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I REATTORI SBR PER IL TRATTAMENTO DI EFFLUENTI CIVILI E INDUSTRIALI

ESPERIENZE DI ESERCIZIO RENDIMENTI

E VARIANTI DI PROCESSO

Maurizio Cattin

Ser.Eco. Depurazione Acque S.r.l. 30030 Pianiga (VE) – Italia

INTRODUZIONE

La seguente presentazione illustra alcune esperienze di esercizio di impianti SBR, costruiti con diverse varianti impiantistiche affrontando in particolare:

- Applicazioni tipiche per scarichi di natura domestica al servizio di villaggi turistici, comunità in genere e simili.

- Risultati ed esperienze di esercizio conseguiti su applicazioni di scarichi industriali.

- Alcune varianti al classico processo con caricamento discontinuo, frequentemente utilizzato nei piccoli impianti industriali o nel trattamento di reflui ad elevato carico organico, in carenza od eccesso di nutrienti o per contrastare i fenomeni di bulking.

- Sistemi di ossigenazione e sistemi di scarico dell’effluente depurato con alcuni accorgimenti adottati per minimizzare o annullare l’effetto trascinamento dei fanghi con l’effluente depurato.

- In conclusione si accennano alle possibili tecniche di ampliamento o potenziamento adottando due differenti tecnologie.

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ESPERIENZE ED APPLICAZIONI

La SERECO opera quasi esclusivamente nella progettazione e fornitura di impianti di tipo biologico a fanghi attivi ed ha sempre privilegiato nelle scelte di processo, la tecnica SBR, superando, un tempo, le diffidenze da parte di Enti di Controllo, che vedevano questi impianti come dei sistemi “furbi” per evitare lo scarico continuo e quindi i controlli improvvisi.

Di fatto questi pregiudizi sono oggi del tutto scomparsi, vista la crescente importanza al livello internazionale che è stata attribuita a questa tecnologia.

Anche legare questa tecnica solo ai piccoli impianti di depurazione non corrisponde al vero, esistono nel mondo SBR di 400.000 A.E., e per portate fino a 200.000 mc/g (Rif. EarthTech Cass div. U.S.).

Lo sviluppo degli SBR è stato senz’altro favorito dalla semplicità impiantistica e dalla flessibilità di tali sistemi, che consentono un loro rapido ed efficace adattamento alle più svariate condizioni di esercizio.

Numerose applicazioni sono state fatte dalla SERECO SRL di Venezia, sia direttamente, per i propri clienti, sia indirettamente per mezzo dei progetti forniti a terzi soprattutto nel settore degli impianti per reflui industriali.

SER.ECO con 140 SBR costruiti, dispone di un bagaglio di esperienza notevole. Tra le documentazioni storiche funzionali relative alle performance operative degli impianti SBR abbiamo prelevato alcune analisi elaborando dei grafici che alleghiamo alla presente e che fanno parte delle tabelle allegate alla presentazione.

Raggruppando le applicazioni per tipologie di utilizzo la scelta della tecnologia SBR è prevalente:

19 14

16 17

22 54

11 8

29 4

15 7

19 5

9 2

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Impianti SBR realizzati (N°140)

LavanderIe e tintorie

Cantine

Civili

Macelli-salumifici

Ristoranti - alberghi - villaggi t.

Caseifici

Mense

Industria alimentare

Settori di intervento

SBR Altre tipologie

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Si noti come nel settore di intervento degli scarichi di natura civile, l’istogramma sia sbilanciato per gli impianti tradizionali, mente al contrario nei civili assimilabili, quali ristoranti, hotel e villaggi turistici l’andamento sia opposto.

Questo fatto non sta tanto a significare un minore interesse nell’utilizzare la tecnica SBR per trattare liquami civili di tipo residenziale, ma il fatto che la maggior parte degli impianti comunali presi in considerazione erano appalti pubblici su progetto tradizionale, oppure caratterizzati da fognature di tipo unitario, e quindi meno adatte ai processi SBR, che trova il suo utilizzo migliore nel trattamento di reflui per fognature nere, dove le acque da depurare confluiscono con andamento temporale controllabile.

SCARICHI CIVILI E ASSIMILABILI A questo proposito è importante evidenziare la grande discontinuità degli scariche dei piccoli insediamenti urbani:lo scarico idrico che arriva al depuratore è simile a quello del consumo sfasato solo del tempo necessario al deflusso fognario.

Le portate sono generalmente assai elevate nelle ore mattutine e nelle prime ore serali, molto basse se non nulle nelle ore notturne.

In un SBR per scarichi civili senza vasca accumulo, l’orario migliore per effettuare il ciclo di decantazione e scarico è quello notturno, con scarico effluente verso le 4 di mattina, (orari proibitivi per il campionamento per questo è possibile utilizzare campionatori automatici.

Mentre per gli scarichi civili da insediamenti urbani è evidente che tanto più le punte sono elevate, tanto minore è la loro durata e quindi maggiore è la possibilità di una loro laminazione già in rete fognaria, negli scarichi civili da agglomerati residenziali, villaggi turistici e lottizzazioni a forte densità abitativa, i percorsi della fognatura sono molto brevi e per questo i flussi di punta che arrivano ai trattamenti biologici sono praticamente istantanei.

In queste condizioni i tradizionali impianti di depurazione non possono funzionare perché non sufficientemente elastici da garantire effluenti accettabili in concomitanza delle suddette fluttuazioni.

Lo schema SBR risulta per questo il più adatto ed in effetti già numerosi impianti di depurazione a schema classico sono stati, dalla ns. società, convertiti in SBR, specialmente nei villaggi turistici in Puglia, nel Gargano, aggiungendo anche le fasi di nitrificazione – denitrificazione sempre ignorate nella costruzione di questi impianti. Queste modifiche hanno dato ottimi risultati, ed in alcuni impianti che a fatica rientravano nei limiti di tab. 3 acque superficiali è stata raggiunta la tab. 4 per scarichi sul suolo.

