Trattamenti terziari per il riuso delle acque depurate

di Massimo Solaroli
Ingegnere progettista impianti di depurazione e collettori fognari
e
Marco Donati 
Ingegnere - Libero professionista

L’acqua è una risorsa presente sul nostro pianeta in quantità limitata, continuamente riciclata  e purificata dal ciclo idrologico, senza tuttavia essere una risorsa rinnovabile.
A livello mondiale si pone il problema di preservare un bene per le generazioni future nello spirito di solidarietà e nella prospettiva di accedere ad uno sviluppo sostenibile. Questo principio è stato inizialmente recepito nel nostro paese dalla legge n. 36/94 (nota come legge Galli) che imponeva una riorganizzazione del servizio idrico a scala di bacino idrografico.
I problemi attuali che investono la risorsa riguardano:

•	Svuotamento degli acquiferi, con aumento dei costi di pompaggio e intaccamento delle riserve profonde non ricaricabili in tempi brevi
•	Subsidenze, intrusioni saline lungo le linee costiere
•	Inquinamento delle falde superficiali di origine agricola (nitrati) e industriali

Le previsioni su scala mondiale, in termini di bilancio idrico della risorsa, sottolineano come allo stato attuale non sia possibile garantire per le generazioni future una disponibilità di acqua in termini quantitativi e qualitativi adeguati, muovendosi verso un break-down ecologico.
In particolare si osservano pesanti problemi per i corpi ricettori, che già nelle condizioni attuali presentano delle portate inferiori al deflusso minimo vitale e impongono l’adozione di sistemi di protezione consistenti da scarichi di acque superficiali urbane, industriali, agricole.
Risultando gli approvvigionamenti idrici sempre più difficili, alle varie fonti di reperimento idrico dovremmo aggiungere il ricircolo delle acque depurate per non doverci trovare in condizioni di emergenza.
In questo quadro, i sistemi terziari di trattamento risultano essere una scelta obbligata nell’obiettivo di preservare la quantità e la qualità della risorsa idrica, minacciata dai problemi sopracitati: i limiti di legge attuali, anche i più restrittivi applicabili alle “aree sensibili”, D.Lgs 152/99 non sono sempre sufficienti a garantire condizioni accettabili per l’ambiente, di fronte alle caratteristiche dei corpi ricettori, che presentano allo stato attuale una capacità di autodepurazione limitata.
I trattamenti terziari permettono di ottenere un effluente più limpido e con minor apporto inquinante, riducendo i solidi sospesi e il carico organico disciolto. 
Secondo la terminologia inglese vengono chiamati “terziari” i trattamenti di abbattimento delle sostanze in sospensione, del carico inquinante residuo e dei nutrienti mineralizzati negli effluenti degli impianti di depurazione  ad ossidazione biologica; tale denominazione sta a significare il fatto che questi rappresentano un ulteriore stadio di trattamento dopo:

•	primario costituito da: equalizzazione – dissabbiatura – grigliatura – sgrassatura – sedimentazione primaria 
•	secondario costituito da: ossidazione biologica – nitrificazione – denitrificazione – chiarificazione finale che sono effettuati negli schemi classici di depurazione.

Nel modo più generale, con il termine di trattamenti terziari vengono indicate tutte quelle fasi successive di trattamento, che subisce l’effluente di un impianto di depurazione dopo la chiarificazione finale, atte a migliorarne ulteriormente le caratteristiche, con l’obiettivo di: 

•	salvaguardare l’equilibrio biologico del corpo d’acqua ricettore e limitare i fenomeni di eutrofizzazione e quelli da “inquinamento di ritorno”, provocati dall’accumulo nel tempo di sostanze in sospensione e da sovraccarico nutrizionale
•	riutilizzare le acque reflue depurate per fertirrigazione e/o reimmissione in cicli produttivi industriali
•	rimpinguare le falde idriche sotterranee, ecc.

