IT201800002446A1 - "impianto per la depurazione degli scarichi civili domestici ed urbani adattabile a flussi di carico variabili" - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: IMPIANTO PER LA DEPURAZIONE DEGLI SCARICHI CIVILI DOMESTICI ED URBANI ADATTABILE A FLUSSI DI CARICO VARIABILI;

Riassunto dell’invenzione

La presente invenzione riguarda il settore del trattamento delle acque reflue, ed in particolare un innovativo impianto di depurazione - che nel seguito verrà anche chiamato col nome di “BIOVAR” - per la depurazione degli scarichi civili domestici ed urbani che è basato sostanzialmente sulla tecnologia della massa carboniosa macroporosa, biologicamente attiva, in letto sommerso espanso, a flora batterica aerobica adesa.

Campo dell’invenzione

Per lo sfruttamento dei vantaggi dati dalla flora batterica aerobica adesa, le tecnologie utilizzate al momento sono i Percolatori, i Biodischi, i Moving-Bed Biofilm Reactor (MBBR) ovvero a biomassa adesa a letto fluido su materiali plastici, i filtri sommersi.

Prima di proseguire con la descrizione dell’invenzione, è opportuno analizzare brevemente le tecnologie note.

PERCOLATORI

Il depuratore biologico a percolazione è uno dei sistemi più antichi e utilizzati dall’uomo, infatti basa il suo funzionamento sullo spandimento regolare dall’alto verso il basso delle acque reflue, su un cosiddetto “letto di percolazione” formato da strati di materiale drenante (pietrisco, materiale plastico etc.) mentre l’aerazione avviene per effetto “camino” dell’aria che attraversa il letto medesimo dal basso verso l’alto.

Il loro limite è il modesto rendimento depurativo in rapporto ai volumi impegnati.

BIODISCHI

I depuratori a biodischi consentono un trattamento biologico a biomassa adesa in cui i dischi biologici fungono da supporto sui quali la biomassa aderisce e forma un film biologico. I dischi sono in costante rotazione e generano una fase di immersione a contatto con il liquame da depurare ed una di emersione in aria le quali consente di operare la degradazione della sostanza organici.

Il loro limite sono i problemi meccanici che comporta la rotazione di un mezzo parzialmente immerso che, nei momenti di pausa, tende ad asciugare la parte esterna che – tra l’altro -rimane esposta alla proliferazione degli insetti.

MBBR

I sistemi MBBR ovvero impianto a letto biologico mobile, rientrano nella categoria degli impianti di depurazione biologica a fanghi attivi. Sono definiti reattori a biomassa adesa, poiché, a differenza dei sistemi tradizionali a culture sospese, il fango attivo presente nel comparto di reazione, ossidazione/nitrificazione, non si trova in sospensione nell'acqua da trattare, ma attecchisce ad una serie di supporti in materiale plastico aventi una modesta superficie specifica, sospesi e mobili all’interno del reattore biologico. Tali mezzi di supporto sono realizzati in materiale plastico, con una densità prossima a quella dell'acqua, e vengono mantenuti in sospensione mediante insufflazione di aria dal fondo del bacino attraverso apposite soffianti.

Il loro limite è la modesta superficie specifica disponibile per la flora batterica.

FILTRI SOMMERSI

Sono costituiti da filtri percolatori aerati sommersi, con riempimento in materiale plastico, a struttura geometrica ordinata, caratterizzati da processi a biomassa adesa trifasici (supporto solido, liquame in trattamento e gas di apporto per la fornitura dell’ossigeno), contraddistinti dalla loro compattezza, dallo sfruttamento del mezzo di supporto che è mantenuto in posizione fissa all’interno della miscela liquida, dalle elevate concentrazioni di masse batteriche e, pertanto, da superfici occupate limitate, a parità di valore del carico volumetrico applicato. Il processo che ha luogo, negli impianti contenenti questi riempimenti, viene solitamente indicato con il termine di processo integrato con fanghi attivi su film fisso, cioè non espanso, ovvero Submerged Aerated Flooded Filter (SAFF) o, più semplicemente, Submerged Aerated Filter (SAF).

Il limite di tale tecnologia nota a filtri sommersi è tuttavia dato dal loro posizionamento a struttura fissa, che comporta la necessità di periodici fermo-impianto per effettuare la loro rigenerazione, al fine di evitarne l’intasamento. I sistemi sopra indicati sono riportati in diversa letteratura e manualistica, in particolare:

- Takasci Asano (1998): “Wastewater reclamation adn reuse”, Volume 10, Ed. CRC Press;

- Water Polution Control federation – American Society of Civil Engineers, (1977) "Wastewater Treatment Plant Design”, WPCF manual of Practice No 8, ASCE Manual on Engineering Practice No 36, Lancaster Press;

- Degrémont (1989) : “Memento Tehnique de l’eau”, Neuvième édition, Degrémont;

- American Water Association – American Society of Civil Engineery (1997): ”Water treatment plant design”, Third edition, McGraw-Hill Inc.;

- American Water Works Association (1990): “Water Quality and Treatment – Handbook of Community Water Supplies”, Fourth Edition, McGraw-Hill Inc.;

- L. Bonomo e C. Nurizzo (1998): “Advanced Wastewater Treatment, Recycling ad reuse, Resources and Environmental Priorities and Challenges”, 2<d >International Conference, Politecnico di Milano D.I.I.A.R. – Sez. Ambientale;

- James M. Montgomery (1990): “Water Treatment – Principles and Design”, John Willey & Sons;

- Autori vari (1997): “Processi biologici avanzati e atipici”, Corso specialistico sulle nuove tecnologie, Federazione delle associazioni scientifiche e tecniche;

- M. Beccari – R. Ramadori – R. Vismara (1990):

“Trattamenti avanzati per la rimozione di azoto e fosforo dai liquami”, Politecnico di Milano -Istituto di Ingegneria Acque;

- Autori vari (1970): “Tecniche dei trattamenti di depurazione dei liquami domestici”, IV Corso di aggiornamento, Politecnico di Milano - Istituto di Ingegneria Sanitaria;

- L. Bonomo (1996): “Recenti tendenze nella depurazione delle acque reflue – Innovazioni tecnologiche e di processo”, XLIV Corso di aggiornamento in ingegneria sanitaria ambientale, Politecnico di Milano – Associazione Nazionale di Ingegneria Sanitaria Ambientale;

- E. de Faja Frangipane (1988): “Trattamenti di depurazione dei liquami domestici”, XXIV Corso di aggiornamento in ingeneria sanitaria ambientale, Politecnico di Milano – Associazione Nazionale di Ingegneria Sanitaria Ambientale;

- Autori Vari (1990): “Tendenze nella depurazione dei reflui urbani in prospettiva di un restrigimento dei limiti allo scarico”, XXXVI Corso di aggiornamento in ingeneria sanitaria, Politecnico di Milano – Associazione Nazionale di Ingegneria Sanitaria Ambientale;

- D. Sen, M. Pramod e C.W. Randall (1994):

“Performance of fixed film packing integrated activated sludge reactors to enhance nitrogen removal”, Vol. 30, Water Science and Technology, IWA Publishing, London, UK;

- U.S. EPA (1975): “Process design manual for nitrogen control”, U.S. EPA Technology Transfer, EPA – 625/1-77-007, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, USA;

- D.S. Parker e T. Richards (1986): “Nitrification in trickling filters”, Vol. 58, Journal Water Pollution Federation, Published by Water Environment Federation (WEF), Alexandria, USA;

- G.T. Daigger, A. Heineman, G. Land e R.S. Watson (1994): “Practical experience with combined carbon oxidation and nitrification in plastic packing trickling filters”, Vol. 29, Water Science and Technology, IWA Publishing, London, UK;

- WEF (2000): “Aerobic fixed-growth reactors”, Special Publication, Published by WEF, Alexandria, USA;

