflue e non. Nella maggior parte della letteratura, i
solidi che passano attraverso il filtro vengono denominati
solidi disciolti.
Campione
Cono
Imhoff
Evaporazione
Filtro
TS =solidi totali
Solidi
sedimentabili
TS
Evaporazione
TSS = solidi sospesi totali
TVSS = solidi volatili sospesi
TVS = solidi volatili totali
Muffola
TSS
TVS
Muffola
TVSS
Odori




Le emissioni maleodoranti provenienti dai processi depurativi sono
essenzialmente legate ai composti gassosi prodotti nella decomposizione
delle sostanze organiche e solforate, ad esempio ad opera dei batteri
solfatoriduttori.
Gli effetti legati alle emissioni maleodoranti sulle persone sono
essenzialmente psicologici: essi tuttavia possono indurre disturbi fisici quali
inappetenza, riduzione del consumo idrico, nausea e vomito.
Un efficiente controllo, sia in fase di progettazione sia di gestione è quindi
indispensabile.
La determinazione degli odori è ancor oggi affidata a metodi semi-empirici a
causa delle ridottissime concentrazioni in gioco ed alla variabilità dei fattori
che rendono estremamente soggettiva e scarsamente riproducibile la
determinazione stessa. Sono stati sviluppati alcuni strumenti atti alla
determinazione di queste sostanze, dette olfattometri, che si basano su
determinazioni statistiche e diluizioni standardizzate dell’aria da analizzare.
Nelle tabelle seguenti sono elencati alcuni composti responsabili dell’emissione
di odori da acque non trattate e le relative soglie di percezione.
Tabella 1 – Composti odorosi associati all’acqua reflua non trattata.
Composto
Ammine
Ammoniaca
Diammine
Acido solfidrico
Mercaptani (metil- e etil-)
Mercaptani (butil- e crotil-)
Solfuri organici
Scatolo
Formula chimica
CH3NH2·(CH3)3H
NH3
NH2(CH2)4, NH2(CH2)5NH2
H2S
CH3SH, CH3(CH2)SH
(CH3)3CSH, CH3(CH2)3SH
(CH3)2S, (C6H5)2S
C9H9N
Qualità dell’odore
Odore di pesce
Odore ammoniacale
Carne andata a male
Uova marce
Cavolo andato a male
Moffetta
Cavolo marcio
Materia fecale
Tabella 2 – Soglie di odore per i composti odorosi associati
alle acque reflue non trattate.
Composto
Ammoniaca
Cloro
Dimetilsolfuro
Difenilsolfuro
Etil-mercaptano
Acido solfidrico
Indolo
Metilammina
Metil-mercaptano
Scatolo
Formula chimica
NH3
Cl2
(CH3)2S
(C6H5)2S
CH3(CH2)SH
H2S
C8H7N
CH3NH2
CH3SH
C9H9N
Soglia dell’odore, ppm
Percezione
Riconoscimento
17
37
0.080
0.314
0.001
0.001
0.0001
0.0021
0.0003
0.001
< 0.00021
0.00047
0.0001
4.7
0.0005
0.001
0.001
0.019
Temperatura



La temperatura dell’acqua di scarico è normalmente maggiore
rispetto a quella di corpi idrici in equilibrio con l’ambiente
circostante a causa degli scarichi domestici ed industriali.
L’intervallo di variazione annuale è compreso tra 10 e 21°C
dipendendo in maniera sostanziale dalla dislocazione
geografica e dalla stagione.
L’importanza della temperatura dell’acqua di scarico è
fondamentale sia per quanto riguarda il processo (la solubilità
dell’ossigeno è funzione della temperatura, quindi i processi
aerobici sono direttamente influenzati[1] sia per ragioni di
impatto ambientale (lo scarico di acque a temperature
diverse rispetto a quella di equilibrio può sconvolgere
completamente la fauna e la flora del corpo idrico recettore).
[1] Da ciò dipendono anche i parametri cinetici e quindi
anche il dimensionamento della sezione dell’impianto.
Tipiche variazioni delle temperature mensili
delle acque reflue
Temperatura, °C
30
20
10
0
-10
G
F
M
A
M
G
Temperatura massima dell'aria
Temperatura minima del refluo
L
A
S
O
N
D
Temperatura massima del refluo
Densità

