Trattamento dei fanghi di depurazione

L'acqua è un bene che di giorno in giorno diminuisce quantitativamente - e anche qualitativamente - sulla superficie terrestre. Pertanto, è buona norma usarne il meno possibile e l'acqua adoperata è opportuno che sia adeguatamente recuperata. La depurazione delle acque reflue, però, provoca la formazione di fanghi, fanghi di depurazione (FDD) appunto; e, quanto più deve essere il livello di depurazione da dare al refluo per avere un'acqua di buona qualità, tanto più alto è il quantitativo di fanghi da digerire.
I FDD costituiscono quella frazione di sostanza solida che fa parte delle acque reflue urbane ed extraurbane e che ne è allontanata durante i processi di depurazione (processi chimico-fisico-meccanico-biologici), che servono a chiarificarle e a renderle idonee alla restituzione alla natura il loro sversamento nei corpi idrici superficiali (fiumi, laghi, lagune, mare) oppure utilizzabili in agricoltura.
I fanghi includono sostanze organiche e inorganiche, così come le acque reflue da cui derivano, e le prime sono in quantità superiore. Le sostanze organiche, costituite principalmente di carbonio e azoto, hanno il pregio di essere, nella maggior parte, biodegradabili, ed è proprio questa caratteristica che permette di affrontare il loro trattamento per via biologica. Nei fanghi è comune una carica batterica e virale: i microrganismi presenti spesso comprendono agenti patogeni, quali Salmonella e Streptococchi, derivanti da feci di persone malate o portatrici di malattie, e sicuramente pericolosi per la salute umana.
I FDD possono essere smaltiti in diverse maniere. La più semplice, dal punto di vista attuativo, è il conferimento a discariche autorizzate a riceverli. In Italia, pare che sia la forma preferita, considerandoli semplicemente come rifiuti. Però, tenuto conto che i quantitativi prodotti sono sempre maggiori (si parla di milioni di tonnellate ogni anno), che le leggi sugli smaltimenti in discarica sono diventate più restrittive e che il contenuto dei FDD non è tutto da scartare, in un certo senso ci si trova costretti, ma anche sollecitati, a pensare al riuso dei FDD in altra maniera.

Agricoltura
In linea di massima, a meno che i liquami provengano da aree oltremodo maltrattate dall'attività umana oppure ci si trovi in condizioni giacimentologiche particolarmente eccezionali, il contenuto dei fanghi in sostanze tossico-nocive - la diossina in primis - è da ritenere trascurabile, mentre per quanto si riferisce ai metalli pesanti, la loro presenza è inferiore ai limiti minimi previsti dalla legge. Da notare che per i rinverdimenti, trattandosi in genere di applicazioni una tantum, non si dimostra necessaria un'analisi del terreno. Al contrario, per il riutilizzo in agricoltura, che deve essere attentamente controllato, sono previste non solo le analisi dei fanghi da impiegare, ma anche dei terreni destinati a riceverli, per stabilirne la compatibilità. Ciò significa che, se non nella totalità, almeno una parte dei FDD può essere riutilizzata in agricoltura come concime, ammendante o correttivo del terreno, pur mantenendo costante il controllo sulla loro natura da compiere con continuità. Come fatto positivo, risulta spesso che i fanghi sono adatti alla produzione di compost di qualità, con lati svantaggiosi inferiori a quelli limite stabiliti dalle legge.
Ma, se si va a indagare in profondità sulle limitazioni previste dalla legislazione vigente sull'uso di FDD nei campi, ci si rende conto che esse sono decisamente gravose. Ciò è connesso al fatto che nell'agricoltura, con le concimazioni chimiche attuate spesso con un'abbondanza non del tutto giustificata, si è instaurata una situazione di carico inquinante che non è consigliabile aggravare ulteriormente; in aggiunta, è pure l'inquinamento da parte di metalli pesanti, potenzialmente presenti nei FDD, che induce ad andare con estrema cautela prima di prendere la decisione di spargerli sui terreni coltivati.
Tali cautele, sollevate da timori giustificati, sono dovute al fatto che di frequente nei FDD sono contenute certe sostanze (quali residui di medicinali, cosmetici, prodotti per la pulizia e l'igiene e altro ancora di natura chimica) che possono causare un inquinamento del terreno e dei prodotti alimentari che vi crescono, le cui conseguenze sull'organismo, fra l'altro, molto spesso non sono completamente note.
è cosa certa che la qualità dei FDD è strettamente legata a due fattori fondamentali: cioè, essa dipende dalla situazione geologica del sito (dove, per esempio, se ci sono terreni o rocce a reazione acida, l'azione dell'acqua si fa maggiormente aggressiva, facendo sì che i fanghi si arricchiscano in rame zinco), e dalle attività antropiche da cui si liberano elevati tenori di cadmio, piombo e parzialmente di rame.
Quest'ultima considerazione potrebbe indurre a suggerire un maggior autocontrollo entro le mura domestiche nell'uso di prodotti miranti, in particolar modo, alla pulizia e all'igiene.
C'è pure da rilevare, tuttavia, che non è possibile pensare di risolvere il problema dello smaltimento di FDD in agricoltura in eterno; pertanto, vale la pena di individuare, come è stato fatto, le modalità per un loto trattamento e una loro utilizzazione, prendendo attentamente in esame ciò che la tecnologia moderna mette a disposizione.