Tra gli impianti costruiti ex. novo, o potenziati, le strutture esistenti sono state recuperate come vasche di equalizzazione e si è aggiunto l’SBR sia con la tecnica del monoreattore sia a doppia vasca a cariche alterne.

Un impianto per 4000 villeggianti (provincia di Vibo Valencia) è partito con lo schema SBR a doppia vasca e dopo alcuni anni è stato potenziato 6.000 utenze con la sola aggiunta del decantatore ovviamente in versione raschiato a flusso radiale. La SERECO non prende in considerazione i decantatori a flusso verticale o a letto di fango.

Quasi tutti gli impianti costruiti utilizzano come pretrattamento una grigliatura fine (filtrococlea o rotostaccio) e in genere una vasca di accumulo, dimensioni anche molto ridotte, che funge da sollevamento iniziale.

Nei villaggi turistici il 90% del carico da depurare arriva praticamente in tre periodi al giorno di poche ore: al mattino 8-9, a cavallo di mezzogiorno, e la punta maggiore alle sera dalle 18 alle 20.

Non occorre mai far trovare pieno l’SBR in questi orari di punta.

4

Nel caso dei monoreattori, questi dovranno, per evitare ogni problema, prevedere fare un solo scarico, oppure essere tassativamente dotato di vasca di accumulo a monte per effettuare due scarichi.

Con un reattore a due bacini occorre calibrare i cicli in modo che un reattore sia sempre al minimo prima dei flussi di punta.

La soluzione ideale è rappresentata da un doppio bacino + accumulo, questa soluzione oltre ad essere la più flessibile come funzionamento dei cicli, è particolarmente adatta ai villaggi turistici che lavorano quasi tutto l’anno, ma con 4-5 mesi in bassissimo carico (ad esempio solo il ristorante o qualche residenza aperta oppure nei villaggi tropicali dove la ns. ditta ha già costruito una decina di impianti SBR).

7) Pozzetto scarico 6) Filtrazione (eventuale) 5) Disinfezione

4) Reattori SBR3) Rotostaccio2) Sollevamento Accumulo1) Arrivo liquami

11) Quadro elettrico10) Reattivi9) Disidratazione8) Accumulo fanghi di supero

Ossidazione, nitrificazione,

sedimentazione

Accumulo equalizzazione

Ingresso reflui pretrattati

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SBR a doppia vasca può funzionare con una vasca anche ad un solo ciclo al giorno o ogni due giorni, fino a due cicli/g per arrivare nelle punte ad utilizzare entrambi i reattori fino a tre cicli al giorno.

4) Disinfezione3) Reattore SBR 2) Sollevamento 1) Arrivo liquami

11) Quadro elettrico10) Reattivi9) Disidratazione8) Accumulo fanghi di supero

7) Pozzetto scarico 6) Acqua al riutilizzo5) Filtrazione (eventuale)

Questa della doppia vasca è la soluzione a livello costruttivo è la più compatta.

Ingresso

PPRROOCCEESSSSOO SSBBRR,, DDOOPPPPIIOO

RREEAATTTTOORREE

Ossidazione, nitrificazione, sedimentazione


Due reattori a carica alterna: Vantaggi:

-Da 1 a 3 cicli per reattore -Massimo sfruttamento delle vasche

-Assenza o minimo accumulo

-Grande Flessibilità Svantaggi:

-Doppie macchine installate

-Maggior costo di impianto

1° REATTORE

2° REATTORE

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La vasca di disinfezione e l’eventuale filtrazione finale ricevono scarichi fino 1/6 della portata giornaliera, per cui l’effluente finale può essere più regolare. Opzione questa molto importante nel caso sia previsto il riutilizzo dell’effluente, anche se più costosa a livello impiantistico perché in pratica sono due impianti con doppie attrezzature per ossigenare- miscelare e per scaricare.

Questa tecnica deve tassativamente avere delle pompe di bilanciamento al fine di omogeneizzazione la biomassa fra i due reattori e provvedere allo svuotamento del reattore in pausa a carico minimo.

Con le due vasche alimentate alternativamente diventa anche più facile gestire la riduzione dell’azoto, ed è possibile effettuare la pulizia dello scarico eliminando i fanghi trascinati con il primo avviamento, derivando la prima frazione di scarico alla vasca in riempimento.

La suddivisione dei bacini SBR in due unità oltre ad aumentare la flessibilità, permette di compattare l’impianto perché minimizza la parte di vasca destinata al riempimento e riduce i volume della disinfezione e dell’accumulo, spesso anche non necessario. Nel complesso l’ingombro ed il volume delle vasche può arrivare addirittura ad occupare meno spazio di un depuratore tradizionale.

Vediamo uno schema di un SBR monovasca e uno schema di un SBR a doppia vasca entrambi con disinfezione e senza accumulo.

Alcuni impianti SBR, una decina, sono stati costruiti alle Maldive per villaggi turistici sia in versione monovasca sia a doppia vasca con potenzialità comprese tra i 200 e i 1000 A.E.

7

In genere questi impianti sono mantenuti in eccesso di ossigeno per evitate esalazioni, quindi il parametro

nitrati, che potrebbe diventa il fattore limitante e rappresenta l’impegno di gestione più delicato.

8

Esempi di impianti SBR perfettamente integrati nell’ambiente.

Il depuratore SBR è collocato nel giardino (sotto i tavoli)

Il depuratore SBR “invisibile” (completamente interrato)

9

R EA TT O R E B IO L O G IC O BR EA TT O R E B IO LO G IC O A S TO C C AG G IO AC Q U E TR AT TATE

SA BB IAFILT R O A

ISP E SS IM E N T O F AN G H I

S O LLE VA M E N TO

10

Varianti allo schema classico SBR

E’ opportuno per questo evidenziare che alcune applicazioni che trattano scarichi civili ma provenienti da insediamenti industriali o centri commerciali, la componente azotata è molto elevata in rapporto alla fase carboniosa.

Non è raro analizzare liquami con rapporto BOD/N pari a 1 e comunque sempre sotto 2.

