Impianti di Depurazione Biologica

Il trattamento biologico è un trattamento di depurazione delle acque reflue da sostanze organiche biodegradabili. Sono basati su complessi processi di trasformazione e degradazione delle sostanze organiche ad opera di microrganismi (batteri).

Negli impianti di trattamento biologico, l'azione dei microrganismi è tale da eliminare la sostanza organica in soluzione e/o in sospensione nei liquami, in parte “mineralizzandola” e in parte inglobandola in un materiale semisolido (biomassa batterica o fanghi). I fanghi e le masse batteriche sono successivamente separate, mediante processi fisici, dalle acque che risultano, in tal modo, purificate.

I processi biologici possono essere di due tipi:

  • Processi biologici aerobici;
  • Processi biologici anaerobici.

Le trasformazioni di tipo aerobico (definite anche di ossidazione biologica) sono operate, in presenza di ossigeno disciolto libero, da microrganismi strettamente “aerobi” o “facoltativi”. Durante il tempo di permanenza delle acque da trattare nei comparti di ossidazione, i microrganismi presenti nei liquami utilizzano, per il loro sviluppo, le sostanze organiche solubili trasformandole in “sostanza vivente” (ne risulta un netto incremento nel numero di microrganismi) e inglobandole nelle masse “fioccose” batteriche. I fiocchi in cui i batteri sono agglomerati sono eliminati per “precipitazione” nelle successive di sedimentazione. Nei processi biologici aerobici è particolarmente importante immettere artificialmente ossigeno nella vasca di aerazione (allo scopo di mantenere l’attività dei microrganismi in condizioni favorevoli).

I processi biologici anaerobici si sviluppano, invece, in assenza di ossigeno libero disciolto ad opera di microrganismi “anaerobi” e “facoltativi”. La respirazione dei batteri avviene attaccando e degradando i composti organici presenti e utilizzando le molecole di ossigeno ad essi legate. I processi biologici anaerobi sono anche detti di “digestione”, in caso di ambiente alcalino, e “putrefazione”, in caso di ambiente acido.

La scelta del tipo di microrganismi e delle condizioni operative viene fatta sulla base dei risultati che si vogliono ottenere: si preferiscono le attività microbiologiche aerobiche, di tipo veloce, quando lo scopo principale è di depurare l’acqua, si preferiscono le attività anaerobiche se si vuol produrre energia alternativa, in forma di biogas, attraverso un percorso più lento richiedente  minori dispendi energetici.

 

DESCRIZIONE IMPIANTO E PROCESSO

Gli impianti sono composti principalmente dalle seguenti sezioni:

  • Trattamento preliminare
  • Fase ossidativa
  • Sedimentazione
  • Disinfezione
  • Trattamento fanghi

In un impianto a fanghi attivi di tipo “classico” i liquami da trattare, sono inizialmente sottoposti a trattamenti preliminari di grigliatura (grossolana e/o fine). Successivamente, dopo una eventuale pre-aerazione e/o disoleatura, sono inviati alla sedimentazione primaria e, quindi, alla fase di ossidazione, caratterizzata da intensa aerazione artificiale. Le sostanze organiche, agglomerate in fiocchi, sono separate, dalla fase liquida, nella successiva fase di sedimentazione secondaria. Nell’impianto di tipo “classico”, i fanghi che si ottengono, continuamente ricircolati dalla sedimentazione secondaria alla vasca di ossidazione, non sono stabilizzati (sono, cioè, ulteriormente degradabili). La stabilizzazione del fango è effettuata mediante fasi di digestione di tipo “anaerobico” (a basso consumo energetico).

Per impianti di piccole potenzialità, si ha la possibilità di adottare schemi d’impianto di tipo “semplificato”; in questa tipologia impiantistica, la fase di sedimentazione primaria è eliminata e, dopo i trattamenti preliminari, il liquame è immesso direttamente nei bacini di ossidazione. I fanghi, inoltre, sono spesso sottoposti ad una digestione di tipo “aerobica”.

Gli impianti ad aerazione prolungata hanno uno schema impiantistico simile ai precedenti, ma sono caratterizzati da tempi di ritenzione più lunghi all’interno dei bacini di ossidazione; in questo modo, il fango, continuamente ricircolato, subisce una stabilizzazione simile a quella ottenibile con fasi di digestione aerobica.

Attualmente nella maggior parte degli impianti si adotta uno schema impiantistico cosiddetto “nitro-denitro” (nitrificazione-denitrificazione biologica) per la rimozione, oltre che della sostanza organica, anche dei composti azotati. La nitrificazione-denitrificazione biologica consiste nell’associare alla fase di ossidazione una fase aerobica; in particolare, durante la fase di ossidazione (anche detta di “nitrificazione”) si ha l’ossidazione delle sostanze organiche e dell’azoto ammoniacale (trasformato in azoto nitrico), mentre durante la fase di denitrificazione si ha, in ambiente anaerobico, la trasformazione dell'azoto nitrico in azoto molecolare (gas).

Gli impianti di depurazione di tipo “SBR” (Sequencing Batch Reactor) costituiscono una valida alternativa agli impianti a “fanghi attivi”. Il trattamento SBR si basa sull’attuazione, in sequenza, delle diverse fasi di trattamento all’interno di uno stesso bacino; in particolare, le fasi di ossidazione/nitrificazione aerata, denitrificazione e sedimentazione secondaria, sono effettuate in maniera ciclicamente (in successione temporale) all’interno della medesima vasca. Ottimizzando la durata delle fasi di trattamento in funzione del carico, è possibile ottenere elevate rese depurative; rispetto agli impianti a “fanghi attivi”, inoltre, i volumi delle vasche e dei bacini di trattamento sono ridotti notevolmente.

 

APPLICAZIONI

I processi si applicano alle  seguenti  tipologie di rifiuto:

  • Reflui di provenienza civile
  • Reflui di provenienza industriale
  • Reflui misti
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