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Trattamento delle acque reflue: la guida

Il trattamento delle acque reflue è un sistema complesso e composto da varie fasi. Finalizzato ad abbattere il carico inquinante, permette il riuso ed un impiego più razionale della risorsa idrica

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Le acque reflue, civili o industriali che siano, non possono essere reimmesse nell’ambiente tal quali poiché i recapiti finali come il terreno (da non intendersi come sottosuolo), il mare, i fiumi ed i laghi non sono in grado di ricevere una quantità di sostanze inquinanti superiore alla propria ricettività ambientale, ossia dalla propria capacità autodepurativa.

La riduzione del carico inquinante nei reflui rappresenta, quindi, una delle priorità in campo ambientale.

Si definisce trattamento delle acque reflue il processo di rimozione dei contaminanti da un’acqua reflua di origine urbana o industriale, ovvero da un effluente contaminato da inquinanti organici e/o inorganici.

Il trattamento delle acque reflue avviene nei depuratori che possono essere catalogati in due diverse tipologie: quelli a servizio degli scarichi civili e quelli dedicati al trattamento dei reflui industriali (di norma installati presso le aziende stesse).

Solitamente, in un impianto di trattamento delle acque reflue civili o industriali, si distinguono due linee specifiche: la linea acque e la linea fanghi.

La linea acque, dove vengono trattati i liquami grezzi provenienti dalle fognature (civili o industriali), comprende, di regola, tre stadi, denominati:

  • pretrattamento: consistente in un processo di tipo fisico, utilizzato per la rimozione di parte delle sostanze organiche sedimentabili contenute nel liquame, che comprende la grigliatura, la sabbiatura, la sgrassatura, la sedimentazione primaria;
  • trattamento ossidativo biologico: consistente in un processo di tipo biologico utilizzato per la rimozione delle sostanze organiche sedimentabili e non sedimentabili contenute nel liquame. Comprende l’aerazione e la sedimentazione secondaria;
  • trattamenti ulteriori: ossia, quei trattamenti speciali destinati ad abbattere il contenuto di quelle sostanze che non vengono eliminate durante i primi due trattamenti. Essi possono essere realizzati a monte o a valle dell’ossidazione biologica permettendo di ottenere un ulteriore affinamento del grado di depurazione.

Nella linea fanghi vengono trattati i fanghi (separati dal refluo chiarificato) durante le fasi di sedimentazione previste nella linea acque. Lo scopo di tale linea è quello di eliminare l’elevata quantità di acqua contenuta nei fanghi e di ridurne il volume, nonché di stabilizzare (rendere imputrescibile) il materiale organico e di distruggere gli organismi patogeni presenti, in modo tale da rendere lo smaltimento finale meno costoso e meno dannoso per l’ambiente.

L’effluente finale trