Acque reflue municipali

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Processi di trattamento delle acque reflue – Ottieni di più con un minore sforzo

Ogni impianto di trattamento delle acque reflue è unico, con le sue specifiche capacità, disposizione, processi e strumentazioni, e limiti dell'effluente. E ciascun impianto deve far fronte a costi dell'energia e delle sostanze chimiche in aumento, oltre a normative in continuo cambiamento o che diventano sempre più severe nel corso del tempo.

Noi di Hach®, raccogliamo la sfida per migliorare continuamente gli strumenti e i processi di monitoraggio delle acque reflue, che includono la rimozione dei nutrienti, il controllo dell'aerazione, la nitrificazione/denitrificazione, la disidratazione dei fanghi e altre operazioni nell'impianto. Sia con il trattamento primario, secondario o terziario delle acque reflue che con la comprensione della gestione dei solidi, delle normative, o con la promessa di un sistema Water Intelligence come Claros, le nuove applicazioni e le innovazioni di Hach facilitano il rispetto dei limiti di legge e riducono i costi operativi, ottenendo di più con un minore sforzo - con la certezza che il tuo impianto sta funzionando in modo efficiente.

Immagine dell'impianto chiarificatore secondario nel corso del trattamento delle acque reflue

Wastewater Treatment Overview

Graphic of Wastewater treatment overview showing the wastewater process.


Sistemi di raccolta

I moderni sistemi fognari sanitari di raccolta trasferiscono le acque reflue attraverso una serie di tubi da edifici residenziali, siti aziendali e industriali agli impianti di trattamento delle acque reflue per la trasformazione e lo scarico. Alcuni sistemi precedenti, noti come sistemi fognari combinati, trasportano anche le acque piovane oltre alle acque reflue provenienti da abitazioni ed edifici commerciali.

Le acque reflue scorrono attraverso le reti fognarie interrate, più frequentemente per mezzo della gravità, ma talvolta con il supporto di pompe situate presso le stazioni di sollevamento. A seconda della topografia di un'area, queste condotte forzate possono variare fino a qualche miglia di lunghezza. I collettori corrispondono ai punti in cui due tubazioni si incontrano e confluiscono in un tubo più grande e possono includere grandi camere accessibili tramite pozzetti.

Grafico dei sistemi di raccolta suddiviso per passaggi nel corso del trattamento delle acque reflue: tipo industriale, residenziale e acque piovane.

1. Tipo industriale
2. Tipo residenziale
3. Acque piovane


Trattamento preliminare e primario

Tipicamente, il trattamento preliminare è il primo processo all'interno dell'impianto di trattamento e consiste nella grigliatura e dissabbiatura. La grigliatura è il processo che consiste nel rimuovere rifiuti, corpi grossolani e altri detriti facendo passare l'acqua attraverso una griglia ad azione meccanica o un tamburo rotante. Il pietrisco viene rimosso riducendo la velocità delle acque reflue, in modo che le particelle inorganiche più pesanti, come sassolini e sabbia, si possano depositare sul fondo e possano venire rimossi dalla gravità. I residui estratti dalle operazioni di dissabbiatura e grigliatura vengono lavati e compattati prima di essere raccolti in un cassonetto. Questi processi preliminari sono estremamente importanti per i moderni impianti di recupero delle risorse idriche, in quanto il pietrisco e i detriti possono danneggiare irreparabilmente i processi a valle, inclusi meccanismi dei chiarificatori primari, aeratori e membrane.

Durante il trattamento primario, i chiarificatori primari fanno depositare i solidi organici per mezzo della gravità, mentre grassi animali, oli e grassi industriali vengono lasciati galleggiare in superficie. I solidi depositati vengono denominati fanghi primari e spesso vengono ispessiti in un processo a valle prima di essere convogliati in un digestore anaerobico. I grassi animali, oli e grassi industriali galleggianti vengono raccolti dalla superficie e solitamente vengono aggiunti direttamente al digestore anaerobico. Un tipico chiarificatore primario è in grado di rimuovere circa il 70% dei solidi e il 45% della domanda biochimica di ossigeno dalle acque reflue filtrate. I moderni impianti che eseguono processi ottimizzati di rimozione dei nutrienti biologici, spesso estraggono o fermentano il carbonio nei fanghi primari e dosano questo flusso in processi a valle anaerobici o anossici, come una fonte di nutrimento per il rispettivo processo biologico.