In questi casi dimensionare l’SBR per attuare le fasi di nitrificazione – denitrificazione in simultanea diventa praticamente impossibile: i tempi della denitrificazione non possono essere garantiti.

Passare dalla fase ossidativa in nitrificazione, con ossigeno disciolto sopra 1 mg/l, alle condizioni anossiche della denitrificazione, ossigeno al di sotto di 0,6 mg/l, necessita di tempi relativamente lunghi e ciò specialmente se manca carbonio per la denitrificazione e quindi anche in presenza di una vasca di accumulo se i liquami sono molto diluiti.

Diventa per questo necessario aggiungere una fonte esterna di carbonio. Utilizzare una fonte esterna per condizionare la biomassa tutto il reattore SBR in fase anossica è molto dispendioso, perché i dosaggi aumentano sensibilmente.

Il problema può essere risolto inserendo a monte dell’SBR la vasca anossica denitrificante, con ricircolo di biomassa aerata tramite pompa dall’SBR in modo simile ai classici depuratori a ciclo continuo.

La possibilità di avere una pre-denitrificazione a monte dell’SBR, non pregiudica minimamente la ciclicità delle singole fasi, anzi le migliora perché possibile ridurre la fase anossica a vantaggio dei batteri autotrofi responsabili della nitrificazione biologica. Mantenere attiva la temporizzazione dei sistemi di aerazione – miscelazione del bacino SBR, anche con la predenitrificazione, è un vantaggio perché, oltre ad affinare il processo di riduzione dell’azoto migliorano i rendimenti in generale. L’esperienza dimostra che i fanghi attivi nei sistemi SBR ad aerazione intermittente sedimentano più velocemente, e presentano indici di volume inferiori, dei fanghi attivi solo aerati.

Un funzionamento del tutto simile alla classica predenitrificazione con nitrificazione nell’SBR è utilizzato anche negli impianti industriali ad alto carico organico, ovvero come un 1° stadio semibiologico per selezionare la flora microbica.

E’ noto che inserire un selettore anossico all’ossidazione favorisce lo sviluppo dei batteri detti fioccoformatori, scoraggia selettivamente la crescita dei filamentosi e salva il reattore SBR vero e proprio, da possibili modificazioni delle caratteristiche di sedimentabilità della biomassa, dovute alle punte di carico.

E’ possibile inserire tra il selettore e l’SBR un sistema di decantazione lamellare in modo tale che la concentrazione del fango nel 1° stadio sia molto più alta della concentrazione dell’SBR, ottenendo un funzionamento a doppio stadio più efficace.

Questa tecnica è stata adottata in numerosi impianti industriali dalla Ser.Eco. in particolare nelle cantine di vinificazione da 10 mc/g a 100, con COD da 1500-2000 a 20.000 mg/l.

I sistemi SBR opportunamente realizzati hanno permesso di ottenere risultati eccellenti, che vedono rendimenti di rimozione del COD anche superiori al 99%.

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Spillamento agalleggiante

Ingresso reflui

Scarico depurato

Denitrificazione o selettore


sedimentazione

Ricircolo prime acque/ ispessimento

Esempio di SBR con selettore/denitrificazione a monte

e ricircolo prime acque

PROCESSO SBR, MONOREATTORE CON PROCESSO SBR, MONOREATTORE CON PREPRE--DENITRIFICAZIONEDENITRIFICAZIONE

Rendimenti degli impianti SBR Prima di passare alla fase che illustra le possibili varianti per potenziare gli SBR, illustriamo alcuni grafici che evidenziano i rendimenti che questi impianti hanno fornito.

A titolo indicativo, nei grafici allegati, sono riportate le concentrazioni in uscita, di un depuratore SBR applicato agli scarichi del centro ricreativo sociale “La Nostra Famiglia di Conegliano”.

L’impianto in questione funziona da 8 anni; la sua potenzialità è di 800 A.E., ed ha la caratteristica di avere un solo bacino con un solo ciclo/g di scarico.

Il pretrattamento è limitato alla grigliatura fine con filtro coclea, segue quindi il bacino SBR dove i liquami arrivano in 12-16 ore. Si sfruttano quindi i periodi di minore o nullo afflusso per le fasi di decantazione e scarico.

L’impianto ha dato rendimenti di abbattimento del COD elevatissimi, punte superiori al 98%, e rendimenti di rimozione dell’azoto del 70% sufficienti a rispettare i limiti di tab. 3 acque sup. D.Lgs 152/99.

Senza dosaggio di defosfatante (sali metallici) il rendimento di riduzione medio del fosforo è stato del 38%, sempre nei limiti di legge (Questo rendimento è attribuibile ai valori relativamente elevati di BOD e COD e quindi ad un assorbimento di sintesi più elevato del classico rapporto 100-5-1.

La disinfezione è prevista con acido peracetico (ma ugualmente non utilizzata) perché non richiesta.

La vasca di contatto è dotata di mixer. Lo scarico è con pompa posta su galleggiante, a controllo del 1° scarico con rilievo effettuato nel punto di immissione del liquame che è a 10 metri di distanza dalla vasca, ed protetto da deflettore, cosicché, non influisca nelle condizioni di quiete della zona dove aspira la pompa di scarico effluente.

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COD e BOD ingresso impianto

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

18/09

/1996

16/10

/1996

20/11

/1996

22/01

/1997

16/04

/1997

16/07

/1997

15/10

/1997

15/10

/1997

21/01

/2003

14/04

/2003

09/07

/2003

15/10

/2003

28/01

/2004

16/02

/2004

07/04

/2004

20/07

/2004

06/10

/2004

11/01

/2005

05/04

/2005

05/07

/2005

04/10

/2005

MEDIA

Periodo

COD

e B

OD

(mg/

l)

-4,00-3,50-3,00-2,50-2,00-1,50-1,00-0,500,000,501,001,502,002,503,003,504,00

Rapp

orto

CO

D/B0

D

B.O.D.5 (O2) C.O.D. (O2) IN RAPPORTO COD/BOD

Impianto: "ASS. N. F."

