La gestione del ciclo idrico integrato in un documento per insegnanti: dal prelievo e distribuzione dell'acqua potabile alla sua depurazione dopo l'utilizzo umano.

1. La gestione
dei servizi idrici:
distribuzione dell’acqua potabile
e depurazione dell’acqua usata
Etra_Ufficio Comunicazione
Educazione Ambientale e alla Sostenibilità
Tel. 049/8098505 - mailto: progettoscuole@etraspa.it

2. Da dove viene l’acqua che beviamo
L’acqua è disponibile per gli utilizzi umani grazie a precipitazioni, corsi d’acqua, falde acquifere.
La disponibilità è mantenuta dal ciclo dell’acqua.
Gli acquedotti gestiti da Etra prelevano l’acqua:
- esclusivamente da falde acquifere, nella zona padovana
- da falde acquifere e da sorgenti nella zona bassanese
- da sorgenti nella zona di Asiago
Riportiamo brevemente alcuni cenni sulla struttura geologica del nostro territorio, utili a capire
come l’acqua arriva nel sottosuolo, come può sgorgare spontaneamente da una sorgente e
come può essere prelevata da una falda acquifera.
Le sorgenti
Le rocce che costituiscono l’Altopiano di Asiago o il massiccio del Grappa sono in gran parte
calcaree, quindi costituite da minerali “solubili” (carbonati di calcio). Per questo motivo sono
spesso fessurate (quando il fenomeno è macroscopico viene definito “carsismo”).
L’acqua può quindi infiltrarsi nelle fessure e scendere per quanto le è possibile. Il passaggio
stesso dell’acqua attraverso queste rocce contribuisce all’approfondimento delle fessure,
perché molti elementi di cui sono costituite le rocce passano all’acqua, arrichendola di minerali.
Il percorso dell’acqua può continuare a lungo all’interno delle rocce, tra una fessura e l’atra,
passando anche per grotte e cunicoli e in alcuni casi può rimanere sotterraneo fino alla
pianura, dove l’acqua continua a scorrere nel sottosuolo permeabile.
In altri casi il percorso finisce prima, perché grotte e fessure nelle rocce portano l’acqua a
sgorgare all’aperto, in punti definiti sorgenti.
Le falde acquifere
Una roccia fessurata o un terreno costituito da detriti ghiaiosi presenta numerosi spazi vuoti tra
una particella e l’altra, che possono essere riempiti dall’acqua.
Per questo, un suolo di questo tipo è permeabile.
Acqua che circonda la superficie
delle particelle per attrazione
molecolare o per capillarità
Aria
Zona satura
d’acqua
L’acqua meteorica può infiltrarsi nei suoli permeabili e scendere nel sottosuolo, fino a che
incontra uno strato impermeabile, cioè uno strato formato da rocce o da particelle più fini, con
spazi interstiziali molto più ridotti o assenti, che non permettono alle molecole d’acqua di
passare.
Sopra lo strato impermeabile, il suolo viene “saturato”, cioè tutti gli spazi tra le particelle sono
occupati dall’acqua. Questa parte del sottosuolo viene definita “falda freatica”.
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3. Il “livello di falda” (water table) è la linea immaginaria che delimita la parte del sottosuolo
satura d’acqua e la distingue da quella insatura.
L’alta pianura è formata da un altissimo strato di ghiaie poggiate su un fondo roccioso.
Le falde freatiche possono essere alimentate dall’acqua che si infiltra nelle fessure delle rocce
in montagna, dalla pioggia che si infiltra nei suoli permeabili, dall’acqua che passa nel terreno
attraverso il letto dei fiumi e dei canali d’irrigazione.
Nella media e bassa pianura la ghiaia è intercalata da strati di limo o argilla; questi strati
impermeabili possono costringere l’acqua di falda ad uscire in superficie (è quanto avviene
nella zona delle risorgive) oppure possono imprigionarla, formando veri e propri recipienti con
fondo e coperchio.
Le falde imprigionate tra
due strati impermeabili non
hanno una superficie libera
e sono alimentate
dall’acqua delle falde
freatiche.
Spesso il livello superiore di
queste falde (delimitato da
uno strato di terreno
impermeabile) si trova al di
sotto del livello che la falda
avrebbe se la sua superficie
fosse libera, perciò l’acqua
in questi strati ha una
pressione elevata. A causa
di questa pressione si ha la
fuoriuscita spontanea
dell’acqua dai pozzi scavati
in queste falde, detti “pozzi
artesiani” (dalla regione
francese dell’Artois, in cui
questo fenomeno si verifica
su larga scala).
