Acque reflue municipali

Nell'inesorabile ondata di accelerata urbanizzazione globale, gli impianti di trattamento delle acque reflue municipali sono diventati infrastrutture fondamentali, fungendo da perno centrale della barriera ecologica urbana. Queste strutture operano in prima linea, sottoposte continuamente alle pressioni duali e crescenti della "crescita esponenziale della popolazione" e dell'esigenza di un "miglioramento rigoroso della qualità dell'acqua". Con l'aumento demografico, la maggiore densità abitativa e il progresso economico, il volume di acque reflue prodotte si moltiplica, mentre parallelamente aumentano le richieste pubbliche e normative riguardo a effluenti più puliti e ambienti acquatici più salubri, creando una sfida imponente per i pianificatori e gli ingegneri municipali.

Il caso dell'impianto di trattamento delle acque reflue nella zona urbana vecchia di una certa città a livello di prefettura nel centro della Cina è un esempio tipico di questo diffuso dilemma urbano. In funzione continua da oltre 15 anni, questa struttura porta i segni del suo tempo. È stata progettata per un'epoca diversa, con l'obiettivo di servire un'area urbana più piccola e una popolazione meno orientata al consumo. La sua area di servizio si estende su 35 chilometri quadrati ed è responsabile delle acque reflue generate da 400.000 residenti permanenti, un numero che probabilmente è aumentato da quando l'impianto è entrato in funzione. La capacità originaria era di modeste 30.000 tonnellate al giorno, una cifra allora sufficiente. Tuttavia, i due motori dell'espansione urbana—l'espansione nei distretti circostanti e l'afflusso di nuovi residenti—uniti a un aumento significativo del tenore di vita, hanno reso questa capacità criticamente obsoleta. L'affluente giornaliero è salito a 45.000 tonnellate, un sovraccarico del 50% che spinge le infrastrutture invecchiate ai loro limiti assoluti. Questo sovraccarico idraulico riduce i tempi di ritenzione, compromettendo l'efficienza del trattamento e rischiando il mancato rispetto delle normative.

Le sfide non sono meramente quantitative, ma profondamente qualitative. Le acque reflue in ingresso presentano un profilo chimico complesso e altamente variabile. La concentrazione di Domanda Chimica di Ossigeno (COD), un indicatore chiave della carica inquinante organica, è fortemente fluttuante, oscillando tra 300 e 800 mg/L. Questa variabilità rappresenta di per sé un problema per i sistemi di trattamento biologico, che prediligono condizioni stabili. La composizione di queste acque reflue rispecchia direttamente la vita urbana moderna: sono cariche di sottoprodotti derivanti dalle attività domestiche, inclusi grassi, oli, sostanze untuose e scarti alimentari provenienti dalle cucine. Un componente significativo e problematico è l'elevata concentrazione di detergenti sintetici e tensioattivi, che possono generare schiuma e inibire i processi biologici. Inoltre, nonostante le normative, il flusso di acque reflue contiene un cocktail di inquinanti provenienti da piccole unità industriali o commerciali non conformi, che scaricano illegalmente o impropriamente nella rete fognaria municipale. Tali inquinanti possono includere metalli pesanti, solventi e altri composti refrattari tossici per le consorzi microbici essenziali al processo di trattamento.

Di fronte a questa realtà, il sistema di trattamento originale dell'impianto—probabilmente basato su processi convenzionali a fanghi attivi risalenti ai primi anni 2000—era stato spinto oltre le sue capacità progettuali. Componenti chiave come i sistemi di aerazione, i chiarificatori e le stazioni di pompaggio funzionavano in modo inefficiente, afflitti da usura meccanica, elevato consumo energetico e incapacità di gestire i carichi di nutrienti e gli shock tossici in modo costante. Il sistema era sull'orlo dell'obsolescenza, con la prospettiva allarmante di sanzioni regolatorie continue, reclami da parte della popolazione per odori o per la qualità delle acque riceventi, e, in ultima analisi, di diventare un ostacolo allo sviluppo sostenibile della città. Un semplice ampliamento non era sufficiente; era necessario un salto tecnologico.

