Rimozione di inquinanti biopersistenti su materiali cellulosici adsorbenti di origine agroalimentare.

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Capitolo 1 - I trattamenti di depurazione delle acque reflue civili ed 
industriali 
1.1 - Introduzione 
1.1.1 - I trattamenti delle acque reflue civili 
Le attività sociali, civili e industriali e l'incremento della qualità della vita, hanno dato 
luogo ad un utilizzo e ad una richiesta sempre crescente di risorse idriche. 
Il conseguente utilizzo di grandi quantità di acqua porta ad una corrispondente 
produzione di reflui che, prima di essere smaltiti secondo i riferimenti normativi 
vigenti, devono essere sottoposti a trattamenti depurativi mediante una serie di 
operazioni unitarie industriali volte all'abbattimento del carico inquinante. 
A tal fine, risulta necessaria la definizione della composizione quali-quantitava dei 
volumi e della composizione dei liquami al fine di individuare i trattamenti depurativi 
più idonei alla rimozione e il riciclo degli inquinanti presenti nei reflui.  Si consideri 
che in seguito a trattamenti mirati, in funzione della destinazione d’uso finale la 
stessa acqua reflua trattata può essere integralmente riciclata ai cicli produttivi o, 
addirittura, per usi più nobili quale quello potabile. 
I principali macroinquinanti chimici che si rilevano nelle acque reflue civili sono: i 
solidi totali, il BOD (domanda biochimica di ossigeno), COD (domanda chimica di 
ossigeno), questi ultimi associati alla presenza di composti organici a base di carbonio 
più o meno biodegradabili,  i composti azotati e i composti a base di Fosforo. 
In particolare, i solidi totali, a seconda della forma chimica e dimensione delle 
particelle in sospensione, si suddividono in solidi sospesi e solidi disciolti, entrambi 
ulteriormente suddivisi in volatili, ovvero caratterizzati da una natura prettamente 
organica, che è possibile distruggere per combustione/pirolisi se riscaldati ad una 
temperatura di 600°, e non volatili, ossia materiali di natura minerale, i quali 
resistono al citato riscaldamento. 
I parametri microbiologici inquinanti che si rintracciano nei reflui civili sono: i 
Coliformi, gli Streptococchi, gli Streptococchi fecali, la Salmonella, gli Pseudomonas, i 
Clostridi ed gli Elminti o vermi.
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E' dunque importante acquisire sia le informazioni quantitative sulle portate di refluo, 
e qualitative, volte a definire il tipo e la natura degli inquinanti.  In ogni caso si 
dovranno avere informazioni precise sulla variabilità temporale (stagionale e 
giornaliera) della composizione quali-quantitativa del refluo in arrivo dall’impianto 
fognario. 
A seconda del tipo di inquinante e del suo stato chimico-fisico, i processi depurativi si 
differenziano tra loro, non solo dal punto di vista della tecnologia realizzativa della 
sezione (operazione unitaria) che presiede l'allontanamento dell’inquinate,  ma anche 
dal punto di vista della organizzazione (schema logico, sequenza) delle stesse nello 
schema di flusso operativo dell'impianto di depurazione. In genere, in un impianto di 
depurazione il refluo include una serie di operazioni che possono condurre  a livelli 
più o meno spinti di trattamento stabiliti in base ai limiti massimi di accettabilità allo 
scarico/riuso consentito dalla normativa vigente. 
In modo semplificativo si possono distinguere i seguenti tipi di trattamenti: 
 trattamenti primari, basati su principi fisico-meccanici,  volti 
all'allontanamento delle particelle solide grossolane che potrebbero intasare e 
comportare una rapida usura delle parti meccaniche in movimento (ad 
esempio le turbine degli impianti di sollevamento, le giranti delle 
pompe,ecc.,), e degli oli, i quali modificando la tensione superficiale del refluo 
stesso, creano un impedimento alla ossigenazione successiva in fase di 
ossidazione biologica (vedi seguito). I processi primari possono essere 
preceduti da trattamenti preliminari quali la grigliatura, la desabbiatura e 
disoleazione volti alla rimozione dei solidi ingombranti (stracci), pesanti 
(sabbie) e leggeri (oli e grassi) rispettivamente. In definitiva i trattamenti 
primari si limitano alla rimozione dei solidi sospesi sedimentabili secondo la 
legge di Stokes (vedi seguito) 
 trattamenti secondari, basati su principi di natura biochimica, che avvengono 
all'interno di opportuni reattori biologici a biomassa adesa o sospesa, volti 
all'allontanamento dei composti organici disciolti e di natura colloidale (non 
sedimentali secondo Stokes).  In questa fase la sostanza organica 
biodegradabile (costituita prevalentemente da composti del Carbonio, Azoto e
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Fosforo) viene idrolizzata/ossidata ad anidride carbonica, che si allontana 
dalla vasca di ossidazione, a ione ammonio o ione nitrato e a ione ortofosfato, 
rispettivamente. La biomassa si riproduce ed aumenta la sua quantità 
ponderale sino al suo allontanamento sottoforma di fango di esubero; 
 trattamenti terziari, basati su processi di natura chimica e chimico-fisica, sono 
volti alla rimozione specifica dei composti di mineralizzazione (ossidazione) 
della sostanza organica (quali ioni ammonio/nitrato e orto fosfato, oltre 
l’abbattimento di specie chimiche quali e composti organico biopersistenti 
(che passano indenni i trattamenti biologici) e i metalli pesanti in traccia 
potenzialmente presenti nel refluo.  I trattamenti terziari si completano con i 
processi di disinfezione finale del refluo  trattato, in modo che la sua carica 
batterica risulti compatibile con i limiti massimi di accettabilità allo scarico 
secondo i riferimenti normativi. 
