DALLA VERIFICA FUNZIONALE ALL'UPGRADING DI IMPIANTI DI DEPURAZIONE CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALLA RIMOZIONE DI AZOTO E FOSFORO

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1 DALLA VERIFICA FUNZIONALE ALL'UPGRADING DI IMPIANTI DI DEPURAZIONE CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALLA RIMOZIONE DI AZOTO E FOSFORO Ing. Paola Foladori UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRENTO Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale

2 Limiti allo scarico delle acque reflue La recente normativa nazionale (D.Lgs. n.152/2006) stabilisce standard restrittivi per lo scarico in aree sensibili Tabella 2, Allegato 5 indica i parametri azoto totale e fosforo totale in funzione della potenzialità dell impianto Potenzialità impianto in AE Parametri (media annua) > concentrazione % di riduzione concentrazione % di riduzione Fosforo totale (mg/l) Azoto totale (mg/l)

3 I valori indicati devono essere raggiunti per uno od entrambi i parametri a seconda della situazione locale. quando N diventa limitante, organismi quali i cianobatteri possono fissare l N 2 atmosferico; la rimozione del P è invece più efficace poiché P deriva dai reflui in alcune realtà la rimozione del P è stata considerata prioritaria Potenzialità impianto in AE Parametri (media annua) > concentrazione % di riduzione concentrazione % di riduzione Fosforo totale (mg/l) Azoto totale (mg/l)

4 Bilancio dell azoto Q in TKN in = 50mgN/L N den = mgn/l Q out TKN out + (NO 3 -N) out mgn/l scarico acqua reflua dopo pre-trattamenti denitrificazione ossidazione nitrificazione ricircolo miscela aerata ricircolo fanghi fanghi di supero sedimentatore secondario Azoto totale in ingresso si ripartisce in 3 flussi - N in uscita - N nei fanghi di supero - N denitrificato, cioè convertito in N 2 ed allontanato in atmosfera Q f,ex N f,ex = Q in 12 mgn/l Qin TKNin = Q out TKN out+ Q out (NO 3 N) out + Q f,ex Nf,ex + Qin Nden per rispettati i limiti allo scarico è necessario implementare un processo di nitrificazione + denitrificazione

5 Q in P in = 8 mgp/l Q in TKN in = 50 acqua mgn/l reflua dopo pretrattamenti acqua reflua dopo pre-trattamenti N den = mgn/l Bilancio del fosforo denitrificazione ossidazione nitrificazione ricircolo miscela denitrificazione ossidazione aerata nitrificazione ricircolo fanghi ricircolo miscela aerata fanghi di ricircolo fanghi supero P è conservativo in un impianto di depurazione e si ripartisce solo in 2 flussi - P in uscita fino a mgn/l - P nei fanghi di supero Qin Pin = Qout P out+ Qf,ex Pf,ex Q out P out 1-2 mgp/l scarico sedimentatore scarico secondario sedimentatore secondario fanghi di Senza rimozione supero chimica/biologica del P Q f,ex P f,ex N f,ex = f,ex Q in 2.5 in 12 mgp/l mgn/l Incremento di P nei fanghi mediante rimozione chimica/biologica del P per rispettati i limiti allo scarico è necessario implementare la rimozione chimica e/o biologica del fosforo

6 Come approcciarsi alla rimozione di N e P Upgrading/adeguamento di impianti esistenti se rivolti alla sola rimozione del carbonio esigenza di espansione difficoltà nel reperimento delle aree necessarie configurazioni innovative dei processi biologici a biomassa adesa o dei reattori operanti con membrane rispetto ai convenzionali processi a fanghi attivi si parte però dalla verifica funzionale dell impianto approfondita indagine dell impianto e verifica funzionale criticità dell impianto ed eventuali margini operativi scelta di tecnologia e configurazioni ottimali e sostenibili possibili simulazioni prima dell implementazione

