Gli scarichi liquidi

Obiettivi

1.     Riconoscere i nostri scarichi liquidi e ritracciarne tutto il loro tragitto

2.     Individuare l’utilizzo delle fosse biologiche.

3.     Analizzare le differenze dei sistemi di trattamento degli scarichi liquidi, di tipo aerobico e anaerobico.

4.     Individuare i possibili utilizzi dei prodotti dei sistemi di depurazione.

Contenuti

Gli impianti domestici di scarico, la doppia linea, la fossa biologica.

Il sistema fognario della città.

Gli impianti di depurazione di tipo aerobico, a letto percolatore, di tipo anaerobico.

L’uso dei fanghi di depurazione, l’uso energetico del biogas, i gruppi TOTEM.

La depurazione in zootecnia, riciclo di rifiuti animali, la depurazione nell’industria.

Metodi e attività

E’ stata l’occasione di un intervento di pulizia delle fosse biologiche della nostra scuola  a stimolare questa U. D. , ma anche la stessa visita ad un cantiere edile, con l’abitazione in costruzione ed il relativo impianto idrico di approvigionamento e di scarico, è un’ottimo stimolo per proporre questo percorso disciplinare.

Non è certo facile parlare dei nostri scarti, ma rifacendoci ai principi ecologici, la natura ci insegna a chiudere il ciclo, che un eccessivo apporto di sostanze in un corpo idrico, fiume, canale, lago, è legato alla sua capacità autodepurante, che se tali sostanze pur essendo dei nutrienti sono in abbondanza, possono mettere in serio pericolo l’equilibrio del sistema idrico che le  riceve, possiamo cogliere l’occasione per proporre un accattivante stimolo didattico.

Nelle nostre abitazioni esistono due linee di scarico: una quelle delle acque cosiddette chiare che raccoglie tutte le acque dei lavelli, del bidè, della doccia; l’altra è riservata al solo scarico del W. C. e viene definita linea delle acque nere.

La prima dopo un passaggio, attraverso un semplice pozzetto degrassatore, cioè capace di trattenere eventuali grassi in sospensione superficiale, presenti nell’acqua, viene direttamente smaltita in fognatura.

La seconda, invece arriva ad una apposita cisterna chiamata fossa biologica o settica, di cui la vasca Imhoff costituisce una variante costruttiva. Esse sono realizzate in modo da permettere lento deflusso del liquame, il quale, oltre a sedimentarsi sul fondo, viene attivato da una fermentazione batterica, che determina una digestione delle sostanze colloidali presenti e la conseguente chiarificazione del liquame stesso il quale attraverso una apposita sezione della vasca, raggiunge la fognatura. Il corretto funzionamento di questa struttura è legato al’appropriato uso del W. C.. Infatti nella vasca non devono essere inseriti gli scarichi della lavatrice: i detersivi presenti, dalla forte azione antisettica, distruggerebbero i batteri presenti, col conseguente blocco dei processi depurativi. Infatti è questo il motivo della separazione dello scarico delle acque bianche. Inoltre è scorretto, considerare il gabinetto come una scarico universale, dove mandare medicine e antibiotici scaduti, pannolini, involucri di plastica, bastoncini a fiocco, cicche di sigarette; gli stessi disinfettanti e deodoranti usati, possono mettere in seria crisi l’efficienza batterica, con la conseguenza necessità di chiamare il servizio di autospurgo, per svuotare la vasca e liberarla da eventuali intasamenti.

La pubblicità ci fa vedere sempre più spesso prodotti a base di batteri liofilizzati, da introdurre attraverso lo scarico del gabinetto per migliorare l’efficacia di quelli presenti nella fossa, indeboliti appunto da scarichi anomali.

Attraverso una serie di canalizzazioni sotterranee distribuite in tutta la città, le fognature, i liquami raggiungono l’impianto di depurazione.

Impianto di depurazione aerobica

I liquami che giungono dalla fognatura appaiono grigiastri e nelle sponde canale di adduzione difficilmente crescono erbe, né le più tenaci, né le più infestanti; segno di un eccessivo carico inquinante abiotico. Queste acque vengono poi sollevate mediante pompe particolari o viti di Archimede, per permettere il funzionamento dell’impianto a gravità.

