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Le Coclee sono simili a delle grosse viti che ruotano sul loro asse centrale creando un sottile velo tra il

massetto in calcestruzzo e la coclea stessa. Questo piccolo velo riesce a sollevare le portate.

zone dell’impianto;

Questa fase può essere disposta in diverse non è detto che sia posizionata in ingresso

all’impianto stesso. Per esempio, può seguire la fase di grigliatura. È comunque sempre generalmente

particolari in cui l’acqua

presente, se non in casi già possiede il carico necessario.

3.2 TRATTAMENTI PRELIMINARI

Questo gruppo di trattamenti comprende le fasi di Grigliatura, Dissabbiatura, Disoleatura ed Equalizzazione

vere e proprie separazioni, l’ultima

e Omogeneizzazione. Mentre le prime tre fasi sono ha lo scopo di

regimentare le portate e le concentrazioni e come tale non può essere propriamente considerata una vasca di

trasformazione.

3.2.1 Grigliatura

La grigliatura è normalmente la prima operazione che si incontra in un impianto di depurazione,

l’impianto tratta acque reflue provenienti da una fognatura mista (acque nere e

specialmente quando

meteoriche).

Consiste nella rimozione di corpi grossolani presenti nel refluo (pezzi di legno, frammenti di piante, carte,

stracci e solidi di altra natura e diverse dimensioni) mediante il passaggio del liquame attraverso una griglia

costituita da barre metalliche o da setacci. ogni fase dell’impianto,

Fig. Vista in pianta di una griglia. Come prevede un canale di by-pass.

La quantità di materiale presente sulla superficie delle barre dipenderà sia dalle caratteristiche del liquame in

ingresso all’impianto che dall’interspazio delle sbarre della griglia. In funzione della spaziatura avremo

diverse griglie:

 grigliatura grossolana: la spaziatura tra le barre varia tra 50-100mm

 grigliatura media: la spaziatura tra le barre varia tra 20-50mm

 grigliatura fine: la spaziatura tra le barre varia tra 10-20mm

 setacci: pori di circa 2-3 mm

Le griglie sono poste in serie in modo che lo spazio tra le barre della griglia progressivamente diminuisce.

Le griglie sono posizionate perpendicolarmente al flusso (piane), o leggermente inclinate (curve). In queste

ultime la superficie di contatto tra la griglia e l’acqua è maggiore con un conseguente aumento del

quantitativo di sostanze che possono essere catturate.

La velocità di passaggio del refluo attraverso la griglia non deve essere né troppo elevata (trascinamento) né

troppo bassa (sedimentazione sabbie). Inoltre, il materiale con il quale vengono costruite questo tipo di

griglie deve essere tale da resistere almeno diversi anni agli agenti atmosferici e a tutto ciò che impattando

può danneggiare la griglia stessa.

Il materiale che impatta lungo le barre deve essere tempestivamente rimosso, onde evitare l’intasamento

l’innalzamento del pelo d’acqua a monte della vasca. La superficie della griglia

della griglia che causerebbe

viene quindi costantemente pulita e le sostanze trattenute rimosse da rastrelli manuali o meccano-

temporizzati per poi essere inviate generalmente ad una pressa che separa la frazione acquosa da quella

solida. La frazione solida viene poi allontanata e, mediante dei nastri trasportatori, inviata in specifici

cassonetti scarrabili che vengono poi vuotati in discarica.

Lo scopo di questo processo è di proteggere le apparecchiature impiantistiche che nelle fasi successive

incontrano il refluo; in particolare strutture secondarie quali per esempio pompe e valvole.

3.2.2 Dissabbiatura solo quando all’impianto arriva una fognatura mista e in particolare

La dissabbiatura segue la grigliatura

quando sono presenti materiali solidi, aventi dimensioni comprese generalmente tra 0,15-3,00 mm, di densità

molto superiore rispetto a quella dell’acqua e dei materiali organici putrescibili. Si tratta quindi di una fase

di separazione in cui vengono separati i solidi sospesi sedimentabili di natura inorganica.

La rimozione di questi materiali (sabbie, polveri, detriti, inerti di attività domestica, semi, gusci d’uovo,

caffé, ecc.) è necessaria per prevenire nelle apparecchiature a valle abrasioni, formazioni di depositi e

interferenze con i processi di trattamento.

La dissabbiatura può avvenire con diverse modalità: a gravità o a forza centrifuga. Ovviamente anche per i

dissabbiatori a forza centrifuga si sfrutta la forza di gravità, indispensabile perché i solidi sospesi

sedimentino. In base al metodo utilizzato, si distinguono tre tipi di dissabbiatori: a canale, areato, a vortice.

a) Dissabbiatore a Canale a Gravità

Il Dissabbiatore a canale a gravità è il tipo più semplice di dissabbiatore. Non è altro che una vasca

in funzione dei parametri del flusso (velocità, portata, ecc.), all’interno

rettangolare, di lunghezza fissata

della quale le particelle solide sedimentano. Questa tecnica si basa sul passaggio del liquame, attraverso un

canale, con una velocità tale da garantire la sedimentazione delle sabbie. I liquami, quindi, avranno una

velocità di flusso minore della velocità di sedimentazione. In genere il canale ha una lunghezza che varia tra

gli 8-12 m.

L’ingresso alla vasca è a battente, ovvero il flusso d’acqua entra direttamente nella vasca. La particella solida

che arriva è soggetta a due forze: una orizzontale, al trascinamento, dettata dalla portata, e una verticale

verso il basso, di gravità. La risultante di queste due componenti tenderà ad andare verso il basso secondo

una curva. La lunghezza della vasca è fatta in modo che a seconda della portata e velocità la risultante delle

forze sulle particelle arrivi sempre sul fondo prima della fine della vasca stessa. La portata o velocità viene

resa costante per evitare sbalzi.

L’uscita è a stramazzo, ovvero il pelo libero dell’acqua è di qualche centimetro al di sopra del bordo della

vasca e stramazza nella vasta o condotto successivo. Quando c’è un’uscita a stramazzo si crea una turbolenza

o chiamata allo sbocco in prossimità dell’uscita stessa. Se la curva risultante non raggiungesse il fondo prima

del termine della vasca, le particelle non sedimenterebbero ma, urtando contro la parete terminale,

probabilmente verrebbero richiamate dal flusso in uscita.

In teoria si potrebbe sfruttare questa fase per far sedimentare anche le particelle più piccole, sulle quali la

forza di gravità non prevale sulle forze superficiali, elettriche, descritte dal moto Browniano (movimento

disordinato, dovuto agli urti con le molecole del liquido in continua agitazione termica) per le sostanze

colloidali e polveri. La risultante delle forze agenti su queste particelle è una diagonale a bassa inclinazione e

pertanto quasi parallela al flusso; ciò richiederebbe una vasca estremamente lunga.

I vantaggi nell’uso di questo tipo di dissabbiatore risiedono nella facilità di costruzione e di funzionamento e

range di portate, vi si ha un’elevata

nei costi ridotti di realizzazione; non risulta però efficiente in un ampio

perdita di carico ed è facilmente soggetto ad usura nelle parti meccaniche sommerse. A causa della velocità

di flusso ridotta (necessaria per far avvenire la sedimentazione) e la condizione anaerobica (favorita da uno

scarso ricambio e dalla mancanza di aria insufflata) viene favorita la degradazione della materia organica con

conseguente produzione di H S (solfuro di idrogeno).