7 Livello 1 Dati medi acquisiti sugli impianti (Livello 1) Monitoraggio convenzionale del processo mediante analisi chimico-fisiche o biologiche maggiore complessità maggiore dettaglio Livello 2 Livello 3 Bilanci di massa sull impianto Esecuzione di test di laboratorio che simulano i processi dell impianto (test respirometrici) portate in ingresso, ricircoli e fanghi di supero concentrazioni nelle acque reflue in ingresso ed in uscita: BOD 5, COD, CODfiltrato, SST, NH 4, NO 2, NO 3, N organico (o in alternativa TKN), PO 4 e Porg (o in alternativa Ptotale) Livello 4 Simulazione dell impianto mediante modelli avanzati parametri del fango attivo o di supero: SST, SSV parametri operativi: O.D., ph, temperatura,

8 Livello 1 Dati medi acquisiti sugli impianti maggiore complessità maggiore dettaglio Livello 2 Livello 3 Livello 4 Bilanci di massa sull impianto Esecuzione di test di laboratorio che simulano i processi dell impianto (test respirometrici ) Simulazione dell impianto mediante modelli avanzati (Livello 2) I bilanci di massa rappresentano uno strumento per verificare la congruenza dei dati acquisiti. strumento poco applicato ma molto utile per valutare per esempio correttezza nelle stime delle portate dei fanghi di supero, da cui dipende l età del fango,

9 Schema generale di un impianto di depurazione con configurazione a fanghi attivi di ossidazione/nitrificazione + pre-denitrificazione Q in COD in TKNin (NH 4 -N) in (NO x -N) in P in acqua reflua in ingresso denitrificazione Q a N den (NO x -N) out,den SST fango attivo SSV fango attivo ossidazione nitrificazione ricircolo miscela aerata O 2,COD Q in +Q r (NO x -N) out Sedimentatore secondario scarico Q out COD out TKN out (NH 4 -N) out (NO x -N) out P out (NO x -N) a Q r (NO x -N) r ricircolo fanghi fanghi di supero acque madri surnatante Q sur Q am Q f,ex COD f,ex SST f,ex SSV f,ex SSNV f,ex N f,ex ispessitore digestione aerobica/anaerobica smaltimento Q f,isp COD f,isp SST f,isp SSV f,isp SSNV f,isp Q f,dig COD f,dig SST f,dig SSV f,dig SSNV f,dig disidratazione Q f,dis COD f,dis SST f,dis SSV f,dis SSNV f,dis f SST/umido M umido

10 Livello 1 Dati medi acquisiti sugli impianti maggiore complessità maggiore dettaglio Livello 2 Livello 3 Bilanci di massa sull impianto Indagini avanzate per caratterizzare COD, N e cinetiche biologiche (test respirometrici ) (Livello 3) La determinazione di parametri avanzati viene effettuata per conoscere in dettaglio reflui e velocità di processo e supportare simulazioni avanzate di processo Frazionamento di COD, N e P in frazioni biodegradabili e nonbiodegradabili (inerti) in forma solubile o particolata Livello 4 Simulazione dell impianto mediante modelli avanzati Parametri cinetici del fango attivo nella rimozione del carbonio, nitrificazione e denitrificazione.

11 Esempio di frazionamento del COD nelle acque reflue COD totale 252 mg/l 87 mg/l Solubile Particolato 165 mg/l Non biodegradabile Biodegradabile Biodegradabile Non biodegradabile Biomassa attiva 16 mg/l 71 mg/l 128 mg/l 16 mg/l 21 mg/l COD totale 100% 34,5% Solubile Particolato 65,5% Non biodegradabile Biodegradabile Biodegradabile Non biodegradabile Biomassa attiva 6,3% 28,2% 50,8% 6,3% 8,4%

12 Livello 1 Dati medi acquisiti sugli impianti maggiore complessità maggiore dettaglio Livello 2 Livello 3 Bilanci di massa sull impianto Esecuzione di test di laboratorio che simulano i processi dell impianto (test respirometrici ) (Livello 4) Livello 4 Simulazione dell impianto mediante modelli avanzati I modelli avanzati di simulazione permettono di creare un IMPIANTO VIRTUALE su cui testare nuove configurazioni

