Tra le disfunzioni più frequenti e deleterie riscontrabili nella conduzione di impianti biologici, occupa un ruolo di primaria importanza quello del bulking filamentoso. Tale problematica si manifesta con elevati volumi specifici occupati dal fango biologico, ricircolo scarsamente concentrato, difficoltà in fase di chiarificazione, sino alla possibile fuga di biomassa dal sedimentatore. In sintesi, le cause di tale anomalia vanno ricercate nell’eccessivo sviluppo di batteri caratterizzati da morfologia filamentosa. Tali microrganismi se da un lato sono necessari alla formazione di una matura e corretta morfologia del fango biologico, possono giungere ad un grado di abbondanza tale per cui, fuoriuscendo dal fiocco. formano ponti con altri fiocchi adiacenti, creando un’unica grande massa difficilmente sedimentabili.
Le cause che portano ad un ambiente vitale favorente lo sviluppo di tale morfologia batterica, a discapito dei fiocchi formatori, sono conosciute. Questi microrganismi possiedono caratteristiche biologiche differenti nei confronti di quelle dei batteri di forma coccoide. costituenti la maggior componente del fiocco biologico, e prosperano in talune note condizioni ecologiche: basso ossigeno disciolto in vasca d’aerazione; basso F/M dovuto ad insufficiente gradiente di BOD5 solubile: presenza di acque settiche con solfuri; carenza e sproporzioni tra nutrienti; basso pH.
I metodi d’intervento non specifici
Esistono diversi metodi per contenere tale irregolarità, quelli di tipo non specifico non rimuovono la causa o le molteplici ragioni generanti il bulking, ma riducono
gli effetti provocati. Tali interventi sono solitamente ad effetto rapido, di facile attuazione impiantistica ed economica, nella pratica corrente si concretizzano nelle possibilità di seguito indicate: svuotamento della vasca d’aerazione e successivo riavvio: ingenti spurghi di fango; impiego di flocculanti polimerici od inorganici: utilizzo di ossidanti Sono evidenti le implicazioni successive ai primi due interventi, con completa o parziale perdita della capacità depurativa dell’intera stazione biologica. Il dosaggio di flocculanti va testato attraverso prove di jar test sul campo e non risulta un intervento risolutorio le cause della problematica. Pur essendo in grado di aumentare la velocità di sedimentazione delle particelle di fango, risulta spesso scarsamente efficace nei confronti di tali tipologie di fango biologico.
Il dosaggio di ossidanti
L’ipotesi alla base dell’uso di ossidanti direttamente sul fango attivo (solitamente nel fango di ricircolo. 2,5 g Cl2/Kg SST) si fonda sulla evidenza che i filamenti fuoriuscenti dal fiocco biologico sono maggiormente esposti ad una dose letale di disinfettante. Questo sistema non è specifico per singoli generi batterici, ma si basa sulle pure evidenze fisiche: l’ossidante viene progressivamente consumato durante il trasporto verso il fiocco, arrestando la sua efficacia in prossimità dello stesso (se l’intero delicato processo viene condotto seguendo modalità opportune). Nella maggior parte dei casi viene utilizzato cloro in soluzione (solitamente ipoclorito di sodio). o infrequentemente perossido di idrogeno ed ozono. La pratica della clorazione è fortemente impiegata in Inghilterra e Stati Uniti, fortunatamente in maniera meno diffusa nel resto dell’Europa e in particolare in 1talia. Il danneggiamento dei filamenti è accompagnato da alcuni gravi inconvenienti:
– riduzione parziale o completa dell’attività nitrificante, i ceppi batterici implicati in tale attività metabolica risultano maggiormente sensibili alla clorazione rispetto ai microrganismi filamentosi;
– scomparsa dei protozoi ciliati. aumento nell’effluente dell’azoto ammoniacale derivante da lisi cellulare;
– perdita dell’efficienza depurativa in merito all’abbatimento della frazione carboniosa e dei sali di fosforo;
– formazione di organoalogenati organici, sostanze cancerogene e mutagene in particolar modo per l’ittiofauna, ma anche per i vegetali. La formazione di detti composti è strettamente dipendente dal carico di sostanze organiche presenti nell’acqua (brevemente assunto come TOC), materiali umici e fulvici, ma anche tannini, lignine, clorofilla, acidi organici, aminoa cidi, chetoni ed altri. Nel nostro paese questa attività è ancora condotta, pur essendosi evoluta una più matura coscienza ecologica e legislativa. Risulta chiaro ed evidente il significativo e fortemente negativo, impatto ecotossicologico che deriva dall’utilizzo di cloro per contrastare in maniera estemporanea il bulking filamentoso, confermato anche dai saggi di tossicità su Daphnia e batteri luminescenti. Il concetto stesso di utilizzare un “veleno” volontariamente, per risolvere temporaneamente la manifestazione di una problematica e non le origini, è contrario allo spirito di base della depurazione e della natura di un impianto di trattamento biologico.
