Depurazione delle acque

Depurazione delle acque

Lo schema a blocchi sotto riportato rappresenta un impianto di depurazione che riceve acqua reflua da una serie di collettori ed è costituito da un trattamento primario, trattamento secondario, digestione anaerobica, condizionamento e filtrazione fanghi che saranno ampiamente descritti in seguito.

Trattamenti primari

I trattamenti primari, di tipo meccanico, rimuovono e riducono i solidi sospesi e galleggianti ma non apportano alcun beneficio alle sostanze disciolte.

I trattamenti primari si compongono in grigliatura - omogeneizzazione - egualizzazione - dissabbiatura - sedimentazione primaria.

Il materiale grigliato e quello proveniente dalla dissabbiatura e deoleazione verrà conferito in discarica di prima categoria.

Analizziamo ora in dettaglio le varie fasi del trattamento primario.

Grigliatura, omogeneizzazione, egualizzazione

Le griglie sono costituite da una serie di sbarre trasversali rispetto al flusso poste ad una distanza che può essere inferiore ai 2cm per le griglie fini, tra i 2 e 4cm per le griglie medie e superiore ai 4cm per le gliglie grossolane. La funzione della griglia è quella di fermare il materiale grossolano come pietre, stracci, lattine ecc. di dimensioni superiori agli spazi delle sbarre. Il materiale trattenuto dalla griglia verrà smaltito.

La cabaletta di afflusso dell'acqua viene dimensionata in modo che la velocità di passaggio dell'acqua attraverso la griglia sia all'incirca o,8 m³/sec. Ciò per evitare che a velocità superiori le particelle grossolane possano incastrarsi tra le sbarre e bloccare o danneggiare il sistema di raccolta automatico.

Scopo dell'egualizzazione e omogeneizzazione è quello di smorzare le fluttuazioni di portata e di qualità dell'alimentazione del refluo in arrivo; tale operazione è fatta in vasche agitate per mezzo di insuffluazione di aria al fine di evitare fenomeni anaerobici con sviluppo di cattivi odori.

	Grigliatura grossolana

Dissabbiatura e deoleazione

Il dissabbiamento viene effettuato in vasche dette dissabbiatori che possono essere longitudinali o circolari e ha come obbiettivo la rimozione di tutte quelle sostanze sospese di piccole dimensioni che danneggerebbero le parti meccaniche in movimento come le pompe e i raschiafanghi.

In queste vasche è possibile, oltre che effettuare la dissabbiatura anche la disoleatura. Il principio di funzionamento di questa apparecchiatura si basa sul rallentamento della velocità dell'acqua dovuta all'allargamento della sezione di passaggio. La velocità ridotta permette alle particelle di olio di risalire e alle sabbie di andare a fondo per poter essere separate. Due coltelli longitudinali scorrono uno sul fondo e l'altro sulla superficie in modo da convogliare sabbie e olii in apposite cabalette di raccolta.

	Dissabbiatore

Sedimentatore principale

Con la sedimentazione, vengono rimosse dalla corrente liquida, tutti i solidi mantenuti in sospensione dalla turbolenza, che non sono stati trattenuti dalla grigliatura e dissabbiatura. Tali materiali si depositano sul fondo e da qui, mediante meccanismi raschiafanghi, inviati al trattamento fanghi. A volte, al fine di favorire la sedimentazione delle particelle di natura colloidale vengono aggiunti reattivi chimici coagulanti.

Al fine di eliminare eventuali sostanze colloidali di piccole dimensioni sfuggite alla sedimentazione, è possibile realizzare una stazione di filtraggio a gravità con letto poroso.

Al termine dei trattamenti primari si dovrebbe ottenere un abbattimento, del carico antropico, del 60% per gli SS e del 30%per il BOD e COD.

	Esempio di sedimentatore circolare

Trattamenti secondari

I trattamenti secondari servono a rimuovere le sostanze organiche disciolte, a ridurre cioè, anche del 90-95% il BOD presente all'uscita dei trattamenti primari.

I processi biologici distruggono la sostanza organica con meccanismi simili a quelli di autodepurazione di un corpo d'acqua, la differenza sta nel fatto che il trattamento avviene in apposite apparecchiature con concentrazioni più elevate al fine di aumentare la velocità e i rendimenti  delle trasformazioni. Un tipo di processo è detto aerobico o ossidazione a fanghi attivi.