835

338

SCARICHI CIVILI E /O ASSIMILATISCARICHI CIVILI E /O ASSIMILATI

COD rendimento

0

20

40

60

80

100

120

18/09

/1996

20/11

/1996

16/04

/1997

15/10

/1997

21/01

/2003

09/07

/2003

28/01

/2004

07/04

/2004

06/10

/2004

05/04

/2005

04/10

/2005

Periodo

CO

D I

N e

OU

T (m

g/

rendimento abbattimento COD


Valore anomalo COD in ingresso 102 mg/l, uscita 35mg/l

media abbattimento COD 93,6%


13

RENDIMENTO AZOTO NITRO DENITRO SIMULTANEA

12

16 7

4

60

4 4

2529

38

47

31

24

51

40 39

22

6

17

0,1 0,1 0,2 0,3 1,0 0,7 0,4 0,4 1,4 0,2 0,7 0,3 0,62,7

0,1 0,1 1,3 0,3 0,9 0,1 0,1

23

0,6

14

86 5 5

106 6

10

18

8 6

18 19

6 8

18

4 46

9

-1

9

19

29

39

49

59

18/09

/1996

16/10

/1996

20/11

/1996

22/01

/1997

16/04

/1997

16/07

/1997

15/10

/1997

15/10

/1997

21/01

/2003

14/04

/2003

09/07

/2003

15/10

/2003

28/01

/2004

16/02

/2004

07/04

/2004

20/07

/2004

06/10

/2004

11/01

/2005

05/04

/2005

05/07

/2005

04/10

/2005

MEDIA

Periodo

AZO

TO I

N e

OU

T (m

g/l)

Ammoniaca (NH4) IN Ammoniaca (NH4) OUT

Nitriti (N) OUT Nitrati (N) OUT



Abb. Medio N =72,2%

FOSFORO

9

65 5

6

4 43

7

4

10

2

17

5

3

5

3

7

9

53 4

2

5 5

1

43 3

43

2 23

2 12

33

6

1

0

23

38

24

64

-14 -14

6250

39

7283

63

35 33

50

23

39 38

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

18/09

/1996

16/10

/1996

20/11

/1996

22/01

/1997

16/04

/1997

16/07

/1997

15/10

/1997

15/10

/1997

21/01

/2003

14/04

/2003

09/07

/2003

15/10

/2003

28/01

/2004

16/02

/2004

07/04

/2004

20/07

/2004

06/10

/2004

11/01

/2005

05/04

/2005

05/07

/2005

04/10

/2005

MEDIA

Periodo

FOSF

OR

O IN

e O

UT

(mg/

l)

-50

-30

-10

10

30

50

70

90R

endi

men

to (%

)

Fosforo totale (P) IN Fosforo totale (P) OUT rendimento abbattimento P



Abb. Medio P =38%

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Riportiamo dei grafici che riassumilo i rendimenti di SBR per reflui di cantine.

COD ingresso , uscita e rendimenti

20 136 67 112 40 122 72 44 58 70 220 41 55 20 66 110 44 37 92 88 144 22 36 52 55 6771

78 73 25

020004000

60008000

100001200014000

160001800020000

16/1

2/05

15/1

1/05

4/10

/05

16/9

/05

16/6

/05

28/4

/05

7/4/

05

9/2/

05

27/1

2/04

14/1

0/04

30/9

/04

13/7

/04

17/5

/04

14/3

/04

27/1

/04

Periodo

CO

D I

N e

OU

T (m

g/l).

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

Ren

dim

ento

(%)

COD IN mg/l COD OUT mg/l rendimento

Impianto: V. D.

Rendimento medio: 95%

SETTORE INDUSTRIALE: CANTINESETTORE INDUSTRIALE: CANTINE

SETTORE INDUSTRIALE: CANTINESETTORE INDUSTRIALE: CANTINE


40 110

43 120

189

33 67 25 110

33 57 60 133

67 45 22 27 71 122

56 55 32 23 43 90 84 43 142

96

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

29/12

/05

6/10/0

5

12/9/

05

22/7/

05

30/5/

05

15/3/

053/1

/05

18/11

/04

30/9/

04

24/8/

04

24/6/

045/4

/042/2

/04

17/10

/038/9

/03

Periodo

CO

D I

N e

OU

T (m

g/l).

.

91

92

9394

95

96

9798

99

100

Ren

dim

ento

(%)


Impianto: Viticoltori riuniti

Rendimento medio: 97,6%

15

APPLICAZIONI SBR PER TINTORIE E LAVANDERIE INDUSTRIALI Tutti gli impianti SBR realizzati nel settore delle tintorie e lavanderie industriali operano con elevati rendimenti di rimozione del COD/BOD, con valori che dipendono prevalentemente dalle caratteristiche di biodegradabilità dei reflui.

La valutazione del carico del fango risulta essere un valore legato essenzialmente alla variabilità di composizione dei reflui in ingresso ed alle estrazioni del fango di supero,che avvengono in modo discontinuo, anche ad intervalli decisamente lunghi.

Ciò non permette di valutare l’età del fango secondo i modelli classici dei fanghi attivi.

Il carico del fango in questi impianti è essenzialmente legato alla riduzione dei tensioattivi. In particolare si evidenzia una relazione tra carico del fango e rendimento di abbattimento dei tensioattivi: tanto maggiore è il carico e l’età del fango tanto maggiore è l’abbattimento.

Tutti gli impianti SBR al servizio di questi insediamenti sono equipaggiati con vasca di accumulo equalizzazione.

Nelle tintorie è prevista la vasca anossica a monte come selettore di biomassa.


103

71 29 55 94 32 24 37 23 92 97 145

32 45 30 67 80 88 33 30 44 33 122

82266

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

27/12

/05

18/10

/05

23/6/

05

29/6/

005

21/2/

05

24/2/

05

29/12

/04

23/11

/04

27/9/

04

12/7/

04

31/5/

04

26/2/

048/1

/04

Periodo

CO

D I

N e

OU

T (m

g/l).