In definitiva, un tipico trattamento depurativo deve raggiungere i seguenti obiettivi 
minimi: 
 la rimozione delle sostanze, sospese e/o disciolte, presenti nei liquami; 
 la stabilizzazione dei composti organici biodegradabili suscettibili di 
fermentazione anaerobica con i conseguenti impatti sanitari e olfattivi; 
 la inattivazione dei microrganismi patogeni e non patogeni presenti nei 
liquami; 
 la rimozione di sostanze tossiche e nocive che possono indurre fenomeni di 
inquinamento indotto (vedi seguito, es., eutrofizzazione). 
Laddove un impianto di depurazione è adibito al riutilizzo delle acque trattate, 
dovrebbe essere, nella norma, essere sottoposto a trattamenti specifici di affinamento 
delle acque denominati trattamenti quaternari o avanzati, mirato alla rimozione di 
sostanze disciolte e sospese che sfuggono ai normali trattamenti biologici, costituite 
soprattutto da microinquinanti organici ed inorganici e sostanze pericolose che 
potrebbero essere nocive qualora l'acqua trattata venisse destinata per diverse altre 
destinazioni d’uso incluso quello potabile.
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1.1.2 - Trattamento acque reflue industriali 
I reflui di origine industriale, costituiscono un problema specifico che assume sempre 
maggiore importanza. E' evidente che gli stessi non possono essere immessi in uno 
scarico di fogna civile (a meno di casi particolari di fogne industriali) o, peggio, essere 
sversati in un corso d'acqua o sul suolo, devono subire opportuni trattamenti secondo 
quanto riportato nella normativa di settore. 
La soluzione ottimale prevede che essi vengano riportati allo stesso standard 
qualitativo di origine prima dell'impiego industriale, tuttavia una soluzione del 
genere non sarebbe né economicamente né tecnicamente conveniente; occorre 
dunque che le sostanze pericolose o i metalli pesanti vengano eliminati o ricondotti a 
valori di concentrazione compatibili con la minimizzazione del loro impatto 
ambientale o comunque tali da non pregiudicare l'utilizzo successivo delle acque dei 
corpi idrici recipienti finali del liquame trattato. Per questi scarichi non è possibile 
prevedere schemi di trattamento  standard, come per gli scarichi civili, data la 
estrema variabilità quali-quantitativa in funzione della attività produttiva di origine. 
Ogni industria scarica degli inquinanti "specifici" riconducibili ai cicli produttivi. Una 
industria tessile scaricherà coloranti e tensioattivi (detergenti), oltre a carbonio 
organico non biodegradabile (COD) ed ammoniaca; una industria conciaria scaricherà 
composti del Cromo, solidi totali, ammoniaca, sali e COD, una raffineria scaricherà 
essenzialmente composti organici non biodegradabili (oli minerali) e presenteranno, 
nella media, un relativamente alto valore del COD. 
Il riferimento normativo italiano è il Decreto Legislativo n. 152/2006, Testo Unico  
Ambientale, Parte III, il quale fornisce le indicazioni di massima (trattasi di legge 
quadro) circa i limiti da raggiungere prima dell'immissione del refluo trattato nel 
recapito finale (fiume, lago, acque marine costiere).  
Date  le caratteristiche ecologico-ambientali caratterizzanti ciascuna area geografica 
nazionale, ogni Regione indica dei propri limiti di accettabilità allo scarico, in 
funzione della “resilienza” (capacità di attenuare gli impatti ambientali e sanitari), 
della natura dei reflui, della potenzialità dell'impianto in termini di di Abitanti 
Equivalenti (A.E.) e la natura ecologico-ambientale del recapito finale, del suolo e 
delle acque superficiali e sotterranee.
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1.2 - I processi di depurazione convenzionali delle acque reflue civili 
1.2.1 - Introduzione 
Un impianto di depurazione convenzionale è costituito da una serie di sezioni, 
all'interno delle quali vengono svolte operazioni unitarie, le quali sono disposte lungo 
dei percorsi che prendono il nome dalla funzione operativa principale della stessa 
verso il refluo da trattare. 