Le falde in pressione sono
dette falde artesiane.
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4. Perché, quando è possibile, l’acqua viene prelevata da sorgenti o dalle falde
acquifere?
L’acqua utilizzata dagli acquedotti del nostro territorio
− può sgorgare spontaneamente da sorgenti di montagna dopo un percorso più o meno lungo
nelle fessure delle rocce.
− può essersi infiltrata nelle fessure delle rocce in montagna (Altopiano di Asiago, massiccio
del Grappa) alcuni anni fa, ed essere giunta in pianura dopo un tortuoso percorso tra le
rocce e gli strati permeabili del suolo.
− può essersi infiltrata nel suolo permeabile dell’alta pianura, dopo un acquazzone (per
questo l’alta pianura, dove il suolo è costituito esclusivamente da strati ghiaiosi e
permeabili, è detta zona di ricarica delle falde)
− può aver percorso un lungo tratto in superficie dentro un fiume in piena (il Brenta) ed
essere passata nel terreno attraverso il letto del fiume una volta giunta in pianura.
In ogni caso, l’acqua ha percorso un tratto più o meno lungo tra rocce e particelle di ghiaia,
che l’hanno filtrata e arricchita di sali minerali.
Per questo motivo la sua qualità è normalmente molto elevata e comunque superiore a quella
dei corsi d’acqua superficiali.
Le sue caratteristiche variano naturalmente in base al tipo di rocce e di suoli attraversati nel
percorso.
Nelle falde artesiane, inoltre, gli strati superiori di suolo impermeabile proteggono l’acqua dalla
contaminazione da parte di sostanze inquinanti sversate sulla superficie terrestre.
Le falde freatiche non hanno la stessa protezione e perciò, nelle zone di ricarica, si deve
evitare con cura qualsiasi contaminazione del suolo, anche nelle zone agricole (l’uso massiccio
di pesticidi nelle colture può essere causa di inquinamento idrico, in quanto queste sostanze
chimiche possono essere trascinate nel sottosuolo dall’acqua piovana – molto noto è il caso
dell’atrazina).
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5. Come viene prelevata e distribuita l’acqua
Prelievo
Gli acquedotti, nel territorio di Etra, prelevano l’acqua da sorgenti o da falde acquifere.
Dalle sorgenti l’acqua viene incanalata in grossi tubi, che alimentano la fitta rete
acquedottistica fino alle abitazioni degli utenti.
Dalle falde invece l’acqua viene “emunta” mediante “pozzi di prelievo”.
I pozzi di prelievo sono grandi tubi che raggiungono le falde, sono dislocati in un’area che
corrisponde più o meno alla fascia delle risorgive ed hanno profondità variabili dai 30 ai 300
metri.
L’acqua risale attraverso i pozzi in parte per
I pozzi sono strutture tali la propria pressione, in parte grazie alle
da consentire il passaggio pompe installate.
dell’acqua bloccando i
materiali grossolani che la
contengono.
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6. Potabilizzazione
La qualità dell’acqua proveniente dalle sorgenti e dalle falde di questo territorio è ottima
perciò, normalmente, non sono richiesti trattamenti di potabilizzazione complessi e costosi.
Si procede all’aggiunta di cloro (ipoclorito di sodio) per garantire la disinfezione durante il
percorso dell’acqua nelle condotte idriche.
Per l’acqua prelevata dalle falde è prevista anche l’eliminazione della sabbia per decantazione.
In caso di necessità l’acqua può essere filtrata, per ridurre la torbidità o per l’eliminazione di
composti organici come solventi e pesticidi eventualmente presenti in tracce.
Successivamente l’acqua passa in una vasca di accumulo, che ha diverse funzioni:
– lascia al cloro il tempo di agire;
– accumula l’acqua durante la notte, in modo che sia possibile far fronte ai picchi di consumo
che si verificano al mattino e durante il giorno.
Durante la permanenza nella vasca di accumulo l’acqua è mantenuta al buio, per impedire la
formazione di alghe, ed è protetta dagli sbalzi termici in modo da mantenere costante la sua
temperatura (12°C circa) in tutti i periodi dell’anno.
Distribuzione: dalla centrale ai rubinetti
Una centrale idrica per il prelievo dell’acqua potabile può avere più o meno questo aspetto…
ma potrebbe anche non essere così!
Non sempre infatti le centrali idriche sono dotate di una torre.
Sono delle potenti pompe a dare all’acqua la spinta necessaria a percorrere tutte le tubazioni e
ad arrivare ai rubinetti delle case.