- R.W. Okey e O.E. Albertson (1989): “Diffusion’s role in regulating and masking temperature effects in fixed film nitrification”, Vol. 61, Journal Water Pollution Control Federation, Published by WEF, Alexandria, USA;

- E. de Fraja Frangipane e G. Pastorell (1994):

“Impianti di depurazione di piccole dimensioni”, II Edizione, CIPA Editore, Milano;

- Metcalf & Eddy, Inc. (2006): “Ingegneria delle acque reflue – Trattamento e riuso”, IV Edizione, Ed. McGraw-Hill, Milano;

- L. Masotti e P. Verlicchi (2005): “Depurazione delle acque di piccole comunità”, Ed. U. HOEPLI, Milano;

- R. Vismara (1998): “Depurazione biologica – Teoria e processi”, III Edizione, Ed. U. HOEPLI, Milano;

- L. Fanizzi (2007): “ASP – Activated Sludge Plants”, RANIERI Editore, Milano.

Scopo principale della presente invenzione, quindi, è quello di superare i limiti delle tecnologie suindicate fornendo una innovativa soluzione tecnica attata raggiungere simultaneamente diversi obiettivi, che possiamo così sintetizzare: a. Fornire una tecnologia di depurazione biologica che abbia la capacità di attivare la flora batterica in poche ore, per essere particolarmente adatta al funzionamento in condizioni di grande variabilità dei flussi di carico;

b. Ridurre al minimo i volumi (dimensioni degli scomparti) necessari per la depurazione, rispetto ai volumi trattati;

c. Ottenere la migliore risposta biochimica del depuratore in funzione degli elementi inquinanti da abbattere, evitando l’instaurarsi di condizioni anaerobiche che possono portare alla produzione di sostanze maleodoranti;

d. Effettuare l’intero processo di depurazione in più scomparti accorpati in una vasca unica (mentre le soluzioni presenti nel mercato utilizzano almeno due vasche separate e distinte), attraverso un sistema di flussi che consenta:

d.1. la riduzione dei fanghi ed il loro ispessimento, in modo da ridurli al minimo in composti pronti per essere sparsi, a norma, sul terreno;

d.2. ridurre di conseguenza la necessità di spurgo del depuratore, eliminando o riducendo i suoi costi operativi;

d.3. ridurre/eliminare la fuga di odori molesti, attraverso un sistema di aerazione interna adattivo, in funzione della richiesta biochimica degli inquinanti che si intende abbattere;

e. Fornire un depuratore dotato di struttura autoportante che, nelle dimensioni fino a 200 abitanti equivalenti, possa essere: prefabbricato, autoportante, montato con semplicità, spostabile senza danneggiamenti per essere riutilizzato, trasportato eventualmente in stazioni mobili di depurazione.

Una migliore comprensione dell’invenzione si avrà con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non già limitativo, una preferita forma di realizzazione dell’invenzione.

Nei disegni:

La figura 1 schematizza i flussi per il trattamento dei liquami reflui, che prevede le seguenti fasi:

- FASE 1 in cui la soffiante (17) è in funzione, dove il refluo (4) in ingresso passa attraverso la grigliatura (5) ed entra nel comparto di aerazione (6) dove viene sottoposto ad ossidazione – nitrificazione – denitrificazione, nella quale sono presenti dei moti convettivi (20).

- FASE 2 in cui la soffiante (17) dell’aria compressa è spenta, durante la quale avvengono due reazioni fondamentali: la prima è quella di sedimentazione del fango biologico prodotto dalla depurazione consentendo il successivo spurgo (13) del fango di supero prodotto ed il suo invio alla sezione di inspessimento (8), la seconda reazione è quella di denitrificazione (6) in cui una parte dei nitrati prodotti dal ciclo dell’azoto vengono decomposti conproduzione di azoto gassoso.