E’ definita come massa per unità di volume. E’ un parametro importante nel
dimensionamento delle vasche di sedimentazione a causa della possibile
formazione delle “correnti di densità”. Nel caso dell’acqua proveniente in
massima parte da scarichi domestici, la densità è uguale a quella dell’acqua
pura alla stessa temperatura.
Colore

Il colore dell’acqua di scarico è in stretta relazione con la sua maggiore o
minore setticità. Acque di colore grigio-marrone possono essere definite
“fresche” ossia non si sono ancora instaurati fenomeni biologici anaerobici.
Un’acqua di colore nero è definita “settica”: si tratta in questo caso di
un’acqua in cui la sostanza organica contenuta ha subito o sta subendo
trasformazioni ad opera di microrganismi anaerobici.
Torbidità

La torbidità è una misura della proprietà dell’acqua di trasmettere la luce. E’
considerato un indice della qualità dell’acqua scaricata rispetto ai composti
colloidali e in sospensione.
Caratteristiche chimiche
Le caratteristiche chimiche di un’acqua
possono essere discusse facendo
riferimento a tre classi fondamentali:



materiale organico
materiale inorganico
gas disciolti
Materiale organico
I principali costituenti del materiale organico
contenuto in un’acqua sono:






proteine
carboidrati
grassi e oli
tensioattivi
composti a basso peso molecolare
pesticidi



Il contenuto organico in un’acqua viene normalmente
quantificato, nel caso di analisi di routine utilizzando tecniche
analitiche che determinino complessivamente o diano
comunque informazioni sul contenuto globale di queste
sostanze nell’acqua.
Le determinazioni più utilizzate sono il BOD, il COD ed il TOC.
Le unità di misura caratteristiche per i parametri di
monitoraggio chimici sono generalmente i mg/l o i g/m3. nel
caso di elementi in tracce possono essere utilizzati anche i
microgrammi/l.
nel caso di sistemi diluiti, come le acque naturali e la maggior
parte delle acque di scarico, i mg/l possono anche essere
scambiati con le parti per milione (ppm), unità di misura
massa/massa. Anche i gas disciolti, come ad esempio
l’ossigeno, vengono normalmente misurati in mg/l o g/m3. La
tabella seguente elenca le unità di misura normalmente
utilizzate nelle determinazioni fisiche e chimiche di un’acqua.




Il carico organico, cioè la quantità di sostanze organiche che devono essere
trattate costituisce un parametro indispensabile per la scelta ed il successivo
dimensionamento di qualsiasi sistema di trattamento e smaltimento delle
acque reflue.
La grandezza più facilmente misurabile collegata alla determinazione del
carico organico si indica con COD, che rappresenta la quantità di ossigeno
richiesta per ossidare chimicamente tutte le sostanze ossidabili presenti nel
campione.
Questo parametro individua non solo le sostanze ossidabili biologicamente
ma anche le sostanze organiche non biodegradabili ossidate solo
chimicamente. Tra i vari componenti che costituiscono l’insieme dell’unico
parametro chiamato COD, riveste particolare interesse quella frazione detta
RBCOD (“Readily biodegradabile COD”, COD prontamente biodegradabile).
La presenza di queste sostanze accelera notevolmente il processo di
denitrificazione (riduzione biologica dei nitrati ad azoto molecolare) ed è
fondamentale nel processo di abbattimento del fosforo.
COD



E’ una tecnica relativamente veloce (circa 3 ore) e
riproducibile, basata sull’ossidazione chimica di tutti i
composti carboniosi presenti nell’acqua.
Questo tipo di ossidazione è poco efficace nel caso di
composti volatili a causa del fatto che ad alta temperatura
questi composti sono presenti in fase gas e quindi solo
parzialmente in contatto con l’ossidante.
La presenza di alogeni può interferire con il catalizzatore per
dare precipitati. L’ossidazione viene condotta ad alta
temperatura a riflusso utilizzando bicromato in ambiente
acido per H2SO4 come ossidante in presenza di catalizzatori
quali il solfato d’argento. BOD e COD sono due misure in
stretta connessione. Il rapporto medio tra BOD5 e COD in
un’acqua di scarico domestica va da 0.4 a 0.8.
Frazioni della sostanza organica in un refluo grezzo espressi come COD
nell’ipotesi di un COD totale pari a 400 mg/l
10
Inerti
60
Prontamente
biodegradabile
100
110
Rapidamente idrolizzabile
Lentamente idrolizzabile
20
Eterotrofi non
denitrificanti
59
Eterotrofi denitrificanti
40
Inerti
COD
solubile
sospeso
RBCOD




