IMPIANTI DI DEPURAZIONE BIOLOGICA A FANGHI ATTIVI NEUTRAsbr-Sanoclean

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1 IMPIANTI DI DEPURAZIONE BIOLOGICA A FANGHI ATTIVI NEUTRAsbr-Sanoclean Pozzoli depurazione s.r.l. via M.Quadrio 11, Chiavenna SO P.IVA: , REA: 61186, Telefono (3 linee r.a.), Telefax giorgio.pozzoli@pozzolineutra.com, Sito internet:

2 INQUADRAMENTO DEL PROBLEMA E ASPETTI NORMATIVI Gli scarichi civili domestici e industriali rappresentano una delle principali fonti di inquinamento delle risorse idriche e del suolo. Essi possono provenire da molteplici tipologie di insediamento (centri abitati, residence, villaggi, campeggi, alberghi, pensioni, fattorie, industrie alimentari, stazioni di servizio ) e comunemente necessitano di un trattamento depurativo per rientrare nei limiti di legge stabiliti per lo scarico in acque superficiali, suolo e, talvolta, anche rete fognaria (soprattutto se sprovvista di depuratore finale): La contaminazione di tali reflui discende normalmente da concentrazioni variabili di sostanze organiche, di azoto ammoniacale e nitrico, di fosfati e materiale solido, sia disciolto che in sospensione. Fatte salve eventuali norme locali o regionali, di consueto, i limiti allo scarico sono quelli previsti nel DL 152/06 e s.m.i. indicati nella seguente tabella (1). Parametro Acque superficiali Fognatura Suolo ph colore Impercettibile con diluiz. Impercettibile con diluiz. - 1:20 1:40 solidi sospesi totali (mg/l) BOD 5 (mg/l) COD (mg/l) fosforo totale (mg/l) azoto ammoniacale (mg/l) azoto nitrico (mg/l) azoto totale (mg/l) 15 grassi e oli animali/vegetali (mg/l) tensioattivi totali (mg/l) 2 4 0,5 Tabella 1

3 2 Generalità In presenza di uno scarico civile quindi, dovendo scaricare i reflui in acque superficiali o sul suolo (in alcuni casi anche in fognatura), è necessario dotarsi di un impianto di depurazione biologica. Il trattamento biologico delle acque reflue civili sfrutta l azione di degradazione di specifiche popolazioni batteriche che utilizzano tali sostanze inquinanti come substrato per il loro metabolismo. In questo modo, i contaminanti presenti in forma disciolta nel refluo in ingresso, non abbattibili nelle fasi iniziali di separazione per gravità, vengono convertiti in materiale cellulare sedimentabile, rimosso per decantazione finale. La biomassa attiva è liberamente sospesa nel liquame all interno del reattore biologico. Al fine di degradare le sostanze inquinanti presenti nello scarico, i microorganismi richiedono quantitativi variabili di sostanze ossidanti. Se il processo è aerobico (rimozione del BOD5) è necessario fornire ossigeno, ad esempio mediante insufflazione nel liquame di bolle d aria di piccole o medie dimensioni, mentre, se il processo è anossico (rimozione dell azoto nitrico) il liquame non deve essere ossigenato. A seconda poi che le fasi di trattamento aerobiche e anaerobiche avvengano o meno nello stesso comparto, sarà necessario intervenire diversamente sui meccanismi di aerazione (regolazione della soffiante) e sulla temporizzazione delle varie fasi del ciclo di depurazione. La disponibilità di sostanza organica biodegradabile è condizione necessaria per la crescita e la sopravvivenza delle colonie batteriche. I normali reflui civili (esenti cioè da sostanze tossiche potenzialmente nocive per i batteri) offrono un ambiente ideale per la loro proliferazione. Nel tempo di 3-4 settimane, un impianto biologico alimentato con scarichi civili normali si autoinnesca e raggiunge una situazione operativa di regime. Particolare attenzione va posta alle variazioni quantitative del refluo nell arco della giornata, soprattutto nel caso delle più piccole installazioni. 3 NEUTRAsbr 3.1 Caratteristiche tecniche L impianto di depurazione biologica NEUTRAsbr, certificato come da UNI EN e provvisto di ufficiale marcatura CE (sino a 50 AE obbligatoria in Italia a partire da novembre 2010), prevede un funzionamento ciclico delle varie fasi di depurazione, a partire da accumulo e alimentazione al reattore fino alle fasi biologiche attive e allo scarico finale. Esso costituisce, soprattutto nell ambito dei piccoli impianti di depurazione, caratterizzati frequentemente da notevoli discontinuità nelle caratteristiche quantitative e qualitative del liquame, una soluzione compatta ed efficace per la rimozione di carico organico, azoto e fosforo. Vasche di PE Vasche di cemento armato