Grafico del trattamento preliminare e primario nel corso del trattamento delle acque reflue: dissabbiatura e grigliatura e chiarificatore primario

1. Grigliatura/ dissabbiatura
2. Chiarificatore primario


Trattamento secondario

Il trattamento secondario rimuove il materiale organico solubile, i nutrienti come l'azoto e il fosforo e la maggior parte dei solidi sospesi che sono sfuggiti al trattamento primario. Più frequentemente, nei processi biologici vengono utilizzati dei batteri che metabolizzano i composti organici e nei nutrienti per farli crescere e riprodursi. I due processi di trattamento biologico secondario più comuni sono i sistemi a crescita biomassa adesa e a crescita biomassa sospesa. Un processo a crescita biomassa sospesa favorisce la crescita di fiocchi di microorganismi sospesi da singoli organismi già presenti nelle acque reflue e nel riciclo dei fanghi attivi. I fiocchi contengono organismi in grado di rimuovere gli inquinanti da ambienti aerobici, anossici e anaerobici. Una volta rimossi gli inquinanti, i fiocchi vengono inviati in un processo di chiarificazione secondario in cui vengono separati dall'acqua attraverso la gravità. Una parte dei fanghi sul fondo del chiarificatore secondario viene quindi riconvogliata a monte per essere miscelata con l'effluente primario (riciclo dei fanghi attivi) per creare una miscela liquida. La parte residua dei fanghi viene rimossa dal processo (fanghi attivi reflui) per creare l'ecologia ideale dei microorganismi. I sistemi a crescita biomassa adesa si appoggiano ai microorganismi per aderire a un terreno e creare un biofilm. Le acque di fogna depositate vengono miscelate o spruzzate sul terreno rivestito dal biofilm dove i microorganismi rimuovono gli inquinanti. Come nel processo a crescita sospesa, i frammenti di biofilm e i fiocchi sospesi vengono inviati in un chiarificatore secondario per consentirne la separazione, dove i fanghi vengono riciclati e scartati e l'acqua pulita viene scaricata al processo successivo.

Affinché il trattamento biologico funzioni in modo efficiente, gli organismi necessitano di un rapporto bilanciato di nutrienti che includono il carbonio, l'azoto e il fosforo (denominato C:N:P), così come di oligoelementi che includono ferro, rame, zinco, nichel, manganese, potassio, zolfo e altri componenti solitamente presenti nelle acque reflue. Il rapporto di C:N:P comunemente accettato è 100:5:1, anche se alcuni impianti funzionano perfettamente al di fuori di questo rapporto, mentre altri sperimentano la formazione di fanghi di polisaccaridi o la crescita di batteri filamentosi che inibiscono la biologia e la sedimentazione nel chiarificatore secondario.

Per completare il trattamento secondario è possibile impiegare processi biologici multipli che includono i bacini di aerazione a flusso continuo, le vasche di aerazione a miscelazione completa, i reattori sequenziali discontinui, le vasche di ossidazione, i filtri percolatori, i reattori biologici a letto mobile, i fanghi attivi su film fissi integrati e altri ancora.

La rimozione dei nutrienti biologici (BNR, Biological Nutrient Removal) altera l'ambiente dei microorganismi per rimuovere l'azoto e il fosforo dall'acqua. Un processo BNR consiste in una fase anaerobica (assenza di ossigeno o nitrato), una anossica (assenza di ossigeno, presenza di nitrato) e una anaerobica (presenza di ossigeno), durante le quali l'acqua viene trasferita attraverso una serie di camere per svolgere diverse funzioni biologiche.

Possono essere utilizzati anche i processi di trattamento chimico, come la rimozione chimica di fosforo. Introducendo un precipitante chimico all'interno di chiarificatori e bacini di aerazione, il fosforo viene rimosso mediante flocculazione, legandosi a composti insolubili che si sedimentano e che ne consentono la rimozione sotto forma di fanghi.