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Questo tipo di Dissabbiatore a gravità è ancora utilizzato nei depuratori più vecchi, ma non è più presente sul

mercato in quanto le nuove tecnologie che sfruttano la forza centrifuga permettono vasche di più piccole

dimensioni e sono più efficienti.

b) Dissabbiatore Aerato a Forza Centrifuga l’effetto

Il Dissabbiatore areato a forza centrifuga, rettangolare, differisce dal precedente perché sfrutta

centrifugo. Su un lato della vasca, verso il fondo, degli insufflatori d’aria danno una componente trasversale

rotatoria al moto che si compone con quella longitudinale del flusso in entrata, dando un moto risultante

elicoidale. Grazie alla forza centrifuga le particelle tendono quindi ad essere spinte verso il bordo opposto

della vasca: quelle più pesanti urtano il bordo perdendo la forza di trascinamento dell’acqua e scendono

fuoriesce da un collettore disposto

verso il basso per gravità. L’acqua al centro.

E’ importante dare all’acqua una velocità di flusso più bassa della velocità di sedimentazione della sabbia ma

più alta della velocità di sedimentazione delle particelle organiche (che hanno peso specifico minore delle

sostanze inorganiche e quindi una velocità di sedimentazione minore).

Poiché nell’arco della giornata le portate variano, varia anche la velocità del flusso; questo inconveniente

viene ovviato proprio dall’insufflazione di aria che, creando un movimento a spirale nell’acqua, assicura una

velocità di flusso costante (regolata su un valore di 0,3-0,4 m/s) che permette la sedimentazione delle sole

Variando la portata d’aria insufflata si agisce sulla dimensione e sulla velocità di

particelle inorganiche.

sedimentazione delle particelle.

A differenza del semplice dissabbiatore a canale, quello aerato risulta efficiente anche con ampi range di

inoltre, grazie all’aria insufflata, è impedita la fase anaerobica dei microrganismi e quindi viene

portate;

inibita la formazione di H S (acido solfidrico) e di altri composti gassosi tossici.

2

Un ulteriore vantaggio dei sistemi con insufflazioni d’aria è che permettono di rimuovere anche le sostanze

Le bolle d’aria tendono infatti a trascinare in superficie le sostanze più

galleggianti. leggere. In questo caso

non parliamo di sedimentazione ma di flottazione. Le sostanze così separate vengono poi raccolte in

opportune zone della vasca: in basso per il particolato sedimentato, in alto per le sostanze galleggianti.

Infine, è intuitivo che, non dipendendo più esclusivamente dalla forza di gravità, le vasche possono essere

più corte.

c) Dissabbiatore a Vortice a Forza Centrifuga anch’esso

Il Dissabbiatore a forza centrifuga a vortice, a sezione circolare, sfrutta la forza centrifuga. A

differenza dei precedenti, questo dissabbiatore è di forma circolare ed ha dimensioni ridotte. Il diametro

superiore varia tra 1,5-7 m mentre il diametro inferiore è compreso tra 0,8-5 m. Al suo interno, due pale

d’acciaio sono fissate ad un tubo cilindrico che ruota ad una velocità di 20-50 giri/min grazie ad un motore

elettrico.

I liquami entrano in direzione tangenziale e il movimento delle pale imprime sulle particelle una spinta verso

la parete esterna della vasca. Esse quindi scivolano pian piano sul fondo da cui vengono estratte mediante un

sistema di aspirazione. La regolazione della velocità di rotazione delle pale permette di migliorare

l’efficienza della vasca.

A differenza del dissabbiatore areato, il moto non è più elicoidale ma circolare. Uno svantaggio è che non

riusciamo a rimuovere le sostanze galleggianti in quanto non ci sono elementi che le portano in sospensione.

Tipo di Costi di Consumo Dimensioni Efficienza Range Portate

Dissabbiatore Costruzione Energetico

a canale bassi ridotto grandi bassa basso

aerato alti consistente medie media medio

a vortice bassi consistente piccole alta alto

d) Rimozione Dei Fanghi

Il materiale sedimentato sul fondo della vasca deve essere rimosso. Le vasche sono previste di una tramoggia

entro la quale si raccoglie il fango sedimentato.

Un carro-ponte scorre lungo dei binari posti lungo i bordi della vasca. Questo elemento cammina

continuamente avanti e indietro sulla superficie dell’acqua e presenta un sistema di raschiamento sul fondo

che trascina il materiale sedimentato nella tramoggia. La velocità di scorrimento del carro-ponte è molto

ridotta per evitare che le particelle rientrino in sospensione. Dalla tramoggia poi esse vengono rimosse in

vario modo.

Nei dissabbiatori a canale e aerato, la tramoggia è a sezione trapezoidale e posta al centro lungo tutta la vasca

rettangolare. Il carro-ponte spinge le particelle verso la parte iniziale della vasca dove è locata la tramoggia

vera e propria, più ampia e profonda. Le particelle più grossolane sedimentano direttamente nella tramoggia,

quelle più piccole a distanza variabile da essa. Se la tramoggia fosse verso la fine della vasca, le particelle

risollevate dal movimento del carroponte potrebbero essere richiamate dal flusso in uscita.

Nel dissabbiatore a vortice, a sezione circolare, la tramoggia è in posizione centrale sul fondo della vasca,

In questo caso, l’estrazione avviene

molto profonda. Il materiale vi si raccoglie direttamente. attraverso un

sistema di insufflazione d’aria: un compressore insuffla aria compressa sul fondo della vasca provocando

agitazione del fango. Essendoci una depressione in prossimità del tubo di uscita delle sabbie, le particelle

vengono indirizzate e spinte nel tubo stesso (Air-Lift).

I sistemi di rimozioni verranno spiegati in maggior dettaglio nella sezione relativa ai trattamenti primari.

3.2.3 Disoleatura

La disoleatura è una operazione mediante la quale si separano oli, grassi e altre sostanze caratterizzate da un

dell’acqua,

peso specifico minore di quello come saponi, pezzi minuti di sughero e legno (che non sono stati

estratti dalla grigliatura). Questo processo viene in genere ottenuto riducendo la velocità del flusso in quanto

questi materiali risalgono per galleggiamento in particolari condizioni di quiete formando una poltiglia

stabile che normalmente contiene non più del 25-50% di oli e grassi. I disoleatori quindi si comportano come

vasche di sedimentazione nelle quali le particelle oleose anziché sedimentare sul fondo, flottano in

superficie.

Oli e grassi sono presenti in tutti gli scarichi civili di utenze particolari (ristoranti, distributori di benzina) i

cui reflui in genere passano per un proprio sistema di rimozione di tali sostanze che quindi dovrebbero essere

separate già a monte dell’impianto. Nei sistemi di trattamento per le acque reflue urbane raramente ci sono

sistemi di disoleatura propria perché i quantitativi normalmente sversati in questi reflui non sono tali da

rendere necessaria la presenza di questa fase.