Il COD totale può essere suddiviso fondamentalmente in una frazione solubile ed in una
frazione particolata (cioè insolubile), ciascuna delle quali è a sua volta suddivisibile in due
frazioni, una biodegradabile e l’altra non biodegradabile. La frazione solubile biodegradabile è
rappresentata dal substrato rapidamente biodegradabile (RBCOD, “Readily biodegradable COD”)
e da parte del substrato rapidamente idrolizzabile[1].
L’RBCOD è costituito da molecole di piccole dimensioni che possono essere direttamente
metabolizzate: sono acidi grassi volatili, alcoli (etanolo, metanolo), peptoni ed amminoacidi.
Rappresenta in genere circa il 10-20% del COD totale di un’acqua reflue civile non sedimentata.
Gli acidi grassi volatili e specialmente l’acido acetico, rappresentano la maggior parte
dell’RBCOD con una percentuale generalmente pari al 50-70%. La determinazione di tale
frazione può essere effettuata per via respirometrica mediante uno specifico test per la
determinazione diretta dell’RBCOD. Semplificando, essa può essere quantificata tramite il
metodo di Mamais e Jenkins (1991) nel quale viene determinata la frazione solubile del COD
(SCOD) tramite pre-trattamento del campione con solfato di zinco a pH = 10.5 e filtrazione
dello stesso su filtro da 0.45 micron. Sottraendo il valore dell’SCOD dell’effluente da quello
dell’influente è possibile risalire al valore di COD solubile prontamente biodegradabile (RBCOD).
[1] Un substrato è rapidamente biodegradabile o rapidamente idrolizzabile se viene rimosso in
un tempo pari a qualche ora o alla frazione di ora. E’ lentamente biodegradabile se per la sua
degradazione è necessario un tempo da diverse ore fino ad uno o più giorni. Questa distinzione
basata sul tempo necessario per la biodegradazione si rapporta al tempo effettivamente
disponibile in un impianto di depurazione convenzionale a fanghi attivi per l’ossidazione dei
substrati (HRT, SRT).





Un altro parametro fondamentale nella caratterizzazione delle sostanze organiche
presenti nel refluo è il BOD, con il quale si intende la quantità di ossigeno richiesta
dai microrganismi aerobi per poter procedere all’assimilazione ed alla degradazione
del substrato organico.
A differenza del COD in questo caso si determina solamente la frazione del carbonio
organico biodegradabile. Nei liquami domestici, in genere, il COD è pari a 1.2 – 1.4 il
BOD finale a 20 giorni e pari a 1.7 – 2 volte il BOD a 5 giorni (sola frazione
carboniosa);
valori più elevati di questo rapporto (anche 4 – 6 volte) sono caratteristici dei liquami
con presenza di scarichi industriali comprendenti sostanze organiche non o
difficilmente biodegradabili e quindi il rapporto è anche un indice della trattabilità
degli scarichi industriali per via biologica.
Dato un liquame con caratteristiche sufficientemente omogenee nel tempo, una volta
che si sia individuata una correlazione tra il BOD5 ed il COD ci si può limitare alla
sola misura del COD, molto più semplice e riproducibile in quanto sono sufficienti
solo due – tre ore per eseguirla contro i 5 giorni necessari per la determinazione del
BOD5.
Quando in un liquame sono presenti sostanze tossiche per la vita dei microrganismi
risultanti ad esempio da scarichi industriali esse sono facilmente rilevabili con una
prova del BOD5, in quanto i valori numerici di tale parametro risultano assai più bassi
rispetto a quelli di liquami di pari caratteristiche privi di sostanze tossiche o,
addirittura nulli; essendo il COD una prova chimica esso fornisce invece indicazioni
praticamente uguali anche con la presenza di sostanze tossiche.
BOD5