Esse attraverso un disabbiatore, perdono le particelle più pesanti e vengono inviate in una apposita vasca di aerazione. L’aria può essere insufflata o dal basso col conseguente gorgoglio della vasca o tramite apposite turbine semisommerse agitando tutta la superfice. I batteri aerobici si sviluppano e si raggruppano in fiocchi che danno la caratteristica colorazione brunastra; da qui il liquame viene avviato ad apposti sedimentatori che addensano al centro i fanghi, mentre lateralmente lasciano traboccare l’acqua depurata all’85 %, che può essere immessa nel fiume, o utilizzata a scopo irriguo.

I fanghi sono depositati in apposite vasche di maturazione per l’essicazione. L’analisi chimica stabilisce il suo possibile uso come compost.

Impianti a letto percolatore

Nelle piccole cittadine, con una popolazione al di sotto i 4000 abitanti è conveniente utilizzare impianti a letto percolatore. Si tratta di sostituire la vasca ossigenante con una contenente ciottolame o appositi moduli in resina; alla base della struttura cilindrica, vi sono delle aperture per l’aria. Il liquame viene pompato e spruzzato sulle pietre tramite appositi bracci rotanti; per gravità, scende in basso, urtando e ossigenandosi; raccolto da un apposito canale viene avviato al sedimentatore.

Impianti di depurazione anaerobica

In città oltre i 50.000 abitanti, è vantaggiosa la depurazione anaerobica. A questi impianti arrivano direttamente i liquami dei gabinetti, eliminando quindi le fosse biologiche. In alcuni casi sono state separate in una apposita fognatura anche le acque bianche e meteoriche, al fine di mantenere un afflusso costante della qualità del liquame.

La prima parte dell’impianto è di tipo aerobico, con le relative vasche di ossigenazione. All’uscita del sedimentatore il fango attivo viene ulteriormente inspessito per gravità e inviato in appositi contenitori stagni e coibentati: i biodigestori. Qui viene riscaldato intorno ai 40 °C, per l’attivazione delle famiglie batteriche termofile. Grazie alla loro azione, si ha la produzione di biogas, la cui percentuale di metano oscilla tra il 60 e 70 %. Esso può così essere utilizzato come combustibile, per il riscaldamento del biodigestore, per l’autotrazione tramite la compressione, per la cogenerazione, cioè la produzione di energia termica ed elettrica nell’impianto, tramite appositi gruppi elettrogeni.

Il ciclo della produzione metanifera ha una durata di circa 60 gg; i fanghi ottenuti, sono essicati in apposite vasche all’aperto e dopo le opportune analisi ( si consideri che in fognatura può arrivare di tutto, dagli idrocarburi, ai solventi organici, ai metalli pesanti), possono essere utilizzati come ammendanti agricoli.

tratti da “L’energia alternativa” di Paolo Cella Longanesi ed. 1979 Milano,  pag 101

Impianti di depurazione zootecnica e industriale

Gli allevamenti devono avere impianti di depurazione e quindi sono considerati  di fatto insediamenti di tipo industriale, quando si superano i 40 quintali di peso vivo per ettaro di terreno disponibile ( L. 319/76). La notevole produzione di materiale fecale, comunque permette la convenienza economica della depurazione anaerobica anche per medi allevamenti. La CEE, fra l’altro, concede l’erogazione di contributi a quelle aziende che intendono avviare la depurazione con il recupero energetico. Infatti diverse sono le esperienze avviate in tal senso.

Gli impianti industriali sono obbligati per legge a tenere i proprio scarichi al di sotto dei limiti ben stabiliti. A tale proposito va detto che gli impianti di depurazione riescono egregiamente a ridurre le sostanze organiche. I metalli pesanti presenti in un eventuale scarico, non possono essere eliminati attraverso questi sistemi. Tali sostanze saranno assorbite dai batteri depuranti e andranno ad accumularsi nei fanghi di risulta, che dovranno essere destinati ad appositi smaltimenti.

Ai ragazzi si può presentare la problematica della depurazione utilizzando diapositive o filmati, eseguiti nel passato durante visite guidate agli impianti di depurazione.

Si possono registrare delle pubblicità inerenti i prodotti per fosse biologiche e rivederle insieme.

E’ possibile visitare un cantiere edile, nel momento della realizzazione degli scarichi e valutare il tipo di realizzazione e le soluzioni adottate.

La visita al depuratore cittadino, o a quello di una grande città, al sistema di depurazione di una azienda agricola o di una industria o anche ad una concimaia di un piccolo podere , è particolarmente importante per una più efficace comprensione degli argomenti proposti.