Abbiamo visto come già nel dissabbiatore areato gli oli vengono spinti in superficie e da lì rimossi. Altri

dissabbiatori possono prevedere un filtro o tele filtranti che nel passaggio dell’acqua intrappolano le

particelle galleggianti. Ovviamente i filtri devono essere continuamente puliti o sostituiti.

Il trattamento e la rimozione di queste sostanze risulta indispensabile a causa degli effetti che si verificano

sugli ecosistemi oltre che per gli effetti deterioranti che da essi derivano. Inoltre va detto che lungo la linea

malfunzionamenti dell’impianto; si è osservato, infatti, che a causa di

liquami, oli e grassi possono provocare

una notevole presenza di queste sostanze, si possono avere problemi nelle fasi di trattamento biologico (in

particolare quelli aerobici), in quanto oli e grassi, specialmente se di tipo non biodegradabile, rimangono

accumulati nei digestori, inibendo le reazioni biologiche, e occupando con le schiume spazi utili alle reazioni

stesse.

3.2.4 Equalizzazione e Omogenizzazione

Le acque da trattare presentano spesso una notevole variabilità di portata e di concentrazione delle diverse

sostanze inquinanti, che potrebbe risultare pregiudizievole al buon funzionamento dell’impianto di

depurazione. La correzione di tale variabilità è detta equalizzazione nel caso della portata, e

nel caso delle concentrazioni. Essa consiste nel raccogliere l’acqua di scarico in una vasca

omogeneizzazione

di accumulo, di capacità sufficiente a riportare la variabilità entro limiti sopportabili dai processi di

depurazione.

Le vasche di omogeneizzazione ed equalizzazione devono essere agitate anche allo scopo di impedire la

sedimentazione di materiali sospesi, e aerate se le acque accumulate contengono sostanze organiche

putrescibili.

Come gli elementi di sollevamento, anche queste vasche possono essere collocate in diverse posizioni

dell’impianto, sono localizzate all’inizio dello stesso.

anche se generalmente Sono generalmente assenti negli

impianti che trattano i reflui derivanti da grossi centri abitati perché le portate delle ore di punta non sono

molto differenti da quelle nelle altre ore del giorno. Inoltre la rete fognaria fa da tampone, smussando i picchi

dal centro urbano all’impianto di depurazione.

di portata grazie ad una elevata distanza

Picchi di portata sono invece generalmente presenti negli impianti industriali e a volte nei piccoli centri

abitati.

Il coefficiente di punta diminuisce in funzione del numero di abitanti: la probabilità che tutti utilizzino

l’acqua nello stesso momento è minore, e i diversi quartieri sono a diversa distanza dal depuratore.

3.3 TRATTAMENTI PRIMARI

La sedimentazione è un processo di separazione solido-liquido che utilizza la forza di gravità per rimuovere

le particelle solide in sospensione. Tale processo è realizzato in vasche appositamente sagomate in modo da

facilitare al massimo la separazione delle particelle dal mezzo liquido, la raccolta delle stesse come fango e il

suo allontanamento.

3.3.1 Teoria della Sedimentazione

In funzione della concentrazione delle particelle, della loro tendenza ad interagire tra di esse e del modo con

cui le stesse decantano, possono essere distinti quattro grandi tipologie di sedimentazione:

 Sedimentazione del 1° tipo, o sedimentazione Libera o Granulosa. Ciascuna particella, intesa come

unità discreta, in una sospensione a bassa concentrazione, sedimenta indipendentemente dalle altre. La

concentrazione è tale che non vi siano fenomeni di alterazione e impedimento alla fase di sedimentazione

e non si verifichino significative interazioni fra le particelle vicine. Generalmente è quella che avviene

nel Dissabbiatore.

 Sedimentazione del 2° tipo, o sedimentazione con Flocculazione o Fioccosa. È relativa a sospensioni

diluite di particelle coalescenti, cioè di particelle che hanno la capacità di formare aggregati stabili

(fiocchi) che, essendo più pesanti, decantano più velocemente. La concentrazione delle particelle quindi

è tale da cominciare ad influire positivamente sulla sedimentazione delle particelle. Ciò è dovuto a due

fenomeni: (1) la natura delle particelle, specialmente se di natura organica, fa sì che conseguentemente

agli urti esse tendano ad agglomerarsi senza aggiunta di coagulanti, aumentando così di peso e

sedimentando più velocemente, oppure (2) semplicemente perché una particella più grossa apre la strada

ad una più piccola vincendo le resistenze. Anche questo tipo di sedimentazione può avvenire nel

Dissabbiatore.

 Sedimentazione del 3° tipo, o sedimentazione a Zone o di Massa. Avviene in sospensioni con

concentrazioni intermedie tali che le forze interparticellari riescono ad essere efficaci e a mantenere fisse

le posizioni relative delle particelle, cosicché la decantazione avviene in massa. Nella parte superiore

della massa decantante si forma una netta interfaccia solido-liquido fra le particelle che decantano, ed il

liquido chiarificato. La concentrazione ha quindi raggiunto un valore tale che non ci sono più vantaggi.

Tutte le particelle sedimentano con un’unica velocità di sedimentazione indipendentemente dalle

dimensioni delle particelle, ma in funzione soltanto della concentrazione. Questa viene utilizzata nelle

Sedimentazioni Primaria e Secondaria.

 E’ una sedimentazione in cui la

Sedimentazione del 4° tipo, o per Addensamento o di Compressione. l’una con

concentrazione è talmente tanto elevata (ordine 10.000 mg/L) che le particelle sono a contatto

l’altra per cui la sedimentazione è estremamente lenta. In realtà non si ha una vera e propria

sedimentazione ma un addensamento delle particelle. Può avvenire su fondo vasca o nell’ispessitore

della Linea Fanghi.

3.3.2 Tipologie di Vasche

Le tipologie di vasche o sedimentatori che possiamo trovare negli impianti sono essenzialmente quattro. La

scelta tra le diverse tipologie è in funzione soprattutto della portata.

a) Vasche a Flusso Longitudinale

In genere utilizzati per la Sedimentazione Primaria, ma possono essere presenti anche in altre fasi di

separazione.

L’acqua reflua entra a battente dalla parte sinistra (in figura) della vasca, al di sotto del pelo libero dell’acqua

nella vasca, ed esce a stramazzo dalla parte opposta. Le particelle più grossolane tendono a sedimentare

subito presso l’ingresso e quindi direttamente nella tramoggia di raccolta fango. Il resto sedimenta lungo

tutta la lunghezza della vasca secondo la risultante delle due forze cui è soggetta la particella. Quelle che

sedimentano fuori dalla tramoggia vengono spinte al suo interno, in genere per azione di un carroponte o

un sistema di rimozione dei fanghi immerso all’interno della vasca.

tramite Per esempio, nella figura

precedente, vediamo un sistema di catene, con quattro rulli disposti ai vertici della vasca, che ruotano lungo

la vasca, verso la tramoggia sul fondo, verso l’uscita a stramazzo in superficie. Sulle catene sono inseriti dei

raschietti che trascinano il materiale sul fondo della vasca verso la tramoggia e, una volta arrivati in

superficie possono essere utilizzati per rimuovere eventuali sostanze flottanti. Ci può essere una lama

paraschiuma per evitare che il materiale che sta flottando stramazzi e fuoriesca con l’effluente.