Grafico del trattamento secondario suddiviso per passaggi nel corso del trattamento delle acque reflue: aerazione e chiarificatore secondario

1. Aerazione
2. Chiarificatore secondario


Trattamento terziario

Nel trattamento terziario, tecniche come la filtrazione, la disinfezione, l'assorbimento di carbonio e altri processi vengono utilizzati per rimuovere il carico organico residuo, i solidi sospesi o disciolti, i patogeni e i metalli pesanti che sfuggono agli altri processi di trattamento. Denominato anche polishing dell'effluente, il trattamento terziario migliora la qualità dell'effluente portandolo al livello adeguato per l'uso previsto, sia per lo scarico in laghi, fiumi o oceani, che per il riutilizzo per irrigazione non destinata alle colture (parchi, campi da golf, greenway, ecc), per il ravvenamento delle acque sotterranee o, in alcuni casi, come influente per gli impianti di acqua potabile. L'effluente degli impianti delle acque reflue deve essere monitorato per garantire il rispetto della conformità con i valori limite consentiti, che possono variare in base alla giurisdizione e al paese.

Grafico del trattamento terziario suddiviso per passaggi nel corso del trattamento delle acque reflue: filtrazione e disinfezione

1. Filtrazione
2. Disinfezione


Gestione dei solidi

Le fasi di trattamento della linea fanghi rimossi dal processo dipende dal volume dei solidi così come da altre condizioni specifiche del sito. La digestione aerobica viene spesso utilizzata dagli impianti che adoperano meno di otto milioni di galloni al giorno di flusso in ingresso. I fanghi attivi reflui e, se presenti, i fanghi primari vengono aggiunti ad un reattore areato in cui i microorganismi fagocitano i materiali organici e i microorganismi presenti nei fanghi per ridurre il contenuto di solidi volatili e la massa complessiva di fanghi. La digestione anaerobica viene solitamente utilizzata presso gli impianti che utilizzano una quantità superiore a otto milioni di galloni al giorno di flusso in ingresso e che prevedono l'uso di reattori sigillati ermeticamente per creare un ambiente anaerobico per consentire a diversi organismi di fagocitare le sostanze organiche e i microorganismi presenti nei fanghi tramite i processi di acidogenesi e metanogenesi. Il metano generato dalla digestione anaerobica può essere utilizzato per le caldaie a combustibile per scaldare il digestore, può essere bruciato o ripulito e riconvertito come fonte di energia ecologica.

L'ispessimento prevede la concentrazione dei fanghi mediante la rimozione di una percentuale del liquido aggiungendo composti polimerici, e viene spesso impiegato prima della digestione anaerobica. La disidratazione con presse a nastro, centrifughe o altri mezzi consente di concentrare ulteriormente i fanghi in un pannello. Il pannello può essere seccato ulteriormente o semplicemente smaltito attraverso lo spargimento nei terreni o nelle discariche.

Grafico della gestione dei solidi suddiviso per passaggi nel corso del trattamento delle acque reflue: ispessimento e digestione e disidratazione dei fanghi e trasformazione di biosolidi.

1. Ispessimento e digestione
2. Disidratazione dei fanghi e trasformazione dei biosolidi


Water Intelligence

Come un campo di competenza in continuo sviluppo nell'industria del trattamento delle acque reflue, il sistema Water Intelligence si serve di tecnologie digitali, sensori, controller e algoritmi di tipo avanzato per consentire agli operatori degli impianti di migliorare l'efficienza per ottenere una riduzione complessiva dei costi di funzionamento dell'impianto.

Claros, il sistema Water Intelligence di Hach, integra tutte le fonti di dati dell'impianto, inclusi i dati del sistema, i dati provenienti dai dispositivi e quelli raccolti manualmente, guidando le decisioni per massimizzare l'efficienza e ridurre i costi.

Grazie a questi sistemi, i dati sulla portata del flusso, la composizione dell'acqua, l'ossigeno disciolto, i livelli del nutriente e altri fattori possono essere tracciati e verificati con maggiore facilità. Questo determina opzioni di trattamento più reattive e capacità d'automazione e consente di ottenere la visualizzazione dei dati e di generare report.

