Capire il BOD e il COD nel trattamento delle acque reflue

Criteri	BDO5	COD
Natura dell'ossidazione	Biologico (da batteri)	Chimica
Tempo di misurazione	5 giorni a 20°c	Risultati in poche ore
Indicatore di	Inquinamento facilmente trattabile biologicamente	Inquinamento complessivo (anche non biodegradabile)

 

Il COD è sempre superiore al BOD5. La differenza tra i due rappresenta la percentuale di materia organica non biodegradabile.

Per le acque reflue domestiche, il rapporto COD/BOD5 è generalmente compreso tra 1,5 e 2, a indicare una buona biodegradabilità. Un rapporto superiore a 2,5 o 3 può indicare la presenza di sostanze più complesse da eliminare.

H2 Perché misurare il BOD e il COD?

La decomposizione della materia organica consuma l'ossigeno disciolto nell'acqua. Una quantità eccessiva di ossigeno può :

• Asfissiare la fauna acquatica,
• Favorire la proliferazione delle alghe,
• Danneggiare la qualità degli ambienti naturali.

La misurazione del BOD e del COD consente di:

• Valutare il carico inquinante di un effluente,
• Dimensionare il trattamento necessario,
• Verificare che gli effluenti industriali o domestici siano conformi alle normative,
• prevenire gli impatti ambientali.

Questi parametri sono generalmente essenziali per ottenere le autorizzazioni allo scarico con soglie che non devono essere superate.

Fonti di BOD e COD

Le acque reflue possono contenere un'ampia varietà di sostanze organiche provenienti da una vasta gamma di fonti:

• Acque reflue domestiche (bagni, docce, cucina);
• Acque reflue industriali, in particolare:
  • Lavorazione degli alimenti,
  • Prodotti chimici (pesticidi, fertilizzanti),
  • Pulizia industriale,
  • Discariche (percolato),
  • Prodotti tessili e cosmetici;
• Fonti naturali, come foglie in decomposizione o animali morti in ambienti acquatici.

Tecnologie per l'eliminazione di BOD e COD

Trattamenti fisici e fisico-chimici

• Filtrazione (sabbia, carbone attivo),
• Flottazione ad aria disciolta (DAF),
• Decantazione e sedimentazione,
• Coagulazione-flocculazione.

Queste tecnologie consentono di separare meccanicamente o fisicamente le particelle responsabili di BOD/COD e sono spesso utilizzate per il pretrattamento o la finitura.

Trattamenti biologici

Il trattamento biologico è una fase fondamentale nel trattamento delle acque reflue, in particolare per l'eliminazione dell'inquinamento biodegradabile, misurato dal BOD₅. Questi processi si basano sull'azione di microrganismi in grado di degradare la materia organica, utilizzando due approcci principali:

• Trattamento anaerobico: in assenza di ossigeno, alcuni batteri specializzati decompongono la materia organica in sistemi chiusi come digestori o reattori UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Questo processo produce biogas (una miscela di metano e CO₂), che può essere utilizzato per generare energia.

• Trattamento aerobico: in presenza di ossigeno, i microrganismi consumano l'inquinamento organico per crescere e moltiplicarsi. È il metodo più comunemente utilizzato negli impianti di trattamento delle acque reflue, con processi quali i fanghi attivi e i reattori a letto mobile (MBR). L'ossigeno è tradizionalmente fornito dall'aerazione (introduzione di aria super-pressurizzata), ma l'uso di gas arricchiti di ossigeno o di ossigeno puro sta diventando sempre più popolare, in particolare negli impianti con requisiti di rendimento elevati o variabilità del carico.

Ossigeno puro: una leva per ottimizzare il trattamento aerobico

L'iniezione diretta di ossigeno puro nelle vasche biologiche aumenta l'efficienza del trattamento del BOD₅, stimolando i microrganismi a respirare.

Rispetto all'aria (che contiene solo il 21% di ossigeno), l'ossigeno puro offre notevoli vantaggi operativi:

• Maggiore efficienza di trasferimento (fino al 95%),
• Un aumento della capacità di trattamento (fino a +50%) senza grandi modifiche agli impianti esistenti.

Inoltre, l'ossigeno puro garantisce una migliore reattività in presenza di picchi di carico organico o idraulico, limitando al tempo stesso notevolmente :

• Ridurre la proliferazione di batteri filamentosi,
• Migliorare la decantazione (e quindi la chiarificazione),
• Limitare la produzione di fanghi in eccesso

Questi sistemi sono generalmente progettati per una rapida integrazione, con iniettori ad alte prestazioni che combinano il trasferimento e la miscelazione dell'ossigeno e la regolazione automatizzata tramite sensori di ossigeno disciolto o di potenziale redox, garantendo un adattamento in tempo reale alle esigenze del processo.

