Prefazione
Il World Water Day Photo Contest desidera contribuire alla formazione di una cultura dell’acqua per la quale l’azione di ciascuno di noi si basi su fondazioni tecniche e scientifiche.
Il “White paper on water resources – Purification treatment, waste water, and reuse”, curato da Massimo Muscari del Lions Club Seregno AID, comunica informazioni e buone pratiche, utili ai grandi enti e ai singoli individui per un approccio consapevole e sostenibile alla risorsa idrica.
Riportiamo qui alcuni estratti della trattazione.
1.1 – L’acqua, bene prezioso
L’acqua è una risorsa fondamentale per l’uomo, in quanto indispensabile alla vita.
Il corpo umano stesso è composto dal 50-65 % di acqua, pertanto risulta essere un bene fondamentale per la sua sopravvivenza, anche se questo non è il solo motivo per cui riveste importanza per la vita umana: necessaria alle più basilari pratiche di igiene, l’acqua è un bene prezioso per la produzione agricola, industriale, energetica e, non da ultimo, per la stabilità dell’intero ecosistema.
In quanto risorsa rinnovabile, è fornita in gran quantità dalla natura stessa del nostro pianeta, ma distribuita in modo disomogeneo e non proporzionato rispetto alla popolazione che ne necessita e ne usufruisce. Inoltre, negli ultimi anni è in sensibile diminuzione la disponibilità di acqua dolce pro capite (irrinunciabile ai fini della salute umana) a causa di vari fattori, quali l’aumento della popolazione e lo scorretto trattamento dell’acqua stessa da parte dell’uomo, che la contamina o la spreca.
In questo modo viene compromesso il naturale ciclo idrologico dell’acqua, che ne permette il rinnovamento mediante le precipitazioni, le quali restituiscono al suolo l’acqua evaporata dalla stessa superficie terrestre: nonostante non diminuisca la quantità totale di acqua disponibile, una parte sempre più consistente viene alterata e resa inutilizzabile, perché inquinata dall’uomo durante il ciclo naturale.
Per questo motivo è opportuno riservare particolare attenzione a una tale risorsa, con la prospettiva di tutelarne la qualità e ampliarne la distribuzione.
Risulta dunque auspicabile poter prevenire l’inquinamento idrico e il depauperamento della risorsa pianificando preventivamente una corretta gestione dell’acqua disponibile in ogni Paese, mediante la distinzione degli usi dell’acqua in rapporto alle sue varie caratteristiche e la costruzione di impianti per poterla trattare in vista della potabilizzazione, dello smaltimento o del suo eventuale riutilizzo.
Progettando dunque un processo concatenato nei vari trattamenti dell’acqua, è possibile garantire un risparmio idrico, soprattutto nei Paesi del mondo dove scarseggia, e una sua miglior qualità, limitando quanto più possibile i consumi e investendo nel riutilizzo dell’acqua già utilizzata.
A questo proposito, le modalità per raggiungere questi scopi sono:
prevenire e ridurre l’inquinamento e attuare il risanamento dei corpi idrici inquinati;
conseguire il miglioramento dello stato delle acque ed adeguate protezioni di quelle destinate a particolari usi;
perseguire usi sostenibili e durevoli delle risorse idriche, con priorità a quelle potabili;
mantenere la capacità naturale di autodepurazione dei corpi idrici, nonché la capacità di sostenere comunità animali e vegetali ampie e ben diversificate.
1.2 – L’acqua: caratteristiche e gestione della risorsa
Ben il 70% della Terra è coperto dall’acqua, ma non tutta è immediatamente disponibile e soprattutto non presenta le medesime caratteristiche: di queste il 97 % è costituito da acqua salata (mari e oceani), mentre solo il rimanente 3% costituisce la parte di acqua dolce, che si presenta in natura con una bassa concentrazione di sali e viene considerata appropriata per l’estrazione e il trattamento al fine di produrre acqua potabile.
Per una argomentazione più approfondita delle fonti di approvvigionamento di acqua dolce e i relativi trattamenti a essa riservati si rimanda ai capitoli successivi inerenti alla potabilizzazione; anticipiamo però qui come sia di fondamentale importanza salvaguardare le riserve di acqua dolce, perché necessarie alla salute umana e comunque soggette a esaurimento. Infatti, una volta che se ne usufruisce, se ne alterano le proprietà e vanno trattate di nuovo con procedimenti specifici, ma non è più possibile ripristinare le condizioni di potabilità.
All’interno di un territorio la risorsa d’acqua si può presentare sotto vari aspetti; si riporta qui di seguito una preliminare classificazione delle fonti generalmente disponibili:
acque superficiali: comprendono le acque interne (ad eccezione delle acque sotterranee), le acque di transizione e le acque costiere. Si precisa che con acque interne si intendono tutte quelle entro i confini territoriali.
Fiumi: corpo idrico superficiale di acqua corrente (ma può presentare anche alcuni tratti sotterranei). Giungono fino al limite dell’acque di transizione, variabili per ogni corso d’acqua.
Laghi: corpo idrico di acque lentiche, cioè ferme, e non temporanee. Sono considerati laghi sia quelli naturali che quelli regolamentati da opere antropiche, purché abbiano una superficie superiore agli 0,5 km². Nella definizione di laghi rientrano anche quelli interessati dalla presenza di un corso emissario.
acque costiere: le acque superficiali situate all’interno rispetto a una retta immaginaria equidistante un miglio nautico dalla linea di base che serve da riferimento per definire il limite delle acque territoriali; composizione salata.
acque di transizione: i corpi idrici superficiali in prossimità della foce di un fiume, che sono parzialmente di natura salina a causa della loro vicinanza alle acque costiere, ma sostanzialmente influenzati dai flussi di acqua dolce;
acque sotterranee: tutte le acque che si trovano sotto la superficie del suolo nella zona di saturazione e a contatto diretto con il suolo o il sottosuolo.
