Impianto di trattamento delle acque reflue a servizio dei...

Impianto di trattamento delle acque reflue a servizio dei Comuni di Maiori e Minori

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INDICE GENERALE

INDICE GENERALE ..................................................................................................................................... I

INDICE DELLE FIGURE ........................................................................................................................... III

INDICE DELLE TABELLE ........................................................................................................................IV

PREMESSA .................................................................................................................................................... 1

1 L'IMPIANTO DI DEPURAZIONE .......................................................................................................... 2

1.1 SCELTA DELLA TECNOLOGIA IMPIANTISTICA ........................................................................................ 2

1.1.1 DESCRIZIONE DELLO SCHEMA DI FUNZIONAMENTO PREVISTO ........................................................... 3

1.1.2 STIMA DEI CARICHI INFLUENTI ALL'IMPIANTO ................................................................................... 4

2 LE UNITA' DI TRATTAMENTO DELL'IMPIANTO DI DEPURAZIONE IN PROGETTO ............. 6

2.1 LA GRIGLIATURA E IL SOLLEVAMENTO ................................................................................................ 6

2.1.1 DESCRIZIONE DEL SISTEMA ............................................................................................................... 6

2.1.2 DIMENSIONAMENTO .......................................................................................................................... 6

2.1.3 CRITERI DI GESTIONE OPERATIVA ...................................................................................................... 9

2.2 LA STACCIATURA ................................................................................................................................. 9

2.2.1 DESCRIZIONE DEL SISTEMA ............................................................................................................. 10

2.2.2 DIMENSIONAMENTO ........................................................................................................................ 10

2.2.3 CRITERI DI GESTIONE OPERATIVA .................................................................................................... 10

2.3 L'EQUALIZZAZIONE ............................................................................................................................ 10



2.4 REATTORI BIOLOGICI A MEMBRANA ................................................................................................... 12




2.5 LA DISINFEZIONE ............................................................................................................................... 17



2.6 LA STABILIZZAZIONE AEROBICA ........................................................................................................ 19



2.7 LA CENTRIFUGAZIONE ........................................................................................................................ 21





ii

3 IL SISTEMA DI TRATTAMENTO DELLE ARIE ESAUSTE .......................................................... 23

3.1 LO SCRUBBER ..................................................................................................................................... 23



3.2 IL BIOFILTRO ...................................................................................................................................... 26



iii

INDICE DELLE FIGURE

FIGURA 1.1 – SCHEMA DI PROCESSO IMPIANTO IN PROGETTO ............................................................................. 2

FIGURA 2.1 – SCHEMA DELL'UNITÀ BIOLOGICA CON SISTEMA MBR ................................................................ 13


iv

INDICE DELLE TABELLE

TABELLA 2.1 CARATTERISTICHE DEL CANALE DI ADDUZIONE DEI REFLUI ALL'IMPIANTO .................................. 8

TABELLA 2.1CARATTERISTICHE MINIME DEL SISTEMA DI DOSAGGIO DEI REATTIVI PER LA PULIZIA DELLE

MEMBRANE ............................................................................................................................................. 16

TABELLA 2.2CARATTERISTICHE DELLE STAZIONI DI DOSAGGIO DEI REATTIVI PER LA PULIZIA DELLE

MEMBRANE ............................................................................................................................................. 16

TABELLA 3.1 PARAMETRI OPERATIVI PER IL DIMENSIONAMENTO DELLO SCRUBBER ........................................ 24

TABELLA 3.2 - DIMENSIONAMENTO DELLO SCRUBBER ..................................................................................... 25

TABELLA 3.3 - VERIFICHE ESEGUITE ................................................................................................................ 26

TABELLA 3.4 - DIMENSIONI SCRUBBER ............................................................................................................ 26

TABELLA 3.5 VALORI DI RIFERIMENTO DEI PARAMETRI DI PROGETTAZIONE DEL BIOFILTRO (REGIONE

LOMBARDIA, 2003) ................................................................................................................................ 27

TABELLA 3.6 - DIMENSIONAMENTO DEL BIOFILTRO ......................................................................................... 27

TABELLA 3.7 VERIFICHE ESEGUITE .................................................................................................................. 28

TABELLA 3.8 DIMENSIONI BIOFILTRO .............................................................................................................. 28


1

PREMESSA

La presente relazione descrive le caratteristiche tecniche dell'impianto di depurazione in

progetto, a servizio dei Comuni di Maiori e Minori.

Secondo quanto riportato all'Allegato XXI del Codice dei Contratti Pubblici, D. Lgs.

163/2006, il lavoro è stato articolato in maniera tale da fornire la descrizione dello schema

di processo adottato ed il dimensionamento delle unità impiantistiche previste,

indicandone i requisiti.

Sono, inoltre, specificati i criteri di scelta delle tecnologie impiantistiche e sono riportati i

principali criteri operativi di gestione delle singole unità di trattamento nonché le principali

prestazioni tecniche.

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3

1.1.1 Descrizione dello schema di funzionamento previsto

L'impianto si compone di due linee di trattamento: una destinata ai liquami ed un'altra ai

fanghi.

La linea liquami, in particolare, comprende le seguenti fasi:

- grigliatura;

- stacciatura;

- equalizzazione;

- trattamento biologico, mediante sistema MBR (Membrane Bio-Reactors);

- disinfezione, mediante clorazione.

La griglia è un dispositivo dotato di aperture di dimensioni uniformi, utilizzata per

trattenere i solidi contenuti nelle acque influenti all'impianto. Obiettivo principale della fase

di grigliatura è consentire la rimozione dei materiali grossolani presenti nel refluo da

trattare, che potrebbero comportare la riduzione dell'efficienza complessiva del processo.