Lo svantaggio dei sistemi di rimozione immersi in continuo è che in caso di guasto bisogna procedere allo

svuotamento della vasca. Il carroponte invece, essendo esterno, è meno problematico nel momento in cui

richiede manutenzione.

L’acqua fuoriesce dagli stramazzi e spesso le superfici stramazzanti sono numerose per aumentarne la

superficie e fare in modo che il tirante che si viene a creare su ogni superficie stramazzante sia estremamente

basso. Se così non fosse, si rischierebbe un carico sulla superficie stramazzante troppo elevato.

dell’ingresso

In prossimità della vasca viene posto un deflettore la cui funzione è quella di indirizzare

l’acqua entrante verso il basso, in modo da facilitare la sedimentazione delle particelle. Inoltre, il fondo della

vasca è leggermente inclinato per favorire il trascinamento del materiale sedimentato verso la tramoggia.

Dalla tramoggia il fango viene rimosso sfruttando il differente carico idraulico che agisce su diversi punti

della vasca: sul fondo della vasca il carico idraulico è massimo in quanto dato dalla quota del pelo libero

dell’acqua rispetto al fondo stesso; a livello della valvola e del tubo di estrazione e di uscita del fango

primario, il carico è differente e sicuramente minore. La differenza di carico tra il tubo di estrazione e il

fondo permette la risalita del fango nel tubo stesso. Quando la valvola viene aperta infatti, il carico

dell’acqua sul letto di fango lo spinge all’interno del tubo e lo fa uscire. Il fango in uscita è estremamente

addensato e concentrato, ma comunque ricco di acqua.

L’estrazione può essere in continuo o ad intermittenza; in questo ultimo caso quando la concentrazione del

fango diminuisce la valvola viene chiusa fino a che non si raggiunge nuovamente la concentrazione

adeguata.

b) Vasche a Flusso Ascensionale (Vasche Dortmund)

Si tratta di una vasca circolare molto profonda. Le superfici stramazzanti sono sul perimetro esterno, mentre

il liquame entra al centro della vasca attraverso una condotta in pressione. I deflettori sono particolarmente

profondi così che l’acqua viene indirizzata con forza verso il basso. Una volta superata la profondità dei

deflettori, l’acqua segue un flusso ascensionale che la porta verso la periferia della vasca alle superficie

stramazzanti. In questo modo, la sedimentazione delle particelle, che non seguono il flusso ascensionale

dell’acqua, è enormemente favorita. Per poter estrarre il fango dalla tramoggia di sfrutta di nuovo la

differenza di carico tra il fondo della vasca e la valvola del tubo di prelievo del fango.

Il fango viene convogliato in fondo alla vasca semplicemente grazie alla pendenza della vasca stessa, senza

l’azione del carro-ponte o di altri sistemi di raschiamento. Lo svantaggio è che si tratta di vasche molto alte

(e strette) che non sono utilizzabili per portate particolarmente elevate che ne richiederebbero un

dimensionamento eccessivo.

c) Vasche a Flusso Longitudinale Radiale

In genere vengono utilizzate per la Sedimentazione Secondaria, ma possono essere adoperate anche in altre

fasi di separazione. Sono vasche intermedie tra quelle a flusso longitudinale e quelle a flusso radiale.

Fig. Vasca a pianta circolare a flusso radiale, carro-ponte a doppio braccio rotante

Si tratta di vasche circolari meno profonde delle vasche a flusso ascensionale in quanto si distribuiscono

principalmente in pianta (diametro fino a 20 m). Come le vasche ascensionali, l’influente arriva a centro

all’acqua

vasca tramite una condotta in pressione, poi un deflettore meno pronunciato impone la

componente al moto verso il basso. Il fango che sedimenta deve essere spinto nella tramoggia centrale per

all’asse centrale. L’estrazione avviene

cui il carro-ponte, appoggiato a centro e a bordo vasca, ruota intorno

ancora una volta per differenza di carico.

Fig. Vasca a pianta circolare meccanizzata, carro-ponte a singolo braccio rotante.

Il vantaggio di questa tipologia di vasca risiede nella differenza di velocità del flusso idrico dal punto di

ingresso del liquame a centro vasca alle superfici stramazzanti sul perimetro esterno della vasca stessa.

Infatti, l’aumento della superficie che l’acqua deve attraversare spostandosi dal centro della vasca all’esterno,

provoca una diminuzione della velocità e quindi della spinta parallela al fondo sulle particelle. La forza

risultante sulle particelle tende quindi ad inclinarsi verso il fondo sempre di più man mano si procede verso

l’esterno. Inoltre, la riduzione della velocità favorisce anche i fenomeni di agglomerazione delle particelle.

La sedimentazione è quindi facilitata.

Sulla superficie della vasca possono concentrarsi schiume e sostanze flottanti. Sul carro-ponte possono

essere inserite delle lame mobili per la raccolta delle schiume. Queste lame spingono le schiume verso il

bordo della vasca all’interno di appositi pozzetti posizionati più in alto del pelo dell’acqua o contro lame

paraschiuma che le bloccano e poi convogliano in un proprio dispositivo di raccolta.

Fig. A) Vasca a pianta circolare meccanizzata, lama mobile per la raccolta schiume; B) Lama Paraschiuma

Le vasche più utilizzate sono quelle a flusso longitudinale e quelle a flusso longitudinale radiale. Nella scelta

tra le vasche longitudinale e longitudinale-radiale si ragiona sul tipo di particella e sul tipo di sistema che

vogliamo realizzare. Le vasche longitudinale-radiale sono preferite nella Sedimentazione Secondaria perché

un fiocco di microrganismi si comporta in modo diverso che un solido sedimentabile organico che vogliamo

rimuovere con la Sedimentazione Primaria. Sono comunque due vasche abbastanza simili.

d) Vasche a Letto di Fango un’azione filtrante

Si tratta di una vasca a flusso ascensionale in cui il fango esercita sul liquame aumentando

l’efficienza del processo. È un sistema utilizzato soprattutto nei processi di potabilizzazione dove le sostanze

da rimuovere sono in concentrazioni minori.

L’ingresso del liquame avviene a fondo vasca e si sfrutta il fango già presente sul fondo come elemento

filtrante. Il fango presente, infatti, limita la risalita dei materiali in sospensione fungendo da filtro naturale.

Ovviamente il flusso in ingresso deve essere tale da non rimobilitare tutte le particelle. Attraverso opportuni

sistemi di progettazione si fa in modo che la velocità di immissione del liquame sia tale da favorire, durante

l’interazione all’interno del liquame

la risalita, delle particelle solide con le altre particelle solide presenti sul

fondo (il fango intrappola meglio i colloidi). Solo la parte superficiale della vasca è priva di materiale solido.

L’acqua esce tramite superfici a stramazzo.

L’estrazione del fango avviene sempre dal basso sfruttando la differenza di carico. Un sistema di controllo fa

azionare la rimozione quando il livello di fango più concentrato raggiunge un livello limite indicato dal

pozzetto di controllo stesso.

