ITMI981667A1 - Composizione per il trattamento di acque reflue in particolare per il trattamento delle acque delle fosse biologiche - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una composizione per il trattamento di acque reflue, in particolare per il trattamento delle acque delle fosse biologiche.

Specificatamente, la presente invenzione si riferisce ad una composizione per attivare la digestione aerobica ed anaerobica del materiale organico contenuto nelle acque di scarico civile che confluiscono nelle fosse biologiche.

Le acque di scarico sono notoriamente suddivise in acque bianche o piovane ed acque nere.

La presente invenzione trova applicazione nel trattamento delle acque nere, in particolare delle acque di scarico civile che, prima di essere avviate al sistema fognario, sono convogliate in opportune vasche denominate fosse biologiche dove il materiale organico in esse presente subisce una degradazione enzimatica.

Il sistema delle fosse biologiche fa parte del sistema di smaltimento proprio dei piccoli insediamenti extraurbani e di unità mobiliari monofamiliari o piurifamiliari.

All'interno di queste fosse si verificano fenomeni di sedimentazione che portano alla separazione di una fase liquida superficiale da una fase solida di fondo, associati a fenomeni di fermentazione. Responsabile dei fenomeni fermentativi, sia di tipo aerobico che anaerobico, è la flora micronologica endogena che svolge un'azione di digestione dei materiali organici causando una loro parziale degradazione e liquefazione.

Una efficace azione di digestione dei batteri viene però frequentemente compromessa dalla presenza, nelle acque nere, di prodotti ad azione disinfettante od antibatterica quali i tensioattivi comunemente utilizzati nella formulazione dei prodotti ad uso domestico. Non è raro, inoltre, che il processo digestivo sia ridotto nei periodi di sovraccarico della fossa a causa di una eccezionale portata di flusso idrico oppure che il processo venga interrotto nei periodi di lunga inattività come nei periodi estivi.

In queste condizioni, si possono verificare accumuli di materiali solidi con rischio di blocco del deflusso e conseguente formazione di cattivi odori .

Sono attualmente noti preparati volti a limitare il verificarsi dei principali inconvenienti connessi con l 'utilizzo di fosse biologiche.

E' ad esempio noto da EP 0 248 709 l 'utilizzo della kaolinite e da EP 0446 542 l 'utilizzo di una miscela di kaolinite e zeolite per accelerare le reazioni degradative sul materiale organico delle acque nere, da parte della flora microbiologica endogena. In particolare, l ' introduzione nelle acque nere di queste sostanze, in forma di polvere con selezionate dimensioni granulometriche delle particelle e con specifica capacità di scambio cationi co, realizza un aumento dell 'abbattimento del COD (Chemical oxygen demand) e del volume di fibra cellulosica presente nell 'acqua di scarico. L'aggiunta di popolazioni esogene di microflora nelle acque reflue viene esplicitamente sconsigliata.

Attualmente è inoltre noto l 'utilizzo di prodotti per il trattamento delle acque nere delle fosse biologiche, costituiti da un materiale solido di supporto in cui è presente una popolazione di selezionati microorganismi .

I microorganismi ritenuti idonei per questo utilizzo sono costituiti da ceppi batterici che presentano una vita sufficientemente lunga ed una resistenza alle condizioni ambientali sfavorevoli, che ne permette il confezionamento, senza compromettere le caratteristiche vitali e la capacità di riprodursi per un tempo sufficientemente lungo.

Questi prodotti di natura microbiologica non sona però scevri dal presentare inconvenienti di utilizzo che sono principalmente da riferire ad una loro limitata capacità di digestione del materiale organico.

A causa della loro lenta azione degradativa su alcune sostanze organiche più difficilmente aggredirli dagli enzimi, queste tendono ad accumularsi all ' interno della fossa modificando l 'equilibrio della microflora endogena, causando una anomala fermentazione con sviluppo di sostanze maleodoranti .

Uno degli scopi generali della presente invenzione consiste nell ' eliminare o nell ' attenuare sensibilmente gli inconvenienti riscontrati nella tecnica nota.

Uno degli scopi precipui della presente invenzione consiste nel fornire una composizione idonea al trattamento delle acque reflue che consenta una efficace degradazione del materiale organico in essa presente, limitando considerevolmente lo sviluppo di emanazioni maleodoranti.

Un altro scopo della presente invenzione consiste nel fornire una composizione per il trattamento delle acque delle fosse biologiche che sia in grado di attivare la digestione aerobica ed anaerobica delle sostanze organiche presenti, senza comportare rischi epidemiologici o tossicologici di utilizzo.