Accanto alla riduzione della torbidità, che è l’aspetto immediatamente più appariscente, con un trattamento terziario si ha contemporaneamente il miglioramento di altre caratteristiche del refluo finale, quali appunto il BOD5, il COD, il carico nutrizionale di Nitrati e Fosfati, il carico batterico, il colore, ecc.
In genere i processi di depurazione integrativi, oltre a produrre un effluente più limpido e spesso immediatamente riutilizzabile, migliorano notevolmente i rendimenti e l’affidabilità complessiva di tutta la catena dei trattamenti di depurazione; hanno un effetto “tampone” che consente di sopperire a carenze temporanee ed irregolarità delle fasi di trattamento a monte, garantendo un refluo finale di qualità elevata e costante nel tempo.
Tutti i trattamenti terziari costituiscono sempre e comunque un “filtro” di sicurezza per la salvaguardia del ricettore finale in caso di recapito su acque superficiali.
Nonostante tutti questi vantaggi, ben noti da tempo, e l’entrata in vigore di normative ad hoc: D.Lgs. 185/2003 eRegolamenti Attuativi Regionali, i progetti per il riutilizzo delle acque depurate sono stati rallentati da una serie di fattori:

•	l’eccessivo “taglio” chimico-fisico dei processi di trattamento terziari fino ad ora proposti;
•	la infondata presunzione di elevati costi realizzativi, non economicamente sostenibili;
•	una erronea valutazione dell’effettivo apporto nutrizionale dei reflui depurati, con il timore che la fertirrigazione potesse turbare il mercato dei concimi, mentre invece le acque depurate costituiscono tutt’al più un “ammendante” e hanno inoltre la proprietà di mantenere humificato il terreno coltivato e favoriscono l’assimilazione dei concimi stessi;
•	la incontrollabile sussitenza di una “barriera psicologica” che, senza alcun fondamento tecnico, tende ad escludere la possibilità di riutilizzo delle acque reflue urbane depurate anche se correttamente mineralizzate, stabilizzate e inocuizzate;
•	la cautela da parte degli Organismi sanitari per la possibilità di un Carico Batterico Patogeno residuo;
•	il basso costo, fino ad oggi,  dell’acqua primaria per usi industriali, agricoli, civili;

È importante rilevare che quando il rapporto Costi-Benefici si è rilevato interessante, specie per utenti privati, non c’è stata alcuna esitazione nel ricorso ai trattamenti terziari di depurazione, esempi significativi sono il riuso totale nel ciclo produttivo delle acque reflue depurate in stabilimenti di Lavanderia Industriale e i trattamenti di affinamento presso Villaggi Turistici per l’irrigazione delle aree verdi, senza alcun recapito a mare.
Va ricordato che già con la delibera n. 248/97 pubblicata sulla G.U. n. 28 del 4/2/98 “Direttive per la determinazione, in via transitoria delle tariffe degli acquedotti e del canone di fognatura per l’anno 1998”, si era fatto riferimento al riuso delle acque reflue e alla necessità di ricorrere a  trattamenti terziari:

“…preso altresì atto della necessità di promuovere forme più razionali di utilizzo delle risorse idriche attraverso il riuso delle acque reflue…”
…
3.3 Servizio di depurazione: verifiche
Ai fini di poter quantificare i proventi  accantonati derivanti dal canone di depurazione e destinabili al finanziamento del piano straordinario  specificato in premessa … per le gestioni non integrate verranno individuate anche le modalità per verificare che i soggetti interessati abbiano utilizzato correttamente la quota di tariffa per depurazione …, per necessità gestionali dell’impianto ed abbiano proceduto ad accantonare o destinare l’eccedenza al miglioramento degli impianti, con particolare riferimento all’adeguamento degli impianti ai livelli depurativi richiesti dalle norme più avanzate (c.d. trattamento terziario)…

Successivamente è stata varata anche la Normativa ad Hoc, il già citato D.Lgs. 185/2003 che ha portato alla emanazione dei Regolamenti Regionali Attuativi, che però talvolta nascondono insidie normative, che invece di favorire il riuso, di fatto lo precludono.
Con le tecnologie offerte dal mercato e già ampiamente collaudate è possibile realizzare dei terziari basati integralmente su processi naturali che danno risultati in molti casi superiori alle aspettative per qualità dell’effluente finale e costi di installazione e gestione più che accettabili.
Il massimo della convenienza si ottiene con cicli integrati dal pretrattamento al terziario, applicati convenientemente.
I terziari chimico-fisici, oltre ad avere un trattamento molto basso riguardo al carico dei nutrienti disciolti, comportano la produzione di fanghi residui classificabili come speciali, se non addirittura tossico-nocivi; non risolvono quindi il problema, ma lo trasferiscono in forma  peggiorata, alle discariche.