Il materiale solido caratterizzato da dimensioni superiori alla luce di passaggio della griglia

è trattenuto dalla stessa, mentre il refluo viene inviato ai trattamenti successivi e, in

particolare, ad una fase di stacciatura.

Oltre a consentire l’arresto di materiale particolarmente minuto, gli stacci presentano il

vantaggio, rispetto alle griglie, di trattenere tutto il materiale al di sotto delle dimensioni dei

passaggi della rete: con le griglie, invece, qualora il materiale solido si disponga con la

maggiore dimensione parallelamente alle barre della griglia, non viene trattenuto.

A valle dell’unità di stacciatura è previsto l’allontanamento verso la fase di disinfezione

della portata eccedente quella media nera in periodo estivo, con la quale è stato

dimensionato il trattamento biologico.

Il refluo pretrattato viene, quindi, avviato, previa equalizzazione, ad un trattamento

biologico mediante sistema a membrana (MBR), che consente di combinare processi

biologici e processi di filtrazione su membrana: in particolare, per separare la biomassa

sospesa nella miscela areata saranno utilizzate membrane piane, ad ultrafiltrazione.

Il principio di funzionamento prevede che il refluo sia alimentato alla membrana grazie

all'applicazione di una depressione, in genere inferiore a 50 kPa, generando, così, due

correnti idriche: il permeato, caratterizzato da una concentrazione di solidi inferiore a

quella del refluo alimentato al sistema e il retentato (o concentrato), con concentrazione di

solidi maggiore di quella dell'alimentato.

L'efficienza depurativa garantita dai sistemi MBR è tale da consentire un adeguato

abbattimento della carica patogena: ciò comporta la possibilità di evitare il trattamento di


4

disinfezione dell'effluente, che sarà previsto solo per la portata eccedente quella media

nera.

La disinfezione sarà effettuata mediante clorazione, sfruttando, cioè, il potere ossidante

del cloro, che sarà immesso all'interno dell'unità come ipoclorito di sodio.

L'unità di clorazione è costituita da un pozzetto, che si realizza per garantire una

preliminare miscelazione con il refluo e da una vasca di contatto, realizzata con opportuni

criteri di dimensionamento, in maniera tale da ottenere la massima efficacia su tutta la

massa di liquame ed evitare corti circuiti che comporterebbero una drastica riduzione

delle rese di processo.

I fanghi prodotti dal trattamento biologico, infine, sono destinati ad una fase di

stabilizzazione biologica aerobica, seguita da una fase di disidratazione meccanica

mediante centrifugazione.

1.1.2 Stima dei carichi influenti all'impianto

In assenza di dati puntuali necessari al calcolo delle aliquote di carico dovute alle diverse

tipologie di utenza esistenti sul territorio dei Comuni di Maiori e Minori, le portate di acque

reflue complessivamente prodotte sono state stimate in riferimento al valore medio dei

consumi idrici, forniti dall'Ausino SpA.

Assumendo che la portata nera sia pari all’80% della portata totale erogata a tutte le

utenze come dotazione idrica, è stato possibile stimare la portata media nera affluente

all'impianto in progetto in 5.000 m3/d.

La portata complessiva (Qtot) che confluisce al trattamento depurativo è data dalla somma

della portata media nera (Qn) e della portata di acque di pioggia (Qp) che si intende

trattare, normalmente stimata come un'aliquota (m) della portata media nera:

Qtot = Qn + Qp = Qn+ m Qn = Qn (1 + m) = QnCd

In definitiva, dunque, la portata complessiva che raggiunge l'impianto in tempo di pioggia

è pari al prodotto della portata media nera (Qn) e del coefficiente di diluizione (Cd).

Non vi sono riferimenti normativi che stabiliscono il valore del coefficiente di diluizione,

convenzionalmente assunto tra 3 e 6.

Nel caso in esame, attesa la variabilità dei carichi tra periodo estivo e periodo invernale e

in considerazione dell'effetto di diluizione che il refluo subisce al verificarsi di un evento


5

meteorico, si ritiene sia sufficientemente cautelativo garantire il trattamento preliminare di

grigliatura e stacciatura ad una portata pari a 3 volte la portata media nera.

Attesa la scarsa frequenza di eventi di pioggia in periodo estivo, si prevede di inviare alle

successive unità di trattamento una portata di refluo pari a quella media nera.


6

2 LE UNITA' DI TRATTAMENTO DELL'IMPIANTO DI DEPURAZIONE IN PROGETTO

2.1 La grigliatura e il sollevamento

Il trattamento di grigliatura è volto all'allontanamento dei solidi grossolani presenti

all'interno del refluo da depurare, che potrebbero comportare la riduzione dell'efficienza

complessiva del processo.

I reflui, intercettati lungo la rete che attualmente li convoglia verso la condotta

sottomarina, vengono inviati mediante spingi tubo alla fase di grigliatura, posta a monte

della stazione di sollevamento necessaria per alimentare il refluo all’impianto.

2.1.1 Descrizione del sistema

Si prevede la predisposizione di un vano interrato all’interno del quale sarà installato

l’impianto di grigliatura seguito da quello di sollevamento, necessario per l'adduzione dei

reflui all'impianto di depurazione in progetto.

Il sistema di grigliatura sarà costituito da una griglia a pettine, con spazio tra le barre pari

a 20 mm, tale da assicurare un trattamento di grigliatura fine.

Il refluo attraversa il canale con flusso perpendicolare alla griglia, in maniera tale che i

solidi grossolani presenti nel refluo, di dimensioni inferiori rispetto all'interspazio tra le

barre, si depositino sulla griglia stessa, mentre il refluo continua il suo percorso e

raggiunge l'impianto. Il materiale solido trattenuto dalla griglia, viene periodicamente

rimosso mediante un sistema automatico di pulizia, realizzato con pettini. Tali pettini,

ruotando lentamente, passano attraverso le feritoie intercettando il materiale presente

nella griglia e depositandolo in un apposito sistema di stoccaggio del grigliato. Il cassone

contenente il materiale grigliato verrà portato in superficie mediante piattaforma elevatrice.

