Depuratori per centri residenziali

La serie di impianti descritti nella relazione comprende i depuratori biologici a biomassa sospesa (fanghi attivi) che vengono correntemente impiegati nel trattamento delle acque reflue domestiche. Il modulo base di tali depuratori è composto dai bacini di ossidazione biologica e di sedimentazione secondaria. Negli impianti a schema semplificato, tale modulo è abbinato a un bacino di digestione anaerobica e ispessimento del fango biologico di supero mentre negli impianti a schema tradizionale è abbinato a un bacino di bilanciamento idraulico e a una fossa Imhoff funzionante da sedimentatore primario e da digestore-ispessitore del fango di supero. L’aggiunta di ulteriori moduli (ad es. un bacino di denitrificazione) e/o componenti impiantistici (ad es. un modulo di ultrafiltrazione) permettono di realizzare tutte le possibili varianti allo schema classico a fanghi attivi fra cui in particolare gli schemi nitro-denitro, SBR, contatto-stabilizzazione, MBR. Queste varianti consentono di ampliare il campo di applicazione e la capacità di trattamento dei depuratori della serie.


I depuratori sono realizzati con l’impiego delle vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato e relative coperture descritte nell’annesso A del presente sito. Le vasche vengono completamente allestite presso lo stabilimento di produzione e quindi, unitamente alle coperture, vengono trasportate in cantiere dove deve essere preventivamente eseguito lo scavo a misura e predisposto il piano di posa. Calate le vasche a mezzo di gru, vengono eseguiti i collegamenti idraulici ed elettrici , nonché la copertura e il rinterro delle vasche. Un depuratore viene installato in pochi giorni di lavoro.
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    1 Introduzione.

    La presente relazione illustra la serie di depuratori biologici a biomassa sospesa progettati specificatamente per il trattamento delle acque reflue domestiche e assimilate scaricate da centri residenziali e commerciali, alberghi, ristoranti, campeggi, villaggi turistici, cantieri, fabbriche, ospedali, ecc. I modelli di minore potenzialità possono essere impiegati per la depurazione di insediamenti isolati quali case e ville, anche se per tali utenze si ritengono più appropriati i depuratori biologici a biomassa adesa descritti nella relazione illustrativa dei depuratori per piccole comunità isolate. Parimenti, gli impianti in esame possono essere impiegati per la depurazione delle acque reflue industriali totalmente o in parte biodegradabili quali sono quelle scaricate da aziende operanti nel settore agroalimentare (cantine, caseifici, salumifici, conservifici, mattatoi, allevamenti zootecnici, ecc.) per le quali, però, si ritengono più appropriati gli impianti ad uso specifico descritti nelle relazioni relative al trattamento degli scarichi aziendali.
    Nella terminologia corrente, i depuratori biologici a biomassa sospesa comprendono tutti gli impianti operanti secondo lo schema tradizionale a fanghi attivi e relative varianti. I depuratori biologici a fanghi attivi disponibili sul mercato italiano per il trattamento degli scarichi sopraelencati sono nella quasi totalità composti esclusivamente da un bacino di ossidazione biologica in combinazione con un bacino di sedimentazione secondaria e quindi sono privi di una qualsiasi linea di trattamento del fango di supero.
    Ciò perché gran parte di questi depuratori rientra nella categoria degli impianti “ad ossidazione totale” che, secondo convinzione corrente, non producono fango. Tale convinzione, ormai radicata solo in Italia, è del tutto errata essendo stato dimostrato da diversi anni che, anche in condizioni di bassissimo carico, si verifica sempre una produzione di fango mineralizzato che comunque deve essere rimosso se si vuole mantenere costante la concentrazione dei solidi sospesi nel bacino di ossidazione. Ne consegue che, essendo privo di un mezzo di spurgo e ispessimento del fango di supero, un depuratore così conformato può funzionare (peraltro male per via della scarsa sedimentabilità del fango) solo se viene spurgato frequentemente, il che richiede lo smaltimento di ingenti volumi di fango, peraltro non stabilizzato, con costi normalmente inaccettabili.
    I depuratori della serie descritta nella presente relazione sono costituiti da un modulo base, comprendente per l’appunto i due bacini di ossidazione biologica e di sedimentazione secondaria, che viene abbinato ad un bacino di digestione e ispessimento del fango biologico di supero negli impianti a schema semplificato oppure ad un bacino di bilanciamento idraulico e ad una fossa Imhoff (con funzione di sedimentatore primario e digestore-ispessitore del fango di supero) negli impianti a schema tradizionale. L’aggiunta di ulteriori moduli di trattamento secondario, quale per esempio il bacino di denitrificazione, consente di attuare tutte le possibili varianti allo schema classico a fanghi attivi fra cui in particolare lo schema nitro-denitro.
    L’esigenza di una offerta di impianti così diversificata e qualificata nasce dalla complessa situazione normativa che regolamenta gli scarichi delle acque reflue domestiche nonché dalla difficoltà intrinseca della loro depurazione, trattandosi in genere di liquami “freschi” non condizionati dalla lunga permanenza nelle condotte fognarie.


