SOLUZIONI SU MISURA
Esistono casi in cui il refluo da trattare deve essere affrontato con un approccio particolare, utilizzando vari stadi di trattamento, spesso combinati tra loro, tra i quali enumeriamo le seguenti tipologie di trattamento:
Funzione di una griglia è quella di trattenere i corpi grossolani eventualmente presenti nel refluo da trattare, facendo in modo che nello stadio successivo di trattamento arrivi un refluo con corpi solidi con dimensioni inferiori a quelle del passaggio libero della griglia stessa. Le tipologie di griglia sono molteplici, sia per passaggio libero che per struttura costruttiva. Ci possono essere griglie statiche, motorizzate, a pettine, a tamburo, a spazzole, con estrazione a coclea, a catena, ecc. ecc.
Altro sistema di trattamento fisico di un refluo (il più semplice ed antico) è la separazione gravimetrica dei solidi mediante apposite vasche: vasca settica, vasca condensagrassi, vasca imhoff (con vani di sedimentazione e di digestione).
Il sistema più evoluto (che peraltro utilizza anche agenti chimici coagulanti è la flottazione ad aria disciolta, impiegata per la separazione dei solidi sospesi, olii e grassi, fibre e altri materiali a bassa densità. Il funzionamento è basato sull’immissione in una vasca di microbolle d’aria la cui funzione è quella di “attaccarsi” agli inquinanti, facendoli in tal modo emergere in superficie. Parallelamente, nel refluo che alimenta la vasca vengono immessi attraverso una tubazione tortuosa dei chemicals che aiutano la flocculazione, a tutto vantaggio della separazione solido/liquido che avverrà in vasca. Dalla superficie, poi, un apposito sistema schiumatore motorizzato provvede a portare i fanghi flottati ad una pompa, e da qui allo scarico.
Il funzionamento degli impianti a fanghi attivi si basa sul processo di ossidazione: fornendo e diffondendo una ossigenazione intensiva e prolungata, nel liquame vengono attivate delle colonie batteriche che combinandosi insieme alla sostanza organica di cui si nutrono si aggregano in fiocchi, degradando la sostanza organica in composti più piccoli e meno pericolosi (che in parte vengono riutilizzati dai microrganismi stessi per il proprio nutrimento e riproduzione). I fiocchi di fango attivo possono essere successivamente sedimentati, scaricando quindi il chiarificato.
I reattori SBR sono costruttivamente e gestionalmente semplici, hanno capacità di equalizzazione delle punte di carico, flessibilità di funzionamento, non necessitano di ricircolo del fango e permettono la selezione di batteri fioccoformatori grazie all’alternarsi delle condizioni di processo.
A differenza dei processi a fanghi attivi tradizionali, i sistemi SBR sono alimentati in discontinuo e hanno un ciclo di funzionamento che comprende una fase di carica, una o più fasi di reazione (aerobiche, anossiche o anaerobiche), una fase di sedimentazione del fango, una fase di scarico dell’effluente, una fase di spurgo del fango di supero, una fase di attesa.
Gli impianti MBR sfruttano invece una dotazione tecnologica molto più spinta (ultrafiltrazione), le cui peculiarità consentono di ottenere un refluo completamente privo di qualsiasi inquinante. Sono impianti intensivi che comportano ingombri ridotti rispetto alle altre tecniche di trattamento biologico; oltre ad avere costi di impianto adeguati al grado di complessità tecnica, sono previsti oneri di gestione in termini di tecnici specializzati e operazioni di manutenzioni obbligatorie (lavaggio delle cartucce, sostituzione delle cartucce dopo qualche anno).
Gli impianti MBBR si basano su un processo biologico a letto mobile (Moving Bed Biofilm Reactor, da cui l’acronimo MBBR con cui sono comunemente noti). È costituito da vasche parzialmente riempite con supporti inerti in polietilene (“carrier”), mantenuti in movimento da opportuni sistemi di miscelazione e/o aerazione. La superficie dei supporti viene colonizzata da una pellicola biologica attiva, del tutto analoga a quella dei biofiltri. La separazione meccanica tra l’effluente depurato e la biomassa di spoglio in eccesso avviene in una fase di trattamento successiva.
Il sistema MBBR è un sistema biologico con elevata efficienza di rimozione del carico organico, che unisce i vantaggi dei sistemi classici a fanghi attivi con biomassa sospesa con quelli dei sistemi a biomassa adesa (colture fissate su un materiale di supporto inerte). Dal punto di vista dello spazio richiesto per l’installazione la soluzione MBBR permette di avere una concentrazione di microrganismi superiore a quella abituale per i classici trattamenti a fanghi attivi e quindi una riduzione proporzionale dell’ingombro.