Per programmare quindi un buon “piano di gestione” dei bacini idrogeografici, tale da tenere conto di tutte le fonti d’acqua offerte dalla regione, occorre:
censire i vari corpi idrici disponibili, cioè le fonti superficiali o sotterranee, e procedere ad una segnalazione cartografica precisa per tipologia di risorsa e estensione perimetrale, segnalando nello specifico le aree particolarmente a rischio o le aree protette;
valutare la qualità e quantità attuale dei corpi idrici, tramite particolari analisi;
effettuare delle stime di riferimento, che considerino specialmente il livello dell’attività antropica sulla risorsa e il tasso di inquinamento attuale. Inoltre è fondamentale predisporre un supporto cartografico per segnalare l’attività umana sul territorio, individuando tutti i luoghi di estrazione dell’acqua e quelli di scarico;
prevedere una rete di monitoraggio, con ulteriore relativa cartografia per le zone che vengono monitorate;
pianificare un sistema di gestione delle acque volto al risparmio idrico, il che comporta la ricerca di un equilibrio tra i prelievi effettuati e le acque restituite (il consumo infatti si riferisce all’acqua che viene totalmente assorbita e non più restituita all’ambiente). Si deve inoltre consentire il ricorso alla fonti naturali di acqua dolce e destinate al consumo umano soltanto quando non vi siano alternative valide disponibili;
porsi come obiettivo il mantenimento (o miglioramento) della qualità della risorsa e la sua disponibilità nel tempo, privilegiando comunque una tutela dell’acqua potabile rispetto alle altre.
La valutazione della qualità dei corpi idrici presenti sul territorio è funzionale ai fini di una corretta e preliminare programmazione della gestione dell’acqua, perché l’intero programma di gestione deve essere calcolato sullo stato delle condizioni attuali e deve perseguire (anche per il futuro) degli specifici “obiettivi di qualità”:
a) “ambientale per i corpi idrici significativi”: cioè garantire per ogni corpo idrico la capacità di autodepurarsi naturalmente e prevedere di tutelare la quantità e la qualità della risorsa nel tempo, quantificando l’impatto dello sfruttamento umano sulla risorsa.
b) “per specifica destinazione”: che si prefigge di individuare dei corpi idrici con caratteristiche idonee al consumo umano, al mantenimento della vita dei pesci e molluschi.
Dunque, lo scopo primario di queste analisi è determinare lo stato delle riserve d’acqua e intervenire per mantenerlo buono o migliorarne le condizioni, qualora non raggiungano uno standard precisato dai parametri tecnici.
1.3 – Utilizzi dell’acqua
Appurato dunque che già in natura l’acqua non presenta la medesima qualità chimica e fisica, sono stati definiti specifici utilizzi per ogni tipologia di acqua in virtù delle sue diverse proprietà.
Per la classificazione degli usi dell’acqua, si fa riferimento alle linee guida europee nate con il proposito di trovare un buon compromesso tra le esigenze degli Stati membri della Comunità Europea.
Una volta verificato lo stato della qualità dell’acqua (al quale corrispondono determinate caratteristiche chimiche, fisiche e microbiologiche) di un corpo idrico, è possibile destinarla a diversi usi, a livello generale così distinguibili:
usi civili: l’acqua destinata a questo utilizzo deve essere potabile, se finalizzata primariamente al soddisfacimento della sete dell’uomo; rientrano nella stessa categoria anche tutte le funzioni connesse all’igiene personale e alle diverse pratiche domestiche inerenti all’alimentazione. Per altri generi di utilizzi (lavaggio delle strade, risorsa per impianti antincendio, riscaldamento per edifici, innaffiamento del verde non aperto al pubblico) non è necessario utilizzare acqua potabile. Principali fonti di approvvigionamento sono quelle di acqua dolce naturale, come falde sotterranee e acque superficiali.
Si è calcolato che a livello mondiale la percentuale di acqua destinata a questi scopi si aggira mediamente intorno al 10%.
usi irrigui: la percentuale di acqua richiesta dal settore agricolo è stimata intorno al 70% a livello mondiale, considerando però che raggiunge il 90% nei Paesi del mondo interessati da un clima arido, dove l’agricoltura è ostacolata dalle elevate temperature e dall’alto tasso di evaporazione.
Funzionale all’irrigazione di fondi agricoli o in serra e all’allevamento, viene estratta da fonti sotterranee, superficiali e corpi idrici artificiali (cioè costruiti dall’uomo), fonti dalle quali dipende la qualità dell’acqua stessa.
