Sistemi biologici a membrana (MBR)

Il processo MBR è un processo di depurazione biologica delle acque reflue che sfrutta il metabolismo di popolazioni batteriche agglomerate in fiocchi sospesi, come il convenzionale trattamento a fanghi attivi ma, a differenza di quest’ultimo, separa la biomassa dalle acque trattate per filtrazione su membrane di ultrafiltrazione e non per sedimentazione.
Ci sono diverse tipologie di moduli membrana che possono essere adottate ma presentano tutte il grande vantaggio di filtrare efficacemente il refluo anche con concentrazioni di biomassa molto superiori a quelle dei fanghi attivi convenzionali.
Se in un trattamento a fanghi attivi parliamo di 3-5 g/L di biomassa in vasca di ossidazione, qui si parte dagli 8 g/L a salire.
Questo permette una notevole diminuzione del volume necessario per la vasca di ossidazione, almeno la metà ma anche il 70%, a seconda delle membrane adottate a valle.
Inoltre permette una maggiore tranquillità sulla qualità dell’effluente trattato perché il processo è altamente affidabile: la separazione non dipende dalla sedimentabilità dei fanghi, non si hanno più problemi di sfangamento, bisogna solo garantire il mantenimento di una buona permeabilità delle membrane. Questo si ottiene con lavaggi chimici periodici, che però vengono svolti poche volte l’anno e sono per di più completamente automatizzabili.
Ultimo vantaggio da non trascurare, l’effluente ultrafiltrato ha già raggiunto una parziale disinfezione ed ha caratteristiche assolutamente idonee al trattamento in osmosi inversa: impianto di depurazione MBR, così, può facilmente diventare il primo passo verso il riuso idrico all’interno di uno stabilimento produttivo.

Il sistema MBR (Membrane BioReactor) è un sistema di depurazione biologica delle acque che consiste nella combinazione del processo tradizionale di depurazione a fanghi attivi e di un sistema di separazione a membrana (generalmente microfiltrazione o ultrafiltrazione) che sostituisce il normale sedimentatore secondario. Tale sistema presenta quindi il vantaggio di raggiungere elevate concentrazioni di fango attivo nei reattori biologici (10-15 kgSS/m3), insostenibili per i sistemi tradizionali. L’utilizzo delle membrane al posto del sedimentatore evita inoltre eventuali fuoriuscite di fango, molto frequenti negli impianti industriali spesso soggetti a varie problematiche (variabilità delle portate istantanee con conseguente incremento del carico idraulico superficiale, presenza di fanghi leggeri, bulking da batteri filamentosi , ecc..).

Il sistema MBR può essere realizzato in due differenti configurazione impiantistiche:

con unità di filtrazione esterna (MBR side-stream);
con unità di filtrazione sommersa (MBR submergedmembrane), nella quale le membrane sono collocate all’interno della stessa vasca a fanghi attivi, a contatto diretto e costante con il refluo.

Il refluo, a seguito dei pre trattamenti quali ad esempio dissabbiatura-disoleatura e grigliatura fine, viene convogliato alla vasca a fanghi attivi all’interno della quale, come negli impianti di depurazione tradizionali, avviene la degradazione della sostanza organica. Nella configurazione side-stream il refluo viene poi inviato al sistema esterno di filtrazione, mentre nella configurazione a membrane sommerse il refluo viene aspirato attraverso le membrane filtranti. Il permeato (il liquido filtrato che passa attraverso le membrane) viene successivamente convogliato ad un sistema esterno di disinfezione, ad un trattamento ad osmosi inversa oppure direttamente allo scarico, in funzione degli obiettivi richiesti.

Durante il processo di depurazione un flusso intermittente d’aria viene introdotto dalla parte inferiore del modulo contenente le membrane prevenendo il deposito di fango sulle stesse e contrastando in questo modo l’intasamento delle membrane. Affinchè le membrane si mantengano efficienti nel tempo viene periodicamente previsto il loro contro lavaggio (lavaggio in controcorrente) che permette il distacco completo del materiale depositatosi sulla loro superficie. Il fango prodotto durante il processo di depurazione a membrana risulta, grazie alle età del fango elevate ed alle basse concentrazioni di carico organico dovute alle elevate concentrazioni di biomassa attiva, già ben stabilizzato e può essere inviato allo smaltimento senza essere sottoposto ad ulteriori trattamenti di stabilizzazione biologica.

Vantaggi dei sistemi MBR

Consentono di potenziare impianti esistenti, contenendo al minimo gli interveti sulle strutture murarie;
Ridotte dimensioni impiantistiche, con possibilità di realizzazioni completamente coperte a impatto ambientale nullo;
Assenza del comparto di sedimentazione finale;
Elevatissime rese depurative (vede tabella seguente);
In relazione al trattamento di acque reflue industriali, permettono di raggiungere livelli di qualità tali da consentire il riutilizzo delle acque depurate all’interno dei cicli produttivi;
Vengono realizzati in moduli e possono quindi essere ampliati senza particolari difficoltà;
Le elevate età del fango portano ad una produzione minore di fanghi di supero, con conseguente riduzione dei costi per lo smaltimento.

Per contro i sistemi MBR determinano, ancora ad oggi, costi di investimento complessivi leggermente superiori ai sistemi tradizionali e necessitano di un maggior consumo di energia elettrica in ordine di esercizio.

Campi di impiego:
Gli impianti MBR sono particolarmente adatti per l'ampliamento di impianti di depurazione esistenti, a fanghi attivi, obsoleti o divenuti sottodimensionati in seguito ad un incremento dei carichi in ingresso.
Gli impianti MBR sono adatti per il trattamento di reflui sia di origine civile, sia di provenienza industriale AZIENDE AGROALIMENTARI (Lattiero caseario, Macellazione/lavorazione carni, Industria vitivinicola, pastifici, ecc.), INDUSTRIA TESSILE, LAVANDERIE, INDUSTRIA CARTARIA, INDUSTRIA FARMACEUTICA e COSMETICA.
Concentrazioni dei principali parametri chimici-biologici raggiungibili con sistema MBR.

Parametri analitici	Valori
BOD5	< 2 mg/L
SST	< 0.5 mg/L
NH3-N	< 0.5 mg/L
N-tot	< 3 mg/L
P-tot	< 0.05 mg/L
Coliformi fecali	< 10 CFU/100 mL

STA propone impianti con tecnologia MBR realizzati su progetto specifico, ma è disponibile anche una vasta gamma di impianti modulari prefabbricati dimensionati su carichi inquinanti specifici, realizzati con la tradizionale struttura in calcestruzzo o impiegando le più moderne soluzioni proposte dal mercato con materiale plastico strutturato (PE, PRFV, ecc.) ed acciaio.

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