13 Esempio di un layout della linea acque + linea fanghi implementato nel simulatore GPS-X (

14 Indagini valutabili con l ausilio di modelli di simulazione sono per esempio: Variazioni di OD nei reattori biologici, ai fini della riduzione dei consumi energetici implementazione della nitrificazione + denitrificazione ad intermittenza verifica del sovraccarico sopportabile da un impianto di depurazione (nuovi allacciamenti o trattamento rifiuti liquidi) Questi modelli sono attualmente poco applicati poiché: l approccio ai modelli matematici può sembrare difficile complessità può apparire sproporzionata rispetto ai problemi da risolvere è necessario conoscere parametri non abituali la determinazione sperimentale dei parametri può essere difficile i processi biologici sono non-stazionari e quindi è spesso necessario effettuare simulazioni dinamiche

15 SISTEMI A FANGHI ATTIVI NITRIFICAZIONE + DENITRIFICAZIONE MEDIANTE AERAZIONE AD INTERMITTENZA SISTEMI MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) BIOFILTRAZIONE BIOMASSE GRANULARI CONFIGURAZIONI PER LA RIMOZIONE DELL AZOTO SISTEMI MBR (MEMBRANE BIOREACTORS)

17 Configurazione di nitrificazione + pre-denitrificazione acqua reflua in ingresso sedimentatore secondario effluente denitrificazione ossidazione nitrificazione ricircolo miscela aerata ricircolo fanghi Riduzione dei nitrati nel 1 stadio utilizzando la sostanza organica del liquame grezzo come fonte di carbonio Efficienza dipende dal rapporto tra la portata ricircolata (somma della miscela aerata e del fango di ricircolo) e la portata in ingresso Limite massimo 5 o 6 volte quella in ingresso: motivi energetici + rischio ricircolo OD

18 Configurazione di nitrificazione + post-denitrificazione acqua reflua in ingresso sedimentatore secondario effluente ossidazione nitrificazione post- denitrificazione postaerazione ricircolo fanghi Bassa velocità di denitrificazione a causa del basso substrato prontamente biodegradabile Scarso interesse a tale configurazione per applicazioni a scala reale Potenziamento con substrato rapidamente biodegradabile esterno (per esempio metanolo o reflui da industrie agroalimentari) con aggravio dei costi di gestione Utile la post-aerazione, per evitare la risalita di solidi nel decantatore, alleggeriti dal contenuto di N 2 gassoso in seguito alla denitrificazione

19 Configurazione di nitrificazione + denitrificazione completa acqua reflua in ingresso sedimentatore secondario effluente pre-denitrificazione ossidazione nitrificazione post-denitrificazione postaerazione ricircolo miscela aerata ricircolo fanghi Combinazione tra la post-denitrificazione e la pre-denitrificazione Viene sfruttata sia la sostanza organica contenuta nel liquame grezzo (pre-), sia il carbonio endogeno (post-) I rendimenti di rimozione dell'azoto non diversi da quelli della configurazione di pre-denitrificazione Utile la post-aerazione

20 ALIMENTAZIONE FASE ANAEROBICA FASE ANOSSICA eventuale Processi ad alimentazione discontinua,, SBR STADI DI UN SISTEMA SBR FASE AEROBICA ATTESA ALIMENTA- ZIONE FASE ANOSSICA FASE AEROBICA SEDIMEN- TAZIONE SCARICO SCARICO SEDIMENTAZIONE 3 h 8 h 1 h tempo [ore] Uno (o più reattori in parallelo) in cui si realizzano l alimentazione del liquame, la denitrificazione, la nitrificazione, la sedimentazione, lo scarico La sequenza delle fasi di processo è di tipo temporale, anziché nello spazio come nei fanghi attivi convenzionali Si può gestire il processo come se fosse possibile variare il volume delle singole vasche Utilizzato per il trattamento di reflui industriali, ma scarsamente impiegati per reflui civili