E’ una tecnica che ha molte limitazioni in quanto: necessita di utilizzare batteri attivi ben
acclimatati, necessita di pre-trattamenti ad hoc nel caso di reflui tossici, esiste la possibilità di
interferenza da parte dei batteri nitrificanti, solo l’organico biodegradabile può essere misurato,
non è possibile ipotizzare una stechiometria precisa dopo che la parte organica solubile è stata
consumata, il tempo di analisi è arbitrario e normalmente più lungo rispetto alle altre analisi
chimiche utilizzate. Tutte queste limitazioni influenzano la riproducibilità, perciò la procedura
viene standardizzata al massimo. La misura si basa sulla differenza di ossigeno disciolto nella
soluzione prima e dopo la digestione a temperatura controllata della durata di 5 giorni. Il valore
è normalmente espresso in mg/l. Per convenzione la cinetica del BOD viene formulata in base
all’equazione relativa alle cinetiche di primo ordine:
dLt
 kLt
dt
dove Lt è il BOD rimasto nell’acqua dopo il tempo t, k è la costante cinetica. Integrata
questa equazione diventa:
Lt
 kt
e
L
dove L è il BOD a t = 0. per acque di scarico civili, k è normalmente pari a 0.23 d-1.
TOC

La misura del carbonio totale in un’acqua può essere
considerata l’analisi più accurata tra quelle presentate. Tuttavia,
il fatto che la tecnica è quasi esclusivamente strumentale e
relativamente recente, BOD e COD rimangono i metodi più
largamente utilizzati per la determinazione del contenuto
organico. La validità dell’approccio ne fa prevedere comunque
un sempre maggiore uso. La tecnica si basa sull’ossidazione
chimica o ad alta temperatura in corrente di ossigeno di una
quantità nota di campione e successiva determinazione tramite
cella ad infrarossi dell’anidride carbonica prodotta. Le
interferenze maggiori sono date dalla presenza di carbonati, i
quali vengono decomposti a temperature intorno ai 550°C e
quindi generano un errore per eccesso nella determinazione del
carbonio organico. Ciò può essere evitato tramite opportuni
pre-trattamenti del campione, ad esempio l’acidificazione a pH
2 prima dell’analisi, in modo da convertire queste sostanze a
CO2 prima dell’analisi.
Materiale inorganico

Oltre alla parte organica, l’acqua di scarico contiene una quantità non
trascurabile di inquinanti di origine inorganica. Questo aspetto deve essere
tenuto in debito conto sia nella classificazione dell’acqua a monte e a valle
dell’impianto sia in sede di gestione durante le varie fasi del processo
depurativo. Una serie di parametri di monitoraggio è quindi dedicata a
questo scopo.
pH

La concentrazione di ioni idrogeno è uno dei parametri fondamentali di
controllo nei processi biologici. Normalmente il parametro viene misurato
potenziometricamente utilizzando un elettrodo a vetro. Altri metodi di misura
sono le cartine tornasole e gli indicatori, ossia sostanze che assumono
colorazioni differenti a determinati valori di pH.
Cloruri

Il contenuto in cloruri di un’acqua è determinato sia da origini naturali
(erosione delle rocce e del suolo) che antropiche (dagli scarichi domestici). I
processi depurativi tradizionali non abbattono in maniera significativa questo
inquinante, tanto che la presenza di cloruri è un indice per determinare se
un corso d’acqua è interessato da scarichi di acque di rifiuto.
Alcalinità

Per alcalinità si intende la determinazione globale di tutte
le basi deboli presenti nell’acqua, ossia idrossidi,
carbonati e bicarbonato di elementi come calcio,
magnesio, sodio, potassio. Tra questi, i composti del
calcio e magnesio sono indubbiamente i più comuni, ma
anche borati, silicati, fosfati ed altri possono contribuire
all’alcalinità totale di un’acqua. Normalmente l’acqua di
scarico è alcalina a causa delle sostanze riversate negli
scarichi domestici. Questa caratteristica è importante ai
fini della neutralizzazione di eventuali acidi scaricati. La
determinazione viene condotta per via pH-metrica
utilizzando una soluzione di acido preventivamente
standardizzato. L’unità di misura sono i g CaCO3/l.
Azoto
L’azoto è presente nelle acque di scarico in diverse
forme: azoto organico (25% del totale),
ammoniacale, nitriti e nitrati. Le fonti relative ed i
percorsi metabolici connessi sono riportati nello
schema seguente.
Ossidazione batterica
Riduzione batterica
l
ro
Id
Mo
rt
ll
de
ee
rti
li
dec
o
mp
o
te
siz
io
pe
ne
rl
ep
ia
bat nte
ter
ica
atmosferico
Proteine vegetali
Scariche
elettriche
Nitrati
Fertilizzante per le
piante
Proteine animali
Riduzione batterica
Produzione di
fertilizzanti
Azoto
Batteri ed alghe N fissatori
Urina,
urea
zz
an
Ossidazione batterica
Nitriti
Fe
ea
’ur
Sostanza
organica fecale
isi
Decomposizione
batterica
N ammoniacale
Morte e decomposizione batterica

