Underdrain: brevetto Leopold. Per la depurazione di acque reflue e per la potabilizzazione

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1 Underdrain: brevetto Leopold 160 Per la depurazione di acque reflue e per la potabilizzazione

2 Per rimuovere i solidi in sospensione che non si sono depositati nel decantatore dopo la flocculazione o per preparare l acqua per un processo di disinfezione con raggi UV o per aumentare l efficienza di un impianto già esistente, il trattamento in un filtro a sabbia è una precondizione essenziale nei moderni impianti di depurazione delle acque, nella potabilizzazione (da lago/bacino) o negli impianti di desalinizzazione. Il filtro a sabbia opera per gravità e, grazie a più strati calibrati di materiali filtranti, permette di rimuovere dal liquido tutte quelle particelle sospese che ne aumentano la torbidità e che influirebbero negativamente sull efficienza dei successivi trattamenti. La NSF International (National Sanitation Fundation) verifica e certifica tutti i prodotti che fanno parte dei sistemi di fornitura dell acqua potabile. Tutti i prodotti Leopold sono certificati secondo lo standard 61 NSF/ANSI superando le severe norme applicate negli USA. Che si tratti di trattamento con UV, per il quale la trasparenza delle acque è fondamentale, della desalinizzazione per via osmotica in cui le speciali membrane possono essere rese inefficienti dalle particelle in sospensione o per la potabilizzazione delle acque, che richiede la rimozione dei contaminanti solidi, la filtrazione a sabbia è indispensabile. Il problema del controlavaggio Nei nostri sistemi di filtrazione a sabbia il processo avviene per gravità e la sua efficacia dipende quindi dal tipo e disposizione del materiale usato per gli strati filtranti. Periodicamente è necessario ripulire i filtri dai solidi trattenuti che tendono ad occluderlo, con cicli di controlavaggio che pompano dal basso CERTIFICAZIONI NSF/ANSI Standard 61, Drinking Water System Components - Stati Uniti d America DWI - DRINKING WATER INSPECTORATE - Regno Unito ACS - Attestation de Conformite Sanitair - Francia aria ed acqua in grado di fluidificare il letto di sabbia e asportare le particelle e i fiocchi intrappolati. È questa la fase in cui la tecnologia Leopold permette notevoli risparmi, con minime perdite di materiale filtrante e bassi consumi, grazie anche al telecontrollo che ne ottimizza i cicli. Non solo materiali ma una vera offerta tecnologica. Per garantire la piena efficienza dei propri impianti di filtraggio a sabbia, offriamo soluzioni complete che includono la progettazione (con disegni e manuali di installazione e per la conduzione degli impianti e suggerite le sabbie o i GAC), gli elementi Underdrain, vero cuore del sistema, tutti gli accessori della vasca, il telecontrollo che comanda i cicli di controlavaggio e persino (a richiesta) la supervisione di personale esperto all installazione, includendo nel pacchetto le pompe per il controlavaggio e quelle di rilancio delle acque cariche. Le soffianti sono invece dimensionate e suggerite. Opere civili, tubazioni e valvole esterne alla vasca solo dimensionate. 161

3 Turbolenze uniformi per cicli di lavaggio efficienti Fori dispersione Ritorno acqua Il filtraggio a sabbia trattiene anche le particelle più piccole della distanza tra i granuli grazie al fatto che queste aderiscono alla superficie dei granuli rimanendovi attaccate. IMS Cap UNDERDRAIN Type S Una vista del singolo elemento Underdrain. Canale di ritorno acqua Aria Acqua Schema di funzionamento nella fase di controlavaggio Obiettivo del filtraggio nella potabilizzazione è quello di bloccare tutti i materiali/fiocchi che non riescono a sedimentare. Nei trattamenti terziari della depurazione di acque reflue l obiettivo della flitrazione è quello di bloccare le particelle che, creando torbidità del liquido, possono influenzare negativamente i successivi trattamenti con sistemi a raggi UV. Anche in questo caso la frazione di materiali sospesi nel fluido è quella che non riesce per vari motivi a depositarsi nella vasca di sedimentazione. Il filtraggio vero e proprio avviene durante l attraversamento per gravità della sabbia (o carboni attivi posti sul fondo della vasca). Quando il filtro tende ad occludersi bisogna lavarlo Le particelle che un filtro a sabbia riesce a trattenere non sono soltanto quelle con dimensioni superiori alla distanza tra due elementi contigui della sabbia ma, per adesione ai granuli ed altri meccanismi di fluodinamica e fisico-chimici, anche quelle di dimensioni minori, che aderiscono ai granelli del filtro rimanendovi fino al successivo ciclo di lavaggio. Dopo un certo tempo questo processo diminuisce la permeabilità dello strato filtrante, il livello del liquido nella vasca tende ad aumentare. Raggiunto un valore fissato in sede di progetto si deve quindi procedere ad un ciclo di lavaggio del filtrante in modo da ripristinarne l efficienza. Questa fase viene realizzata pompando dal basso, attraverso gli elementi di fondo (Underdrain), acqua ed aria, con modalità appositamente studiate per rendere veloce ed efficiente questa fase di controlavaggio. Presiede alla gestione del processo di controlavaggio il telecontrollo associato al filtro che gestisce i tempi e le modalità di funzionamento delle pompe e delle valvole d immissione di acqua e aria. Tipicamente un ciclo prevede inizialmente insufflazione di sola aria, poi di una miscela ad elevata turbolenza di aria ed acqua e infine di sola acqua. Settantacinque anni di esperienza e di affinamenti tecnologici L aspetto tecnologico degli impianti si focalizza in questa fase di controlavaggio che deve avvenire con modalità tali da rimuovere i materiali filtrati senza danneggiare o disperdere il filtrante. In questo campo Leopold vanta ormai 75 anni di esperienza nello sviluppo tecnologico per i suoi sistemi di filtrazione e moduli Underdrain. Underdrain Leopold supera gli ugelli Il danneggiamento degli strati filtranti avviene quando i flussi di lavaggio provenienti dal basso (tipicamente turbolenti) presentano delle elevate difformità nella distribuzione dei regimi di pressione. Questo comporta aree poco irrorate ed altre con pressioni e turbolenze troppo alte. Si ha così una fluidificazione eccessiva e non omogenea dello strato filtrante che viene quindi portato in sospensione e