84

86

88

90

92

94

96

98

100

102

Ren

dim

ento

(%)


Impianto: LB

Picco di i

SETTORE INDUSTRIALE: LAVANDERIE E TINTORIESETTORE INDUSTRIALE: LAVANDERIE E TINTORIE

Rendimento medio: 96,6%

16

TENSIOATTIVI INGRESSO E USCITA

22

88

112

44

12 8

45

89

121

3317

34

11

118

229

23

90

62

12

129

64

1,51,50,4

2,8

0,80,20,40,81,31,12

0,50,5 0,3 0,3

2,31,1

4,8

0,60,40,50,840,330,50,5

0

50

100

150

200

250

27/12

/05

18/10

/05

23/6/

05

29/6/

005

21/2/

05

24/2/

05

29/12

/04

23/11

/04

27/9/

04

12/7/

04

31/5/

04

26/2/

048/1

/04

Periodo

Tens

ioat

tivi i

n in

gres

so (m

g/l)

0

5

10

15

20

25

Tens

ioat

tivi i

n us

cita

(mg/

l)

Tensioattivi totali IN (mg/l) Tensioattivi totali OUT (mg/l)

Impianto: LBSETTORE INDUSTRIALE: LAVANDERIE E TINTORIESETTORE INDUSTRIALE: LAVANDERIE E TINTORIE

RENDIMENTO SUI TENS. TOT. IN FUNZIONE DEL CARICO DEL FANGO SUL TENSIOATTIVO

0,98

4,275,05

1,93

0,500,35

1,87

3,54

5,22

1,470,77

1,440,48

4,99

10,18

1,25

3,722,82

0,46

5,23

2,65

88

90

92

94

96

98

100

102

27/12

/05

18/10

/05

23/6/

05

29/6/

005

21/2/

05

24/2/

05

29/12

/04

23/11

/04

27/9/

04

12/7/

04

31/5/

04

26/2/

048/1

/04

Periodo

REND

IME

NTO

IN %

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

grTE

NS/K

gSS

T

rendimento Carico del fango in tensioattivi (gr Tens/KgSST)

Impianto: LBSETTORE INDUSTRIALE: LAVANDERIE E TINTORIESETTORE INDUSTRIALE: LAVANDERIE E TINTORIE

17


60 88 74 47 56112

11 37 36 55 62 24 10 16 35 10 20115

600

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

23/12

/05

28/11

/05

29/11

/05

15/11

/05

26/10

/05

30/9/

05

31/5/

05

21/2/

05

10/1/

05

27/5/

047/1

/04

14/1/

03

23/1/

024/9

/02

14/6/

02

17/1/

/2002

2/10/0

1

27/6/

01

21/1/

01

Periodo

CO

D I

N e

OU

T (m

g/l).

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

100,0

105,0

Ren

dim

ento

(%)


Impianto: EURSBR a roppio reattorePortata: 200-300mc/g

Picco di carico


TENSIOATTIVI INGRESSO E USCITA

2224

12

27

14

22 23

28

17

21

34

11

3234

27

11

22

12

23

4,62

0,5 1,2 20,3

1,80,2 0,44

20,85

1,90,1 0,2

1,40,2 0,2

1,70,05

2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

23/12

/05

28/11

/05

29/11

/05

15/11

/05

26/10

/05

30/9/

05

31/5/

05

21/2/

05

10/1/

05

27/5/

047/1

/04

14/1/

03

23/1/

024/9

/02

14/6/

02

17/1/

/2002

2/10/0

1

27/6/

01

21/1/

01

Periodo

Tens

ioat

tivi i

n in

gres

so (m

g/l)

-5

0

5

10

15

20

25

Ti

ttiii

it(

/l)

Tensioattivi totali IN (mg/l) Tensioattivi totali OUT (mg/l)

Impianto: EUR


18


RENDIMENTO RIDUZ. TENSIOATTIVI IN FUNZIONE DEL C.F. SUL TENSIOATTIVO

79,0

97,990,0 92,6

97,991,8

99,1 98,488,2

96,0 94,499,1 99,4 95,9 99,3 98,2

92,399,6

91,3

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

23/12/05

28/11/05

29/11/05

15/11/05

26/10/05

30/9/05

31/5/05

21/2/05

10/1/05

27/5/047/1/04

14/1/03

23/1/024/9/02

14/6/02

17/1//2002

2/10/01

27/6/01

21/1/01

Periodo

Ren

dim

ento

(abb

attim

ento

tens

ioat

tivi)

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

grTE

NS

/KgS

ST

rendimento (abbattimento tensioattivi)Carico del fango in tensioattivi (gr Tens/KgSST)Log. (Carico del fango in tensioattivi (gr Tens/KgSST))

Impianto: EUR

Alcuni esempi di valori di COD IN e OUT (valori medi di alcuni impianti)

1100

5470

4500

1600

1200890

658820

2800

5100

1670

1020

23 33 22 46 64 31 43 50 9 35 20 78

97,9

99,4 99,5

97,1

94,7

96,5

93,593,9

99,799,3

98,8

92,4

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

LavanderiaFeltrina

Cas. Molin. Az. Agr.Ru. Sup.