4 Il depuratore NEUTRAsbr è costituito da vasche compatte, realizzate in c.a. monolitico prefabbricato d alta qualità (come da norme DIN ) oppure in polietilene, completamente interrate ed ispezionabili per tutte le operazioni di manutenzione. Alla semplicità di montaggio e manutenzione si uniscono l elevata efficacia nel trattamento delle forme azotate e nella separazione dei solidi. I consumi energetici, grazie alla possibilità di impostare l impianto per periodi di minore carico o periodi di vacanza con rilevazione automatica dei livelli di refluo (sistema d-pac nella dotazione standard di ogni depuratore NEUTRAsbr), sono estremamente contenuti. Sistema d-pac Le vasche sono provviste di tutte le parti tecniche necessarie al funzionamento del depuratore (sistemi air-lift per la movimentazione dei liquami, ossigenatori a membrana, elettrovalvole, serbatoi reagente, quadro elettrico di comando e regolazione, soffiante ecc.). Sino ad impianti da 200 AE tutte le parti tecniche elettromeccaniche sono collocate in un armadio esterno all impianto. Il vantaggio è evidente nella semplificazione delle operazioni di manutenzione e gestione che non richiedono, di norma, lo svuotamento delle cisterne e consentono operazioni più agevoli e sicure. Armadio comandi esterno 3.2 Funzionamento La tecnica SBR lavora sulla base del principio biologico dei sistemi a fanghi attivi. NEUTRAsbr (S.B.R. = Sequencing Batch Reactor) è un impianto biologico a più fasi sequenziali opportunamente programmate, dotato di predepurazione, accumulo, reattore biologico, sistema di ricircolo fanghi e dispositivo di scarico dell effluente depurato.

5 All interno del comparto di pretrattamento a La sezione iniziale dell impianto, che a seconda delle potenzialità del depuratore espressa in abitanti equivalenti (A.E.) è ricavata in un settore di una vasca a comparti, in un intera vasca o in più vasche tra loro collegate, prevede sia una zona di separazione che una zona di accumulo.contrariamente ai sistemi ad alimentazione continua, nel sistema SBR i processi di abbattimento di COD e BOD5, nitrificazione, eliminazione biologica del fosforo, denitrificazione e sedimentazione secondaria avvengono non in una successione di vasche ma in un unico reattore. Il processo di depurazione avviene secondo un ciclo che si compone delle seguenti fasi. Sgrossatura meccanica del liquame grezzo in ingresso Predepurazione meccanica nel comparto di sedimentazione primaria (che può coincidere, negli impianti più piccoli, con la sezione di accumulo in cui è alloggiato il sistema di carico al reattore biologico) ed omogeneizzazione del refluo. Avvengono sia la rimozione dei materiali grossolani e delle sostanze flottanti (oli, grassi..), sia la decantazione delle frazioni sedimentabili e dei fanghi primari e secondari (provenienti come supero dal comparto biologico). Alimentazione del liquame al reattore (tramite air lift di carico per impianti sino a 200 AE, tramite pompa negli impianti maggiori). Questa fase dura di norma fino a 30 minuti dopodichè si arresta una volta raggiunto il livello massimo stabilito nel comparto sbr oppure una volta esaurito il tempo massimo impostato dal processore. Aerazione con piatti ossigenatori a membrana immersi in vasca e collegati alla soffiante collocata esternamente nell armadio comandi (negli impianti con modalità d-pac il livello idrico in accumulo viene monitorato e, in dipendenza dal regime di carico sottocarico/normale/sovraccarico cui è sottoposto, il depuratore regola automaticamente l attività di aerazione esercizio/pausa della soffiante). Fase anaerobica per la denitrificazione (impianti NEUTRAsbr versione XL) Abbattimento aerobico del carico organico, nitrificazione (impianti NEUTRAsbr versione XL) Eventuale fase di dosaggio del policloruro di alluminio per la defosfatazione (impianti NEUTRAsbr versione XL) Postaerazione della miscela liquame-fango Sedimentazione dei fanghi attivi. Contrariamente ai sistemi ad alimentazione continua, nel sistema SBR i processi di abbattimento di COD e BOD5, nitrificazione, eliminazione biologica del fosforo, denitrificazione e sedimentazione secondaria avvengono non in una successione di vasche ma in un unico reattore Decantazione dell acqua trattata e separazione dello strato chiarificato di superficie che viene avviato allo scarico (tramite air lift di scarico per impianti sino a 200 AE, tramite pompa negli impianti maggiori) Allontanamento dei fanghi d esubero (tramite air lift di carico per impianti sino a 200 AE, tramite pompa negli impianti maggiori) Pausa di riserva Inizio di un nuovo ciclo con l alimentazione di altro liquame grezzo al reattore

6 3.3 Vantaggi L'impianto NEUTRAsbr (sino a 50 AE) riporta il marchio CE, obbligatorio in Italia a partire dal 1 novembre Gli impianti NEUTRAsbr sono compatti ed interrati. E' quindi annullato l'influsso della temperatura esterna (le rigide temperature invernali e quelle calde estive limitano l'efficacia degli impianti biologici che raggiungono il loro funzionamento ideale con temperature comprese tra 18 e 25 C). Gli impianti biologici NEUTRAsbr (se correttamente installati, alimentati con normale refluo civile e sottoposti a periodica manutenzione programmata) consentono di trattare reflui civili e industriali, raggiungendo un livello di depurazione compatibile con la vigente normativa che disciplina gli scarichi (T.U. 152/2006) per il recapito in rete fognaria, acque superficiali e suolo. Grazie alla presenza di un adeguato volume d'accumulo ed al funzionamento ciclico dell'impianto sono annullati tutti i problemi determinati nei normali impianti in continuo dalla discontinuità dell'afflusso di reflui (picchi di portata). Come attestato dalle certificazioni conseguite gli impianti hanno prestazioni garantite per ciò che concerne statica ed impermeabilità (versione di c.a. prefabbricato per installazioni in zone di transito pesante, versione di PE per installazioni in zone di transito pedonale). Durante tutte le fasi processuali che costituiscono il ciclo è a disposizione l intera biomassa attiva. Ciò garantisce alta efficienza di depurazione. Non essendoci afflusso di liquame grezzo durante la fase di sedimentazione finale, il fango può sedimentare in condizione di quiete completa con conseguenti alti rendimenti di separazione solido-liquido e un ottimizzata gestione dello spurgo periodico dei fanghi. Sia il reattore biologico sia il comparto di pretrattamento sono provvisti di idoneo franco di sicurezza. Di norma si prevedono 3 o 4 cicli giornalieri di funzionamento (di rispettivamente 8 o 6 ore cadauno) e si può sfruttare la fase di pausa per eventuali future calibrazioni del depuratore. Lo spostamento del refluo da un comparto all altro dell impianto (per impianti sino a 200 AE) avviene tramite air lift sfruttando l effetto trascinante di una colonna di acqua ed aria compressa realizzata collegando tubi di diversa colorazione (il colore è diverso a seconda della funzione e corrisponde ad una specifica elettrovalvola). Ciò significa che tutte le operazioni di manutenzione sono eseguite dal quadro comandi, senza necessità di spurgo e discesa in vasca del personale tecnico. Gli impianti, come attestato in sede di certificazione UNI EN e di rilascio del MARCHIO CE hanno un basso consumo energetico. L'utilizzo del sistema d-pac riduce ulteriormente i consumi energetici per il funzionamento dell'impianto. Per impianti di potenzialità maggiore di 200 AE la tecnica è installata in vasca (escluse soffianti e quadro comandi alloggiate in apposito armadio). Tutte le parti tecniche sono di primaria marca (pompe sommerse tipo KSB Amaporter). L armadio comandi è fornito completamente montato internamente ed è conforme a tutte le norme tedesche ed europee di settore.

