I. Cos'è la "perdita di fanghi" nel chiarificatore secondario?
Il chiarificatore secondario (o serbatoio di decantazione secondario) è un'unità critica per la separazione dei solidi-liquidi nei sistemi a fanghi attivi. Quando i fanghi attivi non riescono a depositarsi correttamente e invece galleggiano in superficie o fuoriescono con gli effluenti, il fenomeno è noto come "perdita di fanghi" o "risalita di fanghi". Ciò si manifesta con un aumento dei solidi sospesi (SS) degli effluenti e un deterioramento della qualità dell'acqua che supera gli standard di scarico.
II. Cause di perdita di fanghi nel chiarificatore secondario e misure di rimedio
1. Aumento dovuto alla denitrificazione
Meccanismo: La nitrificazione nel serbatoio di aerazione produce nitrati. All'ingresso nel chiarificatore secondario, i fanghi subiscono una denitrificazione in condizioni anossiche (DO < 0,5 mg/L), producendo gas azoto (N₂). Le bolle di gas si attaccano ai fiocchi di fango, riducendone la densità e facendoli galleggiare.
Caratteristiche: il fango in risalita appare come fiocchi di neve-simili a fiocchi; agitato con una bacchetta di vetro affonda nuovamente (distinguendolo dalla decomposizione anaerobica).
Condizioni scatenanti:
Basso rapporto di ritorno dei fanghi (ad esempio, < 25%), che porta a un tempo di ritenzione dei fanghi prolungato nel chiarificatore secondario.
Aumento della temperatura (estate), che accelera il tasso di denitrificazione.
Misure correttive:
Aumentare il rapporto di ritorno: aumentare il rapporto all'80%–100% per ridurre il tempo di ritenzione dei fanghi nel chiarificatore secondario.
Aumentare lo scarico dei fanghi: abbassare la concentrazione dei fanghi e accorciarne l'età.
2. Aumento dovuto alla decomposizione dei fanghi (condizioni settiche)
Meccanismo: un'aerazione insufficiente porta alla privazione di ossigeno nei fanghi, mentre un tempo eccessivo di stoccaggio dei fanghi provoca un metabolismo anaerobico all'interno dei fanghi nel chiarificatore secondario. Questo produce metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂), provocando la risalita dei fanghi.
Caratteristiche: i fanghi sono neri e maleodoranti-e si sollevano in ammassi grandi e discontinui. Non affonda-o affonda molto lentamente-dopo essere stato agitato con una bacchetta di vetro; il colore è tipicamente opaco o nero.
Causa comune: zone morte nel chiarificatore secondario, che portano alla decomposizione anaerobica dei fanghi in quelle aree.
Misure correttive:
Aumentare l'aerazione: aumentare il livello di ossigeno disciolto (DO) nell'effluente per evitare che i fanghi entrino in uno stato anossico. Aumentare la velocità di scarico dei fanghi: rimuovere tempestivamente i fanghi in eccesso per ridurne il tempo di permanenza nel chiarificatore secondario.
Ispezionare i raschiafanghi e le attrezzature per la rimozione dei fanghi: controllare che le lame dei raschiatori non siano danneggiate e ripararle tempestivamente per evitare "zone morte" sul fondo del chiarificatore; controllare che le pompe dei fanghi non siano ostruite, ecc.
3. Perdita di fanghi dovuta al rigonfiamento filamentoso
Meccanismo: L'eccessiva proliferazione di batteri filamentosi porta ad una struttura sciolta di fiocchi di fango attivo; le prestazioni di sedimentazione peggiorano gravemente quando SVI > 150–200, causando la perdita di fanghi con l'effluente.
Criteri diagnostici: SVI > 150 indica una tendenza al bulking; SVI > 200 conferma il bulking.
Misure correttive: fare riferimento all'articolo "Cause e soluzioni per la formazione di massa filamentosa" per i fattori scatenanti e le misure di trattamento associate a questa condizione.
4. Disintegrazione dei fanghi (eccessiva-aerazione/tossicità)
Meccanismo:
Sovra-aerazione: un'aerazione eccessiva prolungata provoca la respirazione endogena dei fanghi attivi; le prestazioni di flocculazione dei fiocchi microbici diminuiscono, portando alla disintegrazione dei fanghi e alla perdita di fiocchi fini con l'effluente.
Tossicità dei fanghi: l'afflusso di sostanze tossiche (metalli pesanti, cianuri, tossine organiche, ecc.) compromette le funzioni metaboliche microbiche.
Caratteristiche: effluente torbido, particelle fini sospese nel surnatante e fase di decantazione libera-prolungata.
Misure correttive:
Regolare la velocità di aerazione: mantenere l'ossigeno disciolto (DO) a 2–4 mg/l all'uscita del serbatoio di aerazione per evitare un'aerazione eccessiva-.
Indagare sulle sostanze tossiche: controllare l'afflusso di metalli pesanti, cianuri o tossine organiche.
5. Carico d'urto idraulico (sovraccarico)
Meccanismo: il carico d’urto è la causa più comune di perdita di fanghi, in particolare durante la stagione delle piogge.
Caratteristiche: l'effluente contiene particelle fini sospese, la coltre di fango si solleva e le prestazioni di sedimentazione nel chiarificatore secondario sono scarse.
Misure correttive: regolare la portata dell'affluente in base al carico di progetto.
6. Invecchiamento dei fanghi
Meccanismo: L'eccessiva età dei fanghi fa sì che i fanghi attivi entrino nella fase di respirazione endogena; i fiocchi si allentano, le prestazioni di sedimentazione peggiorano e la compattabilità peggiora. Caratteristiche: Durante la prova di sedimentazione i fanghi attivi in fase di compressione si presentano fini e densi anziché grossolani e densi; è di colore chiaro e i fiocchi hanno una consistenza pastosa.
Misure correttive: aumentare la velocità di scarico dei fanghi, ridurne l'età, rimuovere i fanghi invecchiati e promuovere la crescita di nuovi fanghi.
III. Riepilogo
La perdita di fanghi dalla vasca di decantazione secondaria si manifesta principalmente in due modi: risalita dei fanghi causata dalla denitrificazione e risalita dei fanghi causata da un eccessivo carico influente. Fondamentalmente, la scarsa prestazione di sedimentazione dei fanghi è la causa principale della perdita di fanghi. Quando si verifica una perdita di fanghi, risolvere il problema utilizzando questo approccio: innanzitutto, controllare il carico influente; in secondo luogo, esaminare i sistemi di recupero e dei fanghi di scarto; in terzo luogo, misurare DO (ossigeno disciolto) e SV (volume dei fanghi); e quarto, monitorare l'intensità dell'aerazione. Una volta identificata la causa specifica e apportate modifiche mirate al processo, il serbatoio di decantazione secondario riacquisterà rapidamente la sua trasparenza.