Soluzioni alternative
Così, se questa è la decisione che si predilige, conviene utilizzare o costruire ex novo impianti centrali o decentrati, che prevedano lo sfruttamento dell'energia termica prodotta dalla combustione attuata ai fini dell'essiccamento dei fanghi; sembra uno scherzo, ma si parla di un risparmio attorno all'85% del totale sull'energia primaria.

Incenerimento
Un forma di incenerimento prevede la combustione dei FDD insieme con altre sostanze, sempre di rifiuto. Affinché la combustione sia accettabile, bisogna che i fanghi siano non solo disidratati, ma anche essiccati. E' pure possibile procedere con i fanghi essiccati mescolati a legno, oltreché ad altri rifiuti. Quella dell'incenerimento è una soluzione valida purché ci sia spazio a sufficienza per costruire contenitori atti a ricevere i fanghi essiccati e per consentire un buon rimescolamento con gli altri rifiuti. Quindi, è un incenerimento combinato fra FDD disidratati ed essiccati e RSU(Rifiuti Solidi Urbani).
Altra soluzione è l'incenerimento a letto fluido che si può verificare sia con combustione stazionaria sia rotante. La disidratazione meccanica dei fanghi deve portare almeno fino a un 35% di sostanza secca; è questa una conditio sine qua non per garantire un'autoalimentazione della combustione.
Se si sceglie di realizzare l'incenerimento cicloidale, è necessario che la sostanza secca superi il 90% però in questo caso non è possibile ilo miscelamento con altre sostanze di rifiuto.
L'incenerimento dei FDD può avvenire anche con altre modalità fondate su interventi termici: per esempio, con il ricorso a forni fissi o rotanti, oppure alla gassificazione a letto fisso o fluido.
La scelta, comunque, deve essere valutata caso per caso.

Combustione
L'attrezzatura necessaria per la realizzazione di questo trattamento consiste in due tamburi concentrici rotanti, collegati a una camera di postcombustione, che rende possibile la combinazione pirolisi-combustione. Senza entrare nel merito del funzionamento, si fa presente che la pirolisi è attuabile solo se i fanghi sono essiccati, ridotti in granuli o pellets, mentre il calore prodotto può essere sfruttato nell'impianto di essiccamento. Si può solo ricordare che la temperatura di combustione delle sostanze organiche avviene tra gli 800 gli 850°C.

Ossidazione in fase liquida
Oltre ai tipi di processi di cui si è brevemente detto, o alle loro possibili combinazioni, sono disponibili altre procedure, non termiche, fra cui si può ricordare il trattamento dei FDD con l'ossidazione in fase liquida, che può essere attuato secondo due modalità diverse solo nel tipo di reattore utilizzato. I FDD sono ossidati in fase acquosa a una pressione di 100 bar e a una temperatura compresa fra i 250 i 300°C. In questo processo, da un lato si ha la mineralizzazione della fase inorganica, mentre dall'altro la fase organica si trasforma in CO2 e in CO, che sono avviati a una camera di postcombustione, e in ammoniaca, che resta nell'acqua di scarico; naturalmente, quest'ultima deve essere accuratamente depurata in un impianto specifico. La frazione mineralizzata viene separata dall'acqua di scarico, disidratata, quindi, riutilizzata; altrimenti, è destinata alla discarica.

Produzione di mattoni
A completare tutto il discorso finora fatto, si può sottolineare il fatto che sono state fatte sperimentazioni che hanno dimostrato come i FDD possano essere proficuamente utilizzati per la formazione di mattoni. In tal caso, i fanghi possono essere trattati direttamente dove i mattoni sono prodotti, cioè nelle fornaci.

Discariche
Nelle discariche, che le direttive europee impongono che siano ridotte numericamente e dimensionalmente al minimo e che devono essere rigorosamente riservate a rifiuti perfettamente inerti e non in grado di essere recuperabili e riciclabili, i FDD possono trovare collocazione, ma solamente provvisoria. Questa limitazione temporale ha una ragione di essere, in quanto, essendo essi ricchi in sostanze organiche, non solo sono sede di fenomeni di putrefazione, ma la loro presenza nella massa di rifiuti può instaurarvi condizioni di pericoloso equilibrio statico. Perciò, tali considerazioni consigliano di riprenderli il più presto possibile per sottoporli a quei trattamenti che consentono loro di essere utili per qualche impiego.
Però si deve riconoscere che tutto quanto detto non ha del tutto un reale riscontro nella realtà: in effetti, le notizie a disposizione riportano che solo il 35% dei fanghi in Italia è riutilizzato in agricoltura, mentre ben il 55% finisce nelle discariche per restarvi e non provvisoriamente; il restante 10% non pervenuto! n