7 3.4 Gamma Sono disponibili, per ciò che concerne la capacità di abbattimento, due versioni impiantistiche: Versione base NEUTRAsbr S (valori allo scarico certificati con marchio di qualità Z e Z : COD 150 mg/l BOD5 40 mg/l); Versione con nitro-denitro-defosfatazione NEUTRAsbr XL (valori allo scarico certificati con marchio di qualità Z : COD 90 mg/l BOD5 20 mg/l NH4-N 10 mg/l Ntot 25 mg/l PO4-P 2 mg/l). La potenzialità standard degli impianti va da 4 a 600 AE. Sono realizzabili, su richiesta, impianti con potenzialità sino a 1200 AE. Le vasche che compongono gli impianti possono essere realizzate alternativamente in c.a. oppure PE. Versione c.a. Versione PE Vasche diametro interno 4 m Armadio comandi 3.5 Dimensionamento Il dimensionamento degli impianti NEUTRAsbr avviene in conformità a quanto riportato nei più accreditati testi scientifici di settore e a quanto previsto dalle norme DIN 4261 ed EN Poiché non esiste a tutt oggi una normativa specifica solo per questa tipologia impiantistica, sono prese a riferimento anche le più generali norme ATV/DVWK riguardanti gli impianti biologici sino a 500 abitanti equivalenti (in particolare ATV A122, ATV A131, ATV A126 e ATV A 210), Per quanto concerne i carichi inquinanti specifici, analogamente alle procedure adottate per gli altri tipi di impianti biologici, si considera che un abitante equivalente corrisponda giornalmente a 60 g

8 BOD5, 120 g COD, 11 g NH4-N, 2.5 g PO4-P, 90 g solidi (di cui circa i 2/3 sedimentabili) e circa 150 litri di refluo. 4 Installazione e messa in funzione dell impianto Le vasche costituenti l impianto biologico NEUTRAsbr sono realizzate in c.a. monolitico prefabbricato oppure in polietilene. Per quanto concerne gli impianti con vasche in c.a., le caratteristiche costruttive delle vasche (a norma DIN 4261 Parte 2) consentono di interrare completamente l impianto, all aperto, in posizione isolata ma facilmente accessibile ai mezzi preposti allo svuotamento. Sono disponibili chiusini carrabili D400 per traffico pesante e chiusini carrabili B125 per traffico autoveicolare.il piano di scavo deve essere livellato orizzontalmente; in seguito le vasche possono essere posate su un normale letto di sabbiaghiaia costipato (pezzatura max. 16 mm) oppure, ove necessario, su uno strato di magrone. E opportuno drenare accuratamente l eventuale acqua sotterranea o superficiale presente. Nei casi insorgenza di falda sotterranea è possibile dotare le vasche in fabbrica di una zavorratura prefabbricata oppure predisporle per una zavorratura in opera. Per quanto concerne gli impianti con vasche in p.e., le caratteristiche del materiale non consentono di installare l impianto fuori terra, ma solo interrato e in zona non carrabile. Non è parimenti possibile predisporre zavorrature.per l installazione di tali vasche bisogna, dopo avere realizzato,livellato e compattato adeguatamente uno strato di minimo 20 cm di sabbia, procedere con il riempimento alternato dei serbatoi con acqua all interno e con adeguato materiale di rinterro all esterno (per tali operazioni si rimanda alla relativa guida che si raccomanda di osservare per evitare danneggiamenti nella fase di posa in opera del depuratore e conseguente decadenza della garanzia sul prodotto). Prima della messa in funzione dell impianto (sia esso in c.a. o in p.e.) è necessario effettuare una prova di impermeabilità delle vasche e pulire accuratamente le vasche da ogni detrito eventualmente