2.1.2 Dimensionamento

Il sistema di grigliatura adottato (Elaborato F.11) prevede due canali: il canale principale e

quello di by-pass, necessario a garantire il funzionamento dell’unità in caso di


7

manutenzione della griglia stessa. In particolare, la deviazione del flusso di liquami

all'interno del canale di by-pass è stata prevista in corrispondenza del superamento del

livello di altezza idrica a griglia parzialmente intasata.

Il dimensionamento del canale di avvicinamento all'impianto è stato eseguito

considerando che, al suo interno, la velocità minima (vMIN) del refluo risulti:

vMIN > 0,7 m/s in tempo asciutto

vMIN > 1,2 m/s in tempo di pioggia

Assumendo un valore di portata Q pari a 0,18 m3/ s, ipotizzando una base (B) pari a 80

cm e il grado di riempimento pari a 0,7, per via iterativa è stata stabilita la pendenza del

canale.

A tal fine, sono state impiegate le seguenti formule, che hanno consentito il calcolo di:

- il raggio idraulico (Ri), ovvero il rapporto tra l'area ed il contorno bagnato della

sezione idrica nel canale

· 0,7 ·2 · 0,7 ·

- la velocità (v)

· / · /

- la portata (Q)

· 0,7 · ·

dove:

- B è la base del canale;

- H è l'altezza idrica all'interno del canale;

- 0,7 il grado di riempimento della sezione del canale;

- KS è il coefficiente di scabrezza di Strickler, dipendente dalla natura del materiale

che costituisce l'alveo ed assunto pari a 70 m1/3/s;

- i è la pendenza del canale.


8

Il canale, dunque, risulta avere le caratteristiche di pendenza e sezione bagnata riportate

in Tabella 2.1.

Tabella 2.1 Caratteristiche del canale di adduzione dei reflui all'impianto

i [%]

B [m]

H [m]

Ri [m]

0,15 0,8 0,4 0,16

In seguito è stato verificato che il canale sia caratterizzato da debole pendenza, a

garanzia del fatto che risulti governato dalle condizioni di valle e che, dunque, eventuali

situazioni di criticità a monte non influenzino negativamente il funzionamento

dell'impianto.

A tal fine, è stata verificata la condizione:

hu > hc

dove: hu rappresenta l’altezza di moto uniforme ed hc è l’altezza di stato critico.

L’altezza di moto uniforme è stata calcolata per via iterativa dall’equazione:

· ··2 ·

//

mentre l'altezza di stato critico è stata calcolata come:

9,8 ·

Sembra opportuno evidenziare che la velocità del refluo nel canale di avvicinamento deve

essere sufficientemente elevata da sfavorire la sedimentazione di solidi all'interno del

canale ma, al contempo, tale da non danneggiare la griglia. A tal fine, è stato anche

verificato che la velocità di avvicinamento sia superiore a 0,4 m/s.

Note le dimensioni del canale di avvicinamento, è stato possibile dimensionare il numero

(n) di barre della griglia, assumendone lo spessore (s) pari a 6 mm e l'interspazio (I) tra le

barre stesse pari a 20 mm (grigliatura fine):


9

1 · 1

dove B è la larghezza del canale.

Al fine di garantire che, in corrispondenza della griglia, la sezione di passaggio del refluo

sia pari alla sezione del canale in assenza della griglia, occorre considerare l'ingombro

della griglia stessa e prevedere un proporzionale allargamento del canale, pari a:

· 1 ·

Si definisce, in tal modo, la necessità di preveder un allargamento del canale in

corrispondenza della griglia pari al 30% della dimensione iniziale.

Per l'unità così dimensionata, è stato verificato che il refluo sia caratterizzato dalle idonee

velocità di transito all'interno del canale a monte della griglia e durante l'attraversamento

della stessa, sia in condizioni di normale esercizio che in condizioni di griglia intasata al

50%.

Analogamente, è stato dimensionato il canale di by-pass su cui installare la griglia

manuale, che risulta caratterizzato dalle stesse dimensioni del canale principale.

In riferimento alla stazione di sollevamento, è previsto un pozzetto all’interno del quale

sarranno installate quattro elettropompe sommerse, di cui una di riserva, che solleveranno

il refluo alla successiva fase di stacciatura.

2.1.3 Criteri di gestione operativa

Per quanto attiene i criteri da adottare in fase di gestione, si rimanda al Piano di

manutenzione e gestione delle macchine che saranno installate per garantire il

trattamento di grigliatura e sollevamento.

2.2 La stacciatura

L'unità di stacciatura sarà alloggiata, all'interno dell'area di impianto, in modo tale da

consentire un rapido ed agevole allontanamento del materiale stacciato, nonché rapidità

di accesso alle macchine per interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria.


10

Si riportano, di seguito, le principali caratteristiche del sistema scelto ed i criteri di

dimensionamento.


Si prevede l'installazione di n. 4 stacci a tamburo rotante, di cui uno di riserva.

Il refluo, drenando attraverso la superficie filtrante, costituita dal tamburo in lenta

rotazione, lascia su di essa le sostanze in sospensione di dimensioni superiori alla luce di

passaggio. Una lama raschiante provvede al successivo allontanamento del materiale

grigliato. Le acque, dopo l’attraversamento del filtro, sono convogliate in una vasca

sottostante di raccolta, da cui viene inviata ai trattamenti successivi.


