Le acque reflue urbane ed industriali contengono i residui delle sostanze che l'uomo utilizza per la sua alimentazione e per le sue attività quotidiane. Quando questi residui modificano la qualità dei corpi idrici che le ricevono, ci ritroviamo di fronte al fenomeno detto "inquinamento delle acque".
Si possono definire diversi gradi di inquinamento:

• Un primo grado di inquinamento è quello che si verifica per cause naturali. E' il caso dell'acqua piovana, che si mescola con le sostanze presenti nel suolo, comprese quelle inquinanti. Il grado di inquinamento però è tale da consentirne comunque l'uso, salvo in casi particolari dove deve essere sottoposta a trattamenti, in particolare se utilizzata per uso potabile.
• Un secondo grado di inquinamento, leggermente più alto, è quello in cui l'acqua, pur ricevendo dall'esterno sostanze inquinanti, presenta caratteristiche tali da poter essere depurata naturalmente, senza l'intervento dell'uomo. Alcuni microrganismi, mediante l'uso dell'ossigeno disciolto nell'acqua, aggrediscono le sostanze organiche e le trasformano in prodotti semplici come acqua, anidride carbonica, solfati, ecc.
• Un terzo grado di inquinamento è quello in cui il contenuto delle sostanze inquinanti è tale da non poter essere eliminato naturalmente, perché la capacità autodepurativa del corpo idrico ricettore è insufficiente ad affrontare l'alto contenuto di sostanze inquinanti contenute nelle acque reflue.

A questo punto si presentano fenomeni esteticamente disastrosi: il corpo idrico ricettore assume diverse colorazioni, si ricopre di schiume galleggianti e di sostanze grasse, presenta una rilevante torbidità, provoca morte della fauna ittica, fa crescere a dismisura le alghe e le sostanze vegetali, emana effluvi maleodoranti; crea cioè tutte quelle situazioni che lo degradano paesaggisticamente, lo rendono inadatto alle varie forme di utilizzo a cui è sottoposto (irrigazione, prelievo per uso potabile, balneazione) e peggiora sensibilmente la qualità della vita dell'ambiente circostante. In questo momento è indispensabile l'intervento dell'uomo, che deve cercare di ripristinare le caratteristiche originali dell'acqua contenuta nel corpo idrico ricettore e riequilibrarne le funzioni vitali.
A tale scopo sono stati progettati e realizzati dall'uomo gli impianti di depurazione delle acque reflue, per permettere quindi ai corpi idrici di effettuare l'autodepurazione.

GLI INQUINANTI
Gli inquinanti che normalmente si trovano nelle acque reflue possono essere raggruppati in classi diverse, secondo la loro natura e gli effetti che producono:

Materiali galleggianti
Sono tutte le sostanze più leggere dell'acqua ed insolubili: grassi, oli e schiume che stratificano in superficie creando un pessimo fenomeno estetico, impediscono il passaggio delle radiazioni solari necessarie ai processi di fotosintesi.
In particolare gli oli creano un ostacolo insormontabile per la riareazione dell'acqua, inibiscono la vita dei microrganismi acquatici e distruggono la vegetazione.
Sono inoltre pericolosi perché in elevate quantità possono favorire la formazione di incendi.

Materiali in sospensione
Sono le sostanze insolubili, che hanno peso uguale o superiore a quello dell'acqua. Si mantengono in sospensione nel liquido e rallentano l'attività dei microrganismi. Nel tempo sedimentano sul fondo come fango e creano ostacolo all'alimentazione dei pesci.
Inoltre, non essendo sufficientemente aerati, danno inizio a fenomeni di putrefazione.

Materiali disciolti
Sono i più numerosi: acidi, sali metallici, insetticidi, cianuri e tutti i prodotti tossici che rendono impossibile la vita acquatica e rendono l'acqua non potabile.
Le sostanze organiche disciolte e l'ammoniaca sono attaccate e trasformate dai microrganismi, che utilizzano per questo l'ossigeno disciolto nell'acqua.
Anche alcuni prodotti chimici riducenti, i sedimenti e i materiali organici consumano l'ossigeno disciolto.
Alcune sostanze organiche, tensioattivi, pesticidi, ecc., mantengono invece inalterate le loro caratteristiche, in quanto refrattarie alla degradazione biologica.

Materiali biologici
Tutti gli organismi viventi, animali o vegetali, hanno influenza sulla qualità dell'acqua; pertanto vi troviamo:

• I Batteri attaccano e distruggono altre piante ed animali e in certi casi danno vita a fenomeni di autodepurazione; sono fondamentali però nei processi di depurazione biologica.

• I Funghi aerobici e simili ai batteri.

• Le Alghe si nutrono prevalentemente di prodotti inorganici e sviluppano ossigeno; quando sono troppo abbondanti, muoiono consumando l'ossigeno e dando luogo ad odori e sapori.

• Gli Animali microscopici, Protozoi, metazoi, ecc.., che si nutrono di alghe e batteri e sono degli utili regolatori di crescita dei sopracitati microrganismi.

