Andamento della crescita microbica in funzione del tempo. All’inizio si ha la fase logaritmica (A) della crescita; segue la fase di rallentamento (B); infine si ha la fase endogena (C) in cui la massa microbica diminuisce. M = massa microbica T = tempo

FIOCCHI: Col passare del tempo una parte sempre più considerevole del fiocco risulta costituita da cellule morte e di solidi inerti accumulatisi. Sebbene le cellule morte possano manifestare per un po’ attività enzimatiche e l’intero fiocco sia sempre in grado di adsorbire le sostanze organiche presenti nelle acque di rifiuto, la capacità depuratrice del fiocco dipende unicamente dalla frazione di batteri ancora vitali. I FIOCCHI maturi possono essere considerati come minuscoli ma complessi sistemi ecologici la cui popolazione mista (batteri, funghi, protozoi..) si trova in uno stdio di equilibrio dinamico sensibile alla variazione dell’ambiente esterno. FATTORI INFLUENZANTI: fattori biotici e abiotici (disponibilità di O2, pH, temperatura, sostanze tossiche, natura stessa delle acque di rifiuto.)

L’adsorbimento sulla superficie dei fiocchi determina una rapida diminuzione dei solidi disciolti o finemente sospesi. Parte delle sostanze adsorbite sulla superficie dei fiocchi viene utilizzata dai batteri per la sintesi dei propri costituenti cellulari e materiali di deposito parte viene sottoposta a una prima degradazione ad opera degli enzimi esocellulari elaborati dai batteri stessi parte non essendo utilizzabile resta inalterata e finisce con l’essere inglobata nella massa batterica in accrescimento contribuendo ad aumentare le dimensioni dei fiocchi. Man mano che il fiocco aumenta di dimensioni aumenta la sua sedimentabilità e risulta sempre più difficile la diffusione delle sostanze nutritive e dell’O2 verso l’interno del fiocco nonché verso l’esterno dei prodotti finali del metabolismo di questi ultimi.

L’efficienza dei vari metodi di trattamento dipende quasi esclusivamente dalla crescita e dal metabolismo microbici. La popolazione di un dato habitat è determinata: Dal tempo di generazione medio dei singoli microrganismi Dalla disponibilità delle singole sostanze nutritive (compreso l’O2) Dalla presenza di organismi antagonisti Da fattori chimici e fisici

LG = liquame grasso S1 = sedimentazione FA = fango attivo LD = liquido depurato

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MICRO e MACROFAUNA dei letti percolatori La microfauna comprende: protozoi: mastigofori (nelle parti superiori del letto dove maggiore è la disponibilità di sostanza organica), ciliati (sono presenti dappertutto, quelli liberi di muoversi si trovano soprattutto nelle parti superiori, quelli peduncolati nelle parti inferiori), suttori I batteri nitrificanti presentano una distribuzione verticale dipendente dalle caratteristiche costruttive dell’impianto: Nitrosomonas distribuito uniformemente, Nitrobacter negli strati profondi.

Se un letto percolatore risulta danneggiato il suo recupero funzionale è assai più lento rispetto a quello del fango attivo. La tossicità delle sostanze dipende da vari fattori: pH ossigeno disciolto temperatura presenza di altre sostanze tossiche La presenza di sostanze tossiche a bassa concentrazione incide assai meno sull’efficienza del trattamento di quanto non incida la presenza occasionale delle stesse sostanze in alta concentrazione. Le sostanze tossiche non metalliche (fenoli, tiocianati, tiosolfati, cianuri, solfuri, aldeide formica, ecc.) presenti in certi scarichi industriali sono suscettibili di ossidazione da parte di microorganismi specializzati.

PRESENZA DI SOSTANZE TOSSICHE NELLE ACQUE DI RIFIUTO Le sostanze tossiche inorganiche (ioni metallici) sebbene inglobate nello spessore della pellicola o talvolta utilizzate nei processi biosintetici di alcuni microrganismi non vengono degradate come le sostanze organiche. Pertanto queste sostanze possono lasciare l’impianto sottoforma di fango umico o di supero e in tale forma causare danni nel trattamento anaerobico del fango stesso. Parte delle sostanze inorganiche possono ritornare all’impianto durante i processi di autolisi cui vanno soggetti i microrganismi del fango o della pellicola biologica. Nel caso dei letti percolatori si ha una protezione verticale: le sostanze tossiche vengono adsorbite dalla pellicola che ricopre il pietrisco degli strati superiori, dimodochè le acque giungono meno concentrate ai microrganismi della pellicola degli strati inferiori. I letti percolatori resistono meglio del fango attivo all’impatto con scarichi industriali contenenti sostanze tossiche.