Non ultimo scopo dell 'invenzione consiste nel fornire una composizione per il trattamento di acque reflue, in particolare per il trattamento delle acque delle fosse biologiche che sia di semplice utilizzo per il comune utente domestico e che non comporti elevati costi di realizzazione.

Alla luce di questi scopi e di altri ancora che appariranno più evidenti in seguito, viene fornita, in accordo con la presente invenzione, una composizione per il trattamento di acque reflue, in particolare per il trattamento delle acque delle fosse biologiche comprendente un inoculo di un batterio appartenente ad un ceppo sporigeno non patogeno su un supporto solido idoneo per l 'inoculo batterico, caratterizzata dal fatto di includere un sale dello ione Mn<++>.

Nell 'ambito della presente invenzione, vengono utilizzati ceppi di batteri sporigeni che, convenientemente, siano in grado di sopravvivere alle comuni condizioni di confezionamento e : che nella forma vegetativa producano metabol i ti dotati di attività enzimatica idrolitica.

In particolare, sono utilizzabili i batteri che producono metabol iti con attività enzimatica specifica nella idrolisi dei grassi (attività lipolitica), delle proteine (attività proteol iti ca) , degli amidi (attività ami Ioli ti ca) e della cellulosa (attività cel lulosol itica) .

Un requisito essenziale dei batteri utilizzabili nell 'ambito della presente invenzione è di appartenere a specie non patogene.

Sono pertanto escluse daH 'ambito di protezione dell 'invenzione, le specie batteriche appartenenti alle classi 2, 3 e 4 dell'allegato IX del Decreto legislativo 626/94 e della Direttiva CEE 90/679 relativa alla protezione dei lavoratori contro i rischi biologici, di cui tale legge costituisce il recepimento nell'ordinamento giuridico italiano. Sono parimenti escluse le specie batteriche elencate nel Decreto Ministeriale 31 gennaio 1996 che costituisce la norma base per la protezione delle specie vegetali.

E' stato verificato che soddisfano queste caratteristiche e questi requisiti i microrganismi non patogeni del genere Bacillus. Vantaggiosamente, questi batteri sono sporigeni, dotati di metabolismo aerobico ed anaerobico ed hanno una forma vegetativa in grado di produrre metaboliti ad attività enzimatica.

In accordo ad una forma di realizzazione preferita della composizione dell'invenzione, il ceppo batterico del genere Bacillus utilizzato è scelto dal gruppo comprendente Bacillus Thurigiensis, Bacillus Sphaericus, Bacillus Subtilis, Bacillus Lentus, Bacillus Megaterium, Bacillus Amyloliquefaciehs e loro miscele.

E' stato verificato che la composizione dell'invenzione svolge una attività digestiva anaerobica ed aerobica particolarmente efficace, sulle sostanze organiche contenute nelle acque reflue,quando la conta batterica non è inferiore a 10<5 >u.f.c./g e preferibilmente non inferiore a 10<6 >u.f.c./g.

I ceppi batterici sopra descritti sono inoculati su un supporto solido, vantaggiosamente in forma di polvere, in particolare del tipo idoneo alla crescita di Bacilli. Supporti solidi idonei sono vantaggiosamente scelti dal gruppo comprendente allumi no-silicati naturali , carbonati di metalli alcalino-terrosi , mineral i provenienti da rocce calcaree, sostanze di origine vegetale.

Supporti solidi idonei sono ad esempio costituiti da sottoprodotti della lavorazione dei cereali quali la crusca o la polvere di tutolo del mais,. o basi minerali provenienti da rocce calcaree come dolomite, calcite e coralli, oppure da silicati quali argille e bentoniti.