Fu in questo momento critico che l'implementazione e la ristrutturazione completa mediante il sistema di trattamento delle acque reflue municipali QDEVU ha fornito una soluzione trasformativa. Non si trattò di una semplice riparazione tampone, ma di un intervento strategico progettato per garantire al facility un futuro sicuro. Il progetto ha permesso a questo centro urbano ormai datato di effettuare un salto di qualità, passando in modo deciso da un trattamento di base — finalizzato esclusivamente al rispetto degli standard minimi di scarico — al raggiungimento dei due obiettivi superiori e complementari di "scarico di alta qualità" e "riutilizzo delle risorse".

Quindi, cosa comporta concretamente questo aggiornamento di tipo leapfrog? Il sistema QDEVU rappresenta un impianto integrato e avanzato. La ristrutturazione ha probabilmente avuto inizio con un trattamento preliminare potenziato, per gestire il flusso aumentato e rimuovere solidi più fini. Il nucleo dell'aggiornamento ha probabilmente previsto la sostituzione o l'integrazione dell'unità di trattamento biologico con un processo più robusto ed efficiente, come un reattore a membrana (MBR). La tecnologia MBR integra la degradazione biologica con la filtrazione a membrana, sostituendo il chiarificatore secondario tradizionale. Questo consente di mantenere una concentrazione molto più elevata di biomassa attiva nel reattore, portando a un ingombro notevolmente ridotto e a prestazioni di trattamento superiori, in grado di gestire efficacemente le fluttuazioni dei livelli di COD e ammoniaca.

Inoltre, processi avanzati di rimozione dei nutrienti (Rimozione Biologica Avanzata del Fosforo e Nitrificazione/Denitrificazione) sono stati senza dubbio integrati per affrontare il potenziale di eutrofizzazione nelle acque ricettizie. L'ultimo e più cruciale passaggio per il riutilizzo è una barriera di trattamento terziario avanzato, che probabilmente prevede ultrafiltrazione e disinfezione con raggi ultravioletti oppure osmosi inversa. Questo approccio a barriere multiple garantisce l'eliminazione di patogeni, solidi sospesi e organici in tracce, producendo un effluente di qualità eccezionalmente elevata.

Questo prodotto di alta qualità, l'acqua, supera di gran lunga gli standard di scarico di base e diventa una risorsa preziosa. Può essere utilizzato in sicurezza per applicazioni urbane come l'irrigazione di parchi pubblici, campi da golf e fasce verdi, la pulizia delle strade, l'alimentazione dell'acqua di raffreddamento industriale o il ricarico delle falde acquifere, contribuendo così alla conservazione delle preziose risorse idriche dolci. Contemporaneamente, anche il processo di trattamento è ottimizzato per il recupero delle risorse. Il fango generato durante il trattamento viene digerito anaerobicamente per produrre biogas, una fonte di energia rinnovabile che può essere utilizzata per alimentare le operazioni dell'impianto, riducendone l'impronta di carbonio e i costi energetici. Il digestato stabilizzato può essere trasformato in compost organico per uso agricolo.

In conclusione, l'integrazione strategica del sistema QDEVU ha trasformato questo impianto municipale in difficoltà da problema a risorsa per la comunità. Ha affrontato con successo le pressioni sia idrauliche che legate all'inquinamento, garantendo il rispetto delle normative ambientali più rigorose. Ancor più importante, ha inaugurato una nuova era di gestione circolare dell'acqua nella città storica, dove le acque reflue non sono più considerate rifiuti, ma una fonte affidabile di acqua, energia e nutrienti, stabilendo un punto di riferimento per le infrastrutture urbane sostenibili nel XXI secolo.