L’accumulo di fanghi è un problema che può verificarsi in un metodo di trattamento delle acque reflue noto come processo a fanghi attivi. Questo trattamento prevede l’introduzione di una combinazione di aria e microrganismi, come batteri aerobi e protozoi, nelle acque reflue e nei rifiuti organici industriali per incoraggiare la crescita e la moltiplicazione. I microrganismi si raccolgono attorno al materiale organico sospeso di cui si nutrono, facendolo depositare fuori dalla sospensione e lasciando un effluente relativamente pulito per procedere a un ulteriore trattamento. L’accumulo di fanghi è un problema che si verifica a causa della crescita eccessiva di alcuni tipi di batteri e ostacola il processo di sedimentazione, rendendo l’acqua torbida e portando al rilascio di effluenti non conformi agli standard ambientali.
Il processo a fanghi attivi funziona per flocculazione, l’aggregazione di particelle sospese per formare masse più grandi che si depositano fuori dall’acqua. Tipicamente, le acque reflue contenenti grandi quantità di piccole particelle sospese di materia organica entrano in un serbatoio dove vengono introdotti microrganismi adatti, insieme ad aria sufficiente per promuovere la crescita e la moltiplicazione dei giusti tipi di batteri e protozoi, consentendo la flocculazione. I microrganismi tendono ad attaccarsi al materiale organico e tra di loro, creando particelle relativamente grandi note come fiocchi. L’acqua viene aspirata continuamente o periodicamente in una vasca di chiarificazione, dove i fiocchi si depositano sul fondo. Parte del materiale sedimentato, ancora ricco dei microrganismi necessari alla flocculazione, viene poi reintrodotto nella vasca di flocculazione per consentire il proseguimento del processo.
Tre tipi principali di accumulo di fanghi possono influenzare il processo di sedimentazione. Il bulking causato da batteri filamentosi è la forma più comune. Questi batteri normalmente aiutano il processo di flocculazione, poiché i filamenti che producono aiutano a intrappolare le particelle sospese e generano fiocchi più grandi e più stabili. Quantità eccessive di batteri filamentosi, tuttavia, portano alla formazione di massa poiché i filamenti possono estendersi da piccole particelle di fiocchi e tenerli separati l’uno dall’altro, prevenendo la formazione di particelle più grandi che si depositeranno facilmente. Si pensa che ci siano circa 25 diversi tipi di batteri filamentosi nei fanghi attivi, ognuno dei quali può causare problemi.
L’accumulo di polisaccaridi, noto anche come “accumulo di melma”, si verifica quando i batteri dei fanghi attivi producono troppi polisaccaridi. Ciò può verificarsi quando la miscela è povera di nutrienti o ossigeno o quando il rapporto tra cibo e microorganismi (F/M) è troppo alto. I polisaccaridi, zuccheri complessi che includono l’amido, sono prodotti al di fuori delle cellule batteriche e consentono la flocculazione aiutando i batteri a rimanere uniti. Se viene prodotto troppo, tuttavia, può impedire la sedimentazione del materiale.
Il bulking zoogleale è causato da una sovrabbondanza del batterio Zoogloea ramigera, un microrganismo flocculante con un modello di crescita dendritico o simile ad un albero. Questo può accadere quando il rapporto F/M è troppo alto o in condizioni di ossigeno basso. Il batterio è uno dei principali contributori alla formazione dei fiocchi in condizioni normali, ma una sovrabbondanza di questa specie può ostacolare il processo e portare a un tipo di massa simile a quello causato dai batteri filamentosi.
Numerosi metodi vengono utilizzati per trattare o prevenire l’accumulo di fanghi. Campioni di liquami possono essere esaminati al microscopio a intervalli regolari per monitorare l’abbondanza di microrganismi che possono causare problemi. Laddove viene identificato un potenziale problema, è possibile intervenire in anticipo, ad esempio un’attenta regolazione della velocità di ritorno dei fanghi attivi al serbatoio di flocculazione. Se è già in atto un bulking, può essere trattato aggiungendo all’acqua coagulanti o determinati polimeri per favorire la flocculazione e la sedimentazione. Un altro approccio è la clorazione a un livello che inibisce i filamenti batterici all’esterno dei fiocchi, ma non penetra nei fiocchi, lasciando illesi i microrganismi interni benefici.