Ossidazione del COD mediante ozono

L'ozono, un gas instabile composto da tre atomi di ossigeno, ha un potenziale di ossidazione molto elevato. È in grado di scomporre molte molecole complesse e resistenti, in particolare quelle che non vengono attaccate dai microrganismi nel trattamento biologico convenzionale. È quindi in grado di :

• Mineralizzare direttamente alcuni inquinanti (ossidazione completa),
• Trasformare i composti refrattari in molecole intermedie più facilmente biodegradabili, in preparazione di un ulteriore trattamento biologico.

Può essere applicato in due punti chiave:

• Nel pretrattamento, l'obiettivo è ridurre la tossicità e aumentare la biodegradabilità degli effluenti, facilitando il lavoro dei batteri nei reattori biologici.
• Nel trattamento terziario, l'ozono viene utilizzato dopo le fasi biologiche per eliminare gli inquinanti residui, compresi molti microinquinanti emergenti (residui di farmaci, interferenti endocrini, ecc.).

I benefici dell'ozonizzazione sono molteplici:

• Rimozione efficace dei composti non biodegradabili,
• Riduzione di microinquinanti e disintossicazione dell'acqua,
• Disinfezione senza produzione di sottoprodotti nocivi,
• Decolorazione degli effluenti, in particolare nell'industria tessile o agroalimentare,
• Miglioramento della decantazione dei fanghi con un indice di volume ridotto,
• Riduzione significativa della produzione di fanghi biologici (fino al 50%), limitando i costi di trattamento e trasporto.

Infine, l'ozono presenta un importante vantaggio logistico: viene prodotto in loco, a partire da ossigeno puro tramite un generatore di ozono, che evita la gestione, lo stoccaggio o il trasporto di sostanze chimiche pericolose, a differenza di altri ossidanti come il cloro.

Monitoraggio e riduzione del BOD/COD: impianti di depurazione ed effluenti industriali

Il monitoraggio del BOD₅ (domanda biochimica di ossigeno a 5 giorni) e del COD (domanda chimica di ossigeno) è essenziale per controllare la qualità degli scarichi acquosi, sia che si tratti di acque reflue urbane che industriali. Questi due indicatori consentono di valutare il carico organico e la presenza di composti ossidabili in un effluente, guidando la scelta del trattamento appropriato.

Negli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP)

In un impianto di trattamento delle acque reflue, il BOD e il COD vengono monitorati in diverse fasi chiave:

1. All'ingresso: caratterizzare l'effluente grezzo e adattare i processi di trattamento.
2. Tra una fase e l'altra del trattamento: monitorare le prestazioni intermedie (filtraggio, decantazione, trattamento biologico, ecc.).
3. Prima dello scarico nell'ambiente naturale: verificare la conformità alle norme vigenti.

L'obiettivo è ridurre l'inquinamento organico alle soglie normative, spesso fissate a:

• < 25 mg/l BOD₅,
• < 125 mg/l COD, secondo la direttiva europea sulle acque reflue urbane. Questi valori sono puramente indicativi e variano da paese a paese, a seconda delle condizioni locali e della sensibilità dell'ambiente ricevente.

Il miglioramento continuo dell'efficienza di depurazione comporta l'utilizzo di tecnologie avanzate quali l'ossigenazione pura per il trattamento biologico, l'ozonizzazione per il trattamento terziario, la filtrazione a membrana e il trattamento ottimizzato dei fanghi.

Nel trattamento degli effluenti industriali

Industries generate a wide variety of effluents depending on their activities (food Le industrie generano una grande varietà di effluenti a seconda delle loro attività (trasformazione alimentare, chimica, farmaceutica, tessile, ecc.), spesso carichi di sostanze inquinanti difficili da biodegradare. Il controllo del BOD e del COD è quindi di importanza strategica, sia per:

• Adempiere agli obblighi normativi,
• Preservare le risorse idriche,
• Ridurre i costi aggiuntivi associati all'invio delle acque reflue a un impianto di trattamento esterno,
• Valutare il riutilizzo dell'acqua trattata (per la pulizia, i processi, l'irrigazione, ecc.),
• Limitare l'impatto ambientale complessivo.

In questo contesto, i produttori stanno adottando sempre più spesso soluzioni di trattamento avanzate quali trattamenti biologici intensivi, ossidazione chimica (in particolare con ozono o perossido) o combinazioni ibride (pretrattamento chimico + trattamento biologico).

Questo approccio rientra in una logica di sviluppo sostenibile che coniuga prestazioni ambientali, riduzione dei costi e anticipazione delle norme future.

Conclusione: BOD e COD, i pilastri della depurazione dell'acqua

Comprendere e monitorare il BOD e il COD è fondamentale per qualsiasi entità coinvolta nel trattamento delle acque reflue, sia essa comunale, industriale o gestore di rete.

Combinando trattamenti biologici, fisico-chimici e meccanici, è possibile raggiungere gli obiettivi di depurazione, contribuendo al contempo alla protezione dell'ambiente e al rispetto delle normative.