La torre piezometrica, quando c’è,
serve a regolare la spinta che
La vasca di accumulo è in molti casi l’acqua riceve dalle pompe, in modo
interrata, poiché una coltre di terra che arrivi ai rubinetti con la giusta
può proteggere l’acqua dagli sbalzi di pressione.
temperatura. La regolazione avviene tramite la
misurazione del livello nell’acqua
nella vasca in cima alla torre e la
conseguente modulazione del
pompaggio.
La vasca che si trova nella parte alta
della torre può fungere anche da
serbatoio di accumulo.
Le centrali idriche che si trovano lontano dalle aree di prelievo sono “centrali di rilancio”,
servono cioè a dare nuova spinta all’acqua che viaggia nelle condotte, perché possa giungere a
tutte le utenze con una pressione adeguata.
Le tubazioni dell’acquedotto partono dalle varie centrali e giungono alle abitazioni. Il percorso
però non è così lineare: le centrali sono infatti interconnesse, in modo da assicurare in ogni
circostanza la fornitura di acqua agli utenti.
Inoltre alle centrali di rilancio arrivano diverse tubazioni, quindi le acque provenienti da diversi
pozzi si mescolano e non sempre si può dire con certezza da quale centrale provenga l’acqua
che arriva a casa vostra.
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7. Se volete averne ancora…
Le nostre zone sono tra le più ricche d’acqua in tutta Europa; le falde che si trovano nel
sottosuolo forniscono continuamente grandi quantità d’acqua di elevatissima qualità.
Non possiamo pensare però che i problemi legati a questa risorsa non ci riguardino…
Cambia il clima, cambia il paesaggio…
L’acqua accumulata nelle falde sotterranee proviene, come già detto, dalle aree montane e
pedemontane e giunge in queste zone dopo un percorso sotterraneo molto lungo e molto lento.
Se nelle zone montane e pedemontane di “ricarica” delle falde le precipitazioni diminuiscono o
se le acque meteoriche non hanno la possibilità di infiltrarsi nel suolo a causa della crescente
urbanizzazione e cementificazione di questa regione, diminuirà anche la quantità d’acqua
accumulata nelle falde.
Aumentano gli utilizzatori, aumentano le esigenze
Data una certa quantità d’acqua, se le persone e le attività che ne fanno uso aumentano,
diminuirà la quantità disponibile per ognuno. Inoltre le esigenze degli utilizzatori stanno
continuamente aumentando: si stima che ogni persona consumi in media più di 200 litri d’acqua
ogni giorno per i soli usi domestici. Ci sono poi gli usi industriali e agricoli.
Consumi domestici Quantità d’acqua necessaria per la produzione di…
Doccia 50 litri/minuto 1 kg patate 500 litri c.a
Bagno 100-300 litri 1 kg grano 700 litri c.a
Lavatrice 20 litri/kg di 1 kg pollo 2.000 litri c.a
biancheria
Lavastoviglie 15-20 litri a ciclo 1 kg manzo 6.000 litri c.a
WC 6-10 litri 1 kg carta 100 litri c.a
Fonte: ARPAV, Acqua… riflettiamoci, febbraio 2001
ARPAV, La distribuzione dell’acqua in Veneto, 2000
Se si esagera sono guai!
Se si estrae dalle falde una quantità d’acqua superiore a quella che in esse si accumula con i
naturali fenomeni di ricarica, si verificano gli inconvenienti legati al “sovrasfruttamento delle
falde”:
– l’abbassamento del livello di falda;
– la scomparsa della vegetazione ripariale e delle zone umide;
– il prosciugamento dei fiumi, il cui alveo viene a trovarsi al di sopra del nuovo livello di
falda;
– la subsidenza del terreno: gli spazi che prima erano occupati dall’acqua si svuotano e
possono essere riempiti da materiale proveniente dagli strati superiori; questi movimenti di
materiale provocano smottamenti e abbassamento del livello del suolo; una volta che ciò si
è verificato, è difficile che la falda acquifera si ripristini, anche se la disponibilità d’acqua
torna ad essere elevata.
– l’intrusione di acqua salata in prossimità delle coste, causata dal continuo prelievo che
attira l’acqua verso il pozzo.
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8. Le conseguenze negative elencate sono visualizzate nelle figure seguenti.
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9. Anche se si inquina sono guai!
La sola acqua che può soddisfare i nostri bisogni vitali è l’acqua potabile. Se l’acqua viene
inquinata, non può più soddisfare le nostre esigenze fondamentali.