- FASE 3 in cui, con la ripartenza della soffiante (17) si attiva l’elettrovalvola di pilotaggio dello spurgo (13) del fango di supero prodotto, il suo invio alla sezione di inspessimento (8) e il ricircolo (14) del surnatante alla vasca di ossidazione (6).

La FIGURA 2 è una vista schematica in pianta in cui vengono indicati in pianta i flussi di cui sopra.

La FIGURA 3 mostra una sezione trasversale secondo il piano di traccia A-A indicato in figura 2.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Secondo il trovato, si prevede un sistema a letto fluido sommerso con biomassa adesa su massa carboniosa macroporosa attiva (15), che rientra sostanzialmente nella categoria degli impianti di depurazione biologica a flora batterica aerobica.

È definibile “reattore a biomassa adesa”, poiché, a differenza dei sistemi tradizionali a culture sospese, la flora batterica aerobica presente nel comparto di reazione, ossidazione/nitrificazione, non si trova in sospensione nell'acqua da trattare sotto forma di fanbgo attivo (16), ma attecchisce anche ad un materiale carbonioso (15) ad elevata superficie specifica protetta, sospeso e mobile all’interno del reattore biologico (6).

Una caratteristica peculiare della presente invenzione, consiste nel fatto che il mezzo di supporto è realizzato da una massa carboniosa macroporosa (15), con una densità prossima a quella dell'acqua, che viene mantenuta in sospensione mediante insufflazione (17) di aria dal fondo del bacino attraverso apposita soffiante e diffusori.

Si tratta di un funzionamento ibrido in cui, all’interno del reattore, sono presenti due tipologie di flora batterica aerobica: colture sospese (16) e biomassa adesa che si fissa alla superficie attiva della suddetta massa carboniosa macroporosa (15).

Vantaggiosamente, con tale configurazione è possibile operare con concentrazioni di fango molto elevate, con il vantaggio di poter disporre di grandi quantità di biomassa in un volume contenuto di reattore biologico, ottenendo una elevata età del fango e conseguente bassa produzione di fango di supero.

Una seconda caratteristica peculiare del trovato, consiste nel fatto che questo tipo di impianto risulta essere molto flessibile, poiché sfrutta le specificità dei due tipi di flora batterica, che sono in grado di differenziare la rimozione degli inquinanti e le cinetiche di reazione in funzione delle caratteristiche dei reflui in ingresso.

Inoltre, è anche previsto il ricircolo (11) dal comparto di sedimentazione (7) del fango attivo “in sospensione”, quindi non aderito ai supporti come in un normale impianto a fanghi attivi.

Una ulteriore peculiarità dell’invenzione, è data dal fatto che essa comprende un primo dispositivo idraulico (18) di trattenimento della massa carboniosa all’interno del comparto di ossidazione (6) che, altrimenti, verrebbe trascinata “a valle” con il flusso idraulico e persa.

Un secondo dispositivo idraulico (19) consente invece al fango attivo (16) di sgasarsi prima dell’ingresso nel comparto di chiarificazione (7) dove sediementa sul fondo e viene ricircolato (11) al comparto di ossidazione (6).

Vantaggiosamente, un tale impianto è particolarmente adatto per l'ampliamento di impianti di depurazione a fanghi attivi esistenti, che possono essere divenuti obsoleti o sottodimensionati in seguito ad un incremento dei carichi in ingresso. L’innovativo impianto fin qui descritto consente di potenziare gli impianti esistenti, contenendo al minimo gli interventi richiesti sulle strutture murarie.

Sebbene l’ampliamento realizzabile debba essere valutato di volta in volta, si può comunque ritenere che, indicativamente, si possa arrivare sino al raddoppio della potenzialità di partenza.

Grazie alla specificità dei due tipi di flora batterica aerobica, in grado di differenziare la rimozione degli inquinanti e le cinetiche di reazione, il trovato è particolarmente adatto per il trattamento di reflui sia di origine civile, sia di provenienza industriale quali le aziende agroalimentari, lattiero caseario, macellazione, lavorazione carni, vitivinicola, conserviera, dolciaria, zootecnica, tessile, conciaria, chimica, farmaceutica.