Lo schema seguente riporta la ripartizione dell’azoto mediamente
riscontrabile nei liquami domestici.
N totale
TKN
N
N
Ammoniacale
Organico
75%
25%
N
N
N
non biodegradabile solubile
Biodegradabile
non biodegradabile particolato
3%
12%
10%



Le determinazioni dell’azoto organico e totale si basano sul
metodo di Kjeldahl, ossia la digestione del campione (dopo
bollitura per l’eliminazione dell’azoto ammoniacale) con
conseguente trasformazione dell’azoto organico in ammonio e
successiva titolazione.
L’azoto totale viene determinato in maniera simile eccetto il
fatto che l’azoto ammoniacale non viene eliminato all’inizio
ma titolato unitamente all’ammonio proveniente dalla
digestione.
L’azoto presente come nitriti è relativamente instabile in
quanto facilmente ossidabile a nitrati. La determinazione è
colorimetrica, utilizzando la formazione di un complesso rosso
misurabile a 543 nm. L’azoto presente come nitrati è
determinabile spettrofotometricamente direttamente nel
campione a 220 nm, tuttavia la tecnica non è applicabile in
maniera estesa ad acque con notevoli quantità di sostanze
organiche disciolte. Più opportuna è la determinazione via
cromatografia ionica.
Fosforo




Analogamente all’azoto, il fosforo è un elemento fondamentale nella crescita di alghe
ed altri organismi biologici.
E’ presente nelle acque di scarico sia in forma solubile che particellata ed in forma
organica ed inorganica. Il fosforo organico è presente in quantità non superiore in
genere al 10% del totale.
Il fosforo inorganico è essenzialmente presente come polifosfati ed ortofosfati, con
ripartizione nelle due forme anche molto variabile durante il giorno.
Il fosforo è presente nelle acque in forma organica ed inorganica, solubile e
particellata, in proporzioni variabili al mutare delle condizioni chimico-fisiche che
regolano i complessi equilibri riportati nella figura seguente.
P particellato
FOSFORO
INORGANICO
P-PO4 solubile
P complesso
P particellato
P solubile
FOSFORO ORGANICO
P refrattario
Tipiche concentrazioni di fosforo nelle acque (mg/l)
Liquami urbani
3–6
Acque agricole di drenaggio
0.05 – 1
Acque superficiali
0.01 – 0.04
O
Ortofosfato
OH
P
O
OH
Pirofosfato
OH
P
OH
O
P
OH
O
Tripolifosfato
O
OH
P
O
O
OH
P
O
O
OH
O
OH
P
OH
OH
P
O
Trimetafosfato
O
O
O
P
OH
P
O
OH
OH
OH




Il fosforo inorganico solubile risulta dall’azione disgregante e
solubilizzante delle acque sui minerali fosfatici; al mutare delle
condizioni, il fosforo solubilizzato può riprecipitare (P-particellato).
I fosfati complessi derivano principalmente dall’uso dei detergenti
sintetici, dai processi industriali di addolcimento delle acque e dal
metabolismo di tutti gli organismi viventi; sono instabili e lentamente
si idrolizzano ad ortofosfati (P-PO4).
Nei liquami urbani orientativamente il 50% di fosforo è presente
come ortofosfati, il 40% come polifosfato (la figura 7 riporta i
principali composti inorganici del fosforo) e il 10% come fosforo
organico.
Tali percentuali sono orientative in quanto elevati tempi di residenza
idraulici nelle fognature comportano l’idrolisi del polifosfato ad
ortofosfato. Nelle acque naturali il fosforo è presente come fosfato
organico in una percentuale che varia dal 30 al 60%. La
determinazione del fosforo nelle acque di scarico è normalmente
condotta per via spettrofotometrica, utilizzando la formazione di un
complesso blu con molibdato d’ammonio.
Zolfo