I parametri di riferimento per autorizzare l’utilizzo di acqua a uso irriguo sono basati su delle indicazioni della FAO (risalenti al 1985), variamente ampliate dagli Stati membri della Comunità Europea; negli ultimi anni si è registrata una sempre maggiore attenzione al monitoraggio degli elementi chimici – dannosi per l’uomo – nell’acqua usata per produrre gli alimenti, specialmente quelli consumati crudi: particolarmente tenuti sotto controllo sono i nitrati.
usi industriali: l’acqua riservata al settore industriale (circa il 20%, sempre su una media mondiale) viene estratta generalmente da pozzi, ossia delle strutture scavate nel terreno per permettere l’estrazione dal sottosuolo. Viene impiegata per processi di lavorazione nel settore industriale e per il raffreddamento degli impianti, oppure per il riscaldamento di edifici. Non è richiesta acqua potabile per questi utilizzi (e sarebbe meglio per gli Stati adoperarsi per impiegare delle valide alternative a quella potabile), quindi risulta molto conveniente dotarsi di meccanismi di depurazione, per poter riutilizzare sempre la stessa acqua depurandola. Le uniche situazioni in cui si esige l’impiego di acqua potabile sono la produzione e la conservazione di alimenti destinati al consumo umano.
uso energetico: l’acqua può venire impiegata nella produzione di energia rinnovabile tramite diversi procedimenti. Nelle centrali idroelettriche, si ricava energia meccanica dal movimento innescato da grandi masse d’acqua, che vengono convogliate nella centrale e riversate su dei macchinari appositi; tale energia meccanica diventa convertibile poi in energia elettrica. Nelle centrali termoelettriche, il processo di produzione parte dalla combustione di combustibili fossili che, sprigionando il loro calore, riscaldano l’acqua e la portano allo stato di vapore acqueo; in questa forma, l’acqua muove dei generatori elettrici, originando così energia meccanica, anche in questo caso trasformabile in energia elettrica.
Le quantità d’acqua richieste per questo utilizzo sono notevoli e pertanto risulta previdente non sfruttare acqua dolce naturale per questo tipo di uso, ma piuttosto impiegare acque già utilizzate o acqua marina, laddove possibile.
Ovviamente, una previdente pianificazione degli utilizzi delle acque deve tenere conto anche della necessità di dotarsi di adeguati impianti per la raccolta e lo smaltimento delle acque di scarico, le cosiddette “acque reflue”, considerando l’impatto che queste possono avere sul territorio.
Inoltre, la possibilità di destinare anche le acque reflue agli usi sopra esposti, una volta adeguatamente trattate, risulta particolarmente vantaggiosa, perché in questo modo è possibile limitare i consumi delle fonti naturali e proporre una valida alternativa.
Si rimanda al capitolo sulle acque di scarico e sul loro riutilizzo per le specifiche informazioni in merito all’argomento, ma si anticipa qui che è vietato per l’utilizzo di queste acque solo l’uso potabile.
2.1 – Le fonti di approvvigionamento delle acque potabili
Del 3% di acqua dolce disponibile sulla superficie terrestre, la maggior parte (quasi il 70%) si presenta allo stato solido (ghiaccio delle calotte polari o dei ghiacciai dei rilievi montuosi), un buon 30% scorre sottoterra (falde freatiche) e solo lo 0,3 % è rappresentato dalle acque superficiali (laghi, fiumi).
L’acqua dolce quindi, oltre a rappresentare una minima quantità rispetto al totale, non è nella sua totalità immediatamente fruibile da parte dell’uomo e spesso viene a mancare particolarmente nei Paesi delle fascia tropicale arida, dove è molto più alta la percentuale di evaporazione e le precipitazioni sono molto rare: questa concomitanza di fattori espone continuamente tali regioni al rischio di un grave deficit d’acqua.
Si ha già avuto occasione di sottolineare l’importanza che l’acqua dolce costituisce per la salute dell’uomo (essendo la prima fonte naturale da cui è possibile ricavare acqua potabile, vista la bassa salinità) e il suo potenziale rischio di esaurimento se non preservata da inquinamento e sprechi.
Le principali fonti naturali di acqua dolce da cui è genericamente autorizzata l’estrazione per l’approvvigionamento di acqua potabile sono sia acque superficiali che sotterranee, ma a livello pratico si devono osservare le seguenti disposizioni:
in preferenza si deve estrarre da falde, in quanto le acque sotterranee sono in prevalenza più pure perché meno intaccate dall’uomo. L’estrazione viene normalmente effettuata mediante il ricorso a pozzi costruiti dall’uomo, finalizzati al pompaggio di acqua dal sottosuolo;
da acque superficiali, dopo opportuni trattamenti in base al sito di provenienza;
da corpi idrici dei quali si è valutata preventivamente una portata sufficiente per soddisfare il bisogno di un adeguato numero di persone e non soggette al rischio di eventuale esaurimento.
È possibile però estrarre anche acqua potabile da fonti non idonee per natura, come l’acqua salata, sia di mare che salmastra superficiale o sotterranea.
In ognuno di questi casi, però, l’acqua non può essere semplicemente destinata al consumo umano, ma va sottoposta a analisi specifiche e trattamenti.
2.2 – I parametri di qualità delle acque destinate al consumo umano
Si precisa che le acque potabili (destinate al soddisfacimento della sete) rientrano nella classificazione delle “acque destinate al consumo umano”, categoria che comprende anche quelle dedicate alla produzione di alimenti e quelle utili ad altri tipi di usi domestici. Questi tipi di acque, tutte assolutamente giudicate come adeguate al consumo, vengono fornite alle case tramite rete di distribuzione (acquedotti) oppure in bottiglia o contenitori.
L’acqua potabile deve essere in primo luogo “salubre” e “pulita”, per poter garantire la maggior sicurezza possibile per la salute umana.
Inoltre è necessario che risponda a delle caratteristiche particolari, così definite:
a livello fisico deve essere inodore, insapore, incolore e con un livello di torbidità bassissimo;
a livello microbiologico non deve contenere microrganismi patogeni e nocivi per l’uomo;
a livello chimico deve avere componenti mantenute entro standard consigliati.