    2. Caratteristiche costruttive e schemi di processo degli impianti

    I depuratori biologici a fanghi attivi sono realizzati con l’impiego delle vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato, a pianta circolare o rettangolare, comprese nella serie di produzione descritta nella apposita scheda illustrativa. Le vasche rettangolari, variamente attrezzate a seconda della loro funzione nel ciclo depurativo, possono essere accoppiate modularmene fra di loro con diverse configurazioni che consentono di realizzare tutti gli schemi di processo a fanghi attivi attualmente conosciuti.
    Nella posa in opera, le vasche possono essere installate fuori terra o seminterrate oppure interrate a livello della condotta fognaria. In quest’ultimo caso, le vasche vengono sopraelevate e ricoperte al piano di campagna tramite strutture di rialzo e di copertura carrabile o pedonale anch’esse prefabbricate in soluzione monoblocco. Sulle coperture sono praticate aperture munite di chiusini in ghisa di classe adeguata e sufficienti in numero e disposizione a garantire agevolmente la possibilità di ispezione e di manutenzione dell’impianto.
    I depuratori in esame sono stati progettati in conformità con le prescrizioni della UNI EN 12255-6 e quindi posseggono i requisiti stabiliti da tale norma. Le capacità depurative e gli schemi di processo dei depuratori di uso più ricorrente sono specificati nella tabella che segue.


    2.1 Depuratori con ricircolo del fango per gravità

    I depuratori per piccole utenze (fino a 30 abitanti equivalenti) operano secondo lo schema con ricircolo del fango per gravità e sono realizzati con l’impiego delle tre tipologie di vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato circolari compresi nella rispettiva serie.


    Le vasche sono suddivise, tramite un setto interno, in due comparti dove vengono ricavati i tre componenti dell’impianto: fossa Imhoff, bacino di ossidazione biologica e sedimentatore secondario.
    La fossa Imhoff viene realizzata tramite una parete metallica, sagomata secondo i dettami Imhoff, che separa il canale di sedimentazione primaria delle acque di scarico dal sottostante vano di accumulo e digestione anaerobica dei fanghi di supero (primario e secondario). Il canale di sedimentazione comunica per troppo pieno con il contiguo bacino di ossidazione biologica. Tale bacino provvede alla biodegradazione delle materie organiche carboniose e dell’azoto ammoniacale presenti nell’acqua ivi defluente a spese dell’ossigeno contenuto nell’aria insufflata da uno o più diffusori di profondità a bolle fini, del tipo a disco con membrana in gomma sintetica microfessurata, alimentati da una soffiante a canale laterale bistadio a basso consumo energetico. Il bacino di ossidazione è separato dal sedimentatore secondario tramite una parete metallica, posizionata in corrispondenza del bordo inferiore del fondo inclinato del sedimentatore e rialzata in modo da creare una apertura attraverso cui si verifica il ricircolo per gravità del fango. La stessa soffiante alimenta un diffusore d’aria a bolle grosse, del tipo a tubo forato non intasabile, posizionato davanti all’apertura di ricircolo con la funzione di creare un gradiente di densità sufficiente a garantire il richiamo del fango in modo da scongiurare ogni possibilità di intasamento dell’apertura. Nel bacino di ossidazione è installata una pompa sommersa preposta allo spurgo periodico del fango biologico di supero ed al suo conferimento al vano di accumulo e digestione della fossa Imhoff. Il sedimentatore secondario è attrezzato con un deflettore del flusso della miscela di acqua e fango biologico defluente dal bacino di ossidazione attraverso il foro praticato sulla parete di separazione e con una canaletta perimetrale di sfioro a profilo Thomson collegata alla condotta di scarico dell’acqua depurata.
    Questa tipologia di impianto è indicata per la depurazione degli scarichi di case e villette mono e plurifamiliari non allacciate alla fognatura comunale laddove l’impiego della sola fossa Imhoff non è praticabile per la mancanza di spazio o per la natura argillosa del terreno che non consentono la realizzazione di una trincea di dispersione per subirrigazione dell’acqua depurata.


