I. Concetti di base
Il processo a fanghi attivi è la tecnologia aerobica di trattamento biologico delle acque reflue più utilizzata.
Il suo principio fondamentale è l'utilizzo del fango attivo-un fango flocculante formato dall'aggregazione di un gran numero di microrganismi (batteri, funghi, protozoi, ecc.)-per decomporre la materia organica nell'acqua in condizioni aerobiche, purificando così le acque reflue.
II. Principi di base
1. Adsorbimento: la superficie dei fiocchi di fango attivo assorbe la materia organica, i colloidi e i solidi sospesi dalle acque reflue.
2. Decomposizione ossidativa: in condizioni aerobiche, i microrganismi utilizzano la materia organica come nutriente e fonte di energia, decomponendola in sostanze inorganiche stabili come CO₂, H₂O, NH₃ e PO₄³⁻.
3. Sintesi cellulare: parte della materia organica viene convertita in nuove cellule microbiche, aumentando il volume dei fanghi.
4. Sedimentazione e separazione
La miscela di acqua-di fanghi trattata si deposita nella vasca di sedimentazione secondaria, ottenendo la separazione dell'acqua-di fanghi. Il surnatante viene scaricato, una parte dei fanghi viene riciclata e i fanghi in eccesso vengono scaricati.
In breve: i microrganismi consumano sostanze nocive → crescono → si depositano → l’acqua diventa limpida.
III. Componenti di base (cinque componenti principali)
1. Serbatoio di aerazione: il sito per la reazione microbica e la degradazione della materia organica.
2. Sistema di aerazione: fornisce ossigeno e mescola i fanghi.
3. Serbatoio di sedimentazione secondaria: separa i fanghi e l'acqua, producendo effluenti chiarificati.
4. Sistema di ritorno dei fanghi: riporta i fanghi dal fondo del serbatoio di sedimentazione secondaria al serbatoio di aerazione per mantenere la concentrazione microbica.
5. Sistema di scarico dei fanghi in eccesso: scarica i fanghi invecchiati in eccesso, garantendo la stabilità del sistema.
IV. Indicatori fondamentali
1. MLSS (solidi sospesi di liquori misti)
La concentrazione di fanghi attivi nel serbatoio di aerazione, che riflette il numero di microrganismi.
2. SV (rapporto di sedimentazione dei fanghi): il rapporto volumetrico dei fanghi dopo 30 minuti di sedimentazione, utilizzato per valutare le prestazioni di sedimentazione.
3. SVI (Indice di volume dei fanghi): determina se i fanghi sono voluminosi, sciolti o con scarsa sedimentazione.
4. DO (ossigeno disciolto): generalmente controllato a circa 2 mg/l per garantire una reazione aerobica.
5. Tempo di ritenzione dei fanghi (SRT): il tempo medio di permanenza dei microrganismi nel sistema, che influisce sull'efficienza del trattamento e sulla produzione di fanghi.
V. Processo tipico
Acque reflue → Vaglio a barre → Camera di dissabbiatura → Serbatoio di aerazione (aerazione) → Serbatoio di decantazione secondario
↓ Fanghi della vasca di decantazione secondaria: parte vengono restituiti alla vasca di aerazione, parte viene scaricata come fango di supero.
VI. Vantaggi e svantaggi
Vantaggi
• Elevata efficienza di trattamento, eccellente rimozione di COD, BOD e SS
• Funzionamento maturo, ampia applicabilità (acque reflue municipali, acque reflue industriali)
• Ingombro relativamente ridotto, qualità dell'effluente stabile
Svantaggi
• Elevato consumo energetico (consumo elettrico per l'aerazione)
• Elevati requisiti di gestione, incline alla formazione di grumi, formazione di schiuma e galleggiamento dei fanghi
• Generazione di fanghi in eccesso, che necessitano di ulteriore trattamento
VII. Ambito applicabile
• Acque reflue domestiche municipali
• Acque reflue industriali con buona biodegradabilità (alimentari, produzione di birra, stampa e tintura, prodotti chimici, ecc.)