Utilizzando le informazioni approfondite basate sui dati sulla qualità dell'acqua, sulla portata del flusso e su altri fattori, gli operatori possono ridurre i trattamenti eccessivi (con sostanze chimiche così come il tempo di funzionamento delle soffianti di aerazione) sapendo al tempo stesso che il loro impianto resterà conforme ai valori limite consentiti.

Poiché le normative diventano sempre più severe e gli impianti necessitano di trovare soluzioni per risparmiare i costi, i sistemi Water Intelligence come Claros acquistano maggiore importanza e vengono ampiamente adottati. Inoltre, grazie alla gamma sempre più ampia di sensori, controller, dispositivi, sistemi di gestione dei processi e apparecchiature di laboratorio di Hach compatibili con Claros, gli operatori possono configurare un sistema in grado di rispondere perfettamente alle esigenze specifiche di qualsiasi impianto.


Normative


Le normative e i valori limite consentiti variano da regione a regione e da paese a paese. Generalmente, i limiti target sono stabiliti dall'autorità competente e gli impianti sono tenuti a effettuare misure e report per dimostrare la conformità ai valori limite consentiti. Questo consente di monitorare e mantenere importanti parametri che indicano la qualità dell'acqua e gli standard per la salute e l'ambiente, garantendo la salute e la sicurezza costanti degli utenti.

Per informazioni sulle normative negli Stati Uniti: https://www.epa.gov/npdes

Per informazioni sulle normative nell'Unione Europea: https://www.eea.europa.eu/themes/water/water-management

Per informazioni sulle normative in Cina:http://english.gov.cn/policies/latest_releases/2015/04/16/content_281475090170164.htm


Effluente e ri-uso


Solitamente gli impianti di trattamento delle acque reflue scaricano l'effluente nell'ambiente, fiumi, oceani o altri corpi idrici, ma sono disponibili una varietà di altre opzioni per lo scarico. Queste includono l'irrigazione agricola; l'uso nei parchi e nelle strutture ricreative (irrigazione di campi da golf e campi sportivi, impianti di innevamento); per la ricarica idrica degli habitat della fauna selvatica o di falde acquifere/acquitrini/paludi; per usi industriali come acque di processo, pulizia delle strade o riutilizzo diretto dell'acqua potabile, dove l'acqua viene inviata ad un impianto dell'acqua potabile per essere trattata ulteriormente

 


 

Service

 

Assistenza online

L’assistenza Hach online (HSO, Hach Support Online) mette oltre 70 anni di esperienza nel campo dell’analisi delle acque al servizio di un’efficiente community globale. Direttamente accessibile ai clienti e ai tecnici di supporto, questo tool dinamico offre risposte in tempo reale, strumenti di ricerca intuitivi, vari tipi di contenuti e modalità semplici per entrare in contatto con gli esperti Hach. Con HSO potrai trovare tutte le informazioni di cui hai bisogno e, insieme, possiamo garantire la qualità dell’acqua alle persone di tutto il mondo.

Formazione tecnica

L'Hach Training Center offre programmi di formazione pratica mirati, in grado di assicurare al tuo team la preparazione necessaria per padroneggiare le varie tecniche e teorie e ottenere risultati affidabili in termini di controllo della qualità, sicurezza ambientale e conformità alle normative. Gli esperti di Hach offrono un ampio catalogo di corsi, che prevede seminari, formazione personalizzata e soluzioni di apprendimento online, volti a migliorare la competenza e la sicurezza degli operatori degli impianti, dei tecnici addetti alla strumentazione e alle attività sul campo, del personale di laboratorio nonché dei responsabili e dei supervisori degli impianti.

Assistenza

I programmi ServicePlus di Hach sono stati sviluppati per rispondere alle tue necessità in termini di assistenza e manutenzione. Possiamo offrire programmi in grado di soddisfare le esigenze specifiche della tua organizzazione, sia che si tratti di mancanza di risorse o competenze, di un guasto dello strumento o della necessità di fare affidamento su un budget prevedibile.