Rimozione di contaminanti organici per mezzo di reattori sequenziali discontinui (SBR)

Lo scopo della presente ricerca è stato lo studio dei meccanismi di rimozione dalle acque di falda del 2-clorofenolo (2-CP), tramite un reattore sequenziale discontinuo. Il 2-CP è stato scelto come composto modello per la classe degli xenobiotici, ed in particolare dei clorofenoli. Tali sostanze sono state ampiamente utilizzate in passato sia in agricoltura che nei processi industriali, ed a causa della loro persistenza e ridotta biodegradabilità, si ritrovano frequentemente nel suolo, nei sedimenti, nelle acque di falda e nelle acque superficiali. La concentrazione iniziale di 2-CP nella corrente liquida sottoposta al trattamento è stata fissata in 25 mg/l, valore considerato rappresentativo della concentrazione massima che verosimilmente si può rilevare in un’acqua di falda contaminata. Come inoculo batterico, è stato utilizzato un campione di miscela aerata proveniente da un impianto a fanghi attivi per reflui civili. La fase iniziale della sperimentazione è stata dedicata allo sviluppo, selezione ed arricchimento all’interno della cultura mista delle specie batteriche, in grado di utilizzare il 2-CP come fonte di carbonio e di energia. Tale fase è stata effettuata alimentando la biomassa unicamente con una miscela di 2-CP e macro-nutrienti (azoto e fosforo), diluiti in acqua di rete (così da soddisfare anche le richieste di microelementi), ovvero senza l’aggiunta di un’altro substrato diverso dal 2-CP. Verificata la capacità della biomassa di rimuovere completamente in modalità batch il 2-CP in un tempo inferiore ad 1 giorno, è stato impostato il funzionamento dell’SBR, basato su 1 ciclo giornaliero, comprendente una fase di alimentazione aerata e miscelata seguita da una fase di reazione aerata e miscelata, ed infine da sedimentazione e scarico dell'effluente. A seguito del miglioramento progressivo dell’efficienza del processo depurativo, il funzionamento è stato modificato passando inizialmente a 3 cicli/d, poi a 4 cicli/d ed infine a 6 cicli/d. Successivamente è stato incrementato il carico organico in ingresso all’impianto, per verificare le potenziali capacità massime di degradazione sviluppate dalla biomassa, e consentirne anche un aumento in concentrazione, avendo verificato, come anche riportato in letteratura, che il rendimento di sintesi batterica risultava piuttosto basso. Pertanto, la concentrazione di 2-CP è stata aumentata progressivamente, fino a raggiungere il valore finale di 40 mg/l. Inoltre, nell’ultima parte della sperimentazione, è stato aggiunto fenolo all’alimentazione, ovvero un composto dalla struttura chimica simile a quella del 2-CP, in concentrazione pari a 40 mg/l; questo intervento, se da un lato sicuramente poteva favorire la crescita batterica, in quanto il fenolo risulta più prontamente biodegradabile del 2-CP, al contempo poteva indurre il cometabolismo ed eventualmente migliorare le prestazioni dell’impianto. In condizioni di regime, la concentrazione di 2-CP nell’effluente si è mantenuta sempre inferiore a 0,1 mg/l. La degradazione del 2-CP è stata considerata completa per gran parte della sperimentazione; solo nella fase iniziale della sperimentazione è stata rilevata la presenza di alcuni sottoprodotti organici provenienti dalla degradazione del 2-CP, indicando una degradazione solo parziale di questo composto. Successivamente, gli stessi sono scomparsi, testimoniando la completa mineralizzazione del 2-CP. Ad ulteriore conferma, sono state eseguite misure della concentrazione di Chemical Oxygen Demand (COD) e di cloruri.