Ulteriori vantaggi di questo tipo di impianto sono:

● le ridotte dimensioni del comparto di ossidazione (6);

● le elevate cinetiche di reazione e rimozione degli inquinanti;

● l’estrema semplicità di realizzazione e di gestione: è infatti possibile variare semplicemente la quantità massa carboniosa attiva (15) e di conseguenza le concentrazione del fango nel comparto di ossidazione.

Dal punto di vista costruttivo, l’impianto si compone di un’unica vasca (fig. 2) comprendente i comparti (5, 6, 7, 8), preferibilmente in acciaio inossidabile, all’interno della quale ogni componente interna (paratie, tubature, etc.) è preferibilmente in acciaio inox, al fine di evitare qualsiasi deformazione o deterioramento nel tempo, che possa modificare i flussi interni, oltre a ridurre al minimo i costi di manutenzione dovuti al deterioramento dei materiali.

Nella preferita forma di realizzazione che si descrive, detto primo dispositivo idraulico è costituito sostanzialmente da una paratia (18) di sifonamento e di separazione della zona di ossidazione biologica (6) da quella di chiarificazione (7), predisposta allo specifico scopo di consentire alla massa carboniosa attiva presente nel depuratore di “sgasarsi” (21) prima di essere ricircolata.

All’interno del comparto di ossidazione (6), le cui lamiere contigue hanno una forma opportunamente configurata per assecondare i flussi interni nei loro moti convettivi, al fine di impedire ristagni o intasamenti, è presente una massa carboniosa attiva e macroporosa (15), che ospita la flora batterica aerobica adesa.

Secondo una caratteristica peculiare della presente invenzione, la massa carboniosa (15) – che nell’esempio illustrato viene ottenuta da legno resinoso - ha una macroporosità a pori aperti da 60÷100 μ, ha una granulometria di 0,5÷2,5 mm e una superficie specifica, a disposizione della flora batterica adesa, di oltre 500 metri quadri per grammo.

Le caratteristiche peculiari ed essenziali, che caratterizzano l’utilizzo di tale massa carboniosa macroporosa, sono:

a. il supporto fisico offerto ai batteri aerobici in alternativa ed in sostituzione dei fiocchi di colonie batteriche estinte, costituenti i cosiddetti fanghi attivi;

b. la selezione fisica della flora batterica all'interno dei macro-pori del carbone attivo; c. l'attività catalitica del carbone in presenza di ossigeno, per la demolizione delle catene molecolari meno facilmente biodegradabili;

d. l'azione fisica adsorbente delle sostanze inquinanti esercitata dalla massa carboniosa; e. il volano biologico costituito dalla possibilità della massa carboniosa di adsorbire ed accumulare sostanza organica nei momenti di eccesso, per restituirla nei momenti di carenza;

f. l'elevazione della velocità di reazione su base volumetrica anche con ridotti tempi di ritenzione idraulica;

g. l'aumento del tempo di residenza cellulare della biomassa adesa;

h. la riduzione del contenuto di solidi presenti nel reattore biologico rispetto ai processi a biomassa sospesa;

i. la stabilità del processo per lo sviluppo di una biomassa attiva, sempre residente all'interno del reattore biologico, che non viene allontanata dal sistema con l'effluente, ed in concentrazioni anche molto più elevate che nel processo a fanghi attivi;

j. l'autoregolazione delle portate di punta dovuta al tempo di residenza cellulare, naturalmente svincolato da quello di ritenzione idraulica; k. la sua affidabilità anche in condizioni di stress, in quanto il processo è indipendente dalle caratteristiche di sedimentabilità delle pellicole di spoglio a valle del reattore biologico;

l. il raggiungimento di rendimenti depurativi elevati con minori impegni energetici;

m. il contenimento della produzione di fango;