3.3.3 Strumentazione di Controllo

La fase di estrazione dei fanghi sedimentati in Sedimentazione primaria è un punto critico della gestione

dell’impianto, quindi soggetta ad una strumentazione di controllo che può essere progettata in modi diversi:

 fissa l’intervallo fra due cicli di estrazione e la durata dell’estrazione;

Estrazione temporizzata:

 Estrazione proporzionale alla portata: utilizza un controllo anticipativo (feed-forward) per cui

l’estrazione si avvia dopo una definita portata di liquame trattato;

 l’avvio è regolato a tempo, mentre lo stacco è

Estrazione con regolazione a feedback (retroattiva):

funzione del raggiungimento di un valore minimo accettabile di secco nei fanghi estratti;

 l’avvio dell’estrazione è comandato dal livello dell’interfaccia

Estrazione con avvio e stacco regolato:

lo stacco è regolato dall’analizzatore di densità del fango estratto.

acqua-fango nel sedimentatore e

3.3.4 Stramazzo Thomson

Si dice stramazzo un'apertura in uno sbarramento di un flusso liquido, che permette il passaggio del liquido a

dell’impianto.

pressione atmosferica. Si tratta degli elementi stramazzanti presenti nelle vasche

Il carico sullo stramazzo, ovvero il livello del pelo libero sull’elemento stramazzante, deve essere di pochi

cm, per motivi di buon funzionamento della vasca. Per questo, se l’altezza del pelo libero è troppo elevata, si

aumenta la superficie stramazzante mettendo più elementi stramazzanti in parallelo.

3.3.5 Pacchi Lamellari

Permettono di ridurre la dimensione in pianta della vasca o di aumentare la capacità della vasca stessa

aumentando la superficie di sedimentazione. Si tratta di elementi tubolari più o meno piccoli e stretti che

vengono disposti in parallelo a formare strutture a scatola.

Prima di stramazzare, l’acqua viene costretta ad attraversare i pacchi lamellari: il liquame entra nella parte

alta del decantatore e viene convogliato al di sotto del pacco lamellare. Il passaggio attraverso le lamelle

inclinate consente la separazione della fase solido dalla fase liquida per gravità. I solidi, sottoforma di fango,

si separano nella parte bassa, al di sotto del pacco lamellare, che è a forma di piramide rovesciata. I liquami

privi di solidi sedimentabili si raccolgono nella parte alta, sopra il pacco lamellare. Attraverso un apposito

stramazzo il liquame chiarificato arriva in una canaletta di raccolta munita di tubazione per lo scarico.

3.3.6 Esempi di Mal-Manutenzione

Situazioni di malfunzionamento del carro-ponte o dei raschiatori, possono portare ad una mancata o

inefficacie rimozione del materiale flottante e/o sedimentato.

Il materiale organico che si accumula sul fondo della vasca deve essere velocemente rimosso in quanto

soggetto a fenomeni di putrefazione. Se non viene rapidamente allontanato, i suddetti fenomeni avvengono

sul fondo della vasca con conseguente consumo di ossigeno. Si sviluppano così fenomeni anaerobici con

produzione di una serie di gas che tendono a risalire in superficie trascinando con sé materiale solido che era

sedimentato. Possono così staccarsi vere e proprie zolle di fango dal fondo che si accumulano in superficie e,

essiccandosi al sole, risultano in una vera e propria crosta!

3.4 TRATTAMENTI SECONDARI

I trattamenti secondari rimuovono i solidi disciolti e sostanze colloidali, ovvero elementi non sedimentabili.

Si tratta di trattamenti biologici che sfruttano il principio naturale per cui i microrganismi sono capaci di

convertire sostanza (prevalentemente organica), presente in forma colloidale e disciolta grazie alle loro

attività di sintesi ed energetiche, in sostanze gassose ed in tessuto cellulare (microrganismi stessi). Questi

trattamenti sono costituiti da una fase di Trasformazione e da una fase di Separazione Secondaria.

3.4.1 Metabolismo dei Microrganismi

Per una corretta progettazione degli impianti biologici, nonché per la scelta del più appropriato tipo di

processo da utilizzare, è fondamentale la comprensione dell'attività biochimica dei microrganismi sfruttati

nei trattamenti. I due principali elementi di classificazione sono riconducibili:

 alle esigenze nutrizionali dei microrganismi comunemente usati nei trattamenti delle acque reflue

(autotrofi, eterotrofi);

 alla natura del metabolismo basato sulla presenza o meno di un fabbisogno di ossigeno (aerobi,

anaerobi, anossici).

I Batteri (Achromobacter, Flavobacter, Pseudomonas e gli Alcaligenes) appartengono alla classe di

microrganismi che riveste la maggiore importanza nei processi di depurazione; tuttavia nei reattori biologici

sono presenti anche alghe, virus, protozoi, rotiferi, funghi e muffe.

La presenza di tutte queste specie è strettamente dipendente dalle caratteristiche chimiche e fisiche del

sistema ed è inoltre legata alle probabili interazioni fra microbi della stessa specie e di specie diversa. Tali

interazioni possono essere sia di tipo positivo (sinergismo, parassitismo) sia di tipo negativo (predazione,

competitività).

Si svilupperanno solo quei microrganismi in grado di adattarsi al meglio alle condizioni di vita che si

generano nella vasca a fanghi attivi o biologica. Le selezione è naturale, ovvero dipende dal substrato che

arriva col liquame e dalle condizioni di funzionamento (temperatura, pH, concentrazione di ossigeno

disciolto che viene insufflato nella vasca). La popolazione che si può trovare all’interno della vasca è quindi

variegata. In un impianto di acque reflue civili o urbane in genere si conoscono i ceppi e le famiglie più

abbondanti.

Non ci soffermiamo in questa sede sulla classificazione dei microrganismi ma ci limitiamo a distinguerli in

due grandi classi:

 

Eterotrofi si occupano della degradazione della sostanza organica da cui ottengono il carbonio di cui

hanno bisogno per accrescersi.

 

Autotrofi prosperano in ambiente inorganico, utilizzano anidride carbonica e ioni carbonato come

4+

fonti di carbonio, e ossidano sostanze come NH (Nitrosomonas), secondo il processo della

di cui necessitano.

nitrificazione, come fonti dell’energia

I sistemi di depurazione biologici utilizzati, possono essere, pertanto, suddivisi in:

 Trattamenti Aerobici: I microrganismi eterotrofi traggono dal carbonio contenuto nella sostanza

la loro energia, formando anidride carbonica con l’ossigeno, e lo usano come materia prima per

organica

la sintesi cellulare.

 Trattamenti Anaerobici: I microrganismi eterotrofi, in assenza di ossigeno, traggono energia

direttamente dalla demolizione dei composti organici.

Gli impianti di depurazione biologica possono essere costruiti per operare con uno o con l’altro dei due

principi, ma non con entrambi contemporaneamente. Le strutture reattive sono infatti profondamente diverse

e i due tipi di impianti hanno applicazioni diverse:

 Impianti Aerobi: si forniscono grandi quantità di aria (o di ossigeno) alle masse biologiche. I processi

aerobici sono più veloci a degradare le sostanze, ma più costosi in termini di unità di inquinamento

rimosso, a causa del continuo rifornimento di ossigeno che richiedono.

 le masse biologiche si devono proteggere anche dal contatto con l’aria atmosferica.

