Prestazioni comparative di fanghi attivi e bacini di stabilizzazione delle acque reflue nella rimozione di inquinanti e agenti patogeni in impianti di trattamento delle acque reflue su scala reale in Egitto

Perché il trattamento delle acque reflue conta nella vita quotidiana

In molti paesi aridi, compreso l'Egitto, le acque reflue trattate sono sempre più riutilizzate per irrigare colture e spazi verdi. Questo ha senso in un mondo che si riscalda e con risorse idriche dolci in diminuzione, ma solleva una domanda importante per la salute pubblica: quanto è pulita quest'acqua, soprattutto quando può ancora contenere agenti patogeni responsabili di malattie? Questo studio segue il percorso delle acque reflue attraverso due grandi impianti di trattamento in Egitto, confrontando quanto ciascuno rimuova sporco, nutrienti e microrganismi patogeni prima che l'acqua venga scaricata o riutilizzata.

Due modi diversi per trattare l'acqua sporca

I ricercatori si sono concentrati su due impianti su scala reale che servono centinaia di migliaia fino a milioni di persone. Un impianto, chiamato WWTP‑A, utilizza un sistema a «fanghi attivi», in cui le acque reflue vengono miscelate con ossigeno e comunità dense di batteri che degradano rapidamente l'inquinamento organico. L'altro, WWTP‑B, si basa su una catena di bacini aperti di stabilizzazione delle acque. In questi bacini, la luce solare, le alghe e i microrganismi presenti naturalmente puliscono l'acqua lentamente mentre transita da un bacino al successivo. Entrambi gli impianti operano nello stesso clima generale e trattano tipi di reflui simili, rendendoli ideali per un confronto diretto.

Quanto bene rimuovono l'inquinamento?

Il team ha prelevato campioni dell'acqua in ingresso e in uscita ogni mese per sette mesi e ha misurato indicatori comuni di inquinamento. Questi includevano la domanda chimica e biologica di ossigeno (COD e BOD), che descrivono la quantità di materiale organico presente, oltre a nutrienti come azoto e fosforo che possono alimentare fioriture algali se rilasciati nei fiumi o nei canali. L'impianto a fanghi attivi ha rimosso quasi il 90% del COD e oltre l'80% del BOD, producendo un effluente molto più limpido con basso contenuto organico. Il sistema a bacini, invece, ha rimosso in media solo circa il 56% di COD e BOD, e le sue prestazioni sono variate molto nel tempo. Alti livelli di alghe e materiale vegetale in decomposizione nei bacini probabilmente hanno mantenuto elevata la carica organica all'uscita. Per i nutrienti, entrambi gli impianti hanno ridotto azoto e fosforo, ma anche in questo caso il sistema a fanghi attivi ha fatto meglio, soprattutto per il fosforo, rimosso sia tramite assimilazione biologica sia mediante legami chimici.

Cosa succede ai batteri dannosi?

Oltre alla qualità di base dell'acqua, lo studio ha seguito grandi gruppi di batteri che indicano contaminazione fecale, come coliformi totali ed Escherichia coli, insieme a patogeni specifici tra cui Salmonella, Pseudomonas, Staphylococcus e Listeria. Entrambi gli impianti hanno ridotto i livelli batterici di diversi ordini di grandezza, grazie alla sedimentazione, al deperimento naturale e, nel caso dei fanghi attivi, all'efficiente aggregazione e rimozione dei batteri con i fanghi. L'impianto a fanghi attivi ha ottenuto in modo consistente riduzioni logaritmiche leggermente superiori rispetto ai bacini, specialmente per specie patogene che tendono ad aggrapparsi alle particelle. Tuttavia, anche dopo il trattamento, numeri misurabili di batteri e patogeni sono rimasti nell'acqua finale di entrambi i sistemi, indicando che lo scarico o il riuso senza ulteriori misure di protezione può ancora comportare un rischio di infezione.

La sfida nascosta: i virus che passano

Poiché i virus sono piccolissimi e spesso più resistenti dei batteri, i ricercatori hanno misurato anche diversi virus correlati all'uomo e marker simili a virus, tra cui adenovirus, rotavirus, un virus batterico chiamato crAssphage e colifagi somatici. Hanno riscontrato che i livelli virali diminuivano solo di circa uno‑tre ordini di grandezza, molto meno delle riduzioni osservate per i batteri. L'impianto a fanghi attivi ha generalmente avuto prestazioni migliori per alcuni virus, come gli adenovirus, mentre i bacini sono risultati più efficaci per altri, ma nessuna delle due tecnologie li ha rimossi in modo costante fino a livelli molto bassi. I test statistici hanno mostrato che i comuni indicatori batterici non prevedono in modo affidabile quanta carica virale rimanga, sottolineando che il «superamento» degli standard batterici attuali non significa automaticamente che l'acqua sia esente da rischi virali.

Cosa significa per un riutilizzo sicuro dell'acqua

Per i paesi che devono riutilizzare le acque reflue trattate per far fronte alla scarsità idrica, questo studio lancia un messaggio chiaro. Gli impianti moderni a fanghi attivi possono superare i semplici sistemi a bacini nella rimozione dell'inquinamento organico, dei nutrienti e dei batteri, ma entrambe le soluzioni faticano a eliminare i virus umani più resistenti. Affidarsi solo ai controlli batterici tradizionali nelle normative può creare un falso senso di sicurezza, perché i virus possono persistere anche quando i conteggi batterici sembrano accettabili. Gli autori sostengono che i gestori delle risorse idriche dovrebbero includere obiettivi e marker specifici per i virus, come il crAssphage, nella valutazione delle prestazioni degli impianti. Aggiungere ulteriori fasi di trattamento o misure protettive — soprattutto dove le persone possono venire a contatto o inalare goccioline da acqua riutilizzata — sarà essenziale per trasformare le acque reflue da rischio sanitario a risorsa affidabile.

Citazione: Kamel, M.A., Rizk, N.M., Gad, M. et al. Comparative performance of activated sludge and waste stabilization ponds for the removal of pollutants and pathogens in full-scale wastewater treatment plants in Egypt. Sci Rep 16, 5266 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35933-4

Parole chiave: trattamento delle acque reflue, fanghi attivi, bacini di stabilizzazione, riutilizzo dell'acqua, virus trasmessi dall'acqua