Fellugamarco srl

CantinaLevorato

CantinaLevorato

Garden -Club

Bauer SalumificioPoltronieri

Salumificiodi Vigliano

Fattorie delSole

Lavanderiadel bono

CO

D IN

(mg/

l)

88

90

92

94

96

98

100

102

CO

D O

UT

(mg/

l)

COD medio IN mg/l COD OUT mg/l rendimento

19

DEPURATORE PER CANTINA

(imbottigliamento)

Ingresso Uscita

Solidi sospesi totali (SST) mg/l 220 15

B.O.D.5 mg/l 1450 20

C.O.D. mg/l 3050 43

Ammoniaca (NH4) mg/l <0,1

Nitriti (N) mg/l <0,05

Nitrati (N) mg/l

22,4

(TKN) <5

Fosforo totale (P) mg/l 4,3 <1,5

Tensioattivi (totali) mg/l 4,5 <0,5

DEPURATORE INDUSTRIA ALIMENTARE Ingresso Uscita

Solidi sospesi totali (SST) mg/l 440 <10

B.O.D.5 mg/l 616 <10

C.O.D. mg/l 722 26

Ammoniaca (NH4) mg/l 0,1

Nitriti (N) mg/l 0,05

Nitrati (N) mg/l

81

(NTK) 6,6

Fosforo totale (P) mg/l 16 0,2

Tensioattivi (totali) mg/l 8,8 0,5

Cloruri mg/l 62 74

Grassi e oli Animali / vegetali mg/l 33 <0,5

DEPURATORE PER INDUSTRIA ITTICA Ingresso Uscita SBR Uscita MBR

Solidi sospesi totali (SST) mg/l 14080 36 <10

B.O.D.5 mg/l 5700 33 <10

C.O.D. mg/l 9750 91 22

Ammoniaca (NH4) mg/l 0,5 0,6

Nitriti (N) mg/l 0,5 0,4

Nitrati (N) mg/l

144

(TKN) 19 6,9

Fosforo totale (P) mg/l 18,2 4 2

Cloruri mg/l 685 720 870

Grassi e oli Animali / vegetali mg/l 33 <0,5 <0,5

20

Sistemi di ossidazione Nella scelta dei sistemi di ossigenazione occorre considerare in prima analisi due esigenze prioritarie:

1. L’ossigeno deve essere distribuito non nelle 24 ore ma da 20 fino a 10 ore al giorno (nitrificazione denitrificazione in simultanea)

2. I sistemi di ossigenazione devono trasmettere alla biomassa una densità di potenza maggiore dei sistema tradizioni, per miscelare completamente il reattore, risollevare i fanghi dopo la pausa per la decantazione scarico.

Ciò premesso è possibile utilizzare tutti i sistemi normalmente applicati negli schemi classici in continuo, tenendo conto di diversi fattori di convenienza.

Per bacini SBR poco profondi, va bene l’aeratore ad eiettore autoaspirante (tipo Flo-get Flygt), il rendimento è modesto 0,9-1,2 Kg =2/Kw ass. cond. standard ma la soluzione vince per semplicità ed economicità.

Per attuare la nitro-denitro in simultanea è possibile inserire delle valvole nella tubazione di aspirazione

dell’aria o mixer separati. Ovviamente anche gli aeratori stellati tipo Frings vanno bene a patto di considerare almeno due unità in modo da poter effettuare le periodiche (e costose) manutenzioni.

Un sistema più moderno il l’aeratore Hyper Classic Invent, occorre un supporto motore e una soffiante. Il sistema garantisce una miscelazione ottimale anche senza aria e quindi perfettamente idoneo a garantire le fasi di nitrificazione denitrificazione in simultanea. Il sistema costa di più degli aeratori ad eiettore o stellari ma necessita di una minore manutenzione e la miscelazione favorisce la bioflocculazione al contrario del Frings e Floget.

Ovviamente aeratori tipo OKI, vanno bene la girante è dimensionata anche per miscelare senza aria con modifica della velocità. Questi sistemi sono ideali per applicazioni in vasche profonde anche oltre i 6-7 m di battente dove si ottengono le rese migliori che arrivano a 1,5-2,2 KgO2/kw.

Un sistema molto usato nei grandi SBR è l’MTS e cioè un aeratore sommerso formato principalmente da un ugello spruzzatore bistadio (ugello interno, o primario, e ugello esterno).

21

Il liquido di ricircolazione pressurizzato all’interno del reattore longi-tudinale viene pom-pato nell’ugello in-terno fungendo da fluido motore, men-tre l’aria alimentata da una soffiante (sovralimentazione) a bassa pressione, viene convogliata nell’ugello misce-latore esterno.

La fuoriuscita del liquido dall’ugello primario, e il contatto con il gas, crea un effetto taglio su quest’ultimo,

generando una forte fase di miscelazione e frammentazione dell’aria in microbolle.

La miscela gas/liquido viene così emessa dall’ugello esterno ad alta velocità, espandendosi nel liquido circostante, formando una continua nebulizzazione ad elevato scambio di gas con l’ambiente circostante. Questo sistema ha il vantaggio della miscelazione moto diffusa, bassa o nulla manutenzione, possibilità di controllo separato tra il trasferimento di ossigeno e la miscelazione dei liquami, capacità di funzionare con alte concentrazioni di fango.

22

Ovviamente non può mancare un cenno alla insufflazione d’aria con diffusori a membrane dell’ultima generazione.

Questo e’ un sistema di buon rendimento a patto di realizzare il sistema a diffusori estraibili oppure due vasche in modo da poter intervanire in un reattore lasciando i fanghi nell’altra vasca.

E’ da considerare la minore durata dei diffusori soggetti ad un funzionamento intermittente.

Il sistema di insufflazione d’aria con una sola vasca SBR può essere installato a patto di utilizzare dei sistemi di estrazione del diffusori. La foto a lato illustra una tipologia a 7 rampe da 75 diffusori a disco ciascuna che possono essere estratti con camion gru in caso di manutenzione e controllo. E’ evidente che il costo aumenta di molto rispetto ad un sistema a tappeto fisso circa 4 volte ma la manutenzione è “indolore”.

23

NOVITA’

Di recente la SERECO ha perfezionato un nuovo tipo di aeratore che funziona con una robusta pompa a canali a basso numero di giri direttamente collegata ad una camera di pressurizzazione dove ha luogo una miscelazione per mezzo di particolari ugelli Il sistema si adatta sia ai piccoli impianti SBR sia ai grandi impianti con potenzialità variabili da 10 fino a 100 kg/h di ossigeno.

I massimi rendimenti sono per vasche profonde oltre i 6 m.

Il vantaggio è la possibilità di aerare e miscelare con la stessa macchina, il costo di manutenzione pressochè inesistente del sistema di distribuzione, al possibilità di inserire ed estrarre il macchinario a vasca piena. Attualmente sono insalate una decina di macchine che hanno dimostrato risultati eccellenti. Il materiale tecnico informativo è in fase di stesura sarà pubblicato dopo le prove di tutti i prototipi.