Impianti Anaerobi:

I sistemi anaerobici hanno una complessità maggiore che si traduce in un maggiore costo iniziale e in

una gestione più difficile ma meno onerosa.

3.4.2 Fase di Trasformazione

Le sostanze disciolte e colloidali, non sedimentabili, vengono rimosse dall’acqua ad opera dei microrganismi

in quanto sono substrato necessario per la sopravvivenza degli stessi. All’interno delle vasche si viene quindi

a creare un certo quantitativo di biomassa attiva (creazione di nuovo materiale cellulare, accrescimento) che

degrada la sostanza organica all’interno dell’acqua reflua. Come scarto vengono prodotti dei cataboliti

gassosi. Il processo può avvenire in due modi:

 

in presenza di ossigeno, processo aerobico CO (scarto) ; usato in genere nei trattamenti secondari.

2

  4

in assenza di ossigeno, processo anaerobico CO e CH (scarto) ; usato in genere nella Linea Fanghi.

2 tra l’una e l’altra

Gli impianti ad ossidazione biologica sono costruiti in molte tipologie. Le differenze

contatto tra i microrganismi, le sostanze da degradare e l’aria.

derivano dalla scelta operata per realizzare il

Generalmente ci sono due tipologie di colture: colture adese e colture sospese.

a) Colture Adese

I microrganismi responsabili della conversione della sostanza organica sono adesi sotto forma di pellicole

biologiche (biofilm) ad adeguati supporti contenuti nei reattori.

Questi elementi sono forniti di supporti (plastico, pietrisco ecc.) al di sopra dei quali si sviluppa la biomassa

batteriche o biomassa aderiscono agli elementi presenti all’interno

o pellicola biologica o biofilm. Le colture

delle vasche, e si accrescono intorno a questi supporti. I microrganismi sono quindi fissi. Non vi è necessità

di predisporre agitatori per mantenerli in sospensione e neanche di insufflare aria per ossigenarli. I supporti

sono concepiti in modo tale da essere infatti a contatto con l’atmosfera e pertanto si tratta sempre di vasche

aerobiche. Non si verranno mai a creare condizioni anossiche in cui può avvenire la denitrificazione; in

genere non si riesce neanche ad avere la nitrificazione.

I microrganismi si accrescono così che la pellicola biologica aumenta di spessore. Ad un certo punto gli

elementi più interni cominciano ad andare in insofferenza di cibo e di ossigeno perché il trasferimento di

nutrienti e ossigeno per diffusione cellulare dall’esterno all’interno si riduce con la distanza. Questi

organismi tendono quindi a morire o a passare a processi anaerobici per cui la pellicola biologica si stacca e

cade. Inoltre, se la pellicola cresce troppo aumenta l’azione di taglio dell’acqua che percola, per cui la

pellicola diventa più debole, l’acqua le stacca e le trascina via. Mediamente c’è sempre una parte rimossa di

pellicola biologica che segue il flusso per cui la Sedimentazione Secondaria è necessaria per togliere questa

frazione dal flusso. Tutto ciò che sedimenta nel Sedimentatore Secondario successivo non viene rimesso in

circolo, ma prosegue verso la Linea Fanghi.

Sono due i sistemi a colture adese: i letti percolatori e i biodischi.

o Letti Percolatori

Fecero la loro prima comparsa in Inghilterra nel 1893. Il trattamento biologico a letti percolatori, per

eliminare i solidi sospesi non sedimentabili e i solidi disciolti biodegradabili, è stato il primo ad assicurare

rendimenti depurativi elevati (> 90%).

Un Letto Percolatore classico si presenta come una struttura cilindrica di 2-3 m di altezza riempito di

pietrisco (pietre della grandezza di 4-8 centimetri o manufatti in plastica che possono presentare forme

diverse). Il liquame chiarificato viene distribuito a spruzzo sulla superficie del pietrisco per mezzo di bracci

il letto dall’alto verso

rotanti per poi attraversare il basso (down-flow) per caduta e percolazione da una pietra

all’altra. Il meccanismo per cui il liquame non filtra, ovvero non avviene in pressione, ma percola, garantisce

il contatto con l’aria e l’ossigenazione della pellicola biologica. Il numero dei bracci, il numero, il tipo e la

distribuzione degli ugelli vengono stabiliti, di volta in volta, in funzione della portata da trattare e del grado

di pretrattamento subito dal liquame da distribuire e della superficie del percolatore da alimentare. La

rotazione avviene o per la reazione dinamica che si origina a seguito della fuoriuscita del liquido dagli ugelli

o per mezzo di un motore elettrico.

L’intero letto di riempimento non è mai sommerso e gli spazi liberi consentono il passaggio dell’aria.

L’ambiente aerobico favorisce lo sviluppo di una ricca popolazione batterica sulle superfici del pietrisco

(pellicola biologica) che adsorbe la sostanza organica. Il liquame depurato e le pellicole batteriche che

periodicamente si staccano dal pietrisco vengono raccolti alla base del letto di riempimento tramite canalette

drenanti inclinate dell’1-5% e convogliate verso un sedimentatore finale.

La pellicola biologica che ricopre il pietrisco è una mucillagine bruna dello spessore di 1-3 mm. Essa è

costituita per la maggior parte di sostanza organica colloidale e gelatinosa adsorbita sul pietrisco e popolata

da colonie eterogenee di microrganismi (batteri saprofiti aerobi o facoltativi, protozoi, nematodi, larve di

insetti ecc). la superficie delle pietre e dei manufatti è pulita. Con lo scorrere dell’acqua si

Subito dopo l'attivazione (1),

comincia a formare un sottile strato aerobico iniziale (2) che con lo scorrere del tempo si ispessisce (3). Man

mano la pellicola aumenta di spessore, si forma uno strato interno, aderente al supporto, nel quale prevalgono

fermentativa dello strato interno produce

i fenomeni anaerobici (4). Successivamente, l’attività cataboliti

gassosi quali CH ,NH , CO e H S che provocano il distacco dal supporto in pietrisco (5) lasciando la

4 3 2 2

superficie libera per poter ricominciare un altro ciclo. otterrebbe un’efficacie

I limiti di questi elementi sono dimensionali: per portate eccessive non si rimozione

all’interno di

della sostanza organica. Storicamente venivano pertanto utilizzati impianti a valle di piccole

comunità. Oggi invece, il pietrisco è stato sostituito con materiale plastico forato in cui la superficie specifica

dove può svilupparsi la pellicola biologica è maggiore. Ciò ha permesso di rendere questi elementi più

piccoli, mantenendo una buona efficienza sebbene ancora non paragonabile con quella dei fanghi attivi. Se il

vantaggi sono quelli di evitare il ricircolo e l’insufflazione d’aria.

limite è quello della resa, i

Tendenzialmente si preferisce utilizzare più vasche a fanghi attivi piuttosto che sistemi a colture adese.

o Biodischi

Utilizzati per la prima volta in Germania nel 1929, i dischi biologici RBC (Rotating Biologic Contactors) o

rappresentano un’applicazione tecnologica derivata dallo stesso principio dei

biodischi letti percolatori aventi

al posto del pietrisco una serie di dischi in polietilene ruotanti lentamente attorno ad un albero centrale.

