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IMPIANTI DI DEPURAZIONE DELLE ACQUE REFLUE INDUSTRIALI E/O CIVILI
Grigliatura/Stacciatura
Griglie e stacci svolgono le stesse funzioni e si distinguono solo per la dimensione dei passaggi liberi (minore per gli stacci) ed hanno lo scopo di rimuovere il materiale solido grossolano presente nelle acque reflue. Sono posti in testa agli impianti di trattamento e quindi rappresentano uno step preliminare ai processi di depurazione veri e propri. Spesso sono seguiti da una fase di omogeneizzazione/equalizzazione al fine di uniformare la portata e la qualità del liquame da inviare ai trattamenti veri e propri di depurazione.
Dissabbiatura/Disoleatura
Provvedono rispettivamente alla separazione delle sabbie e delle sostanze oleose e grasse. La rimozione delle sabbie è necessaria per il logoramento per abrasione delle macchine a contatto col liquame (ad esempio le pompe) e per evitarne il deposito, a causa dell'alto peso specifico, all'interno delle varie opere di depurazione limitandone il volume utile. La rimozione di oli e grassi è necessaria in quanto queste sostanze determinerebbero una marcata riduzione della cinetica di trasferimento dell'ossigeno nel processo biologico successivo.
Chiari - flocculazione (coagulazione e flocculazione)
Nei liquami, oltre alle sostanze solide facilmente sedimentabili, esistono anche sostanze in sospensione stabile che, nel tempo usualmente previsto per il dimensionamento delle vasche di sedimentazione, non subiscono un'apprezzabile decantazione. Si tratta dei colloidi, ovvero di particelle finissime con diametro anche di molto inferiore a 1 micron. La stabilità delle sospensioni colloidali conferisce torbidità all'acqua (effetto Tyndall). La causa della scarsa o quasi impossibile sedimentabilità per gravità, delle particelle colloidali, sono le dimensioni estremamente piccole e la presenza di cariche elettriche negative responsabili dei fenomeni repulsivi. Nella maggior parte dei casi si riscontra infatti, sulla superficie dei colloidi, la presenza di una carica elettrica negativa.
Due particelle colloidali contigue, in realtà, sono soggette a due forze contrastanti:
- forza repulsiva, determinata dalle cariche elettrostatiche dello stesso segno (potenziale Zeta);
- forza di attrazione di Van der Waals.
Entrambe le forze decadono esponenzialmente con la distanza. Tuttavia, la forza di Van der Waals decade più rapidamente, così da risultare predominante solo a piccolissima distanza; a maggior distanza diventa, invece, predominante la forza repulsiva. E' chiaro che, perché due particelle colloidali possano venire in contatto e agglomerarsi per formare un fiocco più pesante e facilmente sedimentabile, occorre superare una barriera di energia generata dalla differenza tra le due forze contrapposte.
Quest'obiettivo può essere realizzato con l'addizione all'acqua di opportuni composti chimici:
- i coagulanti, questi liberano ioni positivi che vengono rapidamente adsorbiti sulla superficie dei colloidi e pertanto neutralizzano la carica elettrica responsabile del fenomeno repulsivo. Il potenziale Zeta viene abbattuto e le particelle hanno modo di agglomerarsi e decantare;
- polielettroliti o flocculanti, il cui scopo principale è quello di appesantire ulteriormente i fiocchi formatisi in fase di coagulazione.
Per la corretta efficienza del processo di chiari - flocculazione sono di fondamentale importanza i seguenti aspetti:
- dosaggio dei giusti quantitativi di coagulante e flocculante;
- adeguati tempi di ritenzione delle fasi di coagulazione, flocculazione e sedimentazione;
- adeguate velocità di miscelazione durante le fasi di coagulazione e flocculazione;
- adeguato carico idraulico e inquinante.
Processo biologico a fanghi attivi
Il processo a fanghi attivi è necessario per la depurazione di acque reflue contenenti inquinanti biodegradabili. L'unità principale è costituita dal reattore a fanghi attivi, dove il liquame subisce il trattamento di depurazione a opera della flora batterica a così alta concentrazione da assumere la consistenza di un fango gelatinoso. Per mantenere il reattore in condizioni aerobiche, è alimentata in continuo aria. Il fango è mantenuto in continua sospensione e agitazione entro il reattore allo scopo di favorire il contatto con il liquame da depurare e l'ossigeno. La miscela tra liquame depurato e fango viene quindi alimentata in un decantatore per la separazione della massa fangosa, che si deposita sul fondo (dato il suo maggior peso specifico), dal surnatante depurato che stramazza dall'alto. Il fango ammassato nella tramoggia del decantatore viene continuamente ricircolato nel reattore biologico per mantenere la desiderata concentrazione di biomassa (fango attivo). Tuttavia, considerato che, a seguito del processo di rimozione della sostanza organica si ha la contestuale crescita del fango, è indispensabile provvedere all'evacuazione di una frazione di fango decantato (fango biologico di supero).
L'efficienza del processo di depurazione è strettamente legata alla qualità del fango. Al fine di effettuare un accurato controllo del processo a fanghi attivi, vengono di regola effettuate le seguenti determinazioni:
- controllo analitico della qualità del liquame in ingresso e in uscita;
- controllo delle portate (liquame e ricircolo del fango);
- concentrazione del fango in ossidazione e concentrazione del fango di ricircolo;
- misura del contenuto di ossigeno disciolto in ossidazione;
- misura dell'indice di volume del fango attivo (Sludge Volume Index, SVI);
- misura dell'attività del fango;
- osservazione delle popolazioni microbiologiche;
- misura delle caratteristiche di sedimentabilità del fango.
I maggiori problemi di esercizio di un processo a fanghi attivi hanno le seguenti cause:
- carenza o eccesso di ossigeno disciolto;
- cattiva sedimentabilità del fango;
- formazione di schiume;
- sovraccarico organico e sovraccarico idraulico;
- squilibrio di nutrienti;
- shock tossici;
- shock termici.
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