La bioflocculazione è la formazione di fiocchi
gelatinosi di pochi mm di materiale organico presente
in sospensione. L’aggregazione di questi
flocculi è probabilmente favorita dalla carica
elettrica superficiale delle molecole organiche molte
delle quali di natura colloidale e dalla presenza di
forme batteriche filamentose che costituiscono una
vera e propria armatura interna dalla quale dipende la
coesione del flocculo. Le forme batteriche presenti
sono varie e selezionate di volta in volta a seconda
del tipo di refluo e di condizioni globali presenti
nella vasca; la biomassa attiva nel flocculo varia dal
10 al 40% sul totale di materia secca. I flocculi se
ben formati sedimentano e vanno a formare il
cosiddetto fango attivo che si deposita sul fondo e
viene posto in ricircolo consentendo una progressiva
degradazione della sostanza organica in esso
presente.
All'uscita dalla vasca di ossidazione il liquame viene
immesso nella vasca di sedimentazione finale, nella
quale si ottiene la separazione dei fiocchi biologici
dalla parte liquida depurata che viene inviata agli
eventuali trattamenti terziari (prevalentemente
filtrazione, disinfezione) da individuare in relazione
al recapito finale.
Le più recenti soluzioni impiantistiche
prevedono anche la degradazione di altri nutrienti (N
e P).
L’azoto si trova nei liquami prevalentemente
sotto forma di ammoniaca: inizialmente combinato nelle
molecole di varie sostanze organiche complesse, che
sono componenti fondamentali delle cellule degli
organismi viventi; la trasformazione avviene per
ossidazione per via biologica e degradazione di queste
sostanze, con conseguente solubilizzazione in
ammoniaca. L’azoto ammoniacale viene
successivamente ossidato, sempre per via biologica, a
“nitriti” ed ulteriormente ossidato a
“nitrati”, secondo il seguente schema
semplificato:
C5H7O2N (sostanze
organiche) +O2
--> NH3 (ammoniaca) + CO2 +
H2O NH3 (ammoniaca) + O2
--> NO2 - (nitriti) + H2O
NO2 (nitriti) + O2
--> NO3 - (nitrati)
Queste reazioni avvengono nel bacino di ossidazione ad
opera di ceppi batterici specifici (Nitrosomonas e
Nitrobacter) utilizzando l’ossigeno disciolto
disponibile in vasca, introdotto mediante un idoneo
sistema.
Nel processo di trasformazione aerobico
dell’azoto si assiste alla conversione dello
stesso dalla forma ridotta di azoto ammoniacale alla
forma ossidata di azoto nitrico. Quest’ultimo
può essere presente nell’effluente finale
in una concentrazione limitata e quindi dovrà
subire un’ulteriore trasformazione.
Allo scopo viene prevista una fase di denitrificazione
in vasca anossica, nella quale numerosi ceppi
batterici specializzati fissano l’ossigeno
presente nella molecola dei nitrati utilizzandolo per
fabbisogni endogeni inerenti la metabolizzazione delle
sostanze organiche; infatti questi ceppi (eterotrofi)
sono aerobi facoltativi, ossia se nell’ambiente
circostante vi è presenza di ossigeno disciolto
lo utilizzano direttamente, mentre in caso di anossia
possono utilizzare l’ossigeno presente nei
nitrati.
Questa fase, con lo scopo di accelerare le cinetiche
di reazione e di conseguenza i volumi necessari, viene
solitamente realizzata a monte del comparto di
ossidazione-nitrificazione, e per tale motivo viene
definita pre-denitrificazione.
Il controllo del
fosforo
scaricato dagli impianti di trattamento comunali ed
industriali dell'acqua reflua è un fattore
chiave nella prevenzione dell'
eutrofizzazione
delle acque superficiali.
Le acque reflue municipali possono contenere da 5 a 20
mg/l di fosforo totale, di cui 1-5 mg/l sono organico
ed il resto è inorganico.
La rimozione dei fosfati è attualmente
realizzata principalmente tramite precipitazione
chimica con l'aggiunta di un coagulante, in cui i
prodotti chimici sono alimentati direttamente nella
vasca di aerazione o prima di essa.
Gli ioni metalli multivalenti più comunemente
usati sono il
ferro
e l’
alluminio.
La continua ricircolazione del fango, insieme ai
processi di adsorbimento e di
coagulazione-flocculazione dovuti al fango attivo,
permettono una riduzione del consumo chimico.
In definitiva il risultato che si ottiene con un
impianto a fanghi attivi è l'
eliminazione della sostanza organica biodegradabile
mediante trasformazione in materiale inerte
e in una soluzione fangosa concentrata di sostanza
organica che deve essere sottoposta ad ulteriori
trattamenti prima dello smaltimento finale.
Lo schema impiantistico prevede:
- Una sezione pretrattamenti (eventuali);
- Una vasca di denitrificazione;
-
Una vasca di nitrificazione e biossidazione del
carbonio;
-
Un circuito di ricircolo (fanghi e miscela aerata)
e di allontanamento della biomassa di supero;
-
Adeguati sistemi di miscelazione ed aerazione;
-
Un comparto per la separazione dei fanghi dalle
acque "depurate".
Applicazioni
-
Trattamento acque reflue domestiche ed urbane;
-
Trattamento acque reflue industriali:
- Industrie agroalimentari;
- Industrie cartarie;
- Industrie tessili;
- Industrie conciarie;
- Industrie chimiche e farmaceutiche;
- Industrie petrolifere e petrolchimiche;
- Industrie metallurgiche e minerarie;
- Agricoltura e zootecnia.