L'unità è stata dimensionata per garantire il trattamento di una portata pari a 3 volte la

portata media nera, corrispondente a 15.000 m3/d.

In particolare, la tipologia di macchina scelta, dovrà essere in grado di trattare una portata

ampiamente superiore rispetto a quella di progetto, in modo da garantire un margine di

sicurezza non soltanto rispetto al verificarsi di particolari condizioni di afflusso di reflui

all'impianto, ma anche rispetto a fenomeni di intasamento che possono comportare una

riduzione della capacità di trattamento.

Lo staccio dovrà presentare una spaziatura di 1 mm.



manutenzione e gestione delle macchine prescelte.

2.3 L'equalizzazione

Il refluo stacciato viene avviato ad una fase di equalizzazione.

Le variazioni concomitanti di portate e di concentrazioni determinano conseguenti

variazioni di carico di massa, tanto più sensibili quanto più piccola è la comunità servita.


11

Nel caso in esame, attesa l'adozione di un sistema MBR per il trattamento biologico dei

reflui, si prevede l'implementazione di una fase di equalizzazione, al fine di garantire un

regime di alimentazione sufficientemente costante per le membrane.


Il comparto di equalizzazione si compone di una vasca rettangolare, dimensionata come

indicato nel paragrafo successivo, da realizzare in calcestruzzo armato.

Al fine, inoltre, di evitare il deposito di solidi sul fondo della vasca di compensazione, che

potrebbe comportare l'insorgere di condizioni settiche e la riduzione del volume utile della

vasca, si prevede l'installazione di elettromiscelatori e di aeratori sommersi.


Per attuare l'equalizzazione delle portate, il volume di vasca occorrente, per impianti di

piccola-media potenzialità, varia fra il 20 ed il 40% del volume giornaliero complessivo

affluito (nel giorno di maggiore afflusso).

Nel caso in esame, si è ritenuto opportuno dimensionare il comparto di equalizzazione

considerando il 10% del volume giornaliero di refluo influente all'impianto.

La volumetria risulta, così, pari a 500 m3.

Assumendo un'altezza liquida pari a 3,5 m, l'area (A) richiesta per l'installazione della

vasca è pari a:

dove:

- Vvasca è il volume della vasca di equalizzazione;

- h è l'altezza liquida in vasca.

L'ingombro in superficie della vasca di equalizzazione è pari a 143 m2. Fissata la

larghezza pari a 10,4 m, in considerazione delle dimensioni della galleria in cui si intende

alloggiare l'unità, la lunghezza della vasca risulta pari a 13,7 m.


12

2.4 Reattori biologici a membrana

L’intervento in progetto prevede la realizzazione di un sistema di separazione della

miscela aerata con membrane piane di ultrafiltrazione a configurazione mista, immerse

all'interno di un'unità distinta dalla vasca di ossidazione.

Tale configurazione consente l’ottimizzazione delle condizioni di processo e un più

agevole e frequente lavaggio delle membrane.


Il reattore biologico a membrane è costituito da una vasca di areazione e da un'unità

successiva, all'interno della quale sono alloggiate le membrane piane atte alla filtrazione

del mixed liquor proveniente dal trattamento biologico (Figura 2.1).

L’effluente finale è ottenuto per mezzo di una filtrazione OUT – IN: il mixed liquor passa

attraverso le superficie esterna delle fibre verso la sezione interna delle fibre stesse.

Durante tale attraversamento, i solidi ed i microrganismi sono trattenuti sulla superficie

esterna delle fibre. La parete delle membrane si comporta, quindi, come una barriera

meccanica, trattenendo solidi e batteri.

La filtrazione è l’obiettivo primario nel sistema. Durante questa fase le pompe connesse

alle testate di aspirazione delle membrane creano un effetto di suzione sulle membrane,

facendo passare il filtrato (mixed liquor privato di solidi e microrganismi) attraverso la

parete esterna delle stesse verso la cavità interna (con un verso di filtrazione dall’esterno

verso l’interno).

La miscela di aria e mixed liquor è alimentata alla base di ogni singolo sub-modulo,

garantendo ottimali condizioni di turbolenza e prevenendo l’accumulo di solidi.

Il rilassamento periodico consiste nella fermata nel processo di filtrazione per ottenere un

periodo di ‘relaxation’ delle membrane. Questa operazione, unita al continuo air scouring,

serve a prevenire il fouling sulla superficie delle fibre ed il deposito di solidi. La filtrazione

continua per un tempo predeterminato prima che il momento di fermata inizi

automaticamente. Al termine di questo tempo di ‘relax’ l’unità riprende il normale

funzionamento.

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14

- sistema di aerazione.

Per quanto riguarda il volume del reattore biologico, sono stati considerati:

- un fattore di carico organico pari a 0,3 kgBOD5/kgSSV d;

- un valore di concentrazione di biomassa in vasca pari a 10 kgMLSS/ m3.

Il volume della vasca di ossidazione (V) è stato calcolato mediante la seguente formula:

QP SFC X

dove:

- QP è la portata di progetto;

- S0 è la concentrazione di BOD5 in ingresso all'unità di ossidazione;

- FC è il fattore di carico organico adottato;

- X è la concentrazione di biomassa in vasca di ossidazione.

Il volume necessario risulta, così, pari a circa 367m3.

Considerando un’altezza liquida pari a 3,5 m, la superficie (A) della vasca risulta dal

rapporto:

dove:

- V è il volume della vasca di ossidazione;


La superficie è pari a 105 m2. Si prevede di realizzare due vasche delle dimensioni in

pianta di 5 m per 10,5 m ciascuna, in modo da sdoppiare la linea di trattamento per il

successivo trattamento a membrane.

A differenza dei sistemi tradizionali di trattamento biologico, i bioreattori a membrana

presentano una maggiore concentrazione di biomassa in vasca.