GENERALITA’ SUI Principi di fitodepurazione

Entrando nel merito dei terziari di tipo “naturale”, le principali tipologie comprese nella FITODEPURAZIONE risultano:

-	lagunaggi aerati – stagni aerobici
-	processi di microfiltrazione algale – eutrofizzazione controllata
-	trattamenti avanzati mediante percolazione su terreno humificato

Il processo di depurazione biologica delle acque mira ad abbassare il tenore degli inquinanti organici nelle acque mediante l’azione di agenti biologici. Il processo avviene spontaneamente in tutti i corpi idrici naturali e ne garantisce la capacità “autodepurativa”: negli impianti di depurazione si creano artificialmente condizioni che accelerano il processo e facilitano l’eliminazione dei residui. Sia in condizioni naturali che nei depuratori il compito principale nel processo è svolto dai batteri, che, in presenza di ossigeno disciolto, trasformano gli inquinanti organici in biomassa batterica, sostanze minerali (principalmente fosfati e nitrati, i cosiddetti “nutrienti”) e anidride carbonica. È così assicurata la degradazione della sostanza organica.
La capacità “autodepurativa” di un corpo idrico dipende da molti fattori, ma in particolare dalla quantità di ossigeno presente. In condizioni naturali, la disponibilità di ossigeno presente nei corpi idrici non è però sufficiente per consentire la degradazione delle grandi quantità di sostanza organica contenute nei liquami di fogna. In un depuratore a fanghi attivi la degradazione della sostanza organica è resa più rapida ed efficace attraverso una continua ossigenazione dei liquami, la sedimentazione è facilitata dall’aggiunta di sostanze chimiche e la rimozione della biomassa batterica, che si accumula sotto forma di fango, è operata anch’essa artificialmente. Tutti questi interventi rappresentano “input” di energia e tecnologia che richiedono una accorta gestione.
Le tecnologie di depurazione naturale si basano sugli stessi principi della depurazione convenzionale (i processi chimici e gli agenti che li attuano sono gli stessi), riducendo però al minimo gli elementi “artificiali”: 
•	invece di creare vasche in cemento, gli ambienti dove avvengono i processi sono simili a zone umide naturali; 
•	per quanto possibile, il deflusso delle acque avviene per caduta; 
•	non si immettono nel sistema sostanze per favorire i processi depurativi e si riducono al minimo gli input energetici. 

Il termine fitodepurazione è comunemente usato in Italia per tradurre il concetto di constructed wetland, ed un sistema di fitodepurazione è in pratica un ecosistema umido artificiale, in cui le varie componenti (piante, animali, microrganismi, terreno, radiazioni solari) contribuiscono alla rimozione degli inquinanti. 
La fitodepurazione, benché rivolta alla soluzione di problemi concreti di abbattimento di carichi inquinanti puntiformi, occupa una vasta area di interfaccia fra l’impiantistica tradizionale e gli interventi genericamente detti di rinaturalizzazione o di ripristino delle potenzialità autodepurative degli ambienti naturali e costruiti. 
Potenziamento delle capacità autodepurative dei corsi d’acqua, ripristino delle aree filtro golenali, valorizzazione delle potenzialità depurative di zone umide, marcite, stagni biologici a specchio libero e a flusso subsuperficiale, biofiltri per il recupero delle acque piovane, rientrano infatti fra gli interventi di fitodepurazione.
La “cultura” della difesa ambientale coinvolge una serie di professionalità interdipendenti tra loro che devono necessariamente trovare la stessa armonia operativa che la Natura applica in ogni sua manifestazione non corrotta dall’intervento umano.
L’elemento che distingue questa operazione è il lavoro di gruppo omogeneo, caratterizzato da una consolidata competenza tecnica ambientale, che consente la soluzione di problematiche impiantistiche complesse, con una impostazione ecologica generalmente sconosciuta in campo tecnico, o meglio spesso prudenzialmente evitata, per non correre il rischio di produrre lavori che non hanno “quell’aspetto tecnologico” che caratterizza, secondo gli schemi che ci hanno insegnato, le Opere di Ingegneria.
Qui sta l’errore di fondo perché per la realizzazione di opere ambientali, se non ci si attiene ai canoni naturali, anche nella struttura e configurazione esteriore, si rischia di non ottenere il risultato prefissato.