24

Sistemi di scarico effluente negli SBR I dispositivi di scarico adottati negli SBR sono moltissimi, i primi impianti realizzati in Italia negli anni ‘60-‘70l dalla Ditta Pannelli di Alessandria utilizzavano delle turbine lente su galleggianti dove si fissava anche la tubazione di scarico collegata a sua volta con una valvola motorizzata posta sotto battente.

Sono stati utilizzati stramazzi mobili, pompe su zattera galleggiante, pompe fisse sotto battente con deflettore di calma, vanno bene tutti a due condizioni fondamentali:

1) il fango galleggiante sullo specchio d’acqua che si forma dopo la decantazione non sia trascinato con lo scarico dell’effluente (vedere immagine sottostante);

2) Il letto di fango che si forma con la decantazione non sia trascinato in alcun modo con il dispositivo di scarico.

Nei sistemi di scarico sommersi è importante garantire la pulizia del “primo scarico” dai fanghi che si depositano nelle pompe e nelle tubazioni con la decantazione noi siano scaricati con l’effluente.

Per questo tutti i ns. SBR sono equipaggiati con due valvole pneumatiche di scarico o con valvola motorizzata a tre vie: quando lo scarico iniziala è aperta la direzione che ricicla in testa all’impianto lo scarico (sollevamento accumulo o all’altra vasca in ossidazione nei sistemi a doppio reattore o all’ispessimento).

Questo sistema a valvole è importantissimo da utilizzare anche negli impianti nei quali si voglia scongiurare nel modo più assoluto lo scarico di fango per effetto del trascinamento, ad esempio negli SBR in cui si incrementa il volume del fango e lo SVI.

Può capitare che il sistema di scarico si collochi proprio nell’interfaccia acqua-fango o addirittura sia sommerso dal letto di fango dopo la decantazione.

25

In questo caso asservendo l’apertura delle valvola a un torbidimetro, la frazione di scarico contaminata dal fango potrà essere deviata in testa all’impianto, o al secondo reattore o anche direttamente all’ispessitore. Quando il sensore ottico del torbidimetro misura il passaggio di acqua limpide, si chiude la valvola di ricircolo e si apre la valvola di scarico vero e proprio.

Nei sistemi di scarico a galleggiante, con tubazione microfessurata posta appena al di sotto del pelo libero, il torbidimetro da la sicurezza di scaricare sempre acque pulite anche durante l’abbassamento del livello di presa verso il fondo e vicino al letto di fango.

In questo caso lo scarico si interrompe o il flusso si inverte nuovamente.

Questi impianti, con il torbidimetro o misuratore in linea di SS, sono i più sicuri in assoluto.

L’unica accortezza è nel dimensionamento delle vasche tenere sempre a disposizione un volume di riserva che l’impianto utilizza quando per effetto di questo ricircolo si ottiene un incremento dei volumi in circolazione.

Altro vantaggio di questo sistema è la possibilità di spurgare in automatico il fango di supero, e quindi ridurre drasticamente l’impegno di manodopera per il controllo del letto di fango..

Tubazione microfessurata montata su galleggiante

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La figura evidenza su un SBR in vetroresina il vano pompe due avviene lo scarico tramite pompa collegata con l’aspirazione alla tubazione galleggiante.

In questo caso sono previste due pompe,una di scorta all’altra, e una elettrovalvola a tre vie con due flussi separati: ricircolo – scarico.

Se al posto della tubazione di pescaggio sottobattente si utilizza una pompa sommersa o su zattera come nella foro sottostante, occorre inserire un piatto o meglio un cono sulla bocca di aspirazione, in questo modo si rompe il vortice che la girante trasmettere verso l’aspirazione; vortice, che comportandosi proprio come una “tromba d’aria”, risucchia i fanghi dal fondo e li scarica con l’effluente depurato.

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La pompa sommersa ha il vantaggio di prelevare l’effluente sempre al di sotto della superficie libera e quindi lasciare sulla vasca i fanghi galleggianti, e il vantaggio di poter variare il livello di funzionamento al minimo e max.

Svantaggio se il letto di fango non è al di sotto del livello minimo può essere scaricato fango alla fine dello scarico, problema che può essere eliminato utilizzando un misuratore di SS o torbidità nello scarico collegato alle valvole di derivazione dello scarico.

Sistemi di potenziamento degli SBR

SOLUZIONE CON DECANTATORE

La tipica soluzione di potenziamento degli SBR prevede il recupero dell’intero volume della vasca per la depurazione biologica, demandando la fase di decantazione ad una vasca esterna.

Per ampliare l’SBR è sufficiente inserire a valle dello stesso un decantatore raschiato, a flusso orizzontale o radiale.

La vasca SBR rimane al massimo livello e i fanghi sono riciclati dal decantatore in testa all’impianto.

Si ottiene un incremento di volume per effetto che la vasca di ossidazione non deve più svolgere anche le funzioni di equalizzazione, i sistemi di ossigenazione funzionano per più ore, la concentrazione dei fanghi può essere incrementata dimensionando adeguatamente il decantatore con la verifica del carico superficiale.

Il sistema di decantazione deve tassativamente essere di tipo raschiato a rimozione totale del fango sia decantato sia di superficie. Nelle immagini seguente è raffigurato un decantatore raschiato a flusso radiale inserito a valle di un SBR in lavanderia industriale (Silan) ; a lato un decantatore va e vieni inserito in SBR da Tintoria.

PPOOTTEENNZZIIAAMMEENNTTOO DDEELL PPRROOCCEESSSSOO SSBBRR


Ingresso reflui

Reattore SBR convertito in CONTINUO. Con decantazione esterna, aumento della potenzialità del 50-80%

Decantatore

28

SOLUZIONE CON MEMBRANE (MBR- Membrane Biological Reactor) In alternativa a questa soluzione, è oggi possibile operare l’up-grading degli SBR, inserendo un’unità di microfiltrazione a membrane.