In una vasca di opportune dimensioni, il refluo proveniente dai trattamenti primari, viene aggredito da microrganismi  che in presenza di ossigeno fornito artificialmente, consumano il BOD con produzione di materiale biologico:

sostanza organiche + O₂  microrganismi CO₂ + H₂O + NH₄⁺ + minerali + biomassa organica

Per aumentare la velocità della reazione si può aumentare la concentrazione di ossigeno o la concentrazione dei batteri in vasca. La scelta del tipo di batterio da utilizzare determina le dimensioni della vasca e il grado di abbattimento del BOD.

Dopo la vasca di ossidazione troviamo il sedimentatore secondario analogo a quello primario nel quale si separano i fanghi prodotti nella vasca di aerazione costituiti dalla biomassa cresciuta a spese del carico organico. Le sostanze estratte dal sedimentatore secondario vengono divise in due categorie: una parte viene riciclata nella vasca di ossidazione, un'altra parte viene estratta come fanghi di esubero e inviati al trattamento fanghi (fanghi secondari).

Al termine del trattamento biologico si ha un ulteriore abbattimento del 90% anche dei solidi sospesi. Se i valori di BOD, SS e COD rientrano nei limiti delle normative potrà essere, previa disinfezione al cloro, immesso nel corpo idrico recettore.

Linea Fango

Dal sedimentatore primario e da quello secondario, vengono estratti i fanghi primari e secondari; tali fanghi sono una miscela di parti solide e microrganismi di origine per lo più fecale. Molto spesso i fanghi secondari vengono inviati al sedimentatore primario dal quale poi sarà estratto un mix col vantaggio di avere una portata di fango inferiore.

Ispessitore

La prima fase del trattamento fanghi prevede un ispessimento dove  si riesce a scendere ad un valore di umidità del 95%. L'ispessitore è una semplice vasca di sedimentazione che sfrutta la forse di gravità ed eventualmente è previsto l'utilizzo di reagenti chimici al fine di favorire il processo. È dotato di un meccanismo raschiafanghi per la raccolta dal fondo del fango ispessito, mentre il surnatante, fortemente inquinato di BOD, viene riportato in testa all'impianto di depurazione. La superficie dell'ispessitore è ricoperta da sfere di plastica nera per ridurre l'emissione di esalazioni maleodoranti.

Pastorizzazione dei fanghi

La condizione essenziale per rendere igienicamente accettabili i fanghi degli impianti di depurazione è data dall'eliminazione dei germi patogeni.

Tra i vari sistemi fino ad ora impiegati quello più utilizzato era quello della pastorizzazione pratica a valle della digestione anaerobica. Purtroppo, però sono stati riscontrati continui fenomeni di ricontaminazione del fango, così pastorizzato, sia su quello distribuito sui terreni agricoli che su quello sottoposto a stoccaggio. Il problema è stato risolto, in questi ultimi anni, col trattamento di pastorizzazione a monte della digestione (detta anche prepastorizzazione) col sistema denominato "mesodermico" che presenta anche il vantaggio di una maggiore produzione di gas. Tale sistema di trattamento del fango è costituito da un processo continuo durante il quale il fango fresco prima di venire immesso nel di gestore, viene portato ad una temperatura di 70°C per la durata di 30 minuti e successivamente raffreddato alla temperatura di digestione.

A tale scopo vengono impiegati scambiatori di calore in controcorrente per riscaldare e raffreddare il fango prima della digestione.

Digestione anaerobica

Obiettivo della stabilizzazione biologica è quello di ridurre di almeno il 50% le sostanze organiche putrescibili (VSS) e ridurre parzialmente la carica batterica residua.

Nella digestione anaerobica, microrganismi in assenza di ossigeno degradano le molecole organiche a composti gassosi fortemente maleodoranti (CH₄, H₂S, NH₃, ecc.).

Una classica digestione anaerobica è costituita da due fasi principalmente, la prima di miscelazione e riscaldamento e la seconda di separazione e postispessimento.

Il fango ispessito permane nel di gestore per 25 giorni a una temperatura di 35 °C e il mescolamento è ottenuto per via dello stesso gas che si produce.

Il gas può essere usato per il mantenimento della temperatura del di gestore.

Alla fine dei trattamenti il surnatante, carico di BOD è riportato in testa all'impianto.

Condizionamento e filtrazione

Il condizionamento serve a migliorare la filtrabilità dei fanghi. Il fango, proveniente dalla digestione anaerobica  viene additivato di calce e cloruro ferrino per migliorarne la disidratabilità e infine è avviato alla filtrazione.

Con la disidratazione meccanica per via di nastropresse è possibile ottenere un fango con tenore in secco maggiore del 20% per cui palabile e conferibile in discarica.