Impianti di trattamento terziario con processi naturali tradizionali o di concezione originale, con l’applicazione di tecnologie innovative, sempre sfruttando processi di metabolismo naturale, sono già stati realizzati con successo in scala reale; citiamo quelli più significativi realizzati e seguiti in prima persona:

•	nel caso di alcune lavanderie industriali (Lavanderia Industriale Romagnola – Gradara (PS) – impianto di trattamento realizzato nel 1982 per un effluente di circa 100 mc/giorno; Centro Stiro, lavaggio di blue jeans, - Coriano (RN) – impianto di trattamento realizzato nel 1985, in grado di trattare fino a 2400 mc/gg; Lavanderia Candida – Coriano (RN) - impianto di trattamento realizzato nel 1977/78, capace di trattare 500 mc/gg) si è realizzata la reimmissione nel ciclo produttivo dei reflui depurati biologicamente, con stabilizzazione aerobica in bacino aerato e successiva precauzionale correzione nell’esistente addolcitore chimico-fisico; infatti le acque di pozzo e di acquedotto risultavano eccessivamente cariche di sali ferrosi e di calcare e il riutilizzo delle acque reflue depurate si è dimostrato più conveniente del ricorso alle acque primarie;
•	trattamento di stabilizzazione in bacino di accumulo aerato per le acque di scarico civili del Villaggio Turistico di Città del Mare a Terrasini (PA), realizzato nel 1975 in grado di trattare fino a 1200 mc/gg di acque depurate ottenendo un refluo idoneo alla irrigazione delle aree verdi, indispensabili alla sopravvivenza dell’insediamento;
•	trattamento di microfiltrazione algale e stabilizzazione aerobica in bacino di accumulo per i reflui depurati del Villaggio Turistico di Cala Rossa – Trinità d’Agultu (SS) - realizzato nel 1993, in grado di trattare fino a 600 mc/gg di acque per l’irrigazione delle aree verdi e dei giardini dell’insediamento;
•	trattamento terziario di microfiltrazione algale delle acque depurate del Consorzio industriale di Via Lunga - Crespellano (BO) – realizzato nel 1990/91, in grado di trattare fino a 1200 mc/gg; il refluo finale, recapitato in un fosso di bonifica viene casualmente utilizzato in un allevamento di pesci, essendo in tempo secco l’unico apporto idrico del fosso da cui emunge l’ittiocultore;
•	Impianto pilota in scala reale di microfiltrazione su terreno humificato - Gabicce (PS) - realizzato nel 1992, con 5.000 mq di terreno nei quali viene immessa giornalmente una quantità di circa 250 mc/gg di acque in uscita dal depuratore comunale;
•	Intervento di abbattimento dei nitrati e dei fosfati di falda superficiale all’Agrobiotech – Sacenno, Calderana di Reno (BO) - con lagunaggio aerato ad eutrofizzazione controllata, realizzato nel 1990, che ha prodotto un effluente finale idoneo per avannotteria, con ciclo biologico che partendo dai rotiferi, attraverso le dafnie, fino ai ciprinidi, in ambiente di stagno biologico, ha portato all’eliminazione totale dei nutrienti e degli inquinanti organici dell’acqua di falda ricca di nitrati e fosfati.

I costi indicativi dei trattamenti di tipo terziario, espressi in percentuale sul costo globale dell’impianto di depurazione, risultano essere i seguenti:

Tipo di trattamento terziario	Percentuale sul costo globale di impianto	
Microfiltrazione algale	5%	
Laghetto di inocuizzazione e stoccaggio	10%	
Percolazione su terreno humificato	15%	

L’impianto che applichi il ciclo completo primario, secondario a fanghi attivi e trattamento terziario fino alla percolazione su terreno humificato riproduce il ciclo integrale delle acque e può fornire un prodotto finale assimilabile all’acqua di sorgente.