+ NH3 + CO2

pH Sebbene ogni microrganismo abbia un optimum di crescita in un determinato intervallo di crescita, si può dire che fra pH 6,5 e pH 9 è favorita la crescita dei batteri, mentre al di sotto di pH 6,5 è favorita quella dei funghi con optimum intorno a pH 4,5. Per questo motivo il trattamento aerobico viene condotto in un intervallo di pH compreso fra 6 e 8. Le acque di rifiuto domestiche di solito sono ben tamponate. Nel caso delle acque di rifiuto industriali le variazioni di pH conseguenti alla liberazione di sostanze del metabolismo microbico, possono talvolta essere tali da creare condizioni ambientali sfavorevoli al buon proseguimento del trattamento stesso.

ORGANICI VOLATILI (ACIDO FORMICO, ACETICO, PROPIONICO)

Solidi organici insolubili Acidi organici volatili, alcoli, ecc. BATTERI ACIDOGENI BATTERI METANOGENI methanobacter metanococcus ANAEROBI methanosarcina OBBLIGATI desulfovibrio Pseudomonas Flavobacterium ANAEROBI Alcaligenes FACOLTATIVI pH 4.5-6.5 1 2 Solidi organici insolubili Acidi organici volatili, alcoli, ecc. Metano, CO2, NH3 Batteri acidogeni Batteri metanogeni: Successione delle fasi di liquefazione (1) e di gassificazione (2) durante la digestione anaerobica dei fanghi. 1) FASE ACIDA 2) FASE ALCALINA

REAZIONE COMPLESSIVA RIDUZIONE CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O Acido acetico alcol metilico

PRECIPITAZIONE SIMULTANEA PRE-PRECIPITAZIONE S1 S2 F.A. R INGRESSO USCITA F ARIA Eliminazione del P di circa il 90% PRECIPITAZIONE SIMULTANEA S1 S2 F.A. R INGRESSO USCITA F ARIA Eliminazione del P del 75- 90%

POST-PRECIPITAZIONE (sistema a terzo stadio) F.A. R INGRESSO USCITA F ARIA Eliminazione del P > 90% POST-PRECIPITAZIONE (sistema a terzo stadio) S3 R = reagenti per la precipitazione chimica del fosforo a base di : SALI DI ALLUMINIO o FERRO CALCE da P solubile a P insolubile

Supplemento GAZZETTA UFFICIALE 27-1-1992 n° 99

VALORI MASSIMI DI CONCENTRAZIONE DI METALLI PESANTI NEI FANGHI DESTINATI ALL’UTILIZZAZIONE IN AGRICOLTURA valore limite (mg/kg SS) cadmio 20 mercurio 10 nichel 300 piombo 750 rame 1000 zinco 2500

carbonio organico %SS (min) 20 fosforo tot (P) %SS (min) 0.4 CARATTERISTICHE AGRONOMICHE E MICROBIOLOGICHE NEI FANGHI DESTINABILI ALL’UTILIZZAZIONE IN AGRICOLTURA valore limite carbonio organico %SS (min) 20 fosforo tot (P) %SS (min) 0.4 azoto tot. %SS (min) 1.5 salmonelle MPN/gSS (max) 103 E’ ammessa l’utilizzazione in deroga alle caratteristiche agronomiche indicate in allegato, per i fanghi provenienti dall’industria agro-alimentare. Per i parametri carbonio organico, azoto totale, fosforo totale, i valori limite di cui all’articolo 3, comma 3, devono essere considerati quali limiti inferiori di concentrazione

CONCENTRAZIONI LIMITE DEI METALLI NEI TERRENI E DI EMTALLI ADDIZIONABILI ANNUALMENTE CON LA SOMMINISTRAZIONE DEL COMPOST

Metodiche di campionamento e di analisi dei fanghi 2. Preparazione del campione Parametri da determinare sui fanghi 3. Sostanza secca 4. pH 5. Carbonio organico di origine biologica 6. Grado di umificazione (DH %) 7. Azoto totale 8. Fosforo totale 9. Potassio totale 10. Salmonelle 11. Metalli pesanti

FASI SALIENTI DEL PROCESSO DEPURATIVO 1) degradazione dei materiali organici complessi, solubili e insolubili (proteine) 2) trasformazione del carbonio e dell’azoto organici, rispettivamente in CO2 e NH3 3) ossidazione dell’NH3 a nitrati (nitrificazione) 4) colliquamento e digestione anaerobica del materiale insolubile formatosi (fango)