4 disperso insieme al lavaggio del filtro. Le aree sottoposte a sovrappressione inoltre non riprendono correttamente la loro stratificazione al termine del controlavaggio e si ha quindi una diminuzione della capacità di filtraggio e una vita utile minore dell intero impianto. Dopo alcuni cicli di controlavaggio, sarà quindi necessario fermare l impianto e ripristinare i livelli e le caratteristiche degli strati filtranti. Gli elementi Underdrain Leopold sono studiati per consentire una distribuzione ottimale dei flussi con turbolenze molto uniformi su tutta la superficie della vasca, assenza di zone morte e di dannose sovrappressioni, permettendo un ciclo di funzionamento più lungo con minori perdite di sabbia e, in definitiva, una eccellente economicità gestionale. Il sistema è ovviamente modulare. Il singolo modulo è realizzato in robusto politene ad alta densità che offre le migliori garanzie certificato all ente americano NSF 61, di stabilità chimica e di forma, di facile installazione e manutenzione. Le caratteristiche del modulo Underdrain Leopold sono tali da permettere, a parità di filtraggio, vasche più piccole con risparmi sia nelle opere fisse sia nella gestione. Rispetto al sistema con ugelli sul fondo Leopold offre anche una maggiore semplicità di installazione (a parità di superfice di una vasca gli ugelli da installare sono da 12 a 25 volte quelli necessari con i moduli Underdrain Leopold). Il sistema ad ugelli poi ha tra i suoi svantaggi una certa fragilità che accorcia la vita dell impianto, produce turbolenze forti ma concentrate (in controlavaggio), con il risultato che si hanno zone soggette a sovrappressioni e fenomeni di formazione di Mudball che portano alla perforazione precoce del filtro. Con il sistema ad ugelli le fasi di lavaggio debbono quindi essere ravvicinate e comportano maggiori costi energetici. I moduli Underdrain Leopold Type S e Type SL sono progettati in modo da ottenere nei due canali laterali una compensazione delle pressioni in senso longitudinale, che permette una completa uniformità di distribuzione della turbolenza durante il controlavaggio. Leopold Underdrain = flusso uniforme Underdrain Leopold: dopo il lavaggio i due strati filtranti sono ancora ben separati Canale Secondario Canale Primario CARICO ARIA ACQUA PULITA ACQUA FRONT FLUME LIVELLO ACQUA DURANTE CONTROLAVAGGI CANALE SABBIA FILTRO Ugelli Ugelli = zone morte Sistema ad ugelli: dopo alcuni lavaggi si evidenziano le zone morte e di sovrappressione, formazione di Mudball Immissione per contolavaggio ALIMENTAZIONE ARIA H FLUME Modulo Underdrain Type S TUBI PCV ARIA FLUME BLOCK TUBI ACQUA UNDERDRAIN CENTER FLUME TRAMOGGIA STANDARD BLOCK USCITA/INGRESSO FILTRO SABBIA PAVIMENTAZIONE UNDERDRAIN I tre principali schemi costruttivi di una vasca di filtraggio. A seconda della posizione del canale sono differenti i sistemi previsti per le tubazioni del controlavaggio. 163

5 Depurazione acque reflue/potabilizzazione Griglie Dissabbiatori Depurazione acque reflue Biologico FLYGT - SANITAIRE Sedimentazione (ricircolo fanghi) FLYGT Riutilizzo/ Ricettore Disinfezione UV WEDECO Nei trattamenti terziari, blocca le particelle che creano torbidità. Filtri a Sabbia LEOPOLD PoliElettrolita Potabilizzazione Griglie Dissabbiatori Floculazione Bacino Sedimentazione Filtri a Sabbia LEOPOLD Distribuzione Accumulo Disinfezione UV Il filtro a sabbia ha lo scopo di bloccare tutti i materiali/fiocchi che NON riescono a sedimentare. Tipico uso nella rimozione di torbidità (NTU), alghe, fiocchi e carbonati (Ca,Mg,Metalli) 164 5

6 Filtraggio/Controlavaggio Filtraggio Acqua filtrata Dal canale di alimentazione il liquido entra nella vasca e viene filtrato uscendo dal basso. Controlavaggio Quadro di gestione Soffiante TUBAZIONE ARIA CANALE LAVAGGIO FILTRO CANALE SETTO DIVISORIO PASSAGGIO ACQUA TUBAZIONE ALIMENTAZIONE ACQUA ELEMENTI UNDERDRAIN Pompe di controlavaggio Consiste nel pompaggio dal basso di acqua pulita e di aria dalla soffiante: viene fluidificato il letto di materiale filtrante e così asportato il materiale precedentemente intrappolato. 165

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