Depurazione biologicaGran parte dei rifiuti prodotti da attività umane domestiche o produttive devono essere depurati dal loro carico inquinante prima di essere riversati nell'ambiente:se il liquame è inquinato da sostanze biodegradabili e non sono presenti composti tossici o inibenti per i microrganismi, il sistema depurativo più appropriato è quello di tipo biologico. La depurazione biologica consiste nel riprodurre, in tempi e spazi concentrati, quello che avviene normalmente in natura, dove le sostanze di rifiuto vengono degradate ad ecocompatibili da opportuni microrganismi demolitori.
ll processo di degradazione o ossidazione può svolgersi in presenza o in assenza di ossigeno, rispettivamente detti ossidazione biologica aerobica e anaerobica. Molti ceppi di microrganismi possono svolgere entrambe le funzioni e sono detti facoltativi, per distinguerli dagli aerobi stretti o anaerobi stretti che sono specializzati in una solo delle funzioni e non possono sopravvivere nelle altre condizioni.
Gli impianti di depurazione biologica possono essere costruiti esclusivamente per operare in modalità aerobica o anaerobica,mai insieme contemporaneamente. Le strutture reattive sono infatti profondamente diverse:- Agli impianti aerobici si forniscono grandi quantità di aria (o di ossigeno) alle masse biologiche. I processi aerobici sono più veloci nel degradare le sostanze, ma più costosi in termini di unità di inquinamento rimosso, a causa del continuo rifornimento di ossigeno che richiedono.- gli impianti anaerobici devono essere protetti dall'aria atmosferica. Gli impianti anaerobici hanno una complessità maggiore che si traduce in un maggiore costo iniziale e in una gestione più difficile.
Per scarichi poco o mediamente inquinanti (come fognatura o poco più) si preferisce quindi ricorrere a un sistema aerobico, che consente di risparmiare tempo e investimento iniziale, garantendo, al contempo, una buona costanza nei rendimenti depurativi.
I depuratori biologici sono quindi essenzialmente impianti in cui si realizza, in vari modi, il contatto tra liquame da depurare e una grande massa di microrganismi degradatori. A seconda che i microrganismi lo richiedano o meno, il processo può svolgersi in presenza o in assenza di ossigeno. Nel primo caso si parla di ossidazione biologica o degradazione aerobica, nel secondo di fermentazione o degradazione anaerobica. Molti ceppi di microrganismi possono svolgere entrambe le funzioni e sono facoltativi, per distinguerli dagli aerobi stretti o anaerobi stretti che sono specializzati in una solo delle funzioni e non possono sopravvivere nelle altre condizioni.
Il sistema di depurazione G.O.S.T. a fanghi attivi, fa parte della categoria degli impianti aerobici ed è indicato per il trattamento degli scarichi civili (domestici) e di tutti quelli che hanno prevalente composizione biodegradabile. Esistono diverse tipologie di impianti ad ossidazione biologica. Le differenze derivano principalmente dalle colture batteriche che possono essere fisse o adese su supporti di natura solida o mobile. Tra le innumerevoli varianti che sono state proposte nel tempo quelle che si sono maggiormente affermate sono impianti di depurazione con vasche a fanghi attivi qui di seguito descritti.
Depurazione biologica a fanghi attivi
Il liquame viene sottoposto quindi nell'ordine alle seguenti fasi depurative:- grigliatura;
- equalizzazione-preaerazone-dissabbiatura;
- ossidazione biologica;
- sedimentazione;
- disinfezione .
A monte dell'impianto deve essere quindi prevista una vasca di equalizzazione. Il refluo da depurare deve essere alimentato dall'impianto con portata e composizione costanti.
L'impianto è costruito da un prefabbricato in lamiera di acciaio inox AISI 304 a forma di parallelepipedo al cui interno sono stati ricavate delle suddivisioni per separare le zone in cui avvengono le diverse fasi. Lo schema a blocchi dell'impianto è il seguente:
Grigliatura
Nei liquami si trovano corpi grossolani di ogni genere e devono essere rimossi prima dell'introduzione in impianto del refluo da depurare poiché provocherebbero intasamenti nelle tubazioni.I corpi grossolani galleggianti o sospesi hanno dimensioni superiori a 0,5-1 cm. La griglia è a pulizia manuale negli impianti di piccola potenzialità (fino a 50-100 m³/giorno), e meccanizzata in quelli di dimensioni superiori.
Equalizzazione – Preareazione –Dissabbiatura
La vasca di equalizzazione funge anche da sedimentatore grossolano (dissabbiatore). In essa infatti viene insufflata una blanda quantità di aria che genera una miscelazione sufficiente a non far depositare le sostanze organiche sospese nel liquame ma non così forte da impedire la sedimentazione delle sabbie (corpi di natura prevalentemente inorganica ad alto peso specifico). Queste si raccolgono in un pozzetto sul fondo della vasca, da dove vengono evacuate a mezzo di idroeiettore pneumatico o con un'apposita apertura. La pompa di sollevamento che preleva il liquame dalla vasca di equalizzazione è dotata comunque di un sistema di guardia (filtro a rete metallica) che impedisce l'aspirazione di materiali che potrebbero danneggiarla; questi non raggiungono quindi lo stadio successivo e si accumulano nella vasca di equalizzazione da dove di tanto in tanto dovranno essere rimossi. La vasca di equalizzazione è in grado per sua natura di compensare anche nelle temporanee variazioni di portata.
Ossidazione biologica
Il liquame omogeneizzato viene alimentato alla vasca fanghi attivi mediante una pompa ad immersione a portata costante comandata da un galleggiante posizionato nella stessa vasca. Nelle ore di scarso afflusso di liquame (per es. nelle ore notturne) il livello di questa vasca può scendere sotto a quello minimo impostato con il galleggiante e quindi la pompa si arresta.