I metodi d’intervento specifici
Si auspica una maggior attenzione e consapevolezza nei riguardi dell’uso di ipoclorito su fanghi attivi e la successiva produzione di composti fortemente tossici. La problematica del bulking filamentoso, come ogni disfunzione biologica ed impiantistica, va affrontata svolgendo un attento studio, identificando le cause e gli effetti. Si procederà successivamente a livello impiantistico, biologico e gestionale, con interventi mirati, tra di essi connessi e complementari: migliorare il bilancio tra nutrienti; aumentare la concentrazione di ossigeno effettivamente disponibile per la biomassa nell’intero fiocco batterico, regolare al meglio tutti i parametri di conduzione e gestione della stazione depurativa: ottimizzare il rapporto F/M, eventualmente costituire un selettore e controllando tutti i principali parametri chimico/biologici; utilizzare tecnologie biotecnologiche di supporto.
Le biotecnologie
NCR Biochemical per migliorare la composizione del fango in tutti quei casi in cui risulta alterata e diminuirne il volume occupato. abbassando gli SVI corrispondenti, ha studiato e creato i Probios, basati su supporto di silicati stratificati con effettori di membrana inclusi. Si tratta di prodotti che si presentano in forma di polvere e vengono ottenuti seguendo una particolare e attenta lavorazione che mantenga ed aumenti le singole proprietà dei composti in esso contenuti. L’impiego di tali attivatori biologici consente la costituzione di una biomassa sufficiente in un minor tempo, apportando superfici di crescita per i batteri, sui quali gli stessi si sviluppano con grande rapidità. Tali superfici favoriscono il proliferare di procarioti fiocco formatori, a discapito dei filamentosi che per effetto della competizione crescono in misura minore. In un caso tipico inerente l’impiego di tale tecnologia inibente lo sviluppo dei filamentosi, appare evidente come gli SVI mostrino un graduale e costante abbassamento. confermato anche dall’osservazione microscopica testimoniante la minor abbondanza di batteri di morfologia filamentosa. I batteri, di morfologia coccoide. sono aiutati nella loro riproduzione grazie al centro di crescita fornito dal Probios e facilitati nella cattura dei nutrienti. In pratica, si assiste ad un fenomeno detto di nucleazione, cioè la formazione di uno strato di ancoraggio per i nutrienti e quindi dei fiocco formatori a discapito dei microrganismi filamentosi, che dotati di maggiore superficie specifica sono normalmente avvantaggiati. Contemporaneamente si rende più efficiente il trasferimento di ossigeno e conseguentemente si accelera l’ossidazione diminuendo uno dei principali fattori che causano il bulking. I possibili effetti tossici accumulati nel fango
dovuti ai metalli pesanti e ai tensioattivi vengono in parte contenuti poiché essi si legano sui gruppi carbossilici contenuti nel Probios. Il raggiungimento delle migliori capacità depurative, di
una ottimale struttura morfologica del fango, con conseguente sufficienti livelli di sedimentabilità e chiarificazione, è un obbiettivo senza dubbio raggiungibile. Per farlo è necessario una conoscenza delle cause scatenanti la disfunzione ed una programmazione dei successivi interventi, tra i quali per compatibilità ambientale e per concreta miglioria si inserisce l’uso di biostimolatori che possano modificare positivamente la morfologia del fango biologico.