    2.2 Modulo base

    I depuratori per utenze maggiori (fino a 600 abitanti) sono realizzati con l’impiego delle quattro tipologie di vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato rettangolari compresi nella rispettiva serie attrezzate e abbinate fra di loro secondo diverse configurazioni che dipendono dallo schema di processo operato dall’impianto.
    Il modulo base delle configurazioni è costituito da un bacino di ossidazione biologica equipaggiato con un sistema di aerazione di profondità e collegato, tramite una condotta sommersa, con un bacino di sedimentazione secondaria dotato di dispositivo di ricircolo del fango sedimentato.


    Bacino di ossidazione biologica

    Nella configurazione più ricorrente, il bacino di ossidazione biologica è equipaggiato con diffusori d’aria a bolle fini del tipo a disco con membrana di gomma sintetica microfessurata posizionati uniformemente sul fondo del bacino e raccordati ad un circuito di tubazioni in PVC alimentato da un gruppo compressore. Tale gruppo comprende due soffianti (di cui una di riserva) del tipo a canale laterale bistadio a basso consumo energetico ciascuna in grado di erogare la portata d’aria e quindi la resa di ossigeno sufficiente a sostenere l’attività batterica nel bacino. Le due soffianti alimentano il circuito di distribuzione di profondità dell’aria mediante le rispettive tubazioni di mandata, munite di valvole di ritegno e di regolazione della portata, che si raccordano ad un collettore principale su cui è innestata la derivazione dell’aria di alimentazione dell’air lift preposto alla estrazione del fango dal fondo del sedimentatore.
    Così conformato e attrezzato, operando ai valori del carico del fango raccomandati dal prospetto A.1 della norma UNI EN 12255-6 (= 0,1 kg BOD5/kg SS x giorno), il bacino di ossidazione biologica provvede a degradare le sostanze inquinanti presenti nell’acqua di scarico ad opera di una flora batterica capace di demolire sia le materie organiche carboniose che l’ammoniaca tramite ossidazione biologica del carbonio presente nelle materie organiche (ad anidride carbonica) e dell’azoto ammoniacale (ad azoto nitrico) a spese dell’ossigeno contenuto nell’aria ivi insufflata dall’aeratore di profondità. I microrganismi catalizzatori delle reazioni di biodegradazione si raccolgono in colonie batteriche (fiocchi biologici) tenuti in sospensione dall’aeratore di profondità. Assimilando le sostanze inquinanti contenute nell’acqua, i microrganismi presenti nei fiocchi proliferano per cui parte di essi (fango biologico di supero) devono essere periodicamente spurgati per mantenere costante la concentrazione dei solidi sospesi nel bacino.