Per giudicare l’idoneità alla potabilizzazione delle acque si deve effettuare una prima valutazione dei corpi idrici, al fine di determinare quali siano le necessarie procedure di trattamento, in base alla composizione chimica e fisica del campione prelevato (valutazione che in fondo è il punto di partenza della progettazione del piano di gestione, per cui rimandiamo alle considerazioni espresse nel capitolo precedente).
Dai risultati delle analisi si possono ripartire le acque in tre differenti categorie, poste in un ordine numerico discendente in base alla qualità e per questo motivo è consentito il ricorso alla categoria più bassa (A3) solo ed esclusivamente in mancanza di valide alternative. Per ognuna di esse sono previsti diversi tipi di trattamento, che ora riportiamo sinteticamente.
Per le acque dolci superficiali:
Categoria A1: trattamento fisico semplice e disinfezione;
Categoria A2: trattamento fisico e chimico normale e disinfezione;
Categoria A3: trattamento fisico e chimico spinto, affinazione e disinfezione.
Per le acque sotterranee non è necessario prevedere una simile classificazione in quanto sono maggiormente protette dai fattori di inquinamento, perché filtrate dal terreno, ma è consigliabile comunque effettuare delle analisi per prevenire qualche eventuale danno alla salute umana, generato dall’inquinamento dovuto allo sversamento di sostanze nocive soprattutto se ci si trova in aree industrializzate.
3.0 – Le acque reflue
Le attività sociali, produttive e ricreative, principalmente in ambito urbano, richiedono ed utilizzano una grande quantità di acqua.
La conseguenza diretta dell’utilizzo dell’acqua è l’alterazione delle sue proprietà e l’inevitabile produzione di scarichi che, per poter essere restituiti all’ambiente devono necessariamente essere sottoposti ad un trattamento depurativo. Il mare, i fiumi ed i laghi non sono in grado di ricevere una quantità di sostanze inquinanti superiore alla propria capacità autodepurativa senza vedere compromessa la qualità delle proprie acque ed i normali equilibri dell’ecosistema.
È evidente quindi la necessità di depurare le acque reflue attraverso sistemi di trattamento che imitino i processi biologici che avvengono naturalmente nei corpi idrici (la depurazione risulta però molto più veloce negli impianti rispetto ai corsi d’acqua, grazie alla tecnologia ed all’energia impiegata). Il trattamento del refluo è tanto più spinto quanto più i corpi idrici recettori (mari, fiumi, laghi, etc.) risultano a rischio di inquinamento permanente.
3.1 – Classificazione e derivazione delle acque di scarico
Le acque reflue vengono principalmente classificate in base alla loro provenienza, cioè il luogo e il modo in cui sono state utilizzate prima del loro scarico. Le derivazioni principali sono l’uso civile e l’uso industriale.
Le acque di uso civile comprendono:
Acque reflue domestiche: le acque reflue provenienti da insediamenti di tipo residenziale e da servizi e derivanti prevalentemente dal metabolismo umano e da attività domestiche.
Acque reflue assimilate alle domestiche: acque reflue aventi caratteristiche qualitative equivalenti a quelle domestiche; tali valori sono espressi nella tabella 1 in
Per le acque di uso industriale si intendono acque reflue provenienti da edifici o installazioni in cui si svolgono attività commerciali o di produzione di beni, differenti qualitativamente dalle acque reflue domestiche e meteoriche di dilavamento.
3.2 – I possibili recapiti
Per quanto riguarda la classificazione dei corpi recettori delle acque di scarico distinguiamo questi tre principali recapiti:
Le Acque superficiali: cioè quelle presenti sulla superficie terreste quali i fossati stradali, i cavi e i canali, i torrenti, i corpi idrici artificiali, i fiumi, i laghi e il mare;
Il suolo o gli strati superficiali del sottosuolo : cioè la superficie terrestre incolta, agricola o urbana;
La fognatura: cioè le reti fognarie al servizio degli agglomerati;
Si deve prestare particolare attenzione per lo scarico in corrispondenza di aree definite sensibili, dove la qualità dell’acqua delle fonti naturali potrebbe essere compromessa.
Si considera area sensibile un sistema idrico classificabile in uno dei seguenti gruppi:
laghi naturali e altre acque dolci, estuari ed acque già eutrofizzate
acque dolci superficiali destinate alla produzione di acqua potabile
aree che necessitano, per gli scarichi afferenti, di un trattamento supplementare al trattamento
Per individuare il nutriente da ridurre mediante ulteriore trattamento, vanno tenuti in considerazione i seguenti elementi:
nei laghi e nei corsi d’acqua che si immettono in laghi/bacini/baie chiuse con scarso ricambio idrico e ove possono verificarsi fenomeni di accumulazione del sostanze nutrienti, quali l’azoto e il fosforo, che danno origine ad una produzione di alghe e piante acquatiche con conseguente diminuzione di ossigeno disciolto nel bacino ed instaurazione di un regime anaerobico, che porta alla distruzione di ogni organismo vitale
negli estuari, nelle baie e nelle altre acque del litorale con scarso ricambio idrico, ovvero in cui si immettono grandi quantità di nutrienti, se, da un lato, gli scarichi provenienti da piccoli agglomerati urbani sono generalmente di importanza irrilevante, dall’altro, quelli provenienti da agglomerati più estesi rendono invece necessari interventi di eliminazione.