Il fabbisogno di ossigeno (FO2) per garantire l'ossidazione biologica della frazione

carboniosa è stimabile mediante la seguente formula:

1,42

dove:


15

- Q è la portata di progetto;

- S0 è la concentrazione di BOD5 in ingresso all'unità di ossidazione;

- S è la concentrazione di BOD5 in uscita;

- f è un coefficiente di correzione variabile con la temperatura, assunto pari a 0,68;

- Qw è la portata di fango di supero;

- Xr è la concentrazione di biomassa nel ricircolo.

Considerando una temperatura del refluo pari a 20°C è possibile stimare i fattori di

richiesta diossigeno per la frazione carboniosa in funzione del fattore di carico organico e

dell’età del fango: si ottiene, così, un valore medio del fabbisogno di ossigeno pari a 43,3

kgO2/h.

In riferimento al calcolo della superficie delle membrane, di norma effettuato sulla base

del carico idraulico superficiale,si è scelto di prendere in considerazione in prima

approssimazione valori caratteristici medi, che andranno adeguati con quelli forniti dalle

specifiche case produttrici.

Nel caso in esame, è stato assunto un carico idraulico specifico superficiale pari a

20,5.·

La superficie filtrante complessiva (Af) è stata, così, stimata mediante la

seguente formula:

dove:


- CIS è il carico idraulico specifico superficiale.

Si prevede, pertanto, l'installazione di due linee di filtrazione, ciascuna costituita da 13

moduli di membrane, per un'area di filtrazione pari a 5.200m2 per ciascuna linea.

L'unità di filtrazione è costituita da membrane caratterizzate da uno spessore di 0,04 μm e

dotata di interruttori di livello, valvoleautomatiche di sfiato, piping dicollegamento e

sezionamento.

La rimozione periodica dei fanghi dalla superficie delle membrane avviene mediante

l'insufflazione di aria. Ciascuna delle due linee previste sarà, pertanto, servita da un

sistema di areazione, completo di misuratore di pressione, indicatore di portata, valvole di

sezionamento, piping di interconnessione alle unità.


16

Al fine di assicurare il corretto funzionamento delle membrane, occorre, inoltre, prevedere

una periodica pulizia chimica, con ipoclorito di sodio (12 %) ed acido citrico (50 %).

In Tabella 2.2 sono riportate le caratteristiche minime richieste per un idoneo ciclo di

pulizia.

Tabella 2.2Caratteristiche minime del sistema di dosaggio dei reattivi per la pulizia delle membrane

Parametro Reagente

Ipoclorito di sodio Acido citrico Ciclo di pulizia [d] 30 90 Numero annuo di cicli di pulizia 12 4 Concentrazione del reagente [ppm] 500 5.000

Il dosaggio di ciascun reagente sarà garantito mediante pompe a membrana in numero

opportuno e tale da prevedere anche un sistema di riserva per ciascun reagente. La

Tabella 2.3 sintetizza le caratteristiche minime delle due stazioni di dosaggio dei reagenti.

Tabella 2.3Caratteristiche delle stazioni di dosaggio dei reattivi per la pulizia delle membrane

Parametro Reagente

Ipoclorito di sodio Acido citrico Numero minimo di pompe dosatrici 2 (1 R) 2 (1 R)

Tipologia di pompa Pompa a membrana Pompa a membrana Funzione Dosaggio reagente al 13 % Dosaggio reagente al 50 %

Attrezzature complementari

indicatore di pressione, indicatore diportata, piping di collegamento,valvole

di intercetto strumentazione

indicatore di pressione, indicatore diportata, piping di collegamento,valvole

di intercetto strumentazione

L'impianto MBR si completa con il sistema di estrazione del permeato, che si compone di

pompe a lobi,in numero opportuno e tale da prevedere anche un sistema di riserva per

ciascuna linea.

Ogni pompa, inoltre, dovrà essere dotata di interruttore differenziale di pressione e

trasmettitore di portata.



manutenzione e gestione fornito dalle ditte realizzatrici del sistema prescelto.


17

2.5 La disinfezione

L’intervento in progetto prevede la realizzazione di un sistema di disinfezione, mediante

clorazione, a completamento della linea liquami.

Il sistema dovrà attivarsi, inoltre, qualora la portata affluente all’impianto supera quella

media nera con cui è stato dimensionato il trattamento biologico.


Il trattamento di disinfezione è effettuato mediante clorazione, il sistema più diffuso e, per

questo, più affidabile ai fini dell'abbattimento della carica patogena di un refluo. La

disinfezione con il cloro ed i suoi composti ha trovato larga applicazione non soltanto per

l'efficacia contro virus e batteri, ma anche per i costi di costruzione e gestione degli

impianti, che risultano piuttosto contenuti rispetto ad altri sistemi.

Il cloro possiede un'elevata reattività e capacità ossidante e si combina facilmente con

sostanze organiche ed inorganiche presenti nell'acqua; inoltre, una volta aggiunto in

quantità adeguate, garantisce un residuo persistente nel tempo, utile nel caso in cui si

preveda un riutilizzo oppure l'effluente debba percorrere un percorso significativo prima di

raggiungere il corpo idrico recettore.

Il cloro può essere impiegato direttamente come cloro gas (Cl2) oppure sotto forma di

ipoclorito di sodio o di calcio: solitamente, vengono impiegati gli ipocloriti per la semplicità

e la sicurezza nella gestione.

Nel sistema in progetto, si prevede l'impiego di ipoclorito di sodio, il prodotto più utilizzato

perché si presenta come una soluzione acquosa, facilmente accumulabile e dosabile.