    Bacino di sedimentazione secondaria

    Come uso corrente nei depuratori biologici di piccola potenzialità, la sedimentazione secondaria viene operata da un decantatore statico a flusso ascensionale. Quest’ultimo è realizzato in un bacino costituito da una vasca quadrata o più frequentemente da un comparto quadrato ricavato all’interno di una vasca rettangolare tramite interposizione di un setto divisorio a perfetta tenuta idraulica in quanto realizzato a getto contestualmente con le pareti e il fondo della vasca. Il bacino è conformato con fondo a tramoggia inclinata di 60° ed è equipaggiato con i dispositivi tipici dei sedimentatori a flusso ascensionale: condotta di immissione della miscela acqua-fango, deflettore cilindrico coassiale, canaletta perimetrale di sfioro a profilo Thomson, tutte realizzate in lamiera di acciaio inossidabile. Oltre a tali dispositivi, il bacino è provvisto di un estrattore del fango sedimentato costituito da una pompa o più frequentemente da un air lift. Quest’ultimo consiste tipicamente in una tubo in acciaio zincato alimentato dalle soffianti a servizio del bacino di ossidazione biologica mediante una derivazione che si innesta in una camera di miscelazione aria-fango disposta al fondo del tubo. La diramazione è dotata di valvola manuale di regolazione della portata e valvola automatica di intermittenza che provoca il funzionamento sincopato dell’air lift.
    Così conformato e attrezzato, operando nelle condizioni progettuali del carico idraulico superficiale (= 1 m/h) e del tempo di ritenzione (= 3 h) il bacino di sedimentazione secondaria provvede a separare con la dovuta efficienza l’acqua dai fiocchi di fango presenti nella miscela acqua-fango defluente dal bacino di ossidazione biologica. I fiocchi si depositano sul fondo del bacino mentre l’acqua chiarificata surnatante fuoriesce dal bacino. Il fango sedimentato viene estratto in modo intermittente dall’air lift che provvede a ricircolarlo in testa al bacino di ossidazione biologica. Il funzionamento sincopato dell’estrattore consente di scongiurarne ogni possibilità di intasamento.
    Stante la mancanza di una linea di trattamento del fango, un depuratore costituito da un modulo base può operare solo se il fango biologico di supero viene spurgato dal bacino di ossidazione biologica dove la concentrazione dei solidi sospesi deve essere necessariamente contenuta (= 4000 mg/l) per favorire la loro sedimentabilità. Pertanto il fango prelevato è molto diluito e quindi, anche in condizioni di carico particolarmente basso, il depuratore necessita di spurghi molto frequenti che comportano costi di smaltimento del fango inaccettabili per i settori di utenza a cui questa tipologia di impianto viene impropriamente venduta.


    2.3 Depuratori a schema semplificato

    I depuratori a schema semplificato sono composti da un modulo base abbinato ad un bacino di accumulo, ispessimento e digestione anaerobica del fango biologico di supero, il quale consente di ridurre drasticamente la frequenza di spurgo del fango rendendo al contempo più agevole il suo conferimento ad centro di trattamento esterno.


    Il bacino di accumulo del fango comunica per troppo pieno con il contiguo bacino di ossidazione biologica attraverso una apertura praticata sul bordo superiore della parete di confine ed è alimentato da una diramazione di spurgo innestata sulla tubazione di ricircolo del fango sedimentato ambedue munite di valvola di intercettazione a valle dell’innesto.
    In condizioni di esercizio, la valvola di ricircolo viene tenuta aperta e quella di spurgo chiusa. Periodicamente, un campione di miscela di acqua e fango biologico deve essere prelevato dal bacino di ossidazione e lasciato decantare per 30 minuti in un cono Imhoff. Quando l’esame visivo del cono evidenzia un eccesso di fango, occorre provvedere alla estrazione di una parte del fango dal bacino di ossidazione in modo da mantenere costante la concentrazione dei solidi sospesi. Questa operazione si effettua chiudendo la valvola di ricircolo e aprendo quella di spurgo per un certo periodo di tempo. Il fango conferito al bacino di accumulo si deposita sul fondo mentre il surnatante tracima nel bacino di ossidazione attraverso l’apertura di comunicazione. Quando il fango si approssima alla superficie libera, il bacino deve essere svuotato tramite autospurgo. Nell’intervallo fra due prelievi, il fango accumulato viene digerito anaerobicamente per cui perde una parte della frazione volatile dei solidi sospesi che viene rimossa sotto forma di emissioni gassose (metano, anidride carbonica, ecc.) ed inoltre subisce un ulteriore ispessimento per compressione degli strati inferiori per cui, all’atto del prelievo, il fango risulta ampiamente ispessito e stabilizzato.
    Questi depuratori sono prodotti in quattro versioni fino a una potenzialità di 160 abitanti equivalenti.


    2.4 Depuratori a schema tradizionale

    I depuratori a schema tradizionale sono costituiti da un modulo base abbinato ad un bacino di preaerazione e bilanciamento idraulico e ad una fossa Imhoff.