n. l'ottenimento di fanghi notevolmente stabilizzati, ad alto grado di mineralizzazione, facilmente sedimentabili e ben disidratabili; o. la possibilità di lavorare a concentrazioni elevate, superiori a quelle dei processi a fanghi attivi;

p. l'ottenimento di elevate velocità di reazione su base volumetrica e ridotti tempi di ritenzione idraulica;

q. un rilevante tempo di residenza cellulare della biomassa adesa;

r. la limitazione alla possibilità di produzione di batteri filamentosi;

s. la massa carboniosa attiva (15) non richiede alcuna rigenerazione termica in quanto la superficie specifica dei macropori viene liberata dalla stessa flora batterica depurante e con l’uso, nel tempo, una piccola percentuale della massa carboniosa si elide e viene eliminata automaticamente con il fango di supero dell’impianto di depurazione, ispessito nell’apposito comparto (8);

t. l’impianto consente il semplice rabbocco periodico, preferibilmente annuale, della suddetta massa carboniosa eliminata;

u. l’impianto riprende immediatamente la sua attività, dopo un arresto anche di alcuni giorni; v. in caso di arresto prolungato, anche di mesi, riprende la sua attività dopo qualche ora;

w. l’impianto mantiene una lunga inerzia depurante, anche nel caso di ridotta o mancata alimentazione, in quando la massa carboniosa è in grado di rilasciare e mettere lentamente a disposizione della flora batterica la sostanza organica precedentemente adsorbita.

La tecnologia fin qui descritta, secondo il trovato, è vantaggiosamente utilizzabile per risolvere in modo semplice una serie di problemi derivanti da:

a. livellamento delle prestazioni depurative anche nei casi di significativa variabilità (oltre il 30% del valore teorico di dimensionamento) di presenze stagionali e conseguenti pendolazioni con picchi di carico organico ed idraulico, tipiche degli insediamenti di tipo turistico; b. avviamento immediato dell’impianto biologico, senza necessità di inoculi batterici o trasferimenti di fanghi attivi da altri impianti di depurazione già avviati;

c. ottenimento del rispetto del parametro di 10 mg/l di solidi sospesi, previsto dal DM 185/2003 per di riutilizzo dell’acqua depurata per usi irrigui, senza necessità di filtrazione finale; d. trattamento di reflui “difficili” contenenti prodotti non facilmente e velocemente biodegradabili;

e. incremento delle prestazioni depurative di impianti esistenti, senza necessità di aumentare i volumi delle vasche preesistenti;

f. possibilità di contenimento della produzione di fango di supero da disidratare e da smaltire a discarica, limitandone i relativi oneri.

La tecnologia della flora batterica aerobica per la depurazione biologica dei reflui è stata ampliamente e da tempo utilizzata ad esempio nei filtri percolatori, nei biorulli e nei corpi sommersi in materiale plastico con modesta superficie specifica (nell’ordine di 0,5 metri quadri per grammo).

Non vi sono invece applicazioni similari alla massa carboniosa macroporosa attiva ad elevata superficie specifica, disponibile per ospitare la flora batterica adesa (oltre 500 metri quadri per grammo, quasi come un campo di calcietto)in letto sommerso espanso a flora batterica aerobica e questo costituisce senza dubbio una peculiarità della presente invenzione.

Un grande lavoro di ricerca ingegneristica è stato compiuto per riuscire a configurare moti convettivi nel bacino di ossidazione a letto sommerso, tali da consentire alla massa carboniosa di espandersi nel bacino di ossidazionegrazie all’insufflazione, pur rimanendo confinata, senza barriere meccaniche che sarebbero destinate a intasarsi velocemente.

L’aerazione (17) è dimensionata in funzione dei seguenti fattori:

1. richiesta biochimica per l’abbattimento degli inquinanti con matrice carboniosa;

2. richiesta biochimica per l’abbattimento dell’azoto e il compimento del ciclo da azoto ammoniacale a nitriti e quindi a nitrati;

3. richiesta per il funzionamento dell’air-lift (11) e dello skimmer (12);

4. esigenza di evitare l’instaurarsi di condizioni anaerobiche, che potrebbero causare la produzione di sostanze volatili maleodoranti, anche nelle fasi di denitrificazione anossica, durante le pause programmate della insufflazione di aria.