Esso viene individuato a seconda del titolo o dosaggio di cloro attivo, inteso come tenore

in cloro elementare, che può raggiungere anche il 18 ÷ 19% in volume, pari a circa il 15%

in peso di cloro attivo. Normalmente, tuttavia, si utilizza in soluzioni al 5%, più stabili nel

tempo e viene stoccato in serbatoi in vetroresina o PVC, specificatamente resistenti

all'azione fortemente aggressiva del prodotto.

Il dosaggio dell'ipoclorito sarà realizzato mediante opportune pompe dosatrici

automatiche, la cui capacità di erogazione può essere variata in un campo piuttosto

ampio, in modo da potersi adattare con la massima flessibilità alle particolari esigenze di

impianto.

Oltre a dipendere dal tempo di contatto, l'azione del cloro sul liquame è molto

condizionata da un'efficace miscelazione, che deve essere condotta in regime fortemente

turbolento, all'interno di un apposito pozzetto. Il contatto tra reagente e liquame è, invece,


18

garantito all'interno di un'opportuna vasca, dimensionata secondo i criteri di seguito

specificati.


Sulla base di quanto descritto, l'unità di clorazione è costituita da un pozzetto, che si

realizza per garantire una preliminare miscelazione con il refluo e da una vasca di

contatto, realizzata con opportuni criteri di dimensionamento, in maniera tale da ottenere

la massima efficacia su tutta la massa di liquame ed evitare corti circuiti che

comporterebbero una drastica riduzione delle rese di processo.

Il volume del pozzetto di miscelazione rapida è stato determinato assumendo un tempo di

detenzione pari a 30 s, con riferimento alla portata massima.

Nota la portata da trattare, è stato calcolato il volume necessario (V), come:

dove:


- tC è il tempo di detenzione da garantire.

Il volume necessario risulta pari a 3 m3.

Per quanto attiene la vasca di contatto, con lo stesso criterio adottato per il pozzetto di

miscelazione, assumendo un tempo di detenzione pari a 15 min, con riferimento alla

portata massima, si ottiene un volume pari a 78 m3.

Fissata l'altezza liquida in vasca pari a 2,5 m, l'area dell'unità di disinfezione (Ad) è stata

valutata come:

dove:

- Vfin è il volume finale della vasca di disinfezione;


Risulta, dunque, una superficie pari a 31,3 m2.


19

La vasca di contatto si realizza in maniera tale da garantire un funzionamento a pistone,

suddividendola in setti. Detta W la larghezza del setto e L la sua lunghezza, fissato il

numero di setti pari a 4 ed il rapporto L/W pari a 10,3, la larghezza (W) del setto è stata

stimata come:

dove:

- A vasca è la superficie della vasca di disinfezione;

- n è il numero di setti;

- L/W il rapporto tra la lunghezza (L) e la larghezza (W) del singolo setto.

Ciascuno dei 4 setti risulta, pertanto, largo 0,8 m.

La lunghezza del setto, valutata come:

risulta, invece, pari a 8,2 m.

2.6 La stabilizzazione aerobica

La digestione aerobica costituisce la prima unità di trattamento della linea fanghi, con cui

si completano i processi di assimilazione e degradazione biologica della

sostanzaorganica, avviate nella fase di ossidazione biologica.

Si riporta, di seguito la descrizione dell'unità ed il dimensionamento della stessa.


Il comparto di digestione aerobica è costituito da una vasca aperta, all'interno della quale

sono garantite, mediante l'insufflazione di aria, opportune condizioni aerobiche per il

completamento del processo di stabilizzazione biologica.


20

Il sistema di insufflazione di aria consente anche di mantenere in sospensione le particelle

di fango all'interno della vasca.

Nel caso in esame, si prevede l'installazione di aeratori di fondo per l'immissione dell'aria

che, seppure usati meno frequentemente all'interno di queste unità, consentono di limitare

l'emissione di rumori e di contenere l'impatto odorigeno associabile a questo tipo di

processi.


Per un bacino di digestione aerobica, l’età del fango risulta dal rapporto tra la quantità in

peso di fango complessivamente presente nella vasca di digestione aerobica e la quantità

in peso di fango estratta dalla vasca ogni giorno.

Per età complessiva del fango si intende la somma dell’età raggiunta nel comparto di

aerazione a fanghi attivi e nel comparto di digestione aerobica.

Affinché un fango possa essere considerato tecnicamente digerito per via aerobica,

occorre che il processo determini una riduzione di circa il 40% dei SSV.

Grafici empirici consentono di correlare il valore di stabilizzazione tecnica con il tempo di

detenzione dei fanghi all'interno del comparto di digestione aerobica necessario affinché il

processo di stabilizzazione biologica si completi. È stato, così stimato un tempo di

detenzione pari a 5 d.

Nota la quantità di fanghi da trattare, pari a 40 m3/d, il volume del comparto di digestione

aerobica è stato calcolato mediante la seguente formula:

τ

dove:

- QF è la portata di fango da trattare;

- τ è il tempo di detenzione da garantire in vasca di areazione.

Il volume della vasca risultante è pari a 198 m3.

Fissata l'altezza liquida del fango all'interno della vasca pari a 3,5 m, l'area (A) del

comparto di stabilizzazione aerobica è stata stimata come:


21

dove:

- V è il volume del comparto di stabilizzazione aerobica;

- h è l'altezza del fango all'interno della vasca.

Risulta, dunque, una superficie pari a 56,6 m2.

In considerazione degli spazi disponibili, è stata scelta una pianta di forma rettangolare ed

è stata fissata la larghezza del comparto pari a 4 m, da cui risulta una lunghezza pari a 14

m.