    Bacino di bilanciamento idraulico

    Il bacino di bilanciamento idraulico è equipaggiato con un circuito di aerazione di profondità e con una pompa sommersa per rilancio dell’acqua. Il circuito di aerazione è costituito da diffusori d’aria a bolle grosse del tipo a tubi forati non intasabili ed è alimentato da una apposita soffiante. La pompa di rilancio è collegata ad una tubazione di sollevamento a cui sono raccordate una tubazione di mandata ed una di ricircolo ambedue munite di valvola di regolazione della portata. La tubazione di mandata alimenta i canali di sedimentazione della fossa Imhoff o direttamente il bacino di ossidazione biologica tramite raccordi muniti di valvole di intercettazione.
    Una volta regolate le valvole montate sulle tubazioni di mandata e di ricircolo, la pompa provvede ad alimentare l’impianto ad una portata uniforme (pari alla portata di progetto) nell’arco delle 24 ore giornaliere in virtù della capacità di accumulo del bacino che assorbe gli eccessi di scarico nelle ore di punta; al contempo le acque di varia natura vengono omogeneizzate e deodorate per effetto del rimescolamento e della ossigenazione provocati dall’aria insufflata dalla soffiante attraverso il circuito di aerazione. La particolare soluzione costruttiva della linea di rilancio (mandata + ricircolo) riduce il rischio di intasamenti a basse portate in corrispondenza della valvola di regolazione.

    Fossa Imhoff

    La fossa Imhoff è dotata di due canali longitudinali di sedimentazione entro i quali la frazione sedimentabile dei solidi sospesi contenuti nell’acqua (fango primario) si separa per gravità e, dopo aver attraversato le aperture inferiori, si deposita sul fondo del sottostante comparto di digestione, mentre l’acqua prechiarificata defluisce nel contiguo bacino di ossidazione biologica. Ove il caso, per esempio in presenza di scarichi con un basso carico organico o durante la fase di avviamento dell’impianto, la sedimentazione primaria può essere esclusa rilanciando l’acqua dal bacino di bilanciamento direttamente in quello di ossidazione operando sulle valvole montate sulle tubazioni di mandata. Il fango biologico di supero (fango secondario) viene conferito al comparto di digestione da una diramazione di spurgo innestata sulla tubazione di ricircolo del fango sedimentato ambedue munite di valvola di intercettazione a valle dell’innesto. Il fango di risulta dal ciclo depurativo (misto di fango primario e secondario) accumulato nel comparto digestione deve essere prelevato periodicamente tramite autospurgo. Nell’intervallo fra due prelievi, il fango viene digerito anaerobicamente e perde parte della frazione volatile della sostanza secca che viene rimossa sotto forma di emissioni gassose (metano, anidride carbonica, ecc.) e per di più subisce un ulteriore e definitivo ispessimento per compressione degli strati inferiori. All’atto del prelievo, il fango risulta ampiamente ispessito e stabilizzato.
    Questa tipologia di impianto viene prodotta in sei versioni di potenzialità fino a 600 abitanti equivalenti, per cui risulta particolarmente adatta al trattamento delle acque di scarico di centri residenziali di media consistenza o di piccoli comuni e frazioni comunali laddove non sia richiesta la denitrificazione dell’azoto ammoniacale.


    2.5 Depuratori a schema nitro-denitro

    I depuratori a schema nitro-denitro sono dotati, oltre ai già descritti componenti dei depuratori a schema tradizionale, di un modulo di denitrificazione costituito da un bacino non aerato equipaggiato con un miscelatore sommerso del tipo ad elica. Al contempo, nel bacino di ossidazione biologica è installata una pompa di ricircolo al bacino di denitrificazione dove è altresì ricondotta la tubazione di mandata della pompa di estrazione del fango dal bacino di sedimentazione secondaria che, nello specifico, sostituisce l’air lift. Le due pompe sono del tipo centrifughe con girante a vortice per cui viene ridotto al minimo lo stress esercitato sui fiocchi di fango.