VALUTAZIONE DEL GRADO DI INQUINAMENTO DELL'ACQUA
Fra i vari metodi a disposizione per valutare il grado di inquinamento, quelli normalmente utilizzati misurano la domanda di ossigeno dell'acqua; questo dato, che serve sia a valutare il grado di inquinamento sia a stabilire la quantità di ossigeno che deve essere somministrata all'acqua per ripristinare l'originale condizione di purezza, viene espresso da due parametri:

• BOD (Biochemical Oxygen Demand, cioè richiesta biochimica di ossigeno), è la quantità di ossigeno (mg/l) consumato dai batteri saprofiti aerobi per metabolizzare le sostanze organiche presenti nel campione; la metabolizzazione completa avviene in 20 giorni a 20 °C, ma ai fini pratici dell'analisi è stato concordato un tempo di 5 gg. (da cui le sigle BOD20 e BOD5 a volte utilizzate), che corrisponde al consumo del 70% dell'ossigeno disciolto in un litro d'acqua alla temperatura di 20 °C.

• COD (Chemical Oxygen demand, cioè richiesta chimica di ossigeno), è la quantità di ossigeno (mg/l) necessaria per ossidare chimicamente le sostanze presenti in un litro d'acqua.

LE ACQUE REFLUE

L'inquinamento delle acque è provocato principalmente dall'immissione di acque reflue in corpi idrici, laghi, mari, sul suolo e nel sottosuolo.
Le acque reflue sono classificate come segue:

• acque reflue domestiche, acque reflue provenienti da insediamenti di tipo residenziale e da servizi e derivanti prevalentemente dal metabolismo umano e da attività domestiche;

• acque reflue industriali, qualsiasi tipo di acque reflue scaricate da edifici od installazioni in cui si svolgano attività commerciali o di produzione di beni, diverse dalle acque reflue domestiche e dalle acque meteoriche di dilavamento;

• acque reflue urbane, acque reflue domestiche o il miscuglio di acque reflue domestiche, di acque reflue industriali ovvero meteoriche di dilavamento convogliate in reti fognarie, anche separate, e provenienti da agglomerato.

Le acque reflue sono raccolte attraverso sistemi di fognatura che le trasportano al punto terminale di depurazione e di scarico.
Esistono due tipi di sistemi di fognatura:

• sistema a canalizzazione separata o sistema a rete doppia, costituito da due distinte reti di canali (bianche e nere), i primi per asportare le acque superficiali e meteoriche (acque bianche) e i secondi per asportare le acque reflue.
• sistema a canalizzazione unica o fognatura mista, in cui le acque meteoriche e le acque reflue vengono immesse in un'unica rete di canali.

CARATTERISTICHE CHIMICHE
Le acque reflue domestiche sono costituite all'incirca dal 99,9% di acqua, dallo 0,02-0,03% di sostanze solide in sospensione e da altre sostanze organiche e inorganiche insolubili.
Percentualmente, la quantità di sostanze solide sembra piccola, però, l'enorme volume di materiale trattato da un grosso impianto di depurazione (per esempio, parecchie centinaia di milioni di metri cubi) contiene ben 100 tonnellate di sostanze solide.
I costituenti chimici, sebbene presenti in basse concentrazioni, sono tuttavia importantissimi e sono soggetti a variazioni, sia fra comunità sia all'interno di una comunità, anche di ora in ora.
Le sostanze chimiche inorganiche presenti inizialmente nelle acque di approvvigionamento idropotabile saranno presenti anche nelle acque reflue; i composti organici provengono dalle deiezioni umane e da altri rifiuti di città.
Le acque reflue industriali, come sopra definite, contengono sostanze organiche e inorganiche.
Per esempio i macelli, gli zuccherifici, le cartiere e i caseifici introducono sostanze organiche; le miniere e le industrie metallurgiche immettono acidi e sali di metalli e altri rifiuti inorganici.
I composti organici presenti nelle acque reflue vengono classificati come azotati e non azotati.
I principali composti azotati sono l'urea, le proteine, le ammine e gli aminoacidi; le sostanze non azotate comprendono i carboidrati, i lipidi e i saponi.
La tecnologia moderna può produrre notevoli cambiamenti nelle caratteristiche delle acque reflue.
L'introduzione dei trita rifiuti domestici ha aumentato il carico organico totale. Alcuni detergenti sintetici che stanno sostituendo i saponi sono resistenti alla degradazione microbica.

CARATTERISTICHE MICROBIOLOGICHE
Poiché la composizione delle acque reflue varia, anche i tipi e il numero dei microrganismi fluttuano.
Sono presenti funghi, protozoi, alghe, batteri e virus.
Le acque reflue possono contenere milioni di batteri al millilitro, compresi i batteri coliformi, gli streptococchi, i bacilli sporigeni anaerobi, il gruppo Proteus, e altri tipi che si originano nel tratto intestinale dell'uomo; sono anche una potenziale sorgente di protozoi, batteri e virus patogeni.
Nelle acque reflue possono essere presenti gli agenti eziologici della dissenteria, del colera e della febbre tifoide, il virus poliomelitico, il virus dell'epatite epidemica e possono essere isolati facilmente alcuni batteriofagi.
I vari processi associati al trattamento di depurazione delle acque reflue provocano notevoli variazioni nei tipi predominanti di microrganismi.