Nella vasca di ossidazione biologica il refluo viene miscelato con un'alta concentrazione di fanghi attivi in condizioni di costante aerobiosi generata.
La miscela deve contenere sempre una certa quantità di ossigeno disciolto e una flora batterica atta a garantire lo svolgimento ottimale dei processi depurativi ma sopratutto idonea a mantenere la massima velocità di trasformazione e rimozione delle sostanze inquinanti, attraverso diversi processi chimici. La necessaria concentrazione di ossigeno disciolto viene garantita dall'insufflazione di una grossa quantità di aria compressa dal fondo della vasca che assicura il mescolamento completo ad uniforme del di tutta la miscela acqua-fanghi contenuta nella vasca, in modo che tutta la massa dei fanghi sia areata e il liquido ben omogeneizzato. Negli impianti G.O.S.T. l'areazione è comandata da un P.L.C. su cui vengono impostati i periodi di accensione e spegnimento; aggiungendo il misuratore di ossigeno è possibile controllare il valore di ossigeno disciolto: in questo modo le macchine verrebbero accese solo quando il valore misurato scende sotto una soglia minima pre-impostata, e verrebbero spente al superamento di un valore limite superiore ottenendo un risparmio energetico notevole.Sedimentazione secondaria
Dalla fase di ossidazione biologica esce una miscela acqua-fango che deve essere inviata a un sedimentatore per separare il liquido dalla massa di fango attivo. Negli impianti G.O.S.T. il sedimentatore è costruito contiguo alla vasca di ossidazione e il liquido vi accede per semplice stramazzo superficiale. All' interno del sedimentatore la particolare sezione tronco-conica e le condizioni di quiete del liquido permettono una ottimale separazione delle due fasi:
- il liquido chiarificato risale verso il bordo superiore da dove sfiora da una lama di stramazzo;
- il fango sedimenta sul fondo, guidato nella zona di rilievo dalle pareti inclinate con cui è costruita la parte inferiore del sedimentatore.
Il fango viene periodicamente rinviato alla vasca di ossidazione attraverso una apposita pompa . Una parte di questo viene smaltito. La frequenza di questa operazione è impostata con il P.L.C. e regolata in base alla produzione di fango che viene misurata via via nell'impianto con semplici procedure manuali (cono Imhoff). Con un poco di esperienza l'operatore arriverà a impostare questa frequenza in modo da mantenere un perfetto equilibrio tra la quantità di fango prodotto e la quantità di fango prelevato lasciando nella vasca di ossidazione una concentrazione costante di fango attivo .
Ricircolo del fango
L'operazione è temporizzata con il P.L.C. analogamente a quanto accade per le apparecchiature preposte all'areazione della miscela acqua-fango. Questa operazione richiede apparecchiature (pompe) regolabili in quanto la portata ricircolata dipende dal grado di ispessimento raggiunto dal fango sul fondo del sedimentatore:
Quantità di fango uscente dalla vasca di ossidazione = Quantità di fango uscente dal sedimentatore. E quindi se
Ca =concentrazione di solidi in aerazioneCf =concentrazione del fango ricircolato
Qi = quantità grezzo
Qr = quantita fango ricircolato
deve valere l'uguaglianza
(Qi+Qr) Ca = Qr Cf
da cui Qr = Qi Ca / (Cf-Ca)
E' evidente che la portata di ricircolo è tanto maggiore quanto minore è la differenza tra Cf e Ca.
La portata di ricircolo è uguale a quella trattata dall'impianto quando Cf è il doppio di Ca. Non è infrequente che questo si verifichi in pratica, o che addirittura ci sia una differenza ancora minore tra le due concentrazioni. In tal caso quindi la portata del fango di ricircolo del fango supererà quella liquida dell'impianto. Nel caso, infatti, sia necessario aumentare o diminuire la concentrazione di fango nella vasca di areazione si può aumentare o diminuire il rapporto di ricircolo spostando una quota di fango dal e nel sedimentatore.
Trattamento del fango di supero
La disidratazione del fango di supero può essere effettuata in vari modi il più semplice è quello di lasciar semplicemente essiccare il fango all'aria richiedendo però notevoli superfici di terreno, possibilmente coperto.
La disidratazione del fango di supero può essere effettuata in vari modi il più semplice è quello di lasciar semplicemente essiccare il fango all'aria richiedendo però notevoli superfici di terreno, possibilmente coperto.
Questo sistema è quindi praticabile solo nei piccoli impianti.
Lo scarico del fango dal sedimentatore nei sacchi filtranti avviene semplicemente sfruttando il battente idrostatico attraverso la valvola di scarico.
VANTAGGI DEL SISTEMA BIOLOGICO GOST
- Installazione semplice e rapida: Per la messa in opera sono sufficienti circa 2 giorni lavorativi;
- Risparmio energetico: il nostro impianto ha un basso assorbimento elettrico;
- Trattamento completo del refluo: il nostro impianto è in grado di effettuare un trattamento completo del refluo, senza necessità di processi preliminari, da cui si ottiene una separazione totale di olii, sabbia, acqua depurata, fanghi di depurazione disidratati.
- Trattamento dei fanghi di depurazione: il nostro impianto è completo di una sezione automatica per il trattamento ed estrazione dei fanghi di depurazione. (Parte rappresentata in verde nello schema sopra);
- Componenti opzionali: l'impianto biologico G.O.S.T. può essere dotato di vasca Imhoff (parte rossa nello schema); inoltre il complesso può essere totalmente computerizzato con controllo, a mezzo linea telefonica, con settore manutenzione.