    L’inserimento del bacino di denitrificazione nella configurazione di un depuratore tradizionale permette di realizzare due ambienti, uno anossico e l’altro aerobico, dove la miscela di acqua fango biologico viene rapidamente e continuamente alternata per effetto del ricircolo dal bacino di ossidazione biologica a quello di denitrificazione.
    Il principio di base del processo depurativo anossico/aerobico è che per effetto della rapida e continua alternanza di condizioni anossiche e aerobiche, nel liquame si genera e sopravvive uno spettro di microrganismi aerobi facoltativi in grado di degradare sia le materie organiche carboniose che l’ammoniaca presenti nelle acque di scarico. La biodegradazione è provocata dalle reazioni di ossidoriduzione che avvengono nel reattore aerobico (ossidazione del carbonio organico residuo ad anidride carbonica e dell’azoto ammoniacale ad azoto nitrico a spese dell’ossigeno contenuto nell’aria ivi insufflata dagli aeratori) e nel reattore anossico (riduzione dei nitrati ricircolati dal reattore aerobico ad azoto molecolare gassoso con contestuale ossidazione del carbonio contenuto nelle materie organiche presenti nelle acque di scarico).
    I microrganismi catalizzatori delle dette reazioni si raccolgono in colonie batteriche (fiocchi biologici) tenuti in sospensione dall’agitatore meccanico nel reattore anossico e dall’aeratore nel reattore aerobico. Assimilando le sostanze inquinanti, i microrganismi presenti nei fiocchi proliferano per cui parte di essi (fango biologico di supero) deve essere periodicamente spurgato per mantenere costante la concentrazione dei solidi sospesi nei due bacini. Ove richiesta, la rimozione del fosforo può essere effettuata per precipitazione chimica operata direttamente all’interno del complesso anossico/aerobico (co-precipitazione) con conseguente rimozione del precipitato insieme al fango biologico di supero. Nel tal caso, è necessario dotare l’impianto di una stazione di dosaggio dell’agente chimico precipitante (una soluzione acquosa di cloruro ferrico) comprensiva del serbatoio di contenimento del prodotto e della pompa dosatrice.
    Operando con i valori del carico del fango raccomandati della norma UNI EN 12255-6 (0,07 - 0,09 kg BOD5/kg SS x giorno), i depuratori a schema nitro-denitro sono in grado di rimuovere con elevata efficienza sia le materie organiche carboniose che l’azoto ammoniacale e nitrico.
    Questa tipologia di impianto viene prodotta in sei versioni di potenzialità fino a 600 abitanti equivalenti, per cui risulta particolarmente adatta al trattamento delle acque reflue industriali ad alto contenuto di azoto oppure delle acque reflue domestiche o urbane scaricate da insediamenti che recapitano in corsi d’acqua ricadenti in aree sensibili per le quali è prescritto un limite di emissione per la concentrazione dell’azoto totale nell’acqua depurata che non può essere conseguito senza un trattamento specifico.


    2.6 Depuratori a schema SBR

    I depuratori a schema SBR (Sequencing Batch Reactors) sono composti da due reattori costituiti da altrettanti bacini ciascuno dei quali è equipaggiato con diffusori d’aria a bolle fini alimentati da tre soffianti (di cui una di riserva), miscelatore meccanico sommerso, pompa sommersa per lo spurgo del fango e pompa galleggiante per l’estrazione dell’acqua depurata. I reattori sono abbinati a un bacino di preaerazione e bilanciamento idraulico degli scarichi, munito delle pompe di rilancio ai reattori, e a un bacino di accumulo e digestione anaerobica del fango biologico di supero.
    I due reattori operano in parallelo. Il primo esegue 4 cicli giornalieri ciascuno di 6 ore composto dalle fasi di trattamento di seguito illustrati, il secondo esegue gli stessi cicli ma sfasati di 3 h.



    Operando il ciclo di trattamenti sopra descritto con i valori del carico del fango raccomandati della norma UNI EN 12255-6 (0,07 - 0,09 kg BOD5/kg SS x giorno), i depuratori a schema SBR sono in grado di rimuovere con elevata efficienza sia le materie organiche carboniose che l’azoto ammoniacale e nitrico in perfetta analogia con i depuratori a schema nitro- denitro.
    Questa tipologia di impianto, prodotta in due versioni per potenzialità di 500 e 1000 utenti, può costituire una valida alternativa ai depuratori biologici a fanghi attivi a schema tradizionale per la sua notevole semplicità costruttiva e operativa.


