Trattamenti ossidativo-biologici

I trattamenti biologici sono i metodi più usati per la depurazione delle acque di provenienza urbana ed industriale; questi sono basati sulla trasformazione da parte di microrganismi delle sostanze inquinanti organiche in sostanze più semplici.
La classe di microrganismi che riveste la maggiore importanza nei processi di depurazione è quella dei batteri, organismi monocellulari eterotrofi, ovvero che devono assumere dall’esterno le sostanze organiche che non sono in grado si sintetizzare da soli.
Lo svolgimento delle funzioni di nutrimento per la crescita e la moltiplicazione comporta un consumo di energia.
I processi depurativi per via biologica sfruttano proprio la necessità dei batteri di utilizzare sostanze organiche nutritive ed energetiche per soddisfare le loro esigenze.
L’aumento del numero di microrganismi all’interno di un sistema chiuso segue un andamento caratterizzato da diverse fasi:

 

Le prime due consistono nell’attivazione degli enzimi (detti anche biocatalizzatori), che servono per l’attacco alle sostanze organiche, da parte dei microrganismi; la terza fase è caratterizzata da un’enorme moltiplicazione di individui, data l’elevata concentrazione di nutrimento. In una quarta fase si assiste prima a un rallentamento e successivamente ad un arresto della crescita della colonia dovuto all’esaurimento del materiale nutritizio.

 

L’ultima fase consiste nell’autodistruzione dei microrganismi che, non avendo più a disposizione nutrimento esterno, consumano il loro stesso protoplasma autodistruggendosi.
I sistemi di depurazione biologici utilizzati possono essere suddivisi in trattamenti aerobici ed anaerobici.

 

Nel primo caso, i microrganismi trattengono dal carbonio contenuto nella sostanza organica la loro energia, formando anidride carbonica con l’ossigeno, e lo usano come materia prima per la sintesi cellulare.
Nel secondo caso, invece, in assenza di ossigeno, i microrganismi trattengono energia direttamente dalla demolizione dei composti organici.

 

I processi aerobici hanno la caratteristica di utilizzare l’ossigeno per creare condizioni favorevoli a mantenere una corretta attività dei microrganismi; il risultato è la formazione di una massa fioccosa biologica, che secondo la tipologia dell’impianto si dispone in determinate zone al suo interno.
Questa massa aggrega le particelle colloidali del liquame e adsorbe sostanze disciolte di altro genere.
Poiché questa massa biologica si mantenga attiva è necessario che la concentrazione di ossigeno disciolto si mantenga sempre sopra ad una specifica concentrazione e poiché il consumo di ossigeno è molto elevato, questo deve essere prodotto artificialmente mediante apposite apparecchiature.

Ossidazione

È il trattamento più importante dell'intero ciclo di depurazione e consiste nella biodegradazione da parte di microrganismi, di tutte le sostanze organiche presenti nelle acque da depurare, fino a trasformarle in composti molto semplici ed innocui dal punto di vista ambientale.
Questo trattamento non è altro che un'estensione dell'autodepurazione che ha luogo spontaneamente nei corsi d'acqua, operata, nel caso dell'impianto di trattamento, in un ambiente in cui si mantengono artificialmente determinate condizioni ottimali allo scopo di concentrare e accelerare il processo in atto. Per l'ossidazione biologica si utilizzano più tecniche, le tradizionali sono:

  • Gli impianti a letti percolatori (o a filtri percolatori);
  • Gli impianti a fanghi attivati (o biologici): attualmente è il sistema più utilizzato in virtù della sua alta efficienza (> 90% di abbattimento del BOD).
La vasca di ossidazione o aerazione o vasca dei fanghi attivi è la vasca fondamentale della depurazione biologica, dove i microrganismi che ossidano e degradano la sostanza organica sono presenti nei fiocchi di fango i quali sono sospesi in questa soluzione fangosa continuamente ossigenata e mescolata dal flusso di aria o O2 proveniente da erogatori posti sul fondo della vasca.
Dopo un certo tempo di permanenza in questa vasca, opportuno per la degradazione delle sostanze organiche, il fango viene inviato ad un sedimentatore secondario, che separa il fango attivo (contenente i microrganismi attuanti la depurazione biologica) dal refluo chiarificato ovvero l'acqua che ha subìto il processo depurativo biologico.

Sedimentazione secondaria

La sedimentazione secondaria segue la fase ossidativa ed ha il compito di separare i fanghi biologici dal resto del refluo chiarificato o trattato. Infatti, dopo un tempo opportuno di permanenza nella vasca di ossidazione, i fanghi biologici o attivi passano al sedimentatore secondario dove, sedimentando, si separano dal refluo trattato o chiarificato.
Sul fondo del sedimentatore secondario avremo fanghi biologici sedimentati, sopra avremo il refluo chiarificato o trattato cioè l'acqua trattata.
I fanghi secondari o biologici sono diversi dai fanghi primari i quali vengono separati dal liquame grezzo senza subire alcuna trasformazione da parte dei batteri.
I fanghi secondari sono costituiti sono formati da:

 

  • Solidi sospesi sedimentabili sfuggiti alla sedimentazione primaria;
  • Solidi sospesi non sedimentabili e non biodegradabili: cioè quelle sostanze che non vengono attaccate dai batteri ma rimangono comunque incorporate nella biomassa;
  • Solidi sospesi non sedimentabili biodegradabili: cioè quelle sostanze colloidali che vengono attaccate dai batteri e da questi trasformate in biomassa;
  • Solidi disciolti biodegradabili: cioè quelle sostanze disciolte che vengono attaccate dai batteri e da questi trasformate in biomassa.

 

Il refluo chiarificato o trattato (linea acque) verrà avviato ad ulteriori trattamenti come la denitrificazione, la defosfatazione e la disinfezione.
Il fango biologico sedimentato (linea fanghi) può intraprendere varie strade: può essere pompato nuovamente nella vasca di ossidazione, può essere pompato in parte nel primo sedimentatore per migliorare le caratteristiche dei fanghi primari, può essere pompato nella vasca di denitrificazione, può essere pompato nella vasca di defosfatazione, può subire l'ispessimento, la digestione, e altri trattamenti finalizzati allo smaltimento a norma di legge.

 

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