Impianto perfezionato per il trattamento di acque reflue

Abstract

Negli ultimi anni, a causa dell’incremento dei costi di smaltimento dei fanghi prodotti nel corso dei processi depurativi basati su metodi biologici, si va diffondendo sempre più la tendenza e la necessità di ridurne la produzione direttamente alla fonte, ovvero nel corso dello stesso processo che li genera. Diversi metodi sono proposti in letteratura e molti di essi sono già coperti da brevetto (OSA®, Cannibal®, Biminnex®), applicati ai processi biologici a fanghi attivi convenzionali (CAS). Il limite di questi processi è che una riduzione molto spinta della produzione di fango di supero, ottenuta sottoponendo la biomassa a stress biologico, comporta significativi peggioramenti della qualità dell’effluente, compromettendo, di fatto, l’efficacia del processo depurativo. Parallelamente alla problematica dei fanghi di depurazione, oggi gli impianti di trattamento delle acque reflue sono chiamati a rispettare standard di qualità, per quanto concerne l’effluente depurato, sempre più stringenti, tali da richiedere l’implementazione di processi avanzati e di ottimizzare le performance di processo. L’oggetto del brevetto è uno schema di un impianto per la rimozione biologica dei nutrienti (carbonio, azoto e fosforo) dalle acque reflue, da applicare in sistemi di trattamento biologico avanzato con filtrazione su membrana, del tipo MBR (BioReattori a Membrana – Membrane BioReactor). Esso consente di minimizzare la produzione di fango di supero e di ottimizzare, contemporaneamente, sia le performance depurative del processo biologico che quelle idrauliche di filtrazione della membrana. Il brevetto consiste nell’inserimento di un reattore anaerobico all’interno di uno schema di processo di pre-denitrificazione, tra il reattore anossico e quello aerobico, nella linea di flusso principale del sistema (mainstream). Il reattore anaerobico, avente un tempo di detenzione idraulica di 8 ore, riferito alla portata di alimentazione, opera in parallelo rispetto alla preesistente linea di processo e riceve un flusso influente, pari al 100% della portata alimentata all’impianto, proveniente dal reattore anossico. Dal reattore anaerobico, la miscela liquame-fango procede verso il reattore aerobico, nel quale la membrana opera la separazione solido (fanghi) – liquido (permeato). Il fango viene quindi ricircolato in testa al reattore anossico, mentre il permeato viene allontanato come effluente depurato del sistema. Dal punto di vista del processo, lo stress metabolico nel reattore anaerobico, imposto dalle condizioni di anaerobiosi e carenza di substrato organico (condizioni endogene), quest’ultimo in gran parte rimosso nel reattore di monte (anossico) per il processo di denitrificazione, favorisce il fenomeno della lisi cellulare. Da questo processo si genera un substrato organico secondario (substrato endogeno), costituito dalle cellule batteriche stesse e dal contenuto intracellulare, che viene utilizzato dai batteri stessi come fonte di nutrimento (fenomeno della crescita criptica). In condizioni anaerobiche, questo substrato viene utilizzato da specifici ceppi batterici (batteri fosforo-accumulanti, Phopshorous Accumulating Organisms, PAO) per poter operare la rimozione biologica del fosforo. Il processo consente, quindi, di poter ottenere simultaneamente la rimozione biologica del fosforo, con fonti di carbonio endogeno, con rendimenti di rimozione superiori al 95%, e la riduzione della produzione di fango di supero del 65% operando a temperatura ambiente. Inoltre, la lunga permanenza del fango in condizioni anaerobiche ed endogene, spinge la biomassa ad una più efficace degradazione della sostanza organica derivante dalla lisi cellulare (proteine, carboidrati), che riduce in maniera sensibile lo sporcamento della membrana (fouling) (>200%), diminuendo la frequenza di lavaggi fisici e chimici e preservandone la vita utile. Il brevetto proposto può trovare applicazione in tutti gli impianti per