    2.7 Depuratori a schema contatto-stabilizzazione

    Nei depuratori a schema contatto-stabilizzazione il bacino di ossidazione biologica è suddiviso in due comparti, uno di contatto e l’altro di stabilizzazione di volume circa tre volte superiore. Il comparto di contatto comunica tramite condotta sommersa con il bacino di sedimentazione secondaria da cui l’air lift ricircola il fango nel comparto di stabilizzazione che a sua volta comunica per troppo pieno con quello di contatto. In genere il sedimentatore è dotato di pacco lamellare.
    Nel comparto di contatto avviene la miscelazione fra il liquame ivi influente e i fiocchi biologici con conseguente adsorbimento all’interno dei fiocchi delle sostanze inquinanti di natura sospesa e colloidale la cui biodegradazione viene completata nel comparto di stabilizzazione. Per tale motivo, lo schema contatto-stabilizzazione è particolarmente indicato per il trattamento delle acqua reflue inquinate prevalentemente da sostanze di natura colloidale.
    Alle portate di progetto, il complesso opera con un tempo di permanenza di 0,8 h nel bacino di contatto e 3 h nel bacino di stabilizzazione con una concentrazione dei solidi sospesi di 3 kg/m3 nel bacino di contatto e 8 kg/m3 nel bacino di stabilizzazione in conformità con i dati raccomandati in letteratura (Metcalf & Eddy - Ingegneria delle acque reflue, tabella 8.16. McGraw-Hill, 2006). Pertanto, grazie all’elevata concentrazione dei solidi sospesi nel bacino di stabilizzazione, i depuratori a contatto-stabilizzazione operano a parità di carico del fango con volumi d’impianto circa 3 volte inferiori a quelli tradizionali. Di conseguenza vengono applicati soprattutto nelle installazioni in ambienti angusti dove la disponibilità di spazio rappresenta un fattore critico.