22 Configurazione di nitrificazione + denitrificazione mediante aerazione ad intermittenza acqua reflua in ingresso sedimentatore secondario effluente ossidazione + nitrificazione + denitrificazione ricircolo fanghi nitrificazione e denitrificazione avvengono nel medesimo reattore biologico, anziché in porzioni diverse fasi aerobiche (aerazione attiva) e fasi anossiche (aerazione spenta) si alternano nel tempo anziché nello spazio interessante alternativa nei piccoli impianti, riduzione costi di intervento e di energia

23 Controllo dell aerazione ad intermittenza Strategia basata su temporizzazione predefinita Controllo on-line dei parametri DO, ORP, ph misurati nella reattore biologico Controllo on-line dei parametri NH 4, NO 3 all uscita del reattore biologico (oggi costi bassi per le sonde on-line) Vantaggi elevata flessibilità: possibilità di ottimizzare la durata delle fasi aerobica/anossica (es. località a carattere turistico) non sono richiesti: il ricircolo della miscela aerata, opere civili, fase di attivazione (non è necessario fermare la linea depurativa) ottimizzazione della fornitura di ossigeno in funzione del fabbisogno per la nitrificazione risparmio energetico semplice e vantaggiosa per piccoli impianti a basso costo e flessibile CASO DI STUDIO su un impianto a scala reale della provincia di Trento.

24 L impianto oggetto della sperimentazione 1/2 ossidazione griglia grossolana dissabbiatore ricircolo fanghi ossidazione sedimentatore secondario uscita sedimentatore secondario ricircolo fanghi fanghi di supero alla linea fanghi Impianto a fanghi attivi con potenzialità di progetto pari a 10,000 AE Due linee di trattamento a fanghi attivi in parallelo di uguale volume (volume reattore = 950 m 3 ; volume sedimentatore = 180 m 3 ) L impianto tratta portate di m 3 h -1 L età del fango è pari a 17 giorni

25 L impianto oggetto della sperimentazione 2/2 ossidazione griglia grossolana dissabbiatore ricircolo fanghi ossidazione sonde on-line sedimentatore secondario di NH 4 -N, NO 3 -N uscita sedimentatore secondario ricircolo fanghi fanghi di supero alla linea fanghi Installazione di due sonde on-line per la misura di N-NH 4 e N-NO x all uscita della vasca di aerazione ad intermittenza fornitura d aria mediante unità sommerse ad aria pressurizzata permettono la sola miscelazione nelle fasi anossiche Realizzazione di un software di controllo per gestire la durata delle fasi di aerazione/non aerazione e OD in vasca

26 E+H NAM/NAS740 Evita INSITU 4100 Evita INSITU 5100

27 Tipi di controllo sperimentati Nel corso della sperimentazione sono stati verificati tre tipi di controllo FASI TEMPORALI PREDEFINITE: in base a tempi ed orari prestabiliti ed impostabili ANALITICO NH 4 -N: in funzione di valori di ammoniaca registrati on-line e set-point impostabili (0.5 mg/l e 2.7 mg/l) ANALITICO NH 4 -N + NO 3 -N: in funzione di valori di NH 4 -N e di NO 3 -N registrati on-line e set-point impostabili Tutti e tre i tipi di controllo si sono dimostrati validi per ridurre l N totale ma il controllo con 2 sonde è risultato ottimale

28 Controllo CON FASI TEMPORALI PREDEFINITE Cicli di aerazione/non-aerazione della durata di 4 ore (2 h nitrificazione + 2 h denitrificazione); Set-point per l O.D. è impostato a 2.6 mgo 2 /L t C /HRT = t N /t D = 1 OD = 2.5 mg/l NH 4 -N O 2 NO x -N 10 [mg/l] ora

29 Controllo CON FASI TEMPORALI PREDEFINITE Necessità di impostare fasce più lunghe in certe ore del giorno. Scarsa flessibilità del controllo. Fasi non modificabili in tempo reale in funzione del carico di N in ingresso NH 4 -N O 2 NO x -N 10 [mg/l] ora

