Processo di trattamento biologico: processo di fanghi attivati e filtri di gocciolamento
Alcuni dei principali processi di trattamento secondario o biologico sono i seguenti: (i) Processo di fanghi attivi (ii) Filtri di gocciolamento.
Il processo biologico delle acque reflue è un trattamento secondario che comporta la rimozione, la stabilizzazione e il rendering di sostanze sospese molto fini non dannose e solidi delle acque reflue che rimangono anche dopo il trattamento primario.
Poiché gran parte del materiale organico nelle acque reflue può essere colloidale o disciolto, i processi di trattamento primari sono in gran parte inefficaci nel rimuoverlo. La materia organica rappresenta ancora una forte domanda di ossigeno che deve essere ulteriormente ridotta in modo che l'effluente possa essere reso adatto per lo scarico nei corpi idrici.
Nel trattamento biologico, l'ossigeno fornito ai batteri viene consumato in condizioni controllate in modo che la maggior parte del BOD venga rimosso nell'impianto di trattamento piuttosto che nel corso d'acqua. Pertanto, i requisiti principali di un processo di trattamento biologico dei rifiuti sono una quantità adeguata di batteri che si nutrono del materiale organico presente nelle acque reflue, ossigeno e alcuni mezzi per raggiungere il contatto tra i batteri e i prodotti organici.
Due dei sistemi più comunemente utilizzati per il trattamento dei rifiuti biologici sono il sistema a fanghi attivi e il sistema di film biologico. Nel sistema a fanghi attivi, l'acqua di scarico viene portata a contatto con un gruppo eterogeneo di microrganismi sotto forma di sospensione flocculante in un serbatoio aerato, mentre nel sistema a film biologico, noto anche come filtri percolatori, l'acqua di scarico viene portata in contatto con una popolazione microbica mista sotto forma di una pellicola di melma attaccata alla superficie di un solido sistema di supporto. In entrambi i casi la materia organica viene metabolizzata in forme inorganiche più stabili.
(i) Processo di fanghi attivi:
Le caratteristiche essenziali del processo a fanghi attivi sono: una fase di aerazione, solidi-separazione dei liquidi dopo l'aerazione e un sistema di riciclo dei fanghi. Le acque reflue dopo il trattamento primario entrano in un serbatoio di aerazione in cui la materia organica viene portata in intimo contatto con il fango del chiarificatore secondario. Questo fango è fortemente carico di microrganismi che si trovano in uno stato attivo di crescita. L'aria viene introdotta nel serbatoio sotto forma di bolle attraverso i diffusori o mediante aeratori di superficie.
I microrganismi utilizzano l'ossigeno nell'aria e convertono la materia organica in composti stabilizzati a bassa energia come NO 3, SO 4 e CO 2 e sintetizzano nuove cellule batteriche. L'effluente dal serbatoio di aerazione contenente la massa microbica flocculante, noto come fango, è separato in un serbatoio di sedimentazione, a volte chiamato un colono secondario o un chiarificatore. Nella vasca di sedimentazione il fango separato esce senza contatto con la sostanza organica e si attiva.
Una porzione del fango attivo viene riciclata nel serbatoio di aerazione come seme; il resto è sprecato. Se tutto il fango attivato viene riciclato, la massa batterica continuerà ad aumentare fino allo stadio in cui il sistema si intasa di solidi. È quindi necessario "sprecare" alcuni microrganismi e questo fango sprecato è quello che viene trattato e smaltito.
Il diagramma di flusso del processo per un tipico impianto a fanghi attivi è riportato in Fig. 5.16:
1: pretrattamento,
2: chiarificatore primario,
3: Serbatoio di aerazione,
4: chiarificatore secondario,
5: Spessore,
6: Digestione dei fanghi (- - - → Flusso dei fanghi) (→ Flusso di liquido)
(ii) Filtri da gocciolamento:
Il secondo processo di trattamento dei rifiuti biologici comunemente usato è il metodo del filtro percolatore. I filtri di percolazione sono anche chiamati filtri percolanti. Ha una buona adattabilità per gestire i picchi di shock e la capacità di funzionare in modo soddisfacente dopo un breve periodo di tempo.
La lavorazione del latte, la cartiera e i rifiuti farmaceutici sono tra quelli trattati con filtri ingannatori. I filtri percolatori convenzionali normalmente consistono in un letto di roccia, da 1 a 3 metri di profondità, con abbastanza aperture tra le rocce per consentire all'aria di circolare facilmente.
L'influente è cosparso sopra la guarnizione del letto (vedi Fig. 5.17), che è ricoperto da una melma biologica. Mentre il liquido gocciola sopra l'imballaggio, l'ossigeno e la sostanza organica dissolta si diffondono nel film per essere metabolizzati dai microrganismi in questo strato di melma. Prodotti finali come NO 3, CO 2 ecc., Si diffondono dal film e appaiono nell'effluente del filtro.
Poiché i microrganismi utilizzano la materia organica, lo spessore della pellicola melmosa aumenta fino al punto in cui non può più essere sostenuto sul supporto solido e si stacca dalla superficie. Questo processo è noto come sloughing. Un serbatoio di decantazione che segue il filtro percolatore rimuove il film batterico distaccato e alcune sostanze sospese.
La gestione e lo smaltimento dei fanghi dagli impianti di trattamento delle acque reflue biologiche è un problema importante e rappresenta circa la metà del costo della maggior parte degli impianti di trattamento delle acque reflue.
La concentrazione di solidi nei fanghi di depurazione primari è di circa il 5 percento; il fango attivo contiene meno dell'1% di solidi; e il fango dei filtri percolatori ha circa il 2 percento di solidi. Le operazioni unitarie comuni di trattamento e smaltimento dei fanghi comportano concentrazione o ispessimento, digestione, condizionamento, disidratazione, ossidazione e smaltimento sicuro.