    2.8 Depuratori a schema MBR

    Nei depuratori a schema MBR (Membrane Biological Reactor) il bacino di sedimentazione secondaria è sostituito da un modulo di filtrazione a membrana (ultafiltrazione) nella funzione di separazione fra l’acqua depurata e i fiocchi di fango biologico che compongono la miscela aerata nel bacino di ossidazione biologica. Il modulo è immerso in una vasca posta a valle e comunicante con tale bacino il quale è attrezzato con particolari aeratori sommersi in grado di erogare aria a bolle fini con portate molto superiori a quelle ottenibili con circuiti di diffusori d’aria di profondità tradizionali. L’impianto viene completato da una unità di trattamento chimico-fisico e disidratazione del fango biologico di supero costituita da un flottatore ad aria disciolta di tipo innovativo (flocculatore-flottatore monoblocco) realizzato in carpenteria metallica e installato fuori terra.
    Il modulo di ultrafiltrazione è tipicamente composto da una serie di elementi a membrana tubolare (sistema a tubi) o piana (sistema a piastre) assemblati in modo da realizzare i canali interni di deflusso del permeato i quali sono collegati ad una pompa di aspirazione che crea la depressione necessaria per il passaggio dell’acqua attraverso i microfori delle membrane. Così conformato, il modulo viene sommerso nell’apposita vasca di contenimento e la tubazione di mandata della pompa di aspirazione viene collegata alla condotta di scarico al corpo recettore o di adduzione al bacino di recupero dell’acqua depurata. Durante il funzionamento, le membrane tendono a sporcarsi perdendo progressivamente a loro capacità di permeazione fino al completo intasamento dei microfori. Per rallentare questo processo, il modulo è dotato di un circuito tubolare forato, alimentato dallo stesso gruppo compressore a sevizio del bacino di ossidazione biilogica, attraverso il quale viene insufflata una corrente d’aria a bolle grosse che investe tangenzialmente le superfici esterne delle membrane allontanando i fiocchi di fango. Tale accorgimento non può eliminare completamente l’intasamento delle membrane per cui, periodicamente, esse devono essere sottoposte a un lavaggio in controcorrente con acqua pulita o con la stessa acqua permeata. A tal fine, il modulo è dotato di un circuito di controlavaggio, con apposita pompa, attraverso il quale viene iniettata acqua in pressione all’interno degli elementi a membrana. Ovviamente il circuito di aspirazione dell’acqua permeata e quello di controlavaggio sono dotati di valvole di intercettazione che consentono di escludere un circuito quando l’altro è in funzione. In ogni caso, il controlavaggio delle membrane non è in grado di ripristinare integralmente la loro capacità di permeazione per cui si instaura un graduale intasamento che comporta l’esigenza di un ricambio periodico delle membrane.
    Peculiarità fondamentale dello schema MBR è che, venendo meno la necessità di sedimentare il fango, è possibile operare con concentrazioni dei solidi sospesi nel bacino di ossidazione biologica molto superiori a quelle realizzabili con uno schema tradizionale (12 - 15 kg/m3 in luogo di 3 - 5) il che consente di ridurre di 3 - 4 volte il volume del bacino a parità di carico del fango. Se si considera che viene anche eliminato il bacino di sedimentazione secondaria, si desume che un depuratore MBR impegna un volume di impianto decisamente inferiore a quello di un depuratore a schema tradizionale di pari potenzialità. Ulteriore peculiarità dello schema in esame risiede nella elevata qualità dell’acqua depurata che, essendo permeata attraverso microfori (soprattutto se di ultrafiltrazione), risulta praticamente esente da solidi sospesi e dal relativo apporto di carico organico, anche in quelle situazioni del fango biologico (bulking, pinpoint floc) in cui l’acqua chiarificata defluente da un bacino di sedimentazione secondaria avrebbe un alto contenuto di solidi sospesi indipendentemente dal corretto dimensionamento del sedimentatore.
    A fronte dei vantaggi sopradetti, a tutt’oggi sussistono ancora alcune incertezze sull’impiego dello schema MBR che derivano soprattutto dal costo dei moduli di filtrazione, dalla durata delle membrane rapportata all’onere della loro sostituzione, dalla semplicità e/o dalla praticabilità delle procedure di controlavaggio delle membrane. Ad ogni buon conto, non c’è dubbio che nel prossimo futuro questa tecnica soppianterà quella tradizionale, anche grazie al continuo evolversi della tecnologia delle membrane, in tutte quelle applicazioni in cui i costi di costruzione e di manutenzione dei moduli di filtrazione saranno bilanciati dai vantaggi derivanti dai minori costi di realizzazione degli impianti e dall’elevata qualità dell’acqua depurata.


    3. Modalità di costruzione e di installazione degli impianti

    Quale che sia la loro configurazione e lo schema di processo adottato, tutti i depuratori biologici a fanghi attivi della serie vengono completamente costruiti in stabilimento. Una volta realizzate le vasche che compongono l’impianto e le relative strutture di rialzo e copertura, i bacini vengono allestiti, secondo i disegni di progetto, con il montaggio di tutta la componentistica interna (diffusori d’aria, pompe e miscelatori sommersi, canali di sedimentazione della fossa Imhoff, attrezzatura del bacino di sedimentazione secondaria) ivi compresi gli innesti alle condotte di entrata/uscita e di collegamento fra le vasche. Il servizio fotografico che segue documenta la sequenza di costruzione in stabilimento di un depuratore a fanghi attivi a schema tradizionale.
    Vengono realizzate tutte le vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato che compongono la struttura di contenimento del depuratore nonché gli elementi di rialzo e copertura.


    Le vasche vengono allestite con differenti componenti impiantistici a seconda della loro specifica funzione nel ciclo depurativo.


    Completato l’allestimento, le vasche e le rispettive strutture di rialzo e copertura vengono caricate sul rimorchio di un camion e trasportate in cantiere dove deve essere preventivamente eseguito lo scavo a misura e deve essere predisposto il piano di posa delle vasche costituito da uno strato di sabbia, un magrone o un massetto di cemento armato a seconda della consistenza del terreno. Una volta calate le vasche a mezzo di una gru di portata adeguata al peso dei manufatti, vengono realizzati i collegamenti idraulici ed elettrici, quindi vengono posate le strutture di rialzo e copertura e viene effettuato il rinterro. In genere l’installazione di un impianto, come documentato dal sottostante servizio fotografico, richiede pochi giorni di lavoro.

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