Le falde superficiali sono le più esposte all’inquinamento, e se alcune sostanze nocive si
infiltrano nel sottosuolo nelle zone di ricarica delle falde possono verificarsi fenomeni di
contaminazione anche delle falde più profonde.
Le falde che alimentano gli acquedotti di Etra sono di norma ben protette, ma non bisogna
dimenticare che, per alcuni inquinanti, sono sufficienti quantità minime per contaminare
l’acqua.
Tutto questo ci porta a concludere che, anche nelle nostre zone, ciascuno di noi deve prestare
attenzione a:
– preservare le zone di ricarica delle falde dalla cementificazione e
dall’inquinamento;
– utilizzare una quantità d’acqua ragionevole in base alla capacità di ricarica delle falde,
per non incorrere nei fenomeni legati al sovrasfruttamento.
Dove finisce l’acqua che usiamo
Le acque di scarico provenienti dalle abitazioni o da altre utenze assimilabili vengono
convogliate tramite la fognatura a dei depuratori.
Nella fognatura si raccolgono e si mescolano l’acqua di scarico della lavatrice, del lavello della
cucina, del water, della lavastoviglie, della doccia… e tutta l’acqua che per qualsiasi motivo
abbiamo utilizzato in casa.
Questo miscuglio arriva ai depuratori, che hanno il compito di ripulirlo fino ad ottenere
un’acqua che possa essere scaricata in un fiume senza danneggiarne l’ecosistema e
rispettando i limiti stabiliti dalla legge.
Nei depuratori per reflui di origine domestica il liquame è sottoposto a:
− trattamenti meccanici, per la rimozione delle particelle solide (sabbie o altri materiali
estranei) e di oli, grassi e schiume;
− trattamenti biologici, per la rimozione della sostanza organica.
Sono questi infatti i tipi di “sporco” presenti in tali reflui.
Riportiamo di seguito alcuni cenni di microbiologia utili a capire i processi che avvengono
durante il “trattamento biologico” dei reflui.
I batteri che si nutrono di sostanza organica
Esiste un mondo invisibile, formato da batteri, protozoi, alghe e funghi unicellulari o
microscopici; ciascuno di questi microrganismi è diverso, vive in un determinato ambiente, e
svolge una funzione specifica.
Proprio come ha fatto per le piante e gli animali, l’uomo ha trovato il modo di utilizzare a
proprio vantaggio molte specie di microrganismi, tra cui i batteri che si nutrono di sostanza
organica.
Vediamo perché i batteri che si nutrono di sostanza organica possono essere utili all’uomo.
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10. una mucca funziona più o meno così:
BIOMASSA
crescita e
riproduzione
CIBO ENERGIA
erba, fieno, ecc.
per muoversi e per tutte
le altre funzioni vitali
RIFIUTI pipì, popò...
un batterio che si nutre di sostanza organica funziona più o meno così:
BIOMASSA
riproduzione
CIBO ENERGIA
pipì, popò, per muoversi e per tutte
resti organici, le altre funzioni vitali
ecc.
Ecco perché l’uomo considera questo
invisibile esserino così utile…
è difficile trovare qualcun altro con i
suoi stessi gusti!!! RIFIUTI sostanze “semplici”
Inoltre i suoi “rifiuti”, ovvero i prodotti come H2O, CO2, nitrati, fosfati…
del suo metabolismo, non sono altro
che le sostanze di cui le piante hanno
bisogno per vivere, così il ciclo
ricomincia…
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11. L’impianto di depurazione
La depurazione di reflui di origine domestica prevede, come già detto, trattamenti meccanici e
trattamenti biologici.
L’acqua che esce dalle nostre case, trasportata dalla rete fognaria all’impianto di depurazione,
passa per prima cosa attraverso delle griglie, che trattengono tutto ciò che è più grande, per
esempio, di 2 mm (le fessure delle griglie sono diverse in ogni impianto).
Poi giunge nella vasca di “dissabbiatura e disoleatura”, in cui i grassi e le schiume che
galleggiano sulla superficie del liquame vengono asportati da una lama e la sabbia (particelle
solide < 2 mm) si deposita sul fondo.
Finiti questi “trattamenti meccanici” (che sono eseguiti da macchine), si passa ai “trattamenti
biologici (eseguiti da esseri viventi: i batteri).
La sezione di trattamento biologico può essere considerata un allevamento di batteri che si
nutrono di sostanza organica.
