Ulteriore trattamenti

I trattamenti chimico-fisici in questione servono ad eliminare le sostanze inquinanti non biodegradabili disciolte nell’acqua, oppure a ridurre il carico organico prima che lo scarico venga avviato alla depurazione biologica, o ancora, ad eliminare dall’acqua che deve essere scaricata le eccessive quantità di fosfati o sostanze azotate.
Sebbene la maggior parte di questi trattamenti non costituiscano "il cuore" dell'impianto di trattamento (come l'ossidazione biologica effettuata nella vasca ossidativa o vasca di aerazione) sono importantissimi e permettono una depurazione ancora più efficace e spinta, in quanto migliorano a monte le caratteristiche del fango biologico con il conseguente aumento della resa dell'ossidazione biologica, e a valle del processo ossidativo migliorano:

 

1) l'acqua chiarificata (che verrà scaricata nel corpo recettore dopo aver subito tutti i dovuti trattamenti).
2) il fango biologico (che viene ricircolato in parte nella vasca di prima sedimentazione, in parte nella vasca di ossidazione, e in parte smaltito dopo opportuni trattamenti).

 

Fanno parte di questa fase:
  • Trattamenti chimico-fisici (chiariflocculazione);
  • Trattamenti meccanici (filtrazione su carboni attivi o su filtri a sabbia);
  • Trattamenti biologico-naturali (fitodepurazione);
  • Trattamenti biologici (nitrificazione, denitrificazione e defosfatazione);
  • Trattamenti di disinfezione.
Per aiutare la sedimentazione viene effettuato un trattamento chimico-fisico di flocculazione che può essere effettuato nel sedimentatore primario, nel secondario o in entrambi.
Se sono presenti, nel refluo da trattare, discrete quantità di composti azotati che possono causare l'eutrofizzazione e l'anossia del corpo idrico ricettore con la conseguente morìa della fauna acquatica, si procede alla denitrificazione che viene svolta nella vasca di denitrificazione, nel nostro esempio, a monte della vasca di ossidazione.
I fosfati subiranno un trattamento di defosfatazione nella vasca di rilascio del fosforo.
Per esempio l'acqua chiarificata del sedimentatore secondario e quindi lo scarico finale deve subìre un trattamento di disinfezione.
Alcuni di questi trattamenti opportunamente organizzati possono essere utilizzati come veri e propri processi depurativi, come ad esempio la chiariflocculazione o la fitodepurazione.

Chiariflocculazione

La chiariflocculazione consiste principalmente nella precipitazione di sostanze sospese non sedimentabili (e, se presenti in soluzione, anche le sostanze sedimentabili) che durante questo processo formano via via aggregati di maggiori dimensioni e di peso fino a costituire un precipitato che si deposita sul fondo della vasca.
Questo processo permette, a seconda di come viene eseguito: chiarificazione delle acque trattate, precipitazione di alcuni metalli, riduzione di COD e BOD, defosfatazione (rimozione del fosforo), rimozione di olii e grassi.
Questo trattamento può essere effettuato a monte dell'ossidazione biologica e/o sull'effluente dell'ossidazione biologica.

Nitrificazione

La nitrificazione può essere attuata nella vasca di ossidazione o aerazione o vasca dei fanghi attivi.
Viene attuata da batteri autotrofi litotrofi aerobici capaci di utilizzare, per la sintesi cellulare, carbonio inorganico (CO2) e di trarre l'energia necessaria alla crescita e al metabolismo dall'ossidazione di NH4+ a NO2-(nitrito) e di NO2- a NO3- (nitrato), secondo il seguente processo:
si ha nitrosazione ad opera di Nitrosomonas sp. che può ossidare l'ammonio a nitrito: NH4+ + 3/2O2 → NO2-+2H++H2O, ma non può completare l'ossidazione a nitrato; segue la nitrificazione ad opera di Nitrobacter sp. che ossida il nitrito a nitrato: NO2-+1/2O2 → NO3-.
I Nitrosomonas e i Nitrobacter sono caratterizzati da una velocità di crescita notevolmente inferiore ai batteri chemioeterotrofi che operano la principale ossidazione delle sostanze organiche, pertanto sono poco presenti in un fango che presenta un'età non sufficientemente alta, infatti se non si permette a questi batteri di permanere per un certo periodo di tempo relativamente lungo nel fango essi verranno continuamente dilavati con i fanghi di supero e non avranno modo di operare le loro reazioni.
La velocità di nitrificazione dipende dall'O2 disciolto, mentre la velocità di crescita dei batteri dipende dal pH dell'acqua il quale, per consentire le condizioni ottimali di crescita ad entrambi i microrganismi, deve rimanere possibilmente tra 7 e 8.
In queste reazioni si hanno delle condizioni rigorose e molto restrittive, al di fuori delle quali le reazioni procedono scarsamente, quindi non è semplice ottenere una discreta o buona nitrificazione.
A questo punto, l'acqua in uscita dal reattore aerobico, dove è avvenuta l'ossidazione delle sostanze organiche e la nitrificazione, viene messa in ricircolo e viene pompata a monte nella vasca anossica di denitrificazione.
L'azoto residuo in uscita dall'impianto è relativo a: NO3- non inviato con ricircoli alla denitrificazione, alla frazione di N non nitrificata, alla frazione N disciolto o legato a solidi sospesi.