In particolare, si possono distinguere i seguenti percorsi:  
 una linea Acque, costituita generalmente da trattamenti preliminari, primari, 
secondari e terziari, il cui scopo è quello di separare le sostanze inquinanti 
dall'acqua, concentrarle e trasformarle sottoforma di fango o altro; 
 una linea Fanghi, avente la funzione di raccogliere i fanghi dalle sezioni di 
sedimentazione primaria e secondaria (fango di supero) della linea acque, e 
trattarlo in maniera opportuna a seconda della destinazione finale; 
 una linea olfattiva (odori) (eventualmente presente), avente la funzione di 
isolare e minimizzare le emissioni odorigenea seconda delle scelte progettuali, 
del trattamento fanghi e della organizzazione dei trattamenti preliminari ove 
si svolgono la gran parte degli interventi diretti sul liquame bruto. 
 
Fig.2.1: schema di flusso relativo alla linea acque e linea fanghi. Fonte: Masotti L. (2011), Depurazione 
delle acque: Tecniche ed impianti per il trattamento delle acque di rifiuto.
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1.2.2 - Trattamenti preliminari 
In tutti i processi di depurazione dei reflui civili è necessario prevedere, a livello 
impiantistico, la realizzazione di sezioni all'interno delle quali vengono eseguiti i 
primi trattamenti (preliminari) sul refluo bruto con l’obiettivo di eliminare i solidi 
sospesi grossolani (stracci, residui legnosi e plastici). 
Si ribadisce che lo scopo principale di tali trattamenti è eliminare i solidi grossolani, 
che potrebbe dar luogo a problemi di abrasione delle giranti di un eventuale impianto 
di sollevamento posto a valle del collettore di adduzione del refluo, e di allontanare 
oli e grassi, i quali sono responsabili di una variazione della tensione superficiale 
all'interfaccia refluo-aria con problemi legati alle difficoltà di aereazione del refluo. 
I trattamenti preliminari principali sono: 
• grigliatura; 
•  stacciatura; 
• dissabbiatura e disoleatura. 
Le macchine impiegate, si basano su principi fisici molto semplici. 
Data la continuità di esercizio che un impianto di depurazione deve garantire, i 
trattamenti preliminari non devono generare oneri né sulla gestione ordinaria, né 
sulla manutenzione straordinaria; ecco dunque la necessità di uno studio attento in 
fase di progettazione da cui la scelta oculata delle macchine e dei dettagli progettuali. 
E' importante considerare la circostanza che i pretrattamenti possono essere causa di 
un impatto ambientale negativo legato agli accumuli temporanei a piazzale dei residui 
rimossi dalle griglie prima dello smaltimento, o presenza di insetti o odori molesti 
legati alla fermentazione naturale del materiale organico putrescibile. 
Pertanto è opportuno che tali aspetti vengano valutati in fase di progettazione, 
ricorrendo alla realizzazione di linee di protezione olfattiva volte al confinamento ed 
all'allontanamento degli stessi. 
1.2.3 - La grigliatura 
La grigliatura ha la funzione di separare meccanicamente i solidi grossolani presenti 
nel refluo. Tale operazione avviene facendo passare il refluo attraverso una sezione 
verticale costituita da una fila di barre parallele in acciaio opportunamente
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distanziate, che possono essere inclinate rispetto alla verticale in modo da ampliare la 
superficie di captazione. 
A seconda della spaziatura tra le barre, la grigliatura si distingue in: 
 grigliatura grossolana (interdistanza fra le barre di 3÷7 cm), avente la funzione 
di intercettare i corpi più voluminosi evitando che gli stessi possano intasare 
la grigliatura stessa o la stacciatura successiva; 
 grigliatura fine (interdistanza di 1,5÷2,5 cm); 
 grigliatura finissima (interdistanza di 0,3÷0,6 cm). 
Il materiale accumulato sulle barre viene rimosso o tramite un sistema di pulizia 
automatizzato collegato a nastri trasportatori che scaricano il grigliato in opportuni 
cassoni, o tramite pulizia manuale. A seconda dell'inclinazione delle barre, si può 
scegliere un determinato sistema di pulizia; in particolare per inclinazioni dell'ordine 
di 80° si richiede una pulizia automatizzata, per inclinazioni dell'ordine di 45° si può 
ricorrere alla pulizia manuale. 
Lo schema impiantistico può essere caratterizzato dalla presenza di un by-pass 
avente la funzione di evitare che, in corrispondenza di eventi pluviometrici 
particolarmente intesi, la grigliatura possa andare fuori uso, evitando dunque un 
accumulo di materiale eccessivo sulle barre .La velocità dell'acqua in corrispondenza 
della sezione di grigliatura deve essere non superiore a 0,8 m/s al fine di evitare 
eccessive perdite di carico idraulico. E' molto importante, inoltre, che la perdita di 
carico non sia superiore ai 20 cm, come dislivello fra il pelo libero del liquido entrante 
e quello uscente, in quanto la risalita del battente idraulico è sintomatica di un 
eccessivo intasamento della apparecchiatura da richiedere che vengano effettuate le 
operazioni di pulizia.