3.3 – Valori limiti di emissione
Scarichi in corpi idrici superficiali
Tutti gli scarichi in corpi idrici superficiali devono essere disciplinati in funzione del rispetto degli obiettivi di qualità dei corpi idrici, è quindi consigliato rispettare i valori limite di emissione.
Nel caso le acque prelevate da un corpo idrico superficiale presentino parametri con valori superiori ai valori-limite di emissione, la disciplina dello scarico viene fissata in base alla natura delle alterazioni e agli obiettivi di qualità del corpo idrico ricettore, fermo restando che le acque devono essere restituite con caratteristiche qualitative non peggiori di quelle prelevate e senza maggiorazioni di portata allo stesso corpo idrico dal quale sono state prelevate.
Scarichi sul suolo e nel sottosuolo
È vietato lo scarico sul suolo e nel sottosuolo delle sostanze pericolose e inquinanti (composti organo fosforici, mercurio e i suoi composti, cianuri, ecc.)
Scarichi in rete fognaria
Lo scarico in rete fognaria viene realizzato a seconda del tipo di trattamento che si effettua a valle della stessa.
Possiamo individuare tre tipologie di reti fognarie, a seconda dell’acqua di scarico raccolta:
Reti fognarie miste: reti destinate alla raccolta ed allo scarico in un ricettore finale di acque reflue domestiche e/o industriali in combinazione con acque di origine meteorica.
Reti fognarie nere: reti destinate alla raccolta ed allo scarico in un ricettore finale di sole acque reflue domestiche e/o industriali;
Reti fognarie bianche: reti destinate alla raccolta ed allo scarico in un ricettore finale di sole acque di origine meteorica.
La progettazione, la costruzione e la manutenzione delle reti fognarie si effettuano adottando le migliori tecniche disponibili e che comportino costi economicamente ammissibili, tenendo conto, in particolare:
della portata media, del volume annuo e delle caratteristiche delle acque reflue urbane;
della prevenzione di eventuali fenomeni di rigurgito che comportino la fuoriuscita delle acque reflue dalle sezioni fognarie;
della limitazione dell’inquinamento dei ricettori, causato da tracimazioni originate da particolari eventi meteorici.
Si ricorda che la portata e il volume medio annuo vanno calcolati in relazione alla popolazione servita; pertanto per una corretta pianificazione di una rete fognaria devono essere effettuate delle distinzioni a seconda delle varie situazioni di agglomerato, cioè insediamento isolato, piccolo agglomerato e agglomerato urbano consistente.
Campionamento
Gli scarichi devono essere resi accessibili per il campionamento, per permettere il controllo nel punto assunto per la misurazione. La misurazione degli scarichi si intende effettuata subito a monte del punto di immissione in tutte le acque superficiali e sotterranee, interne e marine, nonché in fognature, sul suolo e nel sottosuolo
3.4 – Tecniche di depurazione
Per quanto riguarda la depurazione delle acque reflue civili, si sceglie di predisporre gli impianti di trattamento in modo da ridurre al minimo gli effetti sul corpo recettore.
I trattamenti appropriati è auspicabile che siano individuati con l’obiettivo di:
rendere semplice la manutenzione e la gestione;
essere in grado di sopportare adeguatamente forti variazioni orarie del carico idraulico e organico;
minimizzare i costi
Sono distinguibili tre tipi di trattamento: primario, secondario e terziario, a seconda della soluzione tecnica adottata e dei risultati depurativi da raggiungere.
3.5 – Il futuro
Un obiettivo: il riuso
A prescindere dalla necessità dei processi depurativi dal punto di vista dell’impatto ambientale, una corretta gestione del ciclo dell’acqua prevede l’applicazione delle conoscenze tecnologiche esistenti per il conseguimento di obiettivi socialmente ed economicamente utili, quali la tutela dei corpi idrici superficiali e sotterranei e la corretta gestione della risorsa acqua.
Il riutilizzo delle acque reflue depurate può essere considerato un espediente innovativo ed alternativo nell’ambito di un uso più razionale della risorsa idrica. Il vantaggio economico del riutilizzo risiede nel fornire alla comunità un approvvigionamento idrico, almeno per alcuni usi per i quali non si richieda acqua di elevata qualità, a costi più bassi, poiché il riciclo costa meno dello smaltimento.
Il riutilizzo delle acque reflue domestiche, urbane ed industriali attraverso una corretta regolamentazione delle destinazioni d’uso e dei relativi requisiti di qualità, ai fini della tutela qualitativa e quantitativa delle risorse idriche, può portare alla diminuzione del il prelievo delle acque superficiali e sotterranee, riducendo l’impatto degli scarichi sui corpi idrici recettori e favorendo il risparmio idrico mediante l’utilizzo multiplo delle acque reflue.
Nello scenario dei vantaggi e delle prospettive future che può offrire il riciclo delle acque usate, si collocano pertanto nuove tecnologie che cercano di ottenere processi efficienti a garanzia di un approvvigionamento di acqua depurata a costi contenuti un certo grado di qualità, soprattutto igienico-sanitaria. I trattamenti di tipo convenzionale non sono quasi mai sufficienti e quindi la tecnologia si sta orientando verso la messa a punto di nuovi sistemi alternativi di trattamento terziario e di disinfezione, finalizzati all’ottenimento di un elevato grado di qualità dell’acqua, attraverso l’abbattimento della carica microbica, dei nutrienti e delle sostanze tossiche. (Impianti a membrane, ozono, ultrafiltrazione etc.)
