Riassunto impianti con domande

PORTATA MINIMA:

PORTATA MASSIMA:

FUNZIONAMENTO E DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI GRIGLIATURA

La grigliatura serve a rimuovere i solidi grossolani e per la protezione dei trattamenti successivi.

E’ sempre prevista e necessaria, anche solo d’emergenza. Il materiale che non viene fermato si

ritrova facilmente in uscita nel corpo ricettore. Il dimensionamento avviene con l’ipotesi delle

velocità massime e minime. La tipologia delle griglie dipende dalla spaziatura tra le sbarre:

grossolana (sbarre dritte, inclinate per favorire la pulizia manuale), media (sbarre dritte o curve,

verticali o poco inclinate, pulizia automatica), microgriglie o finissima (utilità indiscussa,

applicazioni moderne, tipologie diverse), stacciatura. Non vi sono rendimenti di rimozione dei

parametri inquinanti, il rendimento percentuale di BOD è circa del 10-20%. La quantità di

materiale raccolto dipende dalla luce libera nei passaggi, dalla tipologia della rete fognaria, dal

tempo di permanenza dei reflui nella fognatura. Le apparecchiature si scelgono in funzione della

tipologia della rete fognaria a monte (per quella mista serve una griglia grossolana robusta, per

quella nera una griglia media automatica) e dai rendimenti di rimozione funzione delle fasi

successive, cioè la destinazione dei fanghi e dei limiti allo scarico. Una carente funzionalità può

essere causata da: accumulo dei materiali galleggianti in pozzetti delle pompe dei sollevamenti

iniziali, insufficienza di sistemi di recupero nella sedimentazione primaria, presenza di materiali

grossolani nell’effluente finale, danni ad apparecchiature della linea fanghi, materiali indesiderati

nel fango da smaltire. Possono essere adottati dei sistemi complementari: canali di bypass per

garantire l’efflusso del liquame all’impianto se la griglia è intasata, compattatori che disidratano

il grigliato e lo compattano, chiusure parziali o totali per limitare l’impatto visivo e agevolare la

conduzione delle apparecchiature.

Calcolo della larghezza della griglia:

B = 0.05 – 0.1 m, S = 0.01 m, L = 1 m. = 0,3 – 0.4 , = 0.5 , 1.2 , =

1.3 .

Portata minima in tempo asciutto

[m] = [m]

Portata massima in tempo di pioggia

[m] = [m]

Calcolo numero sbarre: n = =(n+1)*b + n*s = – n*s [m]

Calcolo altezza massima liquame: [m]

FUNZIONAMENTO E DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI DISSABBIATURA E

DISOLEATURA

La dissabbiatura può essere a canale, aerata o tipo pista e serve a rimuovere le sabbie, cioè tutti

i materiali di dimensioni maggior di 0.15-0.20 mm e di elevato peso specifico. Esse sono da

rimuovere perché effettuano un’azione abrasiva su pompe, lame raschiatrici e condotte,

occludono le luci di passaggio per gli accumuli successivi, occupano spazio creando volumi morti

e costituiscono materiale inerte che non può essere trattato biologicamente. La dissabbiatura

avviene nelle fognature miste, raramente in quella nera. La rimozione può avvenire a gravità (il

liquame entra nel dissabbiatore e viene mantenuto a 0.3 – 0.5 , la sabbia è spazzata via e

raccolta in una tramoggia), con la forza centrifuga (viene imposto un moto circolare al liquame,

la sabbia è sparata sulle pareti e raccolta in una tramoggia), per insufflazione d’aria (insufflata

dal basso, imprime un moto elicoidale: la sabbia decanta ma la sostanza organica resta sospesa,

min su ). Raramente si usa la stacciatura.

La disoleatura in genere è accoppiata alla dissabbiatura, e serve a rimuovere oli e grassi

presenti negli scarichi urbani, provenienti da origine animale-vegetale o minerale. Essi sono da

rimuovere perché sono altamente inquinanti per i corpi idrici recettori, creano gravi

inconvenienti in molte fasi di depurazione, ostacolano l’adsorbimento nutritivo e lo scambio

dell’ossigeno nella vasca a fanghi attivi, aderiscono ai fiocchi di fango tendendo a flottare

ostacolando la sedimentazione e defluendo con l’affluente, danno vita alla formazione di schiume

in fase di aerazione. E’ quindi sempre bene prevederla. Può avvenire in modo naturale

(affioramento in superficie per il basso peso specifico) o essere aerata (l’insufflazione d’aria dal

basso incrementa la velocità di risalita). Il trattamento aerato è solitamente congiunto alla

dissabbiatura aerata, quello naturale avviene nella sedimentazione primaria in cui oli e grassi

sono rimossi con delle lame. Rimuove solamente oli e grassi allo stato disperso ma non le

emulsioni. Se avviene in un bacino separato, va collocata a valle per evitare l’accumulo delle

sabbie nel disoleatore; non bisogna inoltre eccedere nell’insufflazione d’aria per evitare la

formazione di emulsioni.

Calcolo del volume (criterio del tempo di permanenza): min

[ espressa in

Calcolo della superficie (criterio del carico idraulico): [

Rapporto ideale: = 5* [m]

  

[

Calcolo altezza: [m]

Calcolo fornitura d’aria:

TRATTAMENTI DI PREAERAZIONE, EQUALIZZAZIONE E OMOGENEIZZAZIONE

La preaerazione aumenta il tenore di OD in liquami settici, elimina la porzione di gas nel liquami per lo strippaggio,

migliora la miscelazione del liquame e produce la flocculazione naturale con un incremento delle rese nella

sedimentazione primaria, migliora la separazione delle sabbie, della frazione organica e dei materiali flottanti, mantiene

in sospensione i solidi sedimentabili nei canali di collegamento. E’ realizzata in vasche in cui si insuffla l’aria ed è

congiunta a dissabbiatura e disoleatura; può avvenire in canali a cielo aperto che collegano le varie fasi depurative. Può

essere però causa di emissioni gassose maleodoranti: è infatti consigliabile coprire la vasca e trattare gli aeriformi

captati.