Il dimensionamento del volume del reattore a letto sommerso espanso viene effettuato come nell’esempio seguente:

● Portata giornaliera Qd = m<3>/d 100,00 ● Concentrazione azoto ammoniacale in ingresso So = mg/l N 48,38 ● Concentrazione azoto ammoniacale in uscita Se = mg/l N 10,00 ● Concentrazione operativa di

ossigeno nel reattore SO2 =mg/l 2,50 ● Temperatura di progetto T = °C 12,00 ● Costante di Arrhenius per la

temperatura Θ 1,10 da cui:

ra(T) = ra(20°C) Θ<(t-20)>

K1/2, 02 = costante cinetica di ordine 1/2 = 2,5g<1/2>m<-1/2>d<-1 >(a 20°C)

quindi:

Posto il rapporto delle velocità di rimozione pari al rapporto stechiometrico dei due substrati, la velocità di rimozione dell'azoto ammoniacale risulta la seguente:

ra,NH4+-N(20°C) = g N m<-2 >d<-1 >0,919 r <- 20) 2>

a,NH4+-N(T) = ra,NH4+-N(20°C) * Θ<(t >= gN m<- >d<-1 >0,429 la superficie utile colonizzabile occorrente per il supporto del reattore sarà la seguente:

A = Qd *(So - Se)/ra,NH4+-N = m<2 >8,948 Il supporto del reattore ha le seguenti caratteristiche:

- Superficie specifica colonizzabile S=m<2>/Kg 1.500 - Densità apparente d = Kg/m<3 >500 Il volume occorrente di reattore è il seguente:

V = (A : S) = m<3 >5,97 pari a:

P = (V * d : 1000) = t 2,98

Si avrà quindi un tasso di riempimento del reattore inteso come rapporto tra il volume apparente (pieni vuoti) occupato dal mezzo di supporto in vasca vuota ed il volume della vasca stessa, definito come:

Kf = [Vf / (V Vd)]

dove:

Kf = tasso di riempimento del reattore [m<3 >/ m<3>]

Vf = volume apparente (pieni vuoti)

occupato dal mezzo di supporto in

vasca vuota [m<3>] 5,97 V = volume della fase liquida presente

in vasca [m<3>] 83,33 Vd = volume effettivo (solo pieni)

occupato dal mezzo di supporto cioè

volume liquido spostato dal mezzo di

supporto [m<3>] 2,98 dunque: Kf = 7%

LEGENDA

- 4 Ingresso reflui da trattare

- 5 Comparto di grigliatura

- 6 Comparto di ossidazione–nitrificazionedenitrificazione

- 7 Comparto di sedimentazione secondariachiarificazione

- 8 Comparto di ispessimento del fango di supero - 9 Collegamento tra il comparto di ossidazione e quello di sedimentazione-chiarificazione

- 10 Uscita dell’acqua depurata

- 11 Ricircolo del fango attivo mediante air lift - 12 Ricircolo dei flottanti mediante skimmer

- 13 Spurto del fango di supero mediante air lift - 14 Ricircolo del surnatante a gravità

- 15 Letto sommerso espanso di massa carboniosa attiva con flora batterica adesa

- 16 Fango attivo di flora batterica dispersa

- 17 Insufflazione di aria compressa da fondo vasca - 18 Paratia di sifonamento e degasazione della massa carboniosa