4.0 – Riutilizzo delle acque reflue e piovane
Per garantire una tutela qualitativa e quantitativa delle risorse idriche si auspica a limitare il prelievo delle acque superficiali e sotterranee, riducendo l’impatto degli scarichi sui corpi idrici recettori e favorendo il risparmio idrico mediante il recupero e riutilizzo delle acque reflue.
In una generica utenza, per soddisfare i fabbisogni idrici si preleva acqua potabile, dotata di caratteristiche di elevata qualità, che viene utilizzata indistintamente per scopi potabili e per scopi non potabili. Si verifica cioè un doppio spreco, poiché si utilizza acqua di alta qualità per scopi non potabili, scaricandola subito dopo. Come già ricordato le condizioni di potabilità non sono più ripristinabili dopo l’utilizzo.
Solo considerando l’utilizzo dell’acqua potabile nelle abitazioni risulta evidente come il suo utilizzo non sia sempre appropriato; solo una piccola percentuale è utilizzata per bere e per la preparazione dei cibi, la rimanente parte è consumata per altri usi.
Una gestione sostenibile del ciclo delle acque si basa invece proprio sulla valorizzazione di acque meno nobili e sull’utilizzo dell’acqua di alta qualità esclusivamente dove sono veramente richieste caratteristiche di potabilità.
Una prassi corretta prevede l’inserimento di questi principi nei regolamenti che disciplinano la materia.
Il riutilizzo deve avvenire in condizioni di sicurezza ambientale, evitando alterazioni agli ecosistemi, al suolo ed alle colture, nonché rischi igienico-sanitari per la popolazione esposta.
Con il termine recupero si intende la riqualificazione di un’acqua reflua, mediante adeguato trattamento depurativo, al fine di renderla adatta alla distribuzione per specifici riutilizzi.
Il riutilizzo prevede l’impiego di acqua reflua recuperata di determinata qualità per specifica destinazione d’uso, per mezzo di una rete di distribuzione, in parziale o totale sostituzione di acqua superficiale o sotterranea.
4.1 – Possibili riutilizzi delle acque reflue e piovane
Le destinazioni d’uso ammissibili delle acque reflue recuperate sono le seguenti:
irriguo: per l’irrigazione di colture destinate sia alla produzione di alimenti per il consumo
umano ed animale sia a fini non alimentari, nonché per l’irrigazione di aree destinate al verde o ad attività ricreative o sportive;
civile: per il lavaggio delle strade nei centri urbani; per l’alimentazione dei sistemi di riscaldamento o raffreddamento; per l’alimentazione di reti duali di adduzione, separate da quelle delle acque potabili, con esclusione dell’utilizzazione diretta di tale acqua negli edifici a uso civile, ad eccezione degli impianti di scarico nei servizi igienici;
industriale: come acqua antincendio, di processo, di lavaggio e per i cicli termici dei processi industriali, con l’esclusione degli usi che comportano un contatto tra le acque reflue recuperate e gli alimenti o i prodotti farmaceutici e cosmetici.
È vietato l’utilizzo delle acque reflue per uso potabile, contatto diretto con prodotti edibili crudi.
4.2 – Tipi di trattamento
I sistemi di recupero possono essere adottati per il riutilizzo delle acque meteoriche e delle acque grigie.
Il recupero delle acque meteoriche
Gli impianti destinati al recupero delle acque piovane consentono il riutilizzo delle acque provenienti dai pluviali, conservandole in una riserva.
Questi impianti consentono di creare delle possibilità di recupero delle acque piovane, che invece di essere disperse, possono essere impiegate per usi esterni ed usi interni.
Usi esterni:
annaffiatura delle aree verdi pubbliche o condominiali;
lavaggio delle aree pavimentate;
autolavaggi, intesi come attività economica;
usi tecnologici e alimentazione delle reti antincendio.
Usi interni:
alimentazione delle cassette di scarico dei WC;
alimentazione di lavatrici (se a ciò predisposte);
distribuzione idrica per piani interrati e lavaggio auto;
usi tecnologici vari, come ad esempio, sistemi di climatizzazione passiva/attiva.
Impianti di recupero
L’impianto per ottimizzare il recupero dell’acqua piovana è composto da una parte di filtrazione e accumulo e una parte di riutilizzo vero e proprio.
Generalmente l’impianto prevede quattro fasi di intervento:
1) L’acqua viene raccolta dallo scarico delle grondaie e convogliata verso un filtro che ha la funzione di separare l’acqua dai materiali sospesi più grossolani.
2) L’acqua è incanalata all’interno del serbatoio tramite una tubazione in modo da non creare turbolenza.
3) L’aspirazione successiva dell’acqua all’interno del serbatoio avviene a qualche centimetro sotto il livello dell’acqua in modo da prelevare l’acqua più pulita.
4) Una centralina elettronica controlla una pompa di mandata e l’intero sistema.
Le componenti caratteristici di un impianto per il recupero dell’acqua piovana sono:
Deviatore/Filtro
Il deviatore serve a separare le acque di prima pioggia (generalmente più cariche di sostanze inquinanti) da quelle destinate allo stoccaggio.
Il filtro serve ad evitare l’immissione nel serbatoio dei corpi estranei raccolti dall’acqua piovana sul suo percorso.
Serbatoio
Il serbatoio rappresenta il cuore dell’intero sistema di recupero dell’acqua piovana.
Le condizioni ideali per la conservazione dell’acqua sono: ambiente ossigenato e assenza di luce.