EQUALIZZAZIONE e OMOGENEIZZAZIONE servono in caso di scarichi industriali allacciati alla fognatura che potrebbero

infastidire il processo.

TRATTAMENTO DI SEDIMENTAZIONE PRIMARIA

La sedimentazione è un trattamento fisico-meccanico che sfrutta la forza di gravità per separare dal liquame le particelle

solide sedimentabili (con peso specifico apparente , cioè l’inverso della flottazione). Il decantatore primario

rimuove i solidi sospesi sedimentabili ma non i colloidi, vi è la riduzione della sostanza organica e la rimozione di oli,

grassi e schiume se non c’è il disoleatore. La sua applicazione si colloca dopo i pretrattamenti e prima dell’ossidazione.

Avviene in 3 modalità a seconda del tipo di fango: per il fango granuloso avviene nel dissabbiatore, le particelle

sedimentano indipendentemente e a velocità diverse in funzione delle loro dimensioni; per il fango fioccoso, si ha

l’ingrandimento dei fiocchi e variano le velocità di decantazione; sedimentazione di massa.

Avviene in 3 diverse fasi: immissione, in cui la sedimentazione è disturbata dalla turbolenza creata dai dispositivi di

immissione; sedimentazione vera e propria; sfioro, in cui vi è il disturbo dato dal richiamo dello sforo. La traiettoria delle

particelle che entrano nella vasca con , cioè il caso più sfavorevole della velocità di caduta della particella più piccola,

è diagonale: le particelle con velocità di trasporto dovuta alla portata, , raggiungono prima il punto finale. I

sedimentatori possono essere longitudinali (rettangolari), radiali o a flusso verticale.

COME AVVENGONO I PROCESSI BIOLOGICI?

Sono basati sull’attività di microrganismi di vario tipo rivolta alla distruzione dei composti organici. I microrganismi

possono essere: eterotrofi, cioè usano il carbonio organico per la sintesi cellulare; denitrificanti, cioè trasformano i

nitrati in azoto gassoso; autotrofi, che usano il carbonio inorganico per la sintesi cellulare; nitrificanti, che ossidano

l’azoto nitroso in nitrico.

I processi aerobici sono basati sull’attività dei microrganismi aerobici facoltativi che proliferano nell’OD, dall’ossidazione

(respirazione) si produce l’energia necessaria per la sintesi di nuove cellule e per la motilità nel sistema biologico. La

respirazione assimilativa è connessa all’ossidazione del BOD, quella endogena è relativa alla respirazione del fango. I

processi anaerobici o anossici si basano sull’attività dei microrganismi in ambienti senza OD; essi usano l’ossigeno legato

chimicamente ai composti disciolti in acqua: nei processi anossici (denitrificazione, linea acque) e nei processi

anaerobici (digestione fanghi, linea fanghi)-

Per elementi nutritivi intendiamo: oligoelementi (Na, Ca, Mg, Mn, Zn, che non sono mai fattori limitanti della crescita);

C, N, P, costituenti fondamentali delle cellule, fattori limitanti. Il fabbisogno medio ponderale è dato da BOD/N/P =

100/5/1.

COME AVVIENE IL PROCESSO A FANGHI ATTIVI?

Esso si basa su due effetti combinati: ossidazione biologica del substrato organico biodegradabile da parte della

biomassa e inglobamento delle sostanze sospese non sedimentabili in fiocchi sedimentabili di biomassa. Avvengono

quindi due fenomeni concomitanti: rimozione del substrato (BOD, caratterizzato dalla velocità di reazione , equazione

di Michaelis Menten) e produzione di biomassa (caratterizzata dalla velocità , equazione di Monod). Avviene in due

comparti: nel reattore biologico, dove avvengono la miscelazione e il contatto, e nel sedimentatore secondario, in cui il

liquame depurato (surnatante) è separato dal fango.

La velocità di produzione della biomassa è data dalla legge di Monod, in cui la prima parte corrisponde alla formazione

di biomassa per la metabolizzazione del substrato, la seconda alla diminuzione di biomassa per scomparsa batterica

(velocità endogena):

La velocità specifica di produzione della biomassa è invece data dall’equazione di Michaelis Menten:

.

I reattori possono essere a miscelazione completa, in cui in ogni punto della basca si hanno le stesse caratteristiche e il

BOD si diluisce sull’intero volume, e a flusso a pistone, in cui i parametri variano con la sezione e la concentrazione di

BOD è superiore rispetto al caso precedente. Si ha una migliore resa per il flusso a pistone, esso richiede volumi più

piccoli, ma si ha una migliore stabilità per la miscelazione completa in caso di sovraccarichi improvvisi o ingresso di

sostanze tossiche, quindi quest’ultima è la modalità migliore e più frequente.

DIMENSIONAMENTO DELLA VASCA OX

Uno dei criteri più adottati è quello del carico del fango. Se l’impianto rispetta i limiti su N, sarà basso perché in

questo modo si avrà d e si svilupperà biomassa. Bisogna prevedere quindi la rimozione di BOD nel decantatore;

l’equazione di progetto sarà: in cui:

: si prende la produzione procapite del BOD per la potenzialità dell’impian