presente. Dopo ogni svuotamento bisogna poi riempirle di acqua pulita. La parte elettromeccanica dell impianto standard si compone di soffiante e relative elettrovalvole, centralina di programmazione LOGO-Siemens, contaore e allarme. La centralina di comando viene programmata in fabbrica per ogni modello all atto della produzione dell impianto. Vengono impostati la durata complessiva del ciclo e delle varie fasi di processo (carico, scarico,aerazione, nitrodenitrificazione,defosfatazione,decantazione, riciclo fanghi, scarico). I valori numerici vengono inseriti da personale specializzato e possono essere variati a seconda delle diverse esigenze dell impianto in occasione dei controlli periodici di manutenzione. La modalità di funzionamento dell impianto durante l esercizio è quella automatica, quella manuale è da riservarsi ai controlli periodici. Dal display è possibile ricavare le ore di attività e quelle complessive da inizio della messa in esercizio. L allarme visivo lampeggia per segnalare un eventuale disturbo e contemporaneamente viene emesso anche un segnale acustico. L armadio comandi, fornito premontato internamente, è da collocarsi il più vicino possibile all impianto e deve essere alimentato con una tensione opportuna (230 V fino a 50 A.E.). La distanza effettiva tra armadio comandi e vasca incide sulla lunghezza dei tubi flessibili colorati che vengono forniti in dotazione e che collegano soffiante esterna e sistemi air-lift sommersi. La messa in esercizio dell impianto prevede, una volta che esso è elettricamente ed idraulicamente collegato, l impostazione di data ed ora coretti, l impostazione della modalità Sanoclean, l esecuzione dell autotest di verifica del depuratore (tutte le funzioni e le relative elettrovalvole sono fatte funzionare per 1 minuto) e l eventuale impostazione della modalità d-pac per il risparmio energetico (calibrazione dell attività della soffiante in dipendenza dai livelli di refluo monitorati in ingresso).

9 5 Produzione e certificazioni Gli impianti NEUTRAsbr in vasche di cemento armato Tali impianti sono costituiti da vasche in cemento armato senza giunti prodotte in serie come da DIN 1999, 4281, 4038 e da EN 858/I. I pezzi prefabbricati vengono sottoposti a scrupolosi controlli da parte dell istituto per la tecnica di costruzione di Berlino. Diffusori, estrattori del fango, tubi sommersi, tubi di ricircolo e tutte le varie condutture vengono realizzati in materiale sintetico. Le tubazioni di carico e scarico hanno diametro di almeno 150 mm, mentre le coperture delle vasche rispettano le norme DIN 1229, che stabiliscono l esigenza di facilità di accesso e manutenzione. La produzione di vasche in cemento armato di tale tipo è una prerogativa MALL NEUTRA, che già nel 1970 adottava tale metodo. Attualmente, allo scopo di garantire una produzione di alta qualità, si utilizzano tutte le innovazioni tecnologiche disponibili. Sabbia, ghiaia, cemento, acciaio ed additivi chimici sono i componenti che, opportunamente lavorati nell impianto di mixaggio completamente automatico, determinano la produzione di un tipo di calcestruzzo qualitativamente superiore.l armatura in acciaio ad aderenza migliorata è saldata elettricamente e realizzata da una macchina computerizzata.posta l armatura negli stampi, il getto avviene in maniera automatica, come pure l addensamento del calcestruzzo per vibrazione degli stampi stessi. Dopo una breve stagionatura iniziano