30 Controllo analitico mediante sonda NH 4 -N Il controllo è affidato alla sonda NH 4 -N ( mg/l) Flessibile ma non ottimale 10 NH 4 -N O 2 NO x -N 8 6 [mg/l] data, ora

31 Controllo analitico mediante sonde NH 4 -N N e NO 3 -N Controllo ottimale Il controllo è affidato alla sonda NH 4 -N ( mg/l) e alla sonda NO 3 -N (1.2 mg/l) 7 6 NH 4 -N O 2 NO x -N 5 4 [mg/l] /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ t [giorni]

32 Concentrazioni medie effluenti dalla linea con aerazione intermittente in confronto con la linea ad aerazione continua. N organico NH 4 -N NO 3 -N NO 2 -N N totale Linea con aerazione intermittente (mg/l) Linea con aerazione continua (mg/l)

33 SISTEMI A FANGHI ATTIVI NITRIFICAZIONE + DENITRIFICAZIONE MEDIANTE AERAZIONE AD INTERMITTENZA SISTEMI MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) BIOFILTRAZIONE BIOMASSE GRANULARI SISTEMI MBR (MEMBRANE BIOREACTORS) Sistemi a biomassa adesa per la rimozione dell azoto

34 Sistemi a biomassa adesa Filtri percolatori e biodischi: ormai considerati obsoleti sistemi a biomassa adesa a letto mobile (MBBR), biofiltri sommersi, fanghi granulari configurazioni pluristadio, per favorire biomassa specializzata Caratteristiche e superficie specifica dei vari sistemi Tipo di reattore Letti percolatori Materiale di riempimento Dimensione del materiale (mm) Superficie specifica del materiale (m 2 /m 3 ) lapideo plastico MBBR plastico 7-25 Circa 300 Biofiltri sommersi argilla porosa Fango granulare

36 Sistemi MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) 1/3 reattori a letto sommerso riempiti al <70% con elementi prismatici a cui aderisce la biomassa e liberi di muoversi in tutto il reattore biologico. Elementi con peso specifico < 1 g/cm3 Movimento garantito da aerazione o miscelatori meccanici

37 interventi su vasche esistenti modesti installazione di griglie per evitare la fuoriuscita degli elementi mobili limitate perdite di carico 2/3

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40 I reattori MBBR operano in continuo non richiedono controlavaggi non è soggetto ad intasamenti presentano lo svantaggio di non rimuovere i solidi sospesi è richiesto sedimentatore secondario sono necessarie configurazioni pluristadio (> 2 reattori in serie) reattivi influente MBBR MBBR S1 S2 3/3 effluente fanghi primari aria fanghi secondari influente MBBR MBBR MBBR effluente S1 S2 fanghi primari aria ricircolo fanghi secondari

41 C e n t i m e t e r s 1 biofilm carrier 1 cm

42 Bulk liquido strato limite all esterno strato dei batteri eterotrofi aerobici strato dei batteri nitrificanti 4 biofilm strato anaerobico vicino al supporto 5 supporto In un reattore MBBR ad alto carico organico i batteri nitrificanti restano arretrati negli strati più profondi del biofilm e subiscono una forte competizione per l utilizzo dell ossigeno con i batteri eterotrofi aerobici (che si sviluppano negli strati più esterni del biofilm), fino addirittura a scomparire. Solo reattori MBBR a basso carico possono garantire l instaurarsi di una efficace nitrificazione

43 Velocità di nitrificazione in funzione del carico organico appllcato 1.2 eff luente secondario eff luente primario Velocità di nitrificazione (g NO x -N m -2 d -1 ) nitrificazione nulla Carico organico applicato (gbod 7 m -2 d -1 )

44 Rendimento di nitrificazione in funzione del carico organico appllcato carico superficiale applicato (gcod m -2 d -1 ) 100% rendimento di nitrificazione 80% 60% 40% 20% 0% carico volumetrico applicato (kgcod m -3 d -1 )