E' stato ora trovato che, inoculando un supporto solido con un microorganismo come precedentemente descritto, ed aggiungendo un sale dello ione Mn*, si ottiene una composizione particolarmente idonea e sorprendentemente efficace nell 'attivazione del processo di digestione aerobica ed anaerobica del materiale organico contenuto nelle acque reflue delle fosse biologiche. ;In generale, è utilizzabile un sale qualsiasi dello ione manganoso, anche se è preferito l 'uso del solfato di manganese. ;In particolare, è stato verificato che la presenza nella composizione dell 'invenzione di un sale dello ione manganoso, in un quantitativo compreso tra 0,1 - 3% in peso, più preferibilmente compreso tra 0,3 e 2% in peso, espresso come Mn, è idonea a realizzare un incremento della carica batterica totale quando la composizione viene aggiunta alle acque nere delle fosse biologiche. ;L'incremento della carica batterica totale, determinato dalla presenza di un quantitativo efficace della composizione dell ' invenzione all 'interno della fossa biologica, si traduce in un notevole incremento dell 'attività di digestione aerobica ed anaerobica del materiale organico. ;Un appropriato utilizzo della composizione dell'invenzione prevede che sia disciolto un quantitativo efficace negli scarichi domestici in maniera da raggiungere, seguendo il deflusso dell'acqua, la fossa biologica. ;Il termine "quantitativo efficace" si riferisce ad una quantità di composizione in grado di attivare il processo di digestione aerobica ed anaerobica del materiale organico contenuto nelle acque reflue della fossa biologica. Si ha un riscontro pressoché immediato dell'attivazione della digestione ad opera della flora batterica, monitorando il quantitativo di materiale organico. La diminuzione del quantitativo di materia organica presente è indice di un adeguato livello di attivazione di digestione ad opera metaboliti dei batteri. ;L'utilizzo della composizione dell'invenzione nelle fosse di raccolta è particolarmente vantaggioso poiché consente di limitare considerevolmente il rischio che si verifichi un blocco del deflusso delle acque verso il sistema fognario. ;In accordo con una forma di realizzazione preferita, la composizione dell'invenzione comprende ulteriormente un acido preferibilmente di tipo debole, più preferibilmente di tipo organico. ;Vantaggiosamente, l'acido è presente in una concentrazione tale da portare il pH ad un valore compreso tra 5 e 6, in sospensione acquosa al 10% in peso. ;Acidi organici deboli idonei sono preferibilmente scelti tra acido citrico, tartarico, lattico, l'acido citrico essendo il preferito. ;I seguenti esempi vengono forniti a solo scopo illustrativo della presente invenzione e non devono essere intesi in senso limitativo dell'ambito dell'invenzione, quale risulta definito dalle accluse rivendicazioni. ;;ESEMPIO 1 ;E' stato verificato l'effetto della presenza nella composizione dell'invenzione dello ione manganoso, testando la variazione di sporulazione nelle popolazioni batteriche coltivate in presenza di un sale di Mn<++ >rispetto a quelle cresciute in assenza di sale. ;Per la sperimentazione è stata utilizzata una miscela di tre ceppi di Bacilli appartenenti ai generi: Bacillus Thuringiensis, Bacillus lentus. Bacillus sphoericus. Come sale di manganese è stato utilizzato il solfato di manganese. Sostituendo il MnSO4 con un altro sale di Mn<++ >non si sono riscontrate variazioni apprezzabili della prova. ;Si è realizzato un mutamento delle condizioni ambientali, mediante variazione termica, inducendo un incremento della sporulazione spontanea. ;Con questa tecnica è stato possibile realizzare condizioni sfavorevoli alla sopravvivenza delle forme vegetative senza l'introduzione di alterazioni nella formulazione. ;E' stata variata la temperatura di incubazione a partire da 20°C sino a 80°C, con un salto termico di 10°C ad intervalli regolari, al fine di provocare la sofferenza delle forme vegetative e stimolare conseguentemente la sporulazione. ;Al tempo zero ed in concomitanza con ogni salto termico, è stata determinata su tutte le aliquote la carica batterica totale, previa pastorizzazione del campione, per il conteggio delle sole spore. ;I risultati ottenuti sono riportati nella seguente Tabella 1 da cui si evince che a concentrazioni di Mn pari a 10 mg/1 si ottengono i più elevati valori di carica batterica, mentre per concentrazioni superiori di Mn<++ >si verifica un effetto inibitorio della carica batterica. ;In particolare, la prova pilotata condotta sui tre ceppi di prova dimostra che a concentrazioni comprese tra 10 e 100 mg/1, il sale dello ione manganoso non induce effetti di stimolazione alla sporulazione. ;A nessuna delle concentrazioni testate era possibile rilevare un incremento sistematico della carica batterica totale dopo pastori zzazione, rispetto ad un bianco di riferimento esente da ione manganoso. ;;TABELLA 1 ;; ;; Seguendola stessa metodologia ed utilizzando concentrazioni di solfato di manganesecomprese tra 2,5 e 7,5 mg/1 si osserva un incremento della carica batterica totale dovuto sia alla crescita delle forme vegetative sia a quelle delle spore come evidenziato nella seguente Tabella 2, in cui sono riportate le temperature più elevate in quanto causa di massima perturbazione del sistema. ;;TABELLA2 ;; ;; Dai risultati ottenuti risulta che la presenza nella composizione dell ' invenzione di un sale di Mn<++>, in un quantitativo compreso tra 2,5 e 10 mg/1 stimola efficacemente la sporulazione, permettendo all 'inoculo batterico di rimanere in una forma silente, ma in grado di trasformarsi in una attiva forma vegetativa, non appena si ristabiliscono le appropriate condizioni ambientali (come si verifica disciogliendo la miscela nell ' acqua del WC) . ;;ESEMPIO2 ;Una composizione (A) per il trattamento di acque reflue costituita da una miscela di al lumino-silicati (bentonite e cl inopti loti te) e minerali in polvere (dolomite, solfato ferroso) con acido citrico inoculata con una coltura batterica di Bacillus Thuringiensi s e Bacillus Sphaericus in forma di spore ed avente una ripartizione percentuale dei componenti come riportata nella seguente Tabella 3 è stata addizionata con solfato di manganese (B - composizione dell 'invenzione) e sottoposta a prove analoghe a quelle riportate nell 'Esempio 1. ;;TABELLA3 ;; ;; I risultati sono riportati nella seguente Tabella A da cui si evince come la presenza dello ione manganoso incrementa in maniera sostanziale la carica batterica totale nelle sospensioni acquose della miscela del-1 ' invenzione, sia in riferimento alle forme vegetative che alle spore, rispetto ad un bianco di riferimento esente da detto sale. ;TABELLA4 ;; ;;; ESEMPIO3 ;Una composizione del tipo descritto nell 'esempio 2 veniva aggiunta in un quantitativo pari a circa 25 grammi alla settimana in una fossa biologica di dimensioni di ca. 1 m<3>, idonea alla raccolta di acque reflue di una abitazione monofamiliare. ;La fossa biologica utilizzata si trovava in condizioni di normale funzionamento e presentava un fango di fondo, un'ampia zona di acqua fluente parzialmente chiarificata ed un crostone in superficie di spessore variabile nel tempo. ;La composizione per il trattamento delle acque si ripartiva omogeneamente tra il fondo della fossa ed il crostone di superficie. ;I materiali organici presenti sia sul fondo della fossa che in superficie costituiscono il nutrimento per i batteri inoculati nella composizione. Il processo di digestione dei materiali organici porta ad una loro solubilizzazione, permettendo il loro deflusso con la corrente di acqua in uscita. ;Al fine di determinare una concentrazione di ioni manganoso nei fanghi delle fosse biologiche, assimilabile a quella dimostratasi efficace nell 'esempio 2, sono state compiute delle rilevazioni su fosse standard utilizzate nelle unità monofamiliari . ;Da queste rilevazioni è risultato che, generalmente, i volumi totali di fanghi di fondo e di crostone sono dell 'ordine di 10-20% del volume totale della fossa e quindi, per una fossa da 1 m<3 >ammontano a 100-200 1. ;Si è quindi stabilito che per ottenere una concentrazione nei fanghi di ione Mn<++ >assimilabile a quella dimostratasi efficace nella sperimentazione dell 'esempio 2, è necessario introdurre ca. 0,16-0,32 g/settimana nella fossa, il che equivale a concentrazioni di Mn<++ >nella composizione in forma polverulenta, di ca. 0,6-1, 3% in peso. *

