21. acque reflue (trattamento primario, secondario e terziario; digestione anaerobica dei fanghi, compostaggio e parametri bod, cod, tod, toc)

Trattamenti preliminari delle acque reflue

La disoleatura delle acque reflue è uno dei trattamenti meccanici preliminari a cui vengono sottoposte le acque di scarico all'ingresso degli impianti di depurazione per rimuovere e ridurre i materiali sospesi e galleggianti (oli). Molto spesso la disoleatura viene eseguita contemporaneamente alla dissabbiatura grazie a un carro ponte a lento movimento (una sorta di spatola che si muove con bassa velocità rasentando la superficie dell'acqua).

Sedimentazione primaria

È una fase che si svolge all'interno di grosse vasche dove l'acqua non è movimentata e le componenti solide e particolarmente leggere cadono, per opera della forza di gravità, sul fondo (decantazione). All'interno di queste vasche l'acqua sosta da 1 a 6 ore. Le sostanze che si depositano sul fondo compongono il cosiddetto fango primario. Il fango primario viene convogliato verso il pozzetto centrale di raccolta con una lama raschiatrice, attaccata al

carroponte che scorre su due guide.

CARROPONTELAMARASCHIATRICEPOZZETTO IN CIVIENECONVOGLIATO ILFANGO PRIMARIO

A questo punto circa il 40% del carico organico solido è stato eliminato dall'acquareflua. Bisogna rimuovere le sostanze disciolte e, quindi, l'acqua, separata dai fanghiprimari, è raccolta e convogliata alla successiva depurazione biologica.

SECONDARI (TRATTAMENTI BIOLOGICI)TRATTAMENTI

Il principio dei trattamenti biologici si basa sul meccanismo di trasformazione delle sostanze organiche disciolte, operato da batteri e da altri microrganismi, in sostanze solide inorganiche. Queste, poi, possono essere eliminate meccanicamente dall'acqua.

I microrganismi impiegati in questi trattamenti sono in grado di assimilare, oltre alle sostanze organiche composte da carbonio (come zuccheri e grassi), anche sostanze organiche e inorganiche composte da azoto e fosforo. L'azoto presente negli scarichi si trova soprattutto sotto forma di azoto ammoniacale.

sostanza che, se non smaltitacorrettamente, può danneggiare enormemente l'ambiente. Grandi quantità di azoto e fosforo sono tra le cause della proliferazione delle alghe, sempre più presenti nei fiumi e nei mari. Un numero eccessivo di piante acquatiche riduce l'ossigeno disponibile per gli altri organismi, causandone la morte. L'ossidazione biologica degli inquinanti può essere effettuata da microrganismi aerobie e da microrganismi anaerobi. La maggior parte dei processi aerobi prevede l'impiego di filtri percolatori e vasche a fanghi attivi. I processi anaerobi sono impiegati nel trattamento di specifici effluenti. I sistemi di ossidazione biologica si suddividono in due categorie principali: 1. I sistemi a biomassa sospesa, come quello a fanghi attivi, caratterizzati dalla presenza di fiocchi liberi di muoversi all'interno della massa liquida. 2. I sistemi a biomassa adesa, nei quali la biomassa batterica cresce restando adesa a una superficie.

superficie. Questi ultimi sistemi si suddividono ulteriormente in:

Sistemi a supporti fissi attraverso i quali il liquame scorre, categoria di cui fan parte i letti percolatori;

Sistemi a supporti mobili, come i sistemi a dischi biologici, dove il supporto si muove semi-immerso nel liquame.

FILTRI PERCOLATORI

Si tratta di bioreattori a sezione generalmente cilindrica, contenenti materiale inerte (pietrisco, materiale plastico ecc.), talvolta suddiviso in più piani. L'effluente, proveniente dal trattamento di sedimentazione primaria, è distribuito a pioggia nella parte alta del reattore, in modo che possa percolare attraverso il materiale di riempimento senza sommergerlo in modo da consentire una normale aerazione. L'effluente si raccoglie sul fondo del reattore. Il materiale di riempimento costituisce quindi il supporto, che è colonizzato da un film batterico. Maggiore è la quantità di materiale inerte presente e maggiore è la biomassa colonizzante,

conseguentealta velocità di degradazione. In un filtro percolatore l'azione della popolazionemicrobica è inizialmente di natura aerobica, ma dato il continuo sviluppo deimicrorganismi, può esserci un aumento rilevante dello spessore del film biologico, conconseguente condizioni anaerobiche al suo interno. La popolazione microbicapredominante è costituita da batteri; i funghi possono prendere il sopravvento nel casodi trattamenti aerobici di effluenti industriali, con bassi valori di pH. Si può avereinoltre uno sviluppo di alghe, che non intervengono direttamente nel processo didepurazione. Le alghe eventualmente presenti non competono, dal punto di vistanutrizionale, con i batteri, bensì sono indipendenti, in relazione alla loro capacità diutilizzare l'anidride carbonica e liberare successivamente ossigeno. Nei filtri percolatorisi possono trovare anche organismi pluricellulari (come le larve di insetti), che vivononello.

strato superiore e che, nutrendosi di microrganismi, possono contribuire alla chiarificazione dell'effluente, evitando pericoli di intasamento. Il film biologico rimane di spessore costante per un effetto bilanciato tra sviluppo della popolazione, responsabile della depurazione, e dilavamento operato dal flusso delle acque da trattare.