La valutazione del fabbisogno di ossigeno (FO2), necessaria per il dimensionamento del

sistema di areazione, richiede il calcolo della quantità di fango in ingresso (Min) ed in

uscita (Mout) dal sistema:

FO2 = C × (Min - Mout)

dove C è un coefficiente che tiene conto dell'assorbimento di ossigeno stimato in base

alla temperatura ed all’età totale del fango.

Considerando una presenza percentuale di ossigeno nell’aria pari a 21% ed un’efficienza

ditrasferimento del 10%, si calcola la portata d’aria necessaria per l’aerazione all’interno

del digestore aerobico mediante la seguente formula:

,0,1

Ne risulta che la portata d'aria da garantire in vasca di stabilizzazione aerobica è pari a

1.157kgaria/h.

2.7 La centrifugazione

La fase finale della linea di trattamento dei fanghi è costituita dalla disidratazione. In

riferimento all'impianto in oggetto, è stato scelto un sistema di tipo meccanico, che

impiega una centrifuga.

Si tratta di un sistema che si caratterizza per il ridotto ingombro e per la possibilità di

ridurre schizzi, perdite di fango e sviluppo di odori modesti, legata alla configurazione

stessa della macchina.


22

I dettagli descrittivi e dimensionali del sistema sono riportati nei paragrafi successivi.


La centrifuga è una macchina volta alla disidratazione meccanica dei fanghi di

depurazione, con funzionamento di tipo continuo.

Il fango da trattare viene introdotto nella macchina attraverso un albero cavo: l'alta

velocità di rotazione del tamburo centrale imprime al fango una fortissima accelerazione

centrifuga, provocando la separazione delle particelle di fango, che si depositano in

periferia, contro la parete del tamburo, mentre la fase liquida si raccoglie sopra il fango, a

formare un anello di "acqua del fango".

Una coclea rotante con velocità appena superiore a quella del tamburo permette il

convogliamento del fango verso l'estremità di uscita, mentre l'acqua del fango sfiora lungo

una soglia stramazzante anulare ed è scaricata all'esterno.


Ai fini del dimensionamento della centrifuga è stato necessario calcolare la quantità di

fango in uscita dal comparto di digestione aerobica.

Assumendo che in fase di stabilizzazione biologica sia possibile ottenere una rimozione

dei solidi sospesi volatili pari al 40%, la portata in uscita dal digestore aerobico sarà

costituita dai solidi non volatili e dai solidi sospesi volatili non digeriti.

Sulla base di tale considerazione e assunto un tenore in secco dei fanghi digeriti pari al

3%, la portata volumetrica alimentata alla centrifuga risulta pari a 18 m3/d.

L'impiego della centrifuga prevede il condizionamento dei fanghi a mezzo di un

polielettrolita, il cui consumo riferito al principio attivo (considerando la parte attiva al 45%)

è stimato variabile nel range 5 ÷ 12 kg/t SS.



manutenzione e gestione della macchina scelta.


23

3 IL SISTEMA DI TRATTAMENTO DELLE ARIE ESAUSTE

La necessità di ridurre la dispersione delle emissioni odorigene, prodotte durante il

normale esercizio dell'impianto di depurazione in progetto, ha imposto il confinamento

delle unità di trattamento, finalizzato all'installazione di un sistema di convogliamento e

trattamento delle arie esauste.

Tale sistema di trattamento si compone di due unità, uno scrubber ed un biofiltro: per

ciascuno, di seguito, si riporta una breve descrizione e il dimensionamento.

3.1 Lo scrubber

Lo scrubber è un sistema che prevede il lavaggio della corrente gassosa mediante un

liquido assorbitore, introdotto all'interno del sistema dall'alto, attraverso spruzzatori, in

modo da ottenere anche la precipitazione delle polveri.

Al fine di migliorare la qualità degli effluenti, la soluzione liquida di lavaggio può essere

additivata con reagenti chimici, acidi o basici, utili a neutralizzare gli inquinanti e a

favorirne la rimozione sotto forma di sali.

La camera all'interno della quale avviene il lavaggio della corrente gassosa è, inoltre,

riempita con apposito materiale di supporto: il liquido, quindi, condenserà sulla superficie

dei corpi di riempimento e si dirigerà verso il fondo, mentre i gas saliranno in testa alla

colonna, fuoriuscendo dalla parte alta della camera di lavaggio.


Il sistema proposto prevede l'impiego di uno scrubber con funzionamento a doppio stadio.

La prima fase è volta alla rimozione dell’ammoniaca e delle ammine mediante

salificazione, con soluzione acida per acido solforico; la seconda consente l'abbattimento

dell’idrogeno solforato mediante neutralizzazione con soluzione alcalina per idrossido di

sodio.


24

A tale scopo, si prevede l'adozione di uno scrubber del tipo parallelepipedo, ad asse

orizzontale, essenzialmente dotato di:

- n. 2 stadi di lavaggio mediante ugelli nebulizzatori equamente distribuiti sopra i letti

di scambio materia;

- corpi di riempimento ad anelli, utili ad aumentare tempo e superficie di contatto tra

corrente gassosa e soluzione di lavaggio.

Nella prima fase, l’ammoniaca presente nell'effluente gassoso da trattare, a contatto con

l’acqua di lavaggio, solubilizza, determinando la produzione di idrossido di ammonio,

responsabile dell'incremento del pH della soluzione. Per trattenere in soluzione

l’ammoniaca ed evitarne lo strippaggio, si prevede l'aggiunta di un acido forte, che

determina la formazione di sale ammoniacale (solfato di ammonio), non più strippabile.

La rimozione degli altri composti odorigeni presenti nell'aria aspirata, quali acido solfidrico

e mercaptani, avviene nella seconda fase di lavaggio, grazie all'aggiunta di soda, che

neutralizza le molecole maleodoranti in maniera tale che queste rimangano più

stabilmente in soluzione.