Oltre alle relazioni delle visite i ragazzi possono riprodurre l’aerogramma relativo alla  diversa percentuale dei fluidi presenti nel biogas,  il diagramma della quantità del gas prodotto in funzione dei giorni, la tabella di produzione del gas distinta in base ai diversi animali allevati.

Ci si può recare in comune e chiedere, oltre le copie delle normative inerenti  gli scarichi liquidi, di visionare le analisi delle acque del depuratore cittadino  o di eventuali depuratori presenti. Con l’insegnante di Scienze si possono analizzare i parametri presenti  e capirne il significato. Lo stesso insegnante può intervenire sui fenomeni di fermentazione naturale, sull’intervento delle diverse famiglie dei batteri mesofili e termofili, nei confronti delle varie sostanze organiche presenti negli scarichi. Particolarmente interessante è la visione al microscopio di alcuni, dei diversi  ceppi batterici presenti; per poter facilitarne la visione e ridurre la preparazione dei  vetrini è possibile utilizzare l’abbinamento telecamera - microscopio.

In laboratorio è possibile costruire un piccolo biodigestore per verificare la produzione di biogas (utilizzando il contenuto del rumine di un vitellone, macellato nel mattatoio comprensoriale, è possibile immediatamente attivare lo sviluppo del gas; con altre sostanze organiche è necessario aggiungere batteri liofilizzati, utilizzati per le fosse biologiche); riproponendo l’attività ad altre classi è possibile caricarlo con sostanze organiche diverse, valutare che cosa accade e confrontare i risultati.

Con Ed. Civica si possono conoscere alcuni elementi delle normative esistenti e notare che la L. 319/76 non era affatto una legge ambientale, in quanto definiva i fiumi “corpi recettori”, pur obbligando l’uso dei depuratori; è possibile utilizzare le interessanti definizioni che propone la nuova normativa, il D. L.vo n° 152 dell’11.5.99, verificarvi l’uso sostenibile della risorsa acqua, che diventa un obiettivo da raggiungere, notarvi l’utilizzo delle acque superficiali in base alla loro destinazione.

Verifiche

Si potranno valutare le relazioni effettuate in occasione delle visite guidate, gli schemi, i grafici e le tabelle prodotte, nonché il glossario attinente.

Inoltre si potranno presentare agli allievi le seguenti domande:

1.      Per quale motivo occorre evitare che le acque contenenti detergenti possano arrivare nella fossa biologica.

2.      Chi degrada le sostanze che arrivano nella fossa biologica.

3.      Che cosa può accadere nel caso che nel W. C. si scarichi materiale plastico, pannolini, cicche di sigarette. Perché

4.      Perché il liquame di ingresso di un depuratore è grigiastro, mentre quello della vasca ossigenante è marrognolo.

5.      Quali sono i sistemi di ossigenazione del liquame.

6.      Come è possibili utilizzare l’acqua già trattata di un depuratore.

7.      In un impianto di digestione anaerobica di una cittadina, perché non vengono più utilizzate le fosse biologiche.

8.      Cosa è necessario per il corretto funzionamento di un digestore anaerobico.

9.      Perché prima di destinare i fanghi all’utilizzo come compost è necessario analizzarli.

10.  Che cosa è un gruppo TOTEM.  

Discipline coinvolte

Scienze si trova a diretto contatto con tutta la proposta didattica. Può analizzare i cicli del carbonio e dell’azoto, la distinzione tra i batteri mesofili e termofili,  le varie fasi dei fanghi nella produzione di biogas,  le sostanze contenute in uno scarico.

Ed. Civica può esaminare le due normative coinvolte e valutarne le differenze sostanziali, utilizzare le definizioni contenute per un più efficace approfondimento dell’argomento.

Per saperne di più

Legge n° 319 del 10.5.1976  “Norme per la tutela delle acque dall’inquinamento” e successive modificazioni. Viene anche chiamata legge Merli.

D. Lvo n° 152 dell’11.5.99 su G. U.  del 29.5.99 “Disposizioni sulla tutela delle acque dall’inquinamento…” sostituisce la precedente.

Bibliografia

Bernard Lagrange “Il biogas” Longanesi ed. 1981 Milano

Renato Vismara “Depurazione Biologica” Ulrico Hoepli ed. 1988 Milano

 “Riciclo di rifiuti animali” CEE e Camera d I Commercio di Bologna, 1983

Marco Barberi “Ecologia al Gabinetto” Macroedizioni e AAM Terra Nuova 1989, Firenze.

Sant’Angelo in Vado 15.6.99

Prof. Giuseppe Dini