45 Concentrazione NO 2 effluente da sistemi MBBR carico superficiale applicato (gcod m -2 d -1 ) concentrazione N-NO 2 effluente (mgn L -1 ) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, ,5 1 1,5 2 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 concentrazione N-NO 2 effluente (mgn L -1 ) carico volumetrico applicato (kgcod m -3 d -1 )

46 Vantaggi dei sistemi MBBR elevate velocità di reazione su base volumetrica riduzione dei volumi dei reattori impianti compatti, più facilmente realizzabili al coperto e dotati di sistemi di controllo degli odori e dei rumori upgrading di impianti a fanghi attivi esistenti assenza di ricircolo dei fanghi meno solidi che raggiungono la sedimentazione stabilità operativa per basse temperature Limiti dei sistemi MBBR forte influenza della concentrazione di OD sulla velocità di nitrificazione necessità di fornire elevati quantitativi d aria maggiori costi energetici pareri discordanti sulla sedimentabilità delle pellicole di spoglio

47 Upgrading di un impianto a biodischi con sistema MBBR ingresso RBC 1 RBC 2 grigliatura Reattore MBBR dissabbiatura disoleatura stacciatura digestore aerobico Temperature = C uscita clorazione liquame chiarificato sedimentazione sedimentatore fanghi di supero Rendimenti COD = 73% (RBC 76%) Rendimenti TKN = 64% (RBC = 74%) Carichi MBBR: 0.9 gtkn m -2 d -1 (RBC 0.6 gtkn m -2 d -1 )

49 Sistemi di biofiltrazione reattori con supporti fissi non è necessaria la sedimentazione finale maggiori consumi energetici, impiantistici e gestionali Filtri a flusso discendente (down-flow): Biocarbone Filtro a flusso ascendente (up-flow): Biofor, Biostyr

50 Caratteristiche materiali di supporto con elevate superfici specifiche (1-4 mm) pezzatura inferiore per la nitrificazione, superiore per i reattori di denitrificazione riduzione dei volumi dei reattori altezza del letto filtrante = 3-4 m perdita di carico massima alla fine del ciclo= m durata del ciclo (periodo tra 2 controlavaggi)=24-48 h rendimenti BOD, SST = 80-90% rendimenti nitrificazione > 90% rendimenti denitrificazione > 95% (post-denitrificazione + metanolo) carichi idraulici molto elevati = 4-20 m 3 m -2 h -1 Applicazioni impianti compatti ed ad alta efficienza impianti a scala reale sono ancora pochi: trattamento di reflui industriali o reflui civili per ridurre le aree occupate

51 CASO DI STUDIO Post-denitrificazione con biofiltro biofiltro pilota (Biofor DN, Degrémont, Francia) post-denitrificazione + metanolo alimentazione con refluo secondario nitrificato = 21 mgn-no 3 /L rapporto COD/N-NO 3 = 4 gcodsolubile/gn-no 3 rimosso 10 Carico rimosso (kg N-NO 3 m -3 d -1 ) 4,0 3,0 2,0 1,0 Rendimento 100% NO 3 -N effluente (mg N L -1 ) ,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 Carico applicato (kg N-NO 3 m -3 d -1 ) 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Carico applicato (kg N-NO 3 m -3 d -1 )

53 Sistemi a fango granulare la biomassa si sviluppa in forma di granuli densi e compatti (0.5-5 mm) elevata capacità di sedimentazione dei granuli elevata biomassa attiva per unità di volume elevate prestazioni nella rimozione dell azoto: capacità di nitrificazione nella parte esterna dei granuli e denitrificazione nella parte più interna, ove la concentrazione di ossigeno è più bassa bassissima produzione di fanghi di supero (5-6 volte inferiore a quella dei processi convenzionali) Applicazioni per reflui industriali, poco rilevanti per reflui civili.

