L'aerazione è parte integrante di qualsiasi processo di trattamento biologico delle acque reflue. L'efficacia del processo dipende in larga misura dalla progettazione del sistema di aerazione. La scelta della tecnologia giusta può fare la differenza per l’efficienza nelle vasche di ossidazione dei depuratori.
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L'aerazione è una tecnica di supporto ai processi biologici che hanno luogo nella seconda fase del processo di trattamento delle acque reflue.
Le acque reflue pre-filtrate che entrano nelle vasche di aerazione contengono ancora ammoniaca e particelle organiche molto piccole che non hanno potuto essere filtrate nelle vasche di sedimentazione.
Grandi quantità di aria compressa vengono introdotte nel processo attraverso un sistema di diffusori superficiali o sommersi. L'obiettivo è quello di alimentare i microrganismi presenti nelle acque reflue e quindi di rimuovere efficacemente i rifiuti e gli inquinanti da esse.
Il processo biologico richiede molta energia, ma è un metodo molto efficiente per trattare le acque reflue, poiché può richiedere anche solo 5-6 ore.
Tipi di processi di aerazione
Esistono diversi tipi di processi di aerazione utilizzati nel trattamento delle acque reflue, sia per lo smaltimento che per il riutilizzo. Alcuni sono più comuni di altri. È importante prendere in considerazione i loro pro e contro in base alle esigenze e agli obiettivi individuali. I metodi di aerazione più diffusi sono:
Processo a fanghi attivi (ASP): l'aria o l'ossigeno vengono introdotti in una miscela di acque reflue prevalentemente trattate e microrganismi contenuti in una vasca di aerazione. I microrganismi si moltiplicano e crescono decomponendo la materia organica, formando una coltre di fango. La miscela entra quindi in un serbatoio di decantazione o in un chiarificatore dove i fanghi si depositano. In questo modo, si separano dall'acqua depurata.
A. Reattore batch sequenziale (SBR) - questo metodo è simile al metodo ASP, tranne per il fatto che viene utilizzato un unico serbatoio per tutto il processo.
B. Bio-Reattore batch sequenziale (SBBR) - questo metodo è simile al metodo SBR. Tuttavia, il processo biologico è qui supportato da un supporto aggiuntivo (un biofilm carrier), anziché dalla sola aerazione. Di conseguenza, il tempo di ritenzione idraulica (HRT) si riduce.
Bioreattore a membrana (MBR) - questo metodo combina un processo a membrana come la microfiltrazione con un processo di trattamento biologico come quello a fanghi attivi.
Reattore a biofilm a letto mobile (MBBR) - in questo metodo si utilizzano supporti in plastica con biofilm per decomporre le sostanze organiche presenti nelle acque reflue.
Prima di scegliere il metodo di aerazione per i processi di trattamento delle acque reflue, è necessario valutare i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna delle opzioni disponibili. È inoltre necessario considerare la migliore soffiante (lobi, vite o turbo) per ciascuna di esse.
L'aerazione fornisce ossigeno disciolto di cui i microrganismi hanno bisogno per svolgere i processi di biodegradazione. I batteri contenuti nelle acque reflue contribuiscono a trattarle e a stabilizzarle, scomponendo la materia organica. Senza una quantità sufficiente di ossigeno, la biodegradazione è lenta e porta a una conversione incompleta degli inquinanti.
Quando avviene in condizioni settiche, il processo vede spesso l'idrogeno e lo zolfo formare idrogeno solforato. Il carbonio viene trasformato in metano o convertito in acidi organici. Questo porta alla creazione di condizioni di pH basso nel bacino, ostacolando il processo di trattamento e accelerando la produzione di odori.
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L'aerazione è una fase cruciale del processo di trattamento delle acque reflue. Contribuisce a rimuovere i composti indesiderati dall'acqua, preparandola per la fase successiva del trattamento. Inoltre, è efficace dal punto di vista dei costi e rispettosa dell'ambiente. La maggior parte degli impianti di trattamento delle acque municipali e industriali utilizza l'aerazione come parte di un processo globale per purificare l'acqua e rimuovere gli agenti inquinanti
Nei processi di aerazione vengono utilizzate diverse tecnologie di soffianti, a seconda della progettazione e del funzionamento del particolare impianto di trattamento delle acque reflue. In generale, il processo di aerazione per le vasche di ossidazione di depuratori richiede una grande quantità di aria che viene fornita da soffianti singole o multiple.
In genere, vengono utilizzate soffianti a lobi e a vite di grandi dimensioni, centrifughe multistadio e turbo. In alcuni impianti più piccoli, vengono utilizzate soffianti a canale laterale con pressioni minime e portate ridotte.
A causa della costante variazione del fabbisogno biologico di aria (BOD) dei processi di aerazione, spesso vengono utilizzate più soffianti. Sono controllate centralmente per garantire un funzionamento efficiente e continuo.
L'aria che le soffianti forniscono al bacino di aerazione ha diverse funzioni. La prima è quella di fornire l'ossigeno necessario per la metabolizzazione dei composti organici presenti nelle acque reflue. L'ossigeno deve essere disciolto per poter essere utilizzato dai microrganismi. Ciò avviene tramite diffusori che producono piccole o microbolle nell'acqua di scarico.
L'energia utilizzata per il processo di aerazione nelle vasche di ossidazione dei depuratori rappresenta in genere tra il 50% e il 60% del consumo energetico totale della struttura. In alcuni casi, la percentuale può raggiungere il 70%.
L'efficienza delle soffianti è quindi una priorità fondamentale, ma l'analisi della sola efficienza energetica nominale non è la migliore misura dei costi operativi a lungo termine.
Ci sono molte altre variabili e condizioni operative da considerare per scegliere la soffiante di aerazione più adatta. Queste includono l'investimento di capitale e i costi operativi e di manutenzione, che insieme sono noti come costo totale di proprietà (TCO).
Lo scopo del TCO è quello di attribuire un valore unico all'intero ciclo di vita di un acquisto di capitale. Nel settore del trattamento delle acque reflue, è necessario prendere in considerazione ogni fase della proprietà, dal prezzo di acquisto iniziale ai costi di energia, manutenzione, riparazione e assistenza.
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Il ciclo di vita medio di un impianto di trattamento delle acque reflue varia tra i 20 e i 25 anni. Specificare le soffianti per un periodo di servizio così lungo può rivelarsi una sfida, soprattutto se si considera la rapida evoluzione della tecnologia negli ultimi decenni. Nel frattempo, i responsabili delle decisioni devono pianificare sia la capacità esistente di un impianto che la sua crescita futura.
Un problema comune negli impianti di depurazione è il sovradimensionamento delle soluzioni nel tentativo di soddisfare la domanda futura. Questo non è necessario e può essere costoso sia in termini di spesa iniziale che di manutenzione continua. La capacità di modulazione è un fattore essenziale che può aiutare a soddisfare le variazioni della domanda in un periodo di tempo. Sebbene sia spesso trascurato al momento della progettazione della parte di aerazione con le soffianti, può avere un forte impatto sui costi di vita del sistema.
Questa sfida può essere affrontata considerando la modulazione delle soffianti nella fase iniziale di selezione. È necessario tenerne conto al momento dell'acquisto delle soffianti per il vostro impianto di trattamento delle acque reflue e bilanciarla con il TCO. Il risultato finale? La soluzione con soffianti più efficiente e conveniente per il vostro impianto, che sia...
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