I batteri abitano in grandi vasche dette di “ossidazione”, che sul fondo hanno numerosi
forellini dai quali viene insufflata aria. In questa specie di idromassaggio i batteri banchettano,
si mangiano tutta la sostanza organica disciolta nell’acqua e la usano, come già detto, per le
loro funzioni vitali e per la produzione di nuove cellule. Le reazioni chimiche che costituiscono il
metabolismo dei batteri comportano l’ossidazione dei composti (dal gruppo amminico delle
proteine ai nitrati, dai carboidrati all’anidride carbonica, ecc.) e quindi anche l’eliminazione dei
cattivi odori, che in generale sono dovuti a sostanze in forma ridotta.
Alla fine del banchetto la sostanza organica è dunque trasformata in sostanze semplici disciolte
nell’acqua, in anidride carbonica (in seguito alla respirazione dei batteri) e in nuove cellule
batteriche.
A questo punto è sufficiente trasportare i batteri sazi e numerosi, che sono riuniti in “fiocchi di
fango”, in una vasca dove l’acqua è tranquilla, la vasca di “sedimentazione”. Qui i fiocchi di
fango si depositano sul fondo e vengono poi aspirati da una pompa, che li manda al
trattamento fanghi.
In superficie resta invece l’acqua depurata, che viene scaricata nei corsi d’acqua.
Il trattamento dei fanghi consiste nella loro disidratazione; successivamente i fanghi
possono essere utilizzati in agricoltura, trattati in un impianto di digestione anaerobica per la
produzione di biogas o trasformati in compost insieme ai rifiuti organici (“umido”, “verde”…)
provenienti dalla raccolta differenziata.
Anche le autobotti che puliscono i “pozzi neri” o le “fosse biologiche” delle case che non sono
allacciate alla rete fognaria scaricano l’acqua sporca che hanno prelevato in un impianto di
depurazione, perché segua questo percorso di trattamenti meccanici e biologici prima di essere
scaricata nell’ambiente.
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12. Trattamenti
maccanici
Fognatura
Dessabbiatura,
disoleatura
Trattamenti biologici
Aria
Compostaggio
dei fanghi
Acqua depurata
Finora abbiamo descritto lo schema base di un depuratore.
Tutti gli impianti di una certa dimensione ormai sono dotati di ulteriori sezioni.
In particolare, sono previsti negli impianti di depurazione ulteriori trattamenti di rimozione
dei nutrienti (in particolare azoto e fosforo).
Nitrati e fosfati, come già detto, derivano dall’ossidazione della sostanza organica e sono quindi
presenti nell’acqua depurata.
Concentrazione troppo elevate di questi nutrienti possono però portare alla crescita abnorme di
alghe e all’eutrofizzazione del corso d’acqua.
Per evitare questo rischio, negli impianti di depurazione vengono effettuati trattamenti atti a
ridurre la concentrazione di azoto e fosforo nell’acqua depurata.
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13. I processi di rimozione possono essere di tipo biologico (batteri denitrificanti trasformano i
nitrati in azoto molecolare che si libera in atmosfera) o di tipo chimico-fisico (aggiunta di
composti che si legano al fosforo e lo fanno precipitare, in modo che venga allontanato con i
fanghi).
Un’ulteriore sezione presente in numerosi depuratori è quella dedicata alla disinfezione
dell’acqua depurata.
L’acqua di norma viene disinfettata con ipoclorito o con altri forti ossidanti (ad es. acido
peracetico) in grado di eliminare i microrganismi rimasti. Ciò può essere accompagnato da
altre fasi, quali il passaggio attraverso filtri a sabbia, che trattengono eventuali fiocchi di fango
ancora in sospensione, e l’esposizione a raggi ultravioletti, che distruggono eventuali batteri
rimasti.
Rispetto per i batteri
Poiché sono i batteri a fare la maggior parte del lavoro nella depurazione dell’acqua che esce
dalle nostre case, dobbiamo trattarli bene.
Molte sostanze chimiche pericolose (olio minerale, solventi, ecc.)
− non possono essere utilizzate dai batteri, e quindi non vengono eliminate dall’acqua e
finiscono nei fiumi;
− danneggiano a tal punto la popolazione batterica da mettere a repentaglio l’intero processo
di depurazione.
Per questo motivo le sostanze pericolose non devono mai essere rovesciate nei corsi d’acqua o
nel lavandino o nei tombini, ma vanno smaltite separatamente, negli appositi contenitori e con
le modalità indicate da chi gestisce i rifiuti.
Testi a cura di Etra.
Immagini tratte da:
sito web USGS (United States Geological Survey)
sito web EPA (United States Environmental Protection Agency) – Office of Water
AMAG, esposizione didattica AMAG Montà
Provincia di Venezia, L’acqua sotterranea: una risorsa nascosta, dicembre 2000
Archivio Etra
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