Abbiamo già utilizzato questa tecnica su diversi impianti arrivando a triplicarne la capacità depurativa.

Con le membrane il problema di scaricare fanghi con l’effluente è risolto definitivamente.

E’ anche evidente il salto di qualità, sia tecnologico sia come rendimento: in uscita dall’MBR i solidi sospesi sono pressochè assenti, e i valori di COD/BOD legati alla riduzione drastica dei solidi sospesi subiscono una ulteriore riduzione.

Un grave inconveniente che si verifica talvolta negli impianti a fanghi attivi è quello del cosiddetto bulking, ossia letteralmente "rigonfiamento"; questo fenomeno viene paragonato ad una malattia.

Quando il fango si ammala di bulking diventa inadatto alla sua funzione depurante perché perde le sue qualità adsorbenti ed ossidanti, e sedimenta molto difficilmente.

L'effluente diventa opalescente e porta con sé numerosi fiocchi e il volume del fango cresce fortemente.

Il fenomeno del bulking è stato studiato da diversi ricercatori, ma le sue cause non sono state ancora chiarite del tutto; motivi legati al bulking sono, sbalzi di pH,di temperatura, eccessiva presenza di sostanze carboniose, deficienza di nutrienti, aerazione insufficiente od eccessiva, la concentrazione del fango troppo elevata, esistenza di zone di scarsa aerazione, presenza di sostanze grasse o di particolari tipi di reflui industriali, possano avere una sensibile influenza nella genesi di questo indesiderabile fenomeno.

La tecnica MBR, ovvero inserire delle membrane semipermeabili al posto della sedimentazione in batch o vasca separata, permette di svincolare la qualità dell’effluente dalla caratteristiche di sedimentabilità del fango, la capacità di sedimentazione dei solidi sospesi non può condizionare l’efficienza depurativa.

Relativamente ai composti azotati e fosforo rimane legato il rendimento all’ottimizzazione del funzionamento della nitrificazione-denitrificazione, mentre per la defosfatazione si ottiene un

29

miglioramento del 30%, sempre legato alla rimozione dell’ortofosfato legato con i microfiocchi di fango che con i processi non a membrane possono essere scaricati con l’effluente.

Anche la tecnica MBR è applicata dalla ns. società, ed oggi abbiamo oltre 50 MBR funzionanti con risultati molto positivi, specialmente in termini di qualità finale dell’effluente. Ovviamente i costi sono maggiori, sia di investimento sia di gestione intesa, come periodica sostituzione delle membrane. Questi impianti pertanto, devono essere realizzati solo dopo aver vagliato con attenzione i costi/benefici e all’eventuale riutilizzo dell’effluente, i problemi di spazio, la difficoltà a garantire nel tempo le caratteristiche di sedimentabilità dei fanghi.

Impianto MBR Impianto SBR

MMIIGGLLIIOORRAAMMEENNTTII EE PPOOTTEENNZZIIAAMMEENNTTOO DDEELL PPRROOCCEESSSSOO SSBBRR


Ingresso reflui

Reattore biologico SBR convertito in MBR (Membrane Biological Reactor). Vantaggi: -Aumento della potenzialità del 150-300%

-Rendimenti insensibili al variare delle caratteristiche di sedimentazione del fango

-Fango più concentrato, maggior effetto tampone alle sostanze potenzialmente tossiche

-Età del fango più elevata, minor produzione fango supero

-Nessuna necessità di trattamenti terziari, possibilità riutilizzo effluente

Vano membrane

30

Conclusioni

La tecnologia SBR presenta importanti i vantaggi rispetto ai processi alternativi che possono essere così riassunti:

1) Ridotta sensibilità dell’effluente alla discontinuità dei flussi di ingresso, l’effetto tampone dell’SBR, che funziona anche da vasca di equalizzazione

2) Possibilità di garantire il processo attraverso un sistema nel quale i parametri operativi sono controllati completamente in automatico.

3) Semplicità impiantistica e costruttiva

4) Flessibilità specialmente con doppi reattori che permettono di variare il numero delle vasche in esercizio e il numero giornaliero dei cicli per vasca

5) Assenza dei ricircoli di fanghi e miscela aerata con incremento dei rendimenti riduzione dell’azoto ed anche rendimenti di dissoluzione dell’ossigeno alla biomassa per il fatto che l’ossidazione ciclica inizia quanto i valori di ossigeno disciolto sono molto bassi e quindi maggiore e l’utilizzo batterico per respirazione attiva.

6) Maggiori rendimenti nei confronti degli impianti tradizionali per effetto delle migliori condizioni della sedimentazione e maggiore quantità di biomassa presente nel sistema.

7) Facilità di ampliamento.

8) Avviamento rapido e vista la capacità di utilizzare il volume dell’ossidazione come accumulo e scaricare dopo alcuni giorni e con l’ausilio di coadiuvanti di flocculazione per far incrementare i rendimenti in caso di necessità

9) Aspetto economico gli SBR, costano generalmente meno degli impianti tradizionali

A fronte di questi vantaggi alcuni aspetti ne limitano l’affidabilità:

1) Il costo energetico maggiore dovuto in genere alla maggiore dimensione delle vasche di ossidazione e maggiori potenze installate per un funzionamento più limitato nel tempo.

2) Sistemi di scarico che possono non funzionare correttamente con fuoriuscita di fango con l’effluente se non appositamente controllati. La capacità di decantazione del fango rappresenta uno dei fattori limitanti del processo.

3) Lo schema di processo deve utilizzare esclusivamente tecniche sicure e sperimentate ed in particolare, deve avere la vasca polmone, un sistema di controllo della torbidità, una vasca per l’accumulo fanghi in modo da abbassare la concentrazione in presenza di fango gonfio difficile da decantare .

Maurizio Cattin – Sereco Srl Pianiga – Venezia -

I REATTORI SBR PER IL TRATTAMENTO DI EFFLUENTI … - RELAZIONE 1.pdf · 30030 Pianiga (VE) –...

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