Denitrificazione

Nella vasca di denitrificazione, in assenza di O2 si ha la conversione dei nitrati NO3-, in azoto gassoso N2.
La denitrificazione anossica, cioè in assenza di O2 disciolto, è un processo di natura biologica attuato da alcuni batteri eterotrofi anaerobi facoltativi, che infine libera azoto molecolare sotto forma di gas ovvero N2.
Questi batteri essendo eterotrofi, richiedono, quindi, anche sostanza organica: il carbonio organico deve fornire ben 5 moli di elettroni per mole di NO3-.
Di conseguenza il fango dove avviene la denitrificazione non deve essere un fango molto vecchio poiché in questo il carbonio organico sarebbe assente o presente in percentuali troppo esigue per poter far procedere la reazione di denitrificazione a partire da NO3-. Proprio per fornire ai batteri denitrificanti un idoneo quantitativo di C organico è preferibile avere una vasca di denitrificazione in testa o a monte della vasca di ossidazione il cui contenuto ricircola verso la vasca di denitrificazione. In questo modo la vasca di denitrificazione contiene sia il refluo che non ha ancora subìto l'ossidazione biologica (quindi contenente abbondanti quantità di C organico), sia il refluo che ha subito l'ossidazione biologica (contenente quindi i nitrati NO3- da convertire in N2) il quale viene fatto opportunamente ricircolare nella vasca denitrificante. Comunque, anche se si ha la vasca di denitrificazione a valle della vasca di ossidazione di un processo ad esempio a basso carico (e quindi con un contenuto di C organico esiguo), per fornire un idoneo quantitativo di C organico ai batteri denitrificanti basta far circolare nella vasca di denitrificazione parte del liquame proveniente dal sedimentatore primario o che bypassa la vasca di ossidazione. I batteri denitrificanti in condizioni anaerobie usano il nitrato NO3- come accettore di elettroni e ossidano molecole organiche (CHO)n ad anidride carbonica CO2 e acqua H2O. Come prodotti finali, quindi, oltre all'azoto molecolare (N2) si ha anche anidride carbonica CO2 e acqua H2O.

Adsorbimento su carbone

Questo trattamento è impiegato nei trattamenti di terzo stadio, quando si vogliono eliminare i detergenti sintetici. Con l’imposizione dei detergenti biodegradabili, questo metodo ha perso un po’ della sua importanza, perché lo stadio biologico, se ben condotto, è sufficiente a demolire tali composti.
Si definisce l’adsorbimento la capacità di una sostanza solida di far aderire alla propria superficie altre sostanze gassose o disciolte in un solvente, in modo tale di trattenerle presso di sé. I migliori materiali sono quindi quelli porosi e dotati di una superficie quanto più possibile estesa. Per questo motivo il carbone viene sottoposto ad un trattamento di attivazione, che consiste in un riscaldamento in presenza di reagenti quali acido cloridrico, cloro e anidride carbonica, e tendente appunto a farne aumentare la superficie. I carboni così trattati vengono chiamati carboni attivi.
Ad un certo punto il carbone sarà saturo di sostanze adsorbite e sarà necessario quindi rigenerarlo, mediante un moderato riscaldamento in atmosfera di gas inerte contenente la quantità di ossigeno necessaria per ossidare le impurezze adsorbite senza danneggiare il carbone, il cui calo di peso non deve mai superare il 4-5% per ogni rigenerazione.

Neutralizzazione

Questo procedimento serve a riportare il pH dell’acqua al suo valore di neutralità. Il controllo della neutralizzazione è generalmente affidato a sistemi automatici comandati da misuratori di pH. I reattivi utilizzati sono:

  • Per le acque alcaline, l’acido solforico o cloridrico oppure il biossido di carbonio;
  • Per le acque acide, la calce nelle sue diverse forme.

 

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