- 19 Paratia di sifonamento e degasazione del fango attivo

- 20 Moti convettivi di richiamo della massa carboniosa attiva

- 21 Sezione di degasazione della massa carboniosa attiva

- 22 Sezione di degasazione del ango attivo

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la depurazione dei reflui provenienti scarichi civili domestici ed urbani, adattabile a flussi di carico variabili, caratterizzato dal fatto di comprendere sostanzialmente un reattore biologico a bacino combinato comprendente dei comparti tra cui: un comparto di grigliatura (5), un comparto di ossidazione–nitrificazione-denitrificazione (6), un comparto di sedimentazione secondaria-chiarificazione (7), ed un comparto di ispessimento del fango di supero (8), in cui detto reattore biologico è a letto fluido sommerso con biomassa adesa su massa carboniosa macroporosa attiva (15), dove nel comparto di reazione, ossidazione / nitrificazione / denitrificazione (6) sono presenti due tipologie di flora batterica aerobica: colture sospese disperse (16) e a biomassa adesa (15), in cui il fango attivo presente è attecchito ad un mezzo di supporto costituito da materiale carbonioso ad elevata superficie specifica protetta, sospeso e mobile all’interno del reattore biologico, in cui detto mezzo di supporto è costituito da una massa carboniosa macroporosa, con una densità prossima a quella dell'acqua, che viene mantenuta in sospensione mediante appositi mezzi (17) di insufflazione di aria predisposti sul fondo dello stesso comparto (6).
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che è previsto il ricircolo (11) dal comparto di sedimentazione secondaria (7) del fango attivo in sospensione (16), quindi non aderito ai supporti come in un normale impianto a fanghi attivi; ottenendosi così una operatività molto flessibile grazie alle specificità dei due tipi di fanghi, che sono in grado di differenziare la rimozione degli inquinanti e le cinetiche di reazione in funzione delle caratteristiche dei reflui in ingresso.
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende un primo dispositivo idraulico (18) per la sgasatura ed il trattenimento della massa carboniosa all’interno del comparto di ossidazione (6) che, altrimenti, verrebbe trascinata a valle con il flusso idraulico (9) e scaricata con l’effluente (10).
4. 4. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che grazie alla presenza dei due tipi di fanghi, in grado di differenziare la rimozione degli inquinanti e le cinetiche di reazione, è particolarmente adatto per il trattamento di reflui sia di origine civile, sia di provenienza industriale quali le aziende agroalimentari, lattiero caseario, macellazione, lavorazione carni, vitivinicola, conserviera, dolciaria, zootecnica, tessile, conciaria, chimica, farmaceutica.
5. 5. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si compone di un’unica vasca a bacino combinato comprendente detti comparti (5, 6, 7, 8), preferibilmente in acciaio inossidabile, all’interno della quale ogni componente interna, tra cui paratie, tubature, etc., è preferibilmente in acciaio inox, al fine di evitare qualsiasi deformazione o deterioramento nel tempo, che possa modificare i flussi interni, oltre a ridurre al minimo i costi di manutenzione dovuti al deterioramento dei materiali.
6. 6. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che sono previste due paratie di sifonamento (18 e 19) disposte in sequenza, allo specifico scopo di consentire sia alla massa carboniosa attiva, sia al fango attivo presenti nel depuratore di “sgasarsi” prima che la miscela aerata venga inviata alla sedimentazionechiarificazione (7); in cui dette prima e seconda paratia (18, 19) separano la zona di ossidazione biologica (6) da quella di chiarificazione (7).
7. 7. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede un comparto di ossidazione (6), di forma opportunamente configurata mediante lamiere contigue, per assecondare i flussi interni nei loro moti convettivi, in cui all’interno del comparto è predisposta una massa carboniosa attiva (15) macroporosa, che ospita la popolazione batterica adesa.
8. 8. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta la massa carboniosa (15) ha una macroporosità a pori aperti da 60÷100 μ, ha una granulometria di 0,5÷2,5 mm e una superficie specifica, a disposizione della flora batterica adesa, di oltre 500 metri quadri per grammo.
9. 9. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è realizzato interamente in acciaio inox a bacino combinato compatto, riunendo in un unico manufatto tutti i volumi dei comparti (5, 6, 7 e 8) delle diverse fasi di trattamento.