55 I bioreattori a membrana (MBR) Vantaggi indipendenza dalle caratteristiche di sedimentabilità del fango, filamentosi e bulking concentrazione di SST nel reattore biologico fino a kgsst/m 3 allungamento dell età del fango a parità di volume basso footprint ottima qualità degli effluenti con assenza pressoché totale di SST riutilizzo riduzione della produzione di fanghi MBR sedimentatore permeato fanghi di supero

56 Limiti necessità di elevate superfici filtranti, elevato costo per unità di superficie problemi di fouling (sporcamento membrane) necessità di microgriglie (1-3 mm) alti costi di investimento elevata potenza installata e consumi energetici (pulizia membrane avviene mediante insufflazione d aria) rendimento più basso nel trasferimento dell ossigeno complessità del processo MBR sedimentatore permeato fanghi di supero

57 Le membrane Kubota pannelli piani alloggiati nella parte superiore ( pannelli per modulo) insufflazione d aria nella parte inferiore per pulizia meccanica delle membrane pori con dimensione nominale pari a 0.4 µm portata = L m -2 h -1 estrazione permeato da tubicini alternando estrazione a fasi di rilassamento la struttura dei moduli impedisce operazioni di controlavaggio

58 Le membrane Zenon porosità nominale di 0.04 µm (ultrafiltrazione) la struttura della fibra consente operazioni di controlavaggio con il permeato estratto portata = L m -2 h -1 operano in maniera discontinua alternando fasi di suzione con periodi di pausa (relaxation) ad intervalli di decine di secondi pulizia meccanica mediante aria che causa lo scuotimento delle fibre

59 RIMOZIONE CHIMICA DEL FOSFORO RIMOZIONE BIOLOGICA DEL FOSFORO CONFIGURAZIONI PER LA RIMOZIONE DEL FOSFORO

60 Rimozione del P rimozione chimica mediante coagulazione-flocculazione con sali di Al, Fe, Ca rimozione biologica in sistemi a fanghi attivi dotati di reattore anaerobico configurazione di post-precipitazione; filtrazione finale in filtri a sabbia Tipo di trattamento Livello di rimozione Rimoz. chimica Rimoz. biol. postprecipitaz. filtrazione finale su sabbia < 2 mg/l < 1 mg/l < 0.5 mg/l <0.1 mg/l (più sicuro) (più sicuro) (più sicuro)

61 Dinamica del P nel processo di rimozione biologica Concentrazione PO 4 Pochi impianti a causa di - necessità di maggiori competenze nella progettazione/gestione - rischi di rilasci di P nella linea di trattamento fanghi Accumulo PHA Rilascio di P Consumo di PHA Accumulo di P reattore anaerobico reattore aerobico ricircolo fanghi sedimentatore secondario fanghi di supero ricchi di P

62 Rimozione combinata di N e P processi full stream, che sottopongono ad anaerobiosi l'intera portata del liquame e rappresentano la soluzione più comune processo "A2/O", Anaerobic/Anoxic/Oxic la principale causa delle fluttuazioni di rendimento è il riciclo dei nitrati nel reattore anaerobico è essenziale ottenere alti rendimenti di rimozione dei nitrati che innalzano il potenziale redox e inibiscono i fenomeni di rilascio del fosforo il contenuto di fosforo nei fanghi è 2-3 volte superiore, raggiungendo un rapporto P/SST pari a 4% gli impianti a scala reale difficilmente riescono a garantire P<1 mg/l Influente AN AX AE S Effluente a Q r Q Fango di supero

63 COMPARAZIONE CONCLUSIVA Parametro Fanghi attivi Sistemi a letto mobile (MBBR) Biofiltri Bioreattori a membrana (MBR) tipologia del liquame da trattare ampia applicabilità ampia applicabilità ampia applicabilità ampia applicabilità, non conveniente per acque reflue molto diluite qualità dell'effluente buona buona buona ottima occupazione d area alta media bassa bassa flessibilità e modularità della soluzione media/alta alta alta alta costruzione e gestione semplice semplice richiede personale specializzato complessa costo di investimento medio medio alto alto costo di esercizio basso basso medio alto applicazioni a scala reale per il trattamento di acque reflue civili molte molte non molte molte

64 GRAZIE PER L ATTENZIONE