Lo zolfo è presente normalmente nelle acque di
scarico sotto forma inorganica come solfati. E’
un elemento base per la sintesi di proteine. In
condizioni anaerobiche, i solfati vengono ridotti a
zolfo grazie a microrganismi solfato-riduttori,
liberando acido solfidrico, uno dei composti
maggiormente connessi al problema degli odori
molesti negli impianti di depurazione.
Composti inorganici tossici e metalli
pesanti


Si tratta di anioni o cationi normalmente legati a scarichi industriali.
Tipico esempio sono i cianuri ed i cromati, questi ultimi provenienti
in massima parte da industrie galvaniche. La presenza di metalli
pesanti in determinate concentrazioni si può rivelare tossica per i
batteri coinvolti nei processi depurativi. Ad esempio, il rame in
concentrazioni maggiori di 100 mg/l, il cromo ed il nichel di 500
mg/l. nella seguente tabella è esposta una lista di sostanze (metalli
pesanti, non metalli ed altre sostanze organiche) che provocano un
effetto inibitore del processo biologico, causando una perdita di
efficienza dell’atto depurativo.
I metodi di determinazione di questi composti possono essere anche
molto vari, tuttavia la tendenza odierna è di utilizzare la
cromatografia ionica per i composti inorganici tossici in genere e
l’assorbimento atomico e/o l’emissione al plasma per i metalli
pesanti.
Inquinante
Alluminio
Ammoniaca
Argento
Arsenico
Boro
Cadmio
Calcio
Cresolo
Cromo esavalente
Cromo trivalente
Cianuri
2,4 - dinitrofenolo
Fenolo
Ferro
Manganese
Magnesio
Mercurio
Nichel
Rame
Solfati
Zinco
Concentrazione, mg/l
Rimozione del carbonio
Nitrificazione
15 – 26
480
5
0.1
0.05 – 100
10 – 100
2500
4 – 16
1 – 10
0.25
50
0.1 – 5
0.34
150
200
4 – 10
1000
10
50
0.1 – 5.0
1.0 – 2.5
0.25
1.0
0.005 – 0.5
500
0.8 – 10
0.08 – 0.5
Gas disciolti