L’elemento base è costituito da un certo numero di dischi spaziati uniformemente tra loro (2-3 cm) e montati

su un albero azionato da un motore. Il rullo è immerso per il 40% circa del suo diametro nel liquame

contenuto in una vasca a pianta rettangolare e sezione trasversale semicircolare o trapezoidale e ruota a bassa

velocità: 1-2 giri/min per i dischi di grande diametro; 3-4 giri/minuto per i dischi di piccolo diametro.

L’immissione del liquame può avvenire sia parallelamente che perpendicolarmente all’asse di rotazione.

Durante l’esercizio sui biodischi si forma una membrana biologica di spessore di 2-3 mm analoga a quella

dei letti percolatori, che si ossigena grazie alla rotazione dell’albero nella fase in cui è esposta all’aria.

La superficie dei pannelli che esce dall’acqua, grazie alla lenta rotazione, trascina il film liquido:

all’interfaccia di tale film avviene uno scambio gassoso che permette il continuo sviluppo della flora

aerobica. La massa batterica in eccesso si distacca automaticamente e passa nel liquido, da cui dovrà essere

separata nello stadio di Sedimentazione Secondaria successivo.

In genere il trattamento è realizzato in più stadi successivi, costituiti da singoli gruppi di dischi in parallelo

disposti ciascuno in una porzione di vasca separata dalla successiva. Il grado di depurazione dipende dal

numero di stadi.

Il materiale di supporto è in genere HDPE (polietilene ad alta densità).

I biodischi vengono in prevalenza adoperati per piccoli impianti di depurazione dove si adattano bene ai

notevoli sbalzi di carico idraulico/organico e rispondono rapidamente a questi sbalzi; sono molto impiegati

negli ospedali, nei villaggi turistici, nei camping, negli autogrill. Inoltre, richiedono una gestione molto

semplice.

Si possono applicare anche in ambiti industriali per concentrazioni di BOD minori di 1g/l facendo però

attenzione che l’ossigeno disciolto sia sufficiente per permettere la formazione e l’attecchimento della

pellicola biologica sul disco.

I Letti Percolatori e i Biodischi sono vantaggiosi per il loro basso consumo energetico e semplice

funzionamento che richiede meno interventi di manutenzione e di controllo rispetto agli impianti a fanghi

attivi. Inoltre, i fanghi in uscita da questi elementi hanno una buona capacità di sedimentazione.

Rispetto ad un sistema a fanghi attivi però hanno rese generalmente minori e costi di investimento

abbastanza elevati (possono superare di circa 20% quelli di un impianto di fanghi attivi). Inoltre, richiedono

processi di pretrattamento efficaci e, nei letti percolatori, si osservano elevate perdite di carico dovute

all’altezza.

b) Colture Sospese

La vasca non viene fornita di supporti e i microrganismi responsabili della conversione della sostanza

mantenuti in sospensione all’interno del

organica a prodotti gassosi e a tessuti cellulari devono essere

liquido, per cui:

 all’interno della vasca aerobica (dove nitrificazione) l’insufflazione stessa di aria mantiene i

avviene la

fiocchi di organismi in sospensione;

 in vasca anossica (dove avviene la denitrificazione) non vi è insufflazione di aria, per cui si aggiungono

degli agitatori meccanici per poter mantenere gli organismi in sospensione.

I processi di nitrificazione e denitrificazione verranno approfonditi nella sezione riguardante i trattamenti

terziari.

o Sistemi A Fanghi Attivi

da un’intuizione di Fowler, Arderen e Lockett nel 1913, a “fanghi attivi”

Nato il processo viene definito o

“attivati” perché comporta la produzione di una massa attiva di microrganismi capaci di stabilizzare un

refluo in condizioni aerobiche. Un impianto a fanghi attivi necessita di:

 una Vasca di Aerazione

 una Vasca di Sedimentazione Secondaria

 un Circuito di Ricircolo

 un Canale di Smaltimento dei Fanghi di Scarto

o Sistemi Di Aerazione

I sistemi di aerazione hanno la funzione di fornire ossigeno alla struttura e di assicurare la miscelazione.

Devono inoltre possedere una potenza tale da evitare la sedimentazione. Nel reattore a fanghi attivi è

necessario mantenere una concentrazione di ossigeno disciolto di almeno 2 mg/l.

L’ossigeno può essere fornito mediante:

 Diffusori: sistemi che insufflano aria sul fondo della vasca producendo:

bolle fini rendimento: 20% ≤ 3 mm

bolle medie rendimento: 10% 3-6 mm

bolle grosse rendimento: 4% ≥ 6 mm con l’acqua e

Ovviamente tanto più piccola è la bolla, tanto è maggiore la superficie delle bolle a contatto

quindi il trasferimento di ossigeno che entra in soluzione nell’acqua stessa. Ricordiamoci che l’aria insufflata

ha un contenuto in O pari al 21% di cui solo il 20% va in soluzione in caso di bolle piccole. Bisogna quindi

2

portate di aria, nell’ordine di m

3

insufflare grandi .

L’efficienza del trasferimento di ossigeno anche con l’aumentare

in condizioni standard aumenta del tempo

di contatto tra bolle e liquame.

I diffusori vengono disposti sul fondo della vasca in modo tale da creare un’efficace agitazione e

ossigenazione. Spesso sono posizionati paralleli al fondo, altre volte inclinati in modo da creare turbolenza.

 turbine e mulinelli che producono un’aerazione sul pelo dell’acqua,

Aeratori Superficiali: si tratta di

il fango verso l’alto per farlo ossigenare. Sono meno efficaci dei diffusori e

letteralmente spruzzando

vengono utilizzati per impianti di piccole dimensioni

 Aeratori Meccanizzati: sistemi che movimentano il liquame mediante agitatori meccanici. Gli aeratori

sono progettati per indurre un flusso sia ascendente sia discendente attraverso un azione di pompaggio. I

rotori sono realizzati in acciaio, ghisa, leghe anticorrosione e plastiche rinforzate in vetroresina, e

l’ingresso di aria nel refluo stesso e

vengono impiegati per agitare il refluo in modo energico favorendo

facilitando la solubilizzazione dell’ossigeno.

un continuo rinnovo della superficie interfaccia aria-acqua

A volte la vasca può contenere entrambi i processi per cui è divisa in due sezioni da una setto: la prima parte

in quanto è la vasca anossica, dopo il setto c’è una lieve caduta d’acqua, spesso

è priva di turbolenza

mascherata da schiuma, cui segue la vasca aerobica dove si vedono le microbolle che permettono

l’ossigenazione.

3.4.3 Sedimentazione Secondaria

Dopo la trasformazione avviene la fase di Separazione per cui le colonie o fiocchi di microrganismi, che

hanno raggiunto un peso specifico superiore a quello dell’acqua, vengono rimossi tramite un semplice

trattamento di Sedimentazione. Il Sedimentatore Secondario è praticamente uguale a quello Primario, ed è

messo a valle dei trattamenti secondari.

Nel Sedimentazione Secondario, i microrganismi sedimentano e vengono rimossi dalla tramoggia sotto

forma di fanghi. In parte proseguono verso la linea fanghi, in parte vengono rimessi in circolo.

