La lenta dinamica del processo di fanghi attivi è uno dei principali inconvenienti al momento di prendere decisioni quando sorgono problemi. Qualunque sia la misura che si decida di adottare, i suoi effetti sul processo non saranno chiaramente osservabili fino a qualche giorno dopo. Questo fatto rende particolarmente rilevante, da un lato, rilevare i problemi il prima possibile e, dall’altro, prendere le decisioni corrette fin dal primo momento. Tuttavia, non è possibile valutare il processo biologico con misure fisiche o chimiche, è necessaria un’informazione diretta della biomassa e dell’effetto che l’acqua reflua da trattare ha su di essa. La tecnica della respirometria permette di valutare, controllare e proteggere il processo di fanghi attivi fornendo informazioni relative allo stato o all’attività della biomassa.
La respirometria si basa sulla misura della velocità del consumo di ossigeno da parte dei batteri quando degradano un substrato organico, azoto ammoniacale o se stessi (respirazione endogena). La velocità di respirazione (OUR) consiste nella quantità di ossigeno consumato dai batteri per unità di tempo ed è espressa in mg O2/(L•h). Poiché questo parametro dipende dalla quantità di microrganismi presenti nel campione, solitamente si lavora con la velocità di respirazione specifica (SOUR), che è la velocità di respirazione divisa per la quantità di biomassa del campione. Si esprime in mg O2/(g•h) e il suo valore dipende solo dallo stato della biomassa e dalla quantità e biodegradabilità del substrato disponibile.
Confrontando il valore della velocità di respirazione specifica del campione con i valori di riferimento (tabella), è possibile sapere se il processo biologico è sovraccarico (c’è troppo substrato per così poca biomassa), funziona a buon rendimento o, al contrario, si evidenziano sintomi di tossicità. Per una stessa acqua reflua, l’aumento progressivo della velocità di respirazione specifica indica un aumento dell’attività biologica, e viceversa.
Oltre a poter conoscere la salute e la capacità attuale del processo di fanghi attivi e il carattere tossico dell’acqua reflua per i microrganismi tramite la respirometria, questa tecnica permette anche:
- Ottimizzare l’aerazione e così favorire il risparmio energetico dell’impianto. Attraverso la respirometria si determinano con precisione le reali necessità di ossigeno, per un’acqua reflua e con una biomassa determinata.
- Caratterizzare l’acqua da trattare in base alla sua biodegradabilità da parte del fango attivo. Si può conoscere la frazione del COD dell’acqua da trattare in base al fatto che sia rapidamente biodegradabile, lentamente biodegradabile o non biodegradabile. Questa caratterizzazione è molto utile per valutare e regolare il processo.
- Rilevare scarichi industriali con effetti inibitori o tossici sulla biomassa. La respirometria permette di rilevare gli effetti dannosi dell’acqua reflua sui microrganismi proprio nel momento in cui inizia a influenzarli, permettendo di prendere misure che attenuino gli effetti causati.
- Ottimizzare il processo di nitrificazione/denitrificazione. Permette di determinare la reale velocità di nitrificazione e la reale velocità di denitrificazione del nostro processo. Sulla base di questi valori si può ricalibrare l’età del fango.
- Analizzare il rapporto di nutrienti (C:N:P) nell’acqua reflua. Il fatto che i nutrienti essenziali non siano presenti nell’acqua reflua nella proporzione di cui i microrganismi hanno bisogno produce una serie di effetti negativi sulla stabilità del processo di fanghi attivi. Tramite la respirometria si può rilevare se il rapporto di nutrienti nell’acqua riduce l’attività biologica ed è origine di problemi.
- Determinare parametri cinetici, necessari per la modellizzazione del processo. Tramite la respirometria si possono determinare parametri come il coefficiente di rendimento della biomassa eterotrofa, la velocità di utilizzo del COD, la velocità di nitrificazione, ecc.
Dunque, la respirometria è una tecnica semplice e pratica, che ci fornisce informazioni dirette sulla biomassa. Ci permette di anticipare la maggior parte dei problemi che possono influenzare il processo, garantendo che fin dal primo momento si prendano le misure corrette per attenuare il problema. Inoltre, costituisce anche uno strumento necessario per ottimizzare il processo e determinare parametri essenziali per la sua modellizzazione.