Il dosaggio dei reagenti avviene in maniera automatizzata.


Il dimensionamento della torre è stato condotto nel rispetto dei parametri operativi riportati

in Tabella 3.1.

Tabella 3.1 Parametri operativi per il dimensionamento dello scrubber

Parametro Valore di riferimento

Tempo di contatto sezione acida [s] > 0,7

Tempo di contatto sezione basica [s] > 1,05

Velocità di attraversamento [m/s] < 1,6

Tasso di irroramento [m3/m h] > 0,07

In particolare la verifica del tasso di irroramento (LW) è stata condotta sulla base della

seguente relazione: ⁄

dove:


25

- LU è la portata di soluzione di lavaggio (m3/h);

- SU è la sezione trasversale della colonna (m2);

- a è la superficie specifica di impacchettamento (m2/m3).

In Tabella 3.2 si riportano i dati del dimensionamento e in Tabella 3.3 i risultati delle

verifiche effettuate, che sono soddisfatte.

Tabella 3.2 - Dimensionamento dello scrubber


Volume aria da trattare [m3] 1.400

Numero di ricambi previsto [ricambi/h] 2

Portata aria da trattare [m3/h] 2.800

n. scrubber [-] 1

n. fasi di trattamento [-] 2

Modello orizzontale

Dimensione materiale di riempimento [cm] 5

Grado di vuoto [-] 0,91

Superficie specifica di impaccamento [m2/m3] 110

Lunghezza stadio acido [m] 1,15

Lunghezza stadio basico [m] 2,60

Portata soluzione di lavaggio [m3/h] 60

Sezione trasversale della colonna [m2] 1,9

Dimensioni [m] 1,65 x 3,10

Portata in secondi [m3/s] 0,8

Velocità di attraversamento [m/s] 1,5

Sezione di passaggio [m2] 0,6


26

Tabella 3.3 - Verifiche eseguite

Parametro Valore ottimale Valore effettivo

Tempo di permanenza in sezione acida [s] 0,77 0,77

Tempo di permanenza in sezione basica [s] > 1,05 1,73

Tasso di irroramento [m3/m h] > 0,07 0,29

Velocità di contatto [m/s] < 1,6 1,5

La Tabella 3.4 riassume, quindi, le dimensioni dello scrubber.

Tabella 3.4 - Dimensioni scrubber

Parametro Valore

Lunghezza [m] 3,10

Larghezza [m] 1,65

Altezza [m] 1,65

Attesa la presenza del biofiltro a valle dello scrubber, sembra opportuno evidenziare come

l’aria satura, in uscita dallo scrubber stesso svolge un’azione di controllo della

temperatura e del grado di umidificazione delle parti più interne del letto filtrante, in cui la

temperatura viene mantenuta in un range compreso tra i 10 e 30°C e l’umidità tra il 40 e

70%.

3.2 Il biofiltro

I sistemi di biofiltrazione consentono la degradazione di composti naturali organici ed

inorganici mediante reazioni biologiche di ossidazione ed idrolisi. Tali sistemi si

compongono, quindi, di un letto di materiale filtrante, di origine vegetale, colonizzato da

microrganismi preposti alla degradazione dei composti odorigeni.

Il materiale filtrante deve essere tale da garantire una vita utile non inferiore ai 3 anni e

ridotte perdite di carico. La struttura fisica deve risultare sufficientemente robusta da

consentire la realizzazione di letti filtranti dello spessore massimo di 2 metri e da

assicurare un'elevata capacità di drenaggio, così da limitare il rischio di “impaccamento” in

condizioni di sovrasaturazione igrometrica del letto filtrante dovuta, ad esempio, all’azione


27

degli agenti atmosferici. Infine, il letto filtrante deve garantire un ridotto abbassamento del

livello della biomassa, non superiore al 15%.

Si riporta, di seguito, il dimensionamento del biofiltro che si intende realizzare.


Il dimensionamento del biofiltro è stato condotto utilizzando i valori di riferimento, dei

principali parametri di progettazione, riportati nelle “Linee guida per la costruzione e

l’esercizio degli impianti di produzione del compost” emanate dalla Regione Lombardia

con D.G.R 16 aprile 2003 (Tabella 3.5).

Tabella 3.5 Valori di riferimento dei parametri di progettazione del biofiltro (Regione Lombardia, 2003)

Parametro Valore

Tempo di contatto [s] ≥ 45

Altezza strato filtrante [m] 1 - 2

Portata specifica strato filtrante [Nm3/m3 h] < 80

Effetti odorigeni [OU/m3] 300

In Tabella 3.6 si riportano i dati del dimensionamento e in Tabella 3.7 i risultati delle

verifiche effettuate, che sono soddisfatte.

Tabella 3.6 - Dimensionamento del biofiltro


Volume aria da trattare [m3] 1.400

Numero di ricambi previsto [ricambi/h] 2

Portata aria da trattare [m3/h] 2.800

n. biofiltri [-] 1

Dimensioni del biofiltro [m] 4,3 x 4,1

Superficie utile del biofiltro [m2] 17,6

Altezza utile biofiltro [m] 2

Volume utile biofiltro [m3] 35,3

Umidità del letto filtrante [%] 40-70


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Tabella 3.7 Verifiche eseguite

Parametro Valore ottimale Valore effettivo

Tempo di contatto [s] > 45 45,3

Carico specifico volumetrico [Nm3/m3 h] < 80 79,4

La Tabella 3.8 riassume, quindi, le dimensioni del biofiltro.

Tabella 3.8 Dimensioni biofiltro

Parametro Valore

Lunghezza [m] 4,3

Larghezza [m] 4,1

Altezza utile [m] 2

Impianto di trattamento delle acque reflue a servizio dei...

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