La filtrazione è un trattamento meccanico tra i più diffusi applicato all’acqua: molto spesso, infatti, viene associato a molti altri processi di trattamento chimico-fisici o biologici (o come la dissalazione/demineralizzazione), i quali intervengono sulle altre caratteristiche dell’acqua.
L’acqua da trattare attraversa il letto filtrante in equicorrente (dall’alto verso il basso) e man mano che i solidi e/o gli inquinanti si depositano negli spazi liberi aumenta progressivamente la resistenza al passaggio dell’acqua e quindi la perdita di carico. Quando la perdita di carico (differenza di pressione tra ingresso e uscita filtro) si aggira intorno ai 0,7 bar è necessario eseguire il lavaggio del filtro per evitare la possibilità di fughe di inquinanti con la conseguente diminuzione della portata di acqua trattata.
Secondo un programma prestabilito viene effettuato il controlavaggio delle masse filtranti per ottimizzare il processo e mantenere a lungo l’efficienza del materiale filtrante.
L’efficacia del processo di filtrazione e/o di adsorbimento è direttamente proporzionale alla velocità di attraversamento del sistema da parte del liquame da trattare, e quindi in funzione del tempo di contatto con i suddetti materiali di riempimento. Inoltre, tali tempistiche, risultano direttamente dipendenti dal tipo di liquame da trattare e devono tener conto della quantità delle sostanze da trattenere/adsorbire e dal risultato desiderato in termini di efficienza e/o rendimento del sistema di filtrazione stesso.
La filtrazione a membrana è un processo non soltanto utilizzato nei processi biologici, ma ad esempio anche come pre trattamento prima di stadi di nanofiltrazione (ad esempio nei dissalatori). Le membrane per ultrafiltrazione possono essere essenzialmente di due tipologie (tubolari o piane), e possono rimuovere interamente i solidi sospesi, colloidi e tutti i tipi di microrganismi come batteri, virus, protozoi, germi e larve. Al confronto con i sistemi di trattamento acqua convenzionali, la tecnologia dell’ultrafiltrazione offre diversi vantaggi:
– permette di avere una barriera contro i batteri e microparticelle in generale;
– permette di eliminare eventuali patogeni che resistono alla clorazione;
– Il concentrato che si origina dal processo di ultrafiltrazione è composto da contaminanti dell’acqua. La quantità prodotta da smaltire è significativamente minore rispetto a quella dei fanghi provenienti da trattamenti convenzionali;
– la possibilità di progettare sistemi compatti permette investimenti limitati per le strutture e richiede spazi limitati per installare i sistemi stessi.
Il processo di osmosi inversa si verifica quando una soluzione salina viene messa a contatto con una membrana permeabile all’acqua (ma non permeabile ai solidi disciolti), ad una pressione superiore alla pressione osmotica della soluzione stessa.
E’ il processo contrario dell’osmosi “diretta” che avviene naturalmente in assenza di pressioni esterne al sistema. Quando due soluzioni a diverse concentrazioni e contenute rispettivamente in due recipienti vengono messe a contatto attraverso una membrana semipermeabile, si verifica un flusso dalla soluzione a minore concentrazione verso la soluzione a maggiore concentrazione, determinando in quest’ultima una diminuzione della concentrazione.
Attraverso la membrana avviene il passaggio di una soluzione (permeato) a contenuto salino inferiore a quella di partenza, mentre all’esterno della membrana si viene a determinare una soluzione ricca di sali (concentrato).
Tale processo rappresenta la più fine tecnica di filtrazione dell’acqua: tecnica che, ad oggi, costituisce il modo più conveniente e sicuro per la demineralizzazione di acque di varie origini, sostituendo via via sempre più altri sistemi di trattamento, grazie all’ottimo binomio fra gli ottimi risultati ed i contenuti costi d’esercizio (gli impianti ad osmosi inversa garantiscono bassi consumi energetici e contenuti consumi di prodotti chimici). Inoltre i parametri dell’acqua di scarto generalmente rientrano nei limiti previsti allo scarico, ridimensionando così il sempre più sentito problema dello smaltimento degli eluati (problema che ad esempio esiste per gli addolcitori ed i demineralizzatori a resine scambiatrici di ioni).
Per progettare correttamente un processo di osmosi inversa è importante determinare il “pre-trattamento” più idoneo in funzione delle caratteristiche dell’acqua da trattare, in modo da garantire la maggiore continuità di esercizio dell’impianto e ridurre la frequenza dei lavaggi. Questo permette di evitare intasamenti delle membrane per sporcizia e/o impurità fisiche, o per precipitazione di sali incrostanti e/o metalli, proliferazione batterica, contatto con agenti ossidanti.