Il liquame in ingresso nella vasca biologica contiene una concentrazione di solidi sedimentabili nullo, in

quanto già rimossi dai processi a monte, e un quantitativo di microrganismi molto basso rispetto alla

concentrazione che deve essere mantenuta nella vasca a culture sospese. A regime, (1) nella vasca si viene a

creare un’altissima concentrazione di microrganismi (3000-4000 mg/L di solidi sospesi di cui circa il 50-

70% è sostanza vivente) sotto forma di fiocchi sedimentabili che (2) procedono insieme al refluo per poi

sedimentare nel sedimentatore secondario.

È necessario fare in modo che nella vasca biologica ci sia sempre una concentrazione di biomassa costante. Il

fango deve quindi essere riciclato (3) al fine di evitare che la vasca biologica rimanga povera di

microrganismi. Mediamente del sedimento viene quindi rimossa una frazione che invece di proseguire nella

Linea Fanghi viene rimessa in circolo. La concentrazione all’interno della vasca biologica e la rigenerazione

dei microrganismi è così mantenuta costante ed in continuo.

Se la vasca biologica è progettata per rimuovere soltanto la sostanza organica, viene insufflata una certa

quantità di aria. Se è progettata per rimuovere sia la sostanza organica che quella ammoniacale, è necessario

far sviluppare anche i microrganismi autotrofi che, andando più facilmente in crisi di ossigeno, richiedono

un’insufflazione di aria maggiore.

3.5 TRATTAMENTI TERZIARI anch’essi dei trattamenti biologici

Di fatto i trattamenti terziari, per la rimozione dei nutrienti, sono e

l’effluente viene scaricato in un corpo

vengono utilizzati nel caso in cui idrico recettore sensibile.

Si tratta di trattamenti posti in serie coi trattamenti secondari, spesso precedenti, ma talvolta successivi, ai

Si definiscono “Ciclo

trattamenti di rimozione della sostanza organica. di pre-denitrificazione”.

modo l’ammoniaca. Per poter far sviluppare

Sappiamo che gli organismi autotrofi rimuovono in particolar

il quantitativo di ossigeno disciolto all’interno dell’acqua

gli organismi autotrofi è necessario (1) aumentare all’interno della vasca

insufflando più aria, e (2) prolungare il tempo di ritenzione idraulica del liquame

facendo vasche più grandi. L’ammoniaca viene ossidata prima in nitriti (NO ) e poi in nitrati (NO ) che

2 3

devono infine essere rimossi dall’acqua. A questo scopo viene spesso inserita una vasca ulteriore, di

trattamento biologico, dove non viene insufflata aria. Il trattamento non è anaerobico ma anossico in quanto

l’ossigeno è presente all’interno dell’acqua sotto forma di NO , ovvero in forma legata invece che libera.

3

Quindi:

 l’ammoniaca

nella prima vasca, in presenza di O , gli organismi autotrofi ossidano in nitrati.

2

 nella seconda vasca posta in serie alla prima, in assenza di O libero, i microrganismi prelevano

2

ossigeno dai nitrati con liberazione di N .

2

Combinando i trattamenti secondari a colture sospese coi trattamenti terziari, nella vasca biologica dove

agiscono sistemi di aerazione, gli organismi eterotrofi rimuovono la sostanza organica mentre gli organismi

autotrofi rimuovono l’ammoniaca.

Nella seconda vasca biologica avviene la rimozione dei nitrati ad opera di microrganismi eterotrofi che

prelevano l’ossigeno necessario alla loro sopravvivenza dai nitrati. L’ossigeno viene utilizzato e l’atomo di N

si lega nel legame che lo rende più stabile ovvero si lega con un altro N con formazione di N volatile che si

2

libera nell’atmosfera.

L’azoto viene così completamente rimosso.

Per il Fosforo si utilizzano trattamenti biologici anaerobici, messi in serie con gli altri trattamenti biologici. I

fosfati si possono anche rimuovere per trattamento chimico-fisico, aggiungendo reagenti che fanno

precipitare il fosforo che poi viene rimosso in fase di sedimentazione secondaria.

Il ciclo classico, quindi, prevede:

Una serie di ricircoli interni assicurano che la rimozione finale dei nutrienti sia assoluta. Nella maggior parte

dei casi la fase di rimozione del fosforo (trattamenti anaerobici) è assente. Negli impianti più vecchi e/o non

ancora ammodernati, manca anche il trattamento anossico.

3.6 TRATTAMENTI BIOLOGICI NATURALI

Esistono anche trattamenti biologici naturali di depurazione, quali gli stagni di stabilizzazione o

dissabbiazione e fitodepurazione.

Questi sistemi occupano grandi spazi, tempi lunghi e non sono efficaci per portate elevate. Possono essere

utilizzati in prossimità di piccoli centri, in cui gli spazi sono maggiori e le portate ridotte.

Esistono trattamenti biologici di lagunaggio in cui l’acqua viene lasciata stagnare all’interno di lagune di

grandi dimensioni. Attraverso lo sviluppo di batteri, nonché di forme algali e vegetali, avviene la rimozione

delle sostanti inquinanti. Quando si sviluppa troppa vegetazione, essa deve essere rimossa per evitare che gli

vadano a ricontaminare l’acqua effluente.

organismi che muoiono

La qualità dell’effluente non è paragonabile con quella di un effluente in uscita da un impianto di trattamento

completo. Inoltre, generalmente, è necessario che questi processi avvengano in spazi e tempi ridotti per cui

l’utilizzo di vasche rimane il sistema più veloce ed efficace per rimuovere l’azoto dall’acqua.

biologiche

3.7 TRATTAMENTI QUATERNARI o DI AFFINAMENTO

Si tratta di trattamenti ormai necessari a rispettare i nuovi vincoli normativi. La maggior parte degli impianti

sul territorio nazionale ne è ancora sprovvisto e pertanto in fase di upgrading.

Considerando il fatto che la Sedimentazione Secondaria non è efficiente al 100%, il liquame in uscita da

questa fase risulta privo solamente della maggior parte di sostanze sospese, disciolte e colloidali. Questo

liquame deve quindi subire un successivo trattamento di affinamento che consiste essenzialmente in una

serie di sistemi di filtrazione. Il loro scopo è quello di bloccare eventuali sostanze colloidali che sono

sfuggite ai trattamenti biologici e alla sedimentazione secondaria e quei fiocchi di microrganismi che per vari

motivi (dimensionali o altro) non sono riusciti a sedimentare. Le forme disciolte, se rimaste, attraversano la

filtrazione senza problemi.

La filtrazione può avvenire su tele filtranti, membrane, o su letti di sabbia, con diverse tecnologie e

metodologie, utilizzati sia nel trattamento delle acque reflue che nei processi di potabilizzazione. Non

entreremo qui nel dettaglio della classificazione dei vari tipi di membrane disponibili sul mercato e delle loro

caratteristiche.


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Nicky83

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Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in scienze ambientali
SSD:
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Nicky83 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Gestione e Trattamento delle Acque e dei Sedimenti e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Parthenope - Uniparthenope o del prof Lega Massimiliano.

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