La scelta del tipo da adottare dipende da vari fattori.
a) La posizione influisce sul sistema di distribuzione (con o senza pompa) e sugli utilizzi, sui costi di installazione e manutenzione, sulla forma (compatta per interno, resistente per interramento) e sui materiali impiegati.
Il serbatoio può essere collocato fuori terra (generalmente contiene acqua destinata ad annaffiature o a lavaggi e simili), all’interno dell’edificio (in locali a livello suolo o interrati)e interrato (è la modalità più costosa a causa dello scavo necessario, ma ha il vantaggio di eliminare dalla vista la sagoma del serbatoio stesso, e consente l’installazione di manufatti anche di grande capienza).
b) Capienza: per il dimensionamento di questi impianti e determinare quindi il volume da assegnare al serbatoio di accumulo, è necessario valutare sia le caratteristiche ambientali (piovosità locale, dimensioni e tipo delle superfici di raccolta, ecc) sia le prestazioni richieste (in relazione al numero di abitanti).
c) Materiale: I serbatoi sono realizzati in materiali compatibili con le normative. Generalmente in vetroresina o in polietilene o in calcestruzzo gettato in opera.
Tubo di scarico
Il tubo di scarico, a forma di sifone, evita il riflusso di odori sgradevoli provenienti dal sistema di smaltimento. È a quota uguale o inferiore a quella di immissione.
Valvola di non ritorno
La valvola di non ritorno evita la contaminazione delle acque stoccate nel serbatoio, impedendo il riflusso di acque provenienti dal sistema di smaltimento.
Normalmente è corredata da filtro a grata che blocca l’accesso al serbatoio e alle altre componenti a monte di esso ad animali e insetti che potrebbero risalire dallo scarico.
Pompa di mandata
La pompa di mandata, controllata da una centralina elettronica, serve a prelevare l’acqua stoccata nei serbatoi e a distribuirla agli apparecchi che la riutilizzano.
Per evitare pericoli di contaminazione, tubazioni e terminali dell’impianto di riciclaggio devono essere separati e marchiati in modo chiaro da quelli delle acque potabili.
Trattamenti di affinamento delle acque recuperate
Dopo trattamento primario di filtrazione dei materiali grossolani, le acque meteoriche recuperate possono essere riutilizzate solo per uso irriguo con sistema di subirrigazione.
Per tutti gli altri usi non potabili occorre generalmente prevedere una fase di affinamento che migliori le caratteristiche qualitative di queste acque soprattutto per quanto riguarda SS e BOD5 e batteri.
Come trattamenti di affinamento sono consigliati quattro sistemi di intervento:
Disinfezione ( ipoclorito,UV,biossido etc)
Filtrazione (sabbia e carbone)
Filtrazione su membrana
Fitodepurazione
Per la descrizione delle tecniche elencate si fa riferimento ai capitoli precedenti, riguardanti l’acqua potabile e le acque reflue.
I vantaggi derivanti dall’installazione di impianti di raccolta dell’acqua piovana ad uso individuale si possono riflettere positivamente sia a livello privato:
risparmio idrico
risparmio economico considerando la gratuità dell’acqua riutilizzata;
assenza di depositi calcarei nelle condutture e sulle resistenze elettriche delle macchine di lavaggio (lavatrice, lavastoviglie) e conseguente risparmio sui consumi di elettricità;
risparmio di detersivi (fino al 50%) per la minor durezza dell’acqua.
sia nella sfera pubblica:
evitano il ripetersi di sovraccarichi della rete fognaria e di smaltimento in caso di precipitazioni di forte intensità;
aumentano l’efficienza dei depuratori (laddove le reti fognarie bianca e nera non siano separate), sottraendo al deflusso importanti quote di liquido che, nel diluire i quantitativi di liquami da trattare, ridurrebbero l’efficacia della fase biologica di depurazione;
provvedono a trattenere e/o disperdere in loco l’eccesso d’acqua piovana (ad esempio durante forti temporali) che non viene assorbita dal terreno a livello urbano, a causa della progressiva impermeabilizzazione dei suoli, rendendo inutili i potenziamenti delle reti pubbliche di raccolta.
Il riutilizzo delle acque grigie
Per acque grigie si intendono quelle provenienti dai lavandini, dalla doccia e dalla vasca da bagno (esclusi il water, il bidet e l’intera cucina) e che, per il loro grado di contaminazione, possono essere raccolte, trattate e disinfettate, per poi essere rinviate all’utenza domestica (all’interno delle cassette di risciacquo) o riutilizzate per l’irrigazione.
Le acque grigie costituiscono circa il 70% dei consumi domestici e si depurano più facilmente delle acque nere, grazie ad una maggiore velocità di degradazione degli inquinanti.
Gli interventi riguardanti le “acque grigie” sono costituiti fondamentalmente da:
separazione delle reti di scarico delle acque nere (contenenti cioè gli scarichi dei WC) e delle acque grigie (tutte le altre acque di scarico);
realizzazione di reti distinte di distribuzione idrica (acqua potabile e acqua non potabile);
trattamento e il riutilizzo delle acque grigie depurate per scopi non potabili, come ad esempio l’irrigazione di aree a verde, il riempimento delle cassette di risciacquo dei WC, il lavaggio di aree esterne.
I sistemi di recupero e riutilizzo delle acque grigie possono ridurre il consumo di acqua potabile con particolare efficienza in edifici o complessi di dimensioni medio-grandi, che producono una consistente quantità di reflui ogni giorno.