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Composizione per il trattamento di acque reflue, in particolare per il trattamento delle acque delle fosse biologiche comprendente un inoculo con un batterio appartenente ad un ceppo sporigeno non patogeno su un supporto solido idoneo per l'inoculo batterico, caratterizzata dal fatto di includere un sale dello ione Mn<++>.
2. 2. Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto ceppo sporigeno appartiene al genere Bacillus.
3. 3. Composizione secondo la rivendicazione 2,caratterizzata dal fatto che il ceppo batterico del genere Bacillus è scelto dal gruppo comprendente Bacillus Thurigiensis, Bacillus Sphaericus, Bacillus Subtilis, Bacillus Lentus, Bacillus Megaterium, Bacillus Amyloliquefaciens e loro miscele.
4. 4. Composizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-3, caratterizzata dal fatto di presentare una conta batterica non inferiore a 10<5 >u.f.c./g.
5. 5. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, caratterizzata dal fatto che detto supporto solido è in forma di polvere.
6. 6. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, caratterizzata dal fatto che detto supporto solido è scelto dal gruppo comprendente allumino-silicati naturali, carbonati di metalli alcalinoterrosi,minerali provenienti da rocce calcaree, sostanze di origine vegetale.
7. 7. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, caratterizzata dal fatto che detto sale dello ione Mn<++ >è presente in un quantitativo compreso tra 0,1 e 3% in peso, espresso come Mn.
8. 8. Composizione secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto ione Mn<++ >è presente in un quantitativo compreso tra 0,3 e 2% in peso.
9. 9. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente un . acido debole.
10. 10. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, caratterizzata dal fatto di generare un valore di pH compreso tra 5 e 6 in sospensione acquosa al 10% in peso.
11. 11. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-10, caratterizzata dal fatto che detto ceppo spori geno produce metaboliti con attività enzimatica specifica nella idrolisi dei grassi, delle proteine, degli amidi , e della cellulosa.