I gas comunemente presenti in un’acqua sono azoto, ossigeno, anidride
carbonica, acido solfidrico, ammoniaca e metano. Di questi i primi tre sono
gas comunemente presenti nell’atmosfera e quindi normalmente riscontrabili
in acque esposte all’aria. Tra questi, molto importante riguardo ai processi
depurativi è l’ossigeno disciolto, fondamentale per la respirazione dei
microrganismi aerobici. I fattori che governano la quantità di gas disciolti in
acqua sono essenzialmente quattro:
la solubilità del gas;
la pressione parziale del gas nell’atmosfera;
la temperatura;
la purezza dell’acqua.
A causa della dipendenza dalla temperatura delle reazioni biologiche che
consumano ossigeno, durante i mesi estivi si può assistere ad un consumo
maggiore di questo gas, con conseguente generazione di possibili zone
atossiche nel liquame. I rimanenti tre gas sono invece legati a fenomeni
biologici presenti nell’acqua di scarico. Essenzialmente anaerobici.
L’ammoniaca proviene dalla decomposizione di materiale organico, l’acido
solfidrico e il metano (e l’anidride carbonica) sono i prodotti tipici della
digestione anaerobica di materiale organico.
Caratteristiche biologiche
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Nel campo dell’ingegneria ambientale è necessaria la conoscenza dei
principali gruppi di microrganismi presenti nelle acque di superficie e nelle
acque reflue e quelli responsabili del trattamento biologico, degli organismi
patogeni presenti nelle acque reflue, degli organismi usati come bioindicatori
di inquinamento, dei metodi usati per la numerazione degli organismi
bioindicatori, dei metodi usati per la valutazione della tossicità delle acque
trattate.
I batteri sono organismi unicellulari e si suddividono in quattro categorie a
seconda che siano sferoidi (suffisso –cocco; diametro 1 – 3 micron), a
bastoncino (bacilli; larghezza 0.3 – 1.5 micron; lunghezza 1 – 10 micron), a
spirale (larghezza 0.6 – 1 micron; lunghezza 2 – 6 micron e fino a 50
micron) o filamentosi (lunghezza fino a 100 micron e oltre).
I funghi sono organismi aerobi, pluricellulari, non fotosintetici, eterotrofi.
Sono, con i batteri, i principali responsabili della decomposizione del
carbonio nella biosfera.
Le alghe in condizioni favorevoli, si riproducono molto rapidamente
nell’acqua e possono creare notevoli disagi: infatti, sono caratteristiche di ciò
che viene usualmente chiamato fenomeno di eutrofizzazione dove cioè le
sostanze nutrienti (N e P) sono presenti in notevoli concentrazioni.
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I protozoi sono microrganismi unicellulari la
maggior parte dei quali è aerobia o
facoltativa anaerobia eterotrofa. Tra di essi, i
più importanti per gli scopi depurativi sono le
amebe, i flagellati ed i ciliati. Essi svolgono un
ruolo fondamentale nella catena trofica dei
consortia batterici, mantenendo il naturale
equilibrio tra i differenti gruppi di
microrganismi.
Nelle seguenti tabelle sono presentate le
caratteristiche di alcuni microrganismi usati
come indicatori di inquinamento e le specie
ed il numero di microrganismi presenti
mediamente nelle acque reflue urbane.
Organismo
indicatore
Batteri
coliformi
Batteri fecali
coliformi
Klebisella
E. coli
Streptococchi
fecali
Enterococchi
Clostridium
perfringens
P. aeruginosa
Caratteristiche
Bastoncelli gram-negativi in grado di fermentare il lattosio con produzione di gas (o
di produrre una colonia distinta entro 24 + 2 ore di incubazione su un mezzo
adeguato) a 35°C. Il gruppo dei coliformi totali comprende quattro generi della
famiglia degli Enterobatteri. Del gruppo il genere Escherichia (specie E. coli)
sembra essere il più rappresentativo di contaminazione fecale
E’ stato individuato un gruppo di batteri coliformi fecali sulla base della capacità di
produrre gas (o colonie) ad elevata temperatura di incubazione (45°C per 24 ore)
La popolazione dei coliformi totali comprende il genere Klebisella., termotollerante
che fa parte anche del gruppo dei coliformi fecali.
Fa parte della popolazione dei coliformi ed è il più rappresentate di inquinamento
fecale
Questo gruppo è stato utilizzato insieme ai coliformi fecali per determinare la fonte
di contaminazione fecale recente (animale od umana). Molti ceppi, apparentemente
ubiquitari, non sono ben riconoscibili motivo per cui non possono essere
considerati indicatori.
Due ceppi – S. faecalis e S. faecium – sono i maggiori costituenti del gruppo specifico
degli streptococchi fecali. Eliminando gli altri ceppi durante le procedure analitiche,
i due ceppi conosciuti possono essere isolati e contati.
E’ un battere anaerobico sporigeno e le sue caratteristiche lo rendono un buon
indicatore nei casi in cui venga usata la disinfezione oppure nei casi in cui
l’inquinamento si sia svolto nel passato.
Può essere presente nel refluo in grosse quantità e può essere trovata nel caso di
assenza di fonti immediate di inquinamento.
Organismo
Coliformi totali
Coliformi fecali
Streptococchi fecali
Enterococchi
Shigella
Salmonella
Pseudomonas aeroginosa
Clostridium perfringens
Mycobacterium tubercolosis
Cisti di protozoi
Cisti di Giardia
Cisti di criptosporidio
Uova di elminti
Virus enterici
Concentrazione, n°/ml
105 - 106
104 – 105
103 – 104
102 – 103
presente
100 – 102
101 – 102
101 – 103
Presente
101 - 103
10-1 - 102
10-1 - 101
10-2 - 101
101 - 102
Il carico specifico
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Quando non è possibile condurre la caratterizzazione del refluo e comunque non sono
disponibili dati sperimentali vengono usati dati di carico specifico (per abitante
equivalente) per stimare il carico totale (idraulico ed organico) da trattare. Nella seguente
tabella è esposta la produzione tipica pro-capite (carico specifico) di alcuni costituenti
tipici di un refluo[1].
[1] Nel caso in cui siano previsti trituratori domestici sottolavello il carico specifico in
BOD5 sale a 100 g/AE d mentre quello dei solidi sospesi (SS) a 118 g/AE d.
Componente
BOD5
SS
Azoto ammoniacale
Azoto organico
TKN
Fosforo organico
Fosforo inorganico
Fosforo totale
g/AE d
82
11
3
9
12
1
3
4