VALUTAZIONE DEL CARICO ORGANICO
PER LE ACQUE
Il carico organico dell’acqua si compone di una frazione disciolta (Ø <
45 mm) e di una particolata (Ø > 45 mm). Nell’acqua in genere il
rapporto tra disciolto e particolato varia da 6:1 a 10:1. Le sostanze
organiche disciolte in genere nelle acque dolci si dividono in
SOSTANZE UMICHE e SOSTANZE NON UMICHE.
Alle prime appartengono: acidi umici, acidi fulvici e umine che sono
sostanze complesse, difficilmente degradabili e quindi persistenti.
Alle seconde: ZUCCHERI, PEPTIDI, GRASSI, facilmente
biodegradabili e quindi poco persistenti.
[O2] = P - R ± D
BOD = consumo di ossigeno biochimico dovuto alla mineralizzazione
della sostanza organica ad opera della flora batterica.
A valle di uno scarico di sostanze organiche si osservano fenomeni di
DEOSSIGENAZIONE seguiti da fenomeni di RIAREAZIONE (o
RIOSSIGENAZIONE). L’andamento della curva di ossigeno prende il
nome di CURVA A SACCO.
MISURA DEL BOD
1 – Prelievo campioni d’acqua;
2 – Saturazione con aria o, meglio, con ossigeno;
3 – Incubazione per 5 giorni al buio;
4 – Misura dell’ossigeno residuo;
5 – ODi - OD5gg = BOD5.
È possibile DILUIRE in caso di elevate concentrazioni di BOD.
– Conviene lavorare in doppio;
– attenzione al pH dell’acqua (pH ottimale tra 6,5 e 8,5);
– inoculo batterico in caso di scarichi industriali;
– tossicità del campione (diluizione ottimale);
– i 5 giorni non sono tassativi, ma si può aumentare o diminuire
questo tempo.
La RIAREAZIONE o RIOSSIGENAZIONE di un corpo idrico è
funzione della Legge di Fick: “La velocità di diffusione di s verso l’asse
x, attraverso una superficie q è proporzionale a q ed al grado con cui la
concentrazione c cambia nella direzione x”:
ds
dc
= - aq
dt
dx
ds = quantità di sostanza che passa in ciascun punto x attraverso una
superficie q nel tempo dt, con gradiente di concentrazione
dc
dx
c = concentrazione in ogni punto x;
a = coefficiente di diffusione
Da ciò si evince l’importanza della turbolenza sulla velocità di
riareazione.
Mediante la stima della CURVA A SACCO è possibile definire la
concentrazione massima ammissibile nei corpi idrici sia pure con gradi
di approssimazione connessi alla stima dei parametri del modello.
Da evidenziare effetti degli scarichi su ossigeno (cala) anidride
carbonica (aumenta), ammoniaca (aumenta) nitriti (aumentano solo
dopo la produzione di nitriti).
L
Lt
Curva del BOD
BODt
TEMPO
risponde alla formula di PHELPS: y = L (1-10- kt), dove:
L = quantità di ossigeno necessaria al tempo zero
y = L-Lt = domanda di ossigeno soddisfatta al tempo t
Il BOD totale è l’asintoto della funzione.
La k = velocità di reazione che è funzione del grado di biodegradabilità della sostanza e della presenza della popolazione batterica.
Molti reflui civili hanno una K = 0,1/giorno a 20°C per cui 1-1001
= 20,6% alla fine del primo giorno.
% BOD iniziale
tempo
(giorni)
rimanente all'inizio
del giorno
pagato durante
il giorno
pagamento
cumulativo
0
100
–
0
1
79,4
20,6
20,6
2
63,0
16,4
37,0
3
50,0
13,0
50,0
4
39,8
10,2
60,2
5
31,6
8,2
68,4
Cioé, dopo 5 giorni è rimasto il 31,6% del BOD iniziale in
condizioni normali.
Influenza di uno scarico organico sui contenuti di ossigeno, sui
composti dell'azoto e sui sedimenti fluviali.
Andamento della curva dell’ossigeno disciolto (rosso) e di quella della
domanda biologica di ossigeno (blu) in corrispondenza di una sorgente
inquinante lungo un fiume.