Questi edifici possono essere: alberghi, pensioni, impianti turistici, pensionati, complessi abitativi, case plurifamiliari, campeggi, centri fitness, palazzetti dello sport, piscine, saloni da parrucchiere, edifici ad uso ufficio, autogrill ed aziende nelle quali si utilizzano docce.
Lo stoccaggio delle acque grigie avviene per mezzo di serbatoi da interro o da installare all’interno dell’edificio
Le acque grigie possono essere trattate con un sistema biologico ad ossidazione o con un sistema di ultra filtrazione.
Il recupero delle acque reflue
La richiesta d’acqua è molto cresciuta negli ultimi decenni, ed è destinata ad espandersi ulteriormente, sia per fattori sociali e culturali, sia per lo sviluppo degli agglomerati urbani e delle realtà produttive: stime effettuate dall’ONU prevedono una forte crescita della popolazione mondiale che, nel 2025, sarà di circa 9 miliardi di persone il 50% delle quali concentrate in grandi agglomerati urbani.
È dunque necessario intervenire per garantire una fornitura idrica per il futuro, limitando lo sfruttamento delle risorse idriche e tutelando i corpi recettori.
Il riutilizzo delle acque reflue domestiche, urbane e industriali, depurate con sistemi innovativi di tipo terziario ( impianti a membrane, ozono, ultrafiltrazione ecc.), risulta essere uno dei metodi più efficaci per soddisfare gli scopi sopra citati.
Le acque depurate devono rispettare un certo grado di qualità, specialmente sotto l’aspetto igienico-santario. Esiste una lunga lista di forme patologiche (dissenterie, gastroenteriti, allergie, ecc.) che possono essere contratte attraverso reflui ed è più che evidente la necessità di disinfezione delle acque per il loro riuso. (PDF NICESE)
Riguardo ai livelli di disinfezione si devono comunque stabilire tre obiettivi primari da perseguire: riduzione della carica microbica, controllo degli elementi chimici presenti, limitazione dei possibili contatti del refluo con l’uomo. (PDF NICESE)
Risulta importante diversificare la complessità dei trattamenti e gli ambiti di riutilizzo a seconda della provenienza delle acque reflue. Gli impianti di depurazione possono essere allestiti per trattare acque provenienti da scarichi cittadini (reflui urbani) o da scarichi industriali (reflui industriali).
In funzione al tipo di riutilizzo sarà eseguito un trattamento più o meno intenso. La complessità della lavorazione con cui viene trattato il refluo prevede livelli di qualità sempre più elevati a seconda che si preveda un riuso agricolo, industriale o potabile.
Possibili impieghi
Il reimpiego ad uso agricolo è una delle soluzioni più adottate, in vari ambiti. Principalmente si distinguono:
l’utilizzo diretto (che vede il refluo, più o meno affinato, direttamente reimpiegato a scopo irriguo);
l’utilizzo indiretto (ove il refluo è sversato in corpo idrico destinato all’uso irriguo).
Anche nel reimpiego per uso industriale si individuano due possibili soluzioni:
reimpieghi per servizi generali (essenzialmente circuiti di raffreddamento e caldaie)
reimpieghi specifici in diversi cicli tecnologici (tessile, conciario, cartiere, acciaierie etc.).
Il riutilizzo per uso potabile, che prevede il soddisfacimento di elevati standard qualitativi (per evitare che contengano sostanze nocive e dannose per gli individui), si classificano in due tipologie:
un riutilizzo “diretto” (ciclo chiuso), che prevede una immissione diretta del refluo trattato
nel sistema di distribuzione idrica;
un riutilizzo “indiretto”, che prevede lo stoccaggio intermedio del refluo in un bacino
artificiale o naturale prima della distribuzione in rete.
Un’ultima categoria di reimpiego è per usi civili non potabili quali: irrigazione di parchi, aree verdi, campi sportivi; uso domestico in servizi igienici (non a contatto con la persona); usi commerciali (es.: lavaggio autoveicoli); usi ornamentali (es.: fontane), che si prestano ad essere alimentati dai cosiddetti “sistemi duali” di distribuzione (con una rete che trasporta acqua ad uso “potabile” e un’altra che contiene acqua di reimpiego ad uso “non potabile”).
Bibliografia
- E. Aimo, aspetti generali della qualità delle acque potabili, in “La radioattività nelle acque potabili ed il gemellaggio di ARPA Veneto e ARPA Lombardia con la Polonia”, seminario del 4 dicembre 2007, Verona
- L. Lamberto, Tecniche per il riutilizzo delle acque depurate per l’approvvigionamento idrico di emergenza
- L. Meucci, I trattamenti di potabilizzazione
- F. P. Nicese, Possibilità di impegno di acque reflue per l’irrigazione di aree verdi
- M. Sala, Lo scarico di acque reflue – Riferimenti normativi, in “Seminario Fitodepurazione – Quadro normativo e nuovi strumenti di progettazione”, 31 maggio 2013, Reggio Emilia
- Linee guida sui dispositivi di trattamento delle acque destinate al consumo umano ai sensi del D.M. 7 febbraio 2012, n. 25
- Regolamento per l’adeguamento degli scarichi dei reflui degli insediamenti isolati non collegabili a reti di fognatura dinamica del Comune di Cavallino-Treporti, 27 aprile 2011
- Legislazione italiana sulle acque
- www.arpa.emr.it – I sistemi di potabilizzazione
- www.idra.unipa.it – Lezione sulla qualità delle acque potabili
- www.unwater.org/worldwaterday