le lavorazioni di finitura, consistenti nell applicazione interna di tre strati di vernice protettiva resistente ai liquidi leggeri e nelle operazioni di montaggio delle parti interne in acciaio austenitico e in PEHD. Tutti i collegamenti delle tubazioni alle vasche sono realizzati mediante giunti elastomerici ad elasticità permanente, anch essi provvisti di certificazione. Il calcestruzzo, prodotto a partire da cemento di tipo Rck45, ha una resistenza alla compressione ampiamente superiore a 45 Nmm -2 (57 60 Nmm -2 ).Il ferro d armatura (tipo BSt 500P) è realizzato conformemente alle norme DIN 488. Le vasche prodotte sono staticamente certificate (SLW60), ed assicurano una resistenza ottimale a tutte le sollecitazioni (transito veicoli, spinta del terreno e della falda). I materiali usati per i rivestimenti superficiali garantiscono aderenza, resistenza all abrasione e porosità conformi alle norme europee. Dall inizio del 1994 è stato introdotto nelle fabbriche NEUTRA il sistema di qualità QSM, allo scopo di rispettare gli adempimenti per la produzione sotto controllo di qualità. Tutti gli stadi della produzione sono analizzati a partire dai componenti di base (inerti, cemento, ferro, ecc.) sino al prodotto finito. Gli impianti NEUTRAsbr in vasche di polietilene Gli impianti NEUTRAsbr di polietilene sono certificati ai sensi delle UNI EN a cura di ente terzo indipendente (PIA di Aachen ). La vasca di PE da litri è la più grande sinora certificata in pe.tale certificazione prevede la prova di tenuta idraulica che viene eseguita sigillando ingresso e scarico, posando la vasca su un letto di sabbia asciutta e riempiendola con acqua fino all estremità. Durante il riempimento e dopo 30 minuti non si deve notare alcuna perdita idrica.

10 Prova statica vasche di PE Le vasche degli impianti NEUTRAsbr in pe sono certificate (sempre in riferimento alle UNI EN allegato C ed a cura dello stesso istituto PIA di Aachen) anche dal punto di vista statico. In particolare le vasche sono sottoposte ad una prova di resistenza al carico verticale effettuata caricando la vasca con un peso verticale nominale e mantenendolo per 5 minuti osservando se si verificano delle condizioni di guasto (fessurazioni in vasca/sfasamento >10 cm tra quote di ingresso e scarico/impossibilità ad aumentare il carico). Le vasche NEUTRAsbr in pe sono certificate staticamente con un carico di prova di 118,7 kn, il carico di rottura corrisponde a 137,3 kn. Marcatura CE Ricordiamo che la norma UNI EN Piccoli sistemi di trattamento delle acque reflue fino a 50 A.E. Parte 3: Impianti di trattamento preassemblati e/o assemblati in sito delle acque reflue domestiche diverrà cogente il 01/11/2010. Tutti i depuratori NEUTRAsbr sono già dotati di ufficiale marcatura CE ai sensi della suddetta norma; tale marchio attesta che l impianto è stato sottoposto a cura di Ente accreditato ed indipendente a scrupolosi controlli (della durata minima di 38 settimane) mirati a verificare: efficacia funzionale (% di abbattimento del carico organico e carico idraulico massimo sostenibile dall impianto) funzionamento in regime di avviamento e di routine funzionamento in regime di sottocarico e di sovraccarico funzionamento in mancanza di corrente consumi energetici durabilità delle apparecchiature facilità di manutenzione Stato aprile 2010.Il testo e le immagini non sono vincolanti. Ci riserviamo di apportare modifiche dovute al progresso tecnologico.