Esistono due tipi di filtri percolatori:

FILTRI PERCOLATORI A FLUSSO MODERATO: reattori con alta densità di materiale inerte (cioè tanto) e bassa area superficiale del materiale inerte (cioè poco spazio per la colonizzazione). Generalmente in questo tipo di filtri è presente il riciclo dell'effluente per ottenere acque ad elevata qualità.

FILTRI PERCOLATORI A FLUSSO ELEVATO: Filtri percolatori utilizzati per il trattamento di acque reflue industriali ad elevata concentrazione di inquinanti. Rimuovono dal 50% all'80% del BOD. L'OLR (Oxygen Loading rate), parametro che esprime l'efficienza di

La rimozione del BOD è circa 10 volte più alto rispetto ai filtri percolatori a flusso moderato. Differentemente da questi ultimi, i filtri percolatori a flusso elevato presentano un gran numero di spazi vuoti tra il materiale inerte. Il materiale inerte, in questo caso, ha una bassa densità e ciò consente ai filtri di questo tipo di avere un'altezza compresa tra 6m e 9m contro 1,5m dei filtri percolatori a flusso moderato. Al tempo stesso, la morfologia del materiale inerte dei filtri percolatori a flusso elevato è tale da consentire un'ampia area superficiale.

VASCHE A FANGHI ATTIVI

L'acqua proveniente dalla sedimentazione primaria è immessa nelle vasche a fanghi attivi, bioreattori a cielo aperto, uniformemente aerati, tramite sparger. La vasca può essere dotata di dispositivi di agitazione meccanica; alternativamente l'agitazione può essere ottenuta per effetto secondario dell'aerazione. All'interno di

Queste vasche lematerie organiche e le colonie microbiche che si nutrono di questo materiale siaggregano tra loro a formare degli agglomerati, che nell'insieme costituiscono il cosiddetto fango attivo. Questi agglomerati sono liberi di muoversi all'interno dellevasche. All'interno di queste vasche viene riprodotto quello che accade, ad esempio, lungo i fiumi (autodepurazione da parte dei microrganismi). Nel caso dei fanghi attivi, però, la velocità di depurazione è aumentata. Il vantaggio del trattamento a fanghi attivi rispetto alla depurazione naturale è che la flora microbica utilizzata per trattarele acque di scarico, anziché rimanere dispersa nell'effluente trattato, tende adagglomerarsi formando dei fiocchi (materia organica e batteri) che, se posti incondizioni di quiete, tendono a sedimentare e possono essere separati con facilità dai liquami chiarificati che rimangono in superficie.

microrganismi responsabili della depurazione costituiscono una massa molto eterogenea, con forte prevalenza di batteri di origine fecale. Nella popolazione predominano i batteri. Oltre ai microrganismi chemiorganotrofi ci sono anche microrganismi chemioinorganotrofi che ossidano l'ammoniaca a nitrito e il nitrito a nitrato. L'assimilazione del materiale organico da parte dei microrganismi dipende da diversi fattori, tra cui la temperatura. Questo parametro è il più fluttuante: dato che si tratta di bioreattori a cielo aperto, la temperatura rispecchia quella stagionale. L'optimum di temperatura si aggira attorno ai 30°C; per temperature inferiori a 10°C (stagione invernale) si ha un notevole rallentamento delle velocità di processo. Relativamente al pH, il range massimo di variabilità entro il quale possono operare i sistemi a fanghi attivi, è compreso tra 5 e 9.

SEDIMENTAZIONE SECONDARIA

Esaurita la fase di ossidazione biologica, l'effluente,

In uscita dalle vasche a fanghi attivi, viene convogliato nelle vasche di sedimentazione secondaria, dove permane per 2 o 4 ore. In tali vasche, strutturalmente analoghe a quelle impiegate nella fase di sedimentazione primaria, si ha la separazione dei fanghi dall'acqua depurata, che a questo punto può essere scaricata nei bacini idrici (fiumi, laghi, mari ecc.).

ANAEROBICA DEI FANGHI–DIGESTIONE

La digestione dei fanghi ha la finalità di ridurre il contenuto in agenti patogeni, eliminare gli odori molesti e inibire o ridurre lo sviluppo di eventuali fenomeni putrefattivi. Va infatti limitata la possibilità dei microrganismi di prosperare a spese della materia organica presente nel fango. La digestione dei fanghi può essere anaerobica o aerobica. La digestione aerobica (o compostaggio) è meno utilizzata di quella anaerobica ed è tipica di impianti di medio-piccole dimensioni, ma rispetto a quella anaerobica offre il vantaggio di stabilizzare il.

Il fango in tempi relativamente brevi. Questa digestione prevede costi elevati per i consumi energetici e trasferimento di ossigeno.

I fanghi derivati dalla sedimentazione primaria e secondaria, prima di essere smaltiti mediante digestione anaerobica, richiedono un processo di concentrazione per risparmiare nei costi di trasporto e smaltimento (cioè di riduzione dei volumi), effettuabile per centrifugazione (decanter) o sedimentazione spontanea in apposite vasche, in condizioni di blanda agitazione, la quale facilita la separazione del fango da gas e acqua, in 12-24 ore. Vengono, inoltre, portati a una temperatura di 70°C per 30 minuti (disidratazione) e successivamente raffreddati alla temperatura di digestione.

Il processo biotecnologico di digestione anaerobica è impiegato nei casi in cui non si possono utilizzare le procedure di depurazione in condizioni aerobie: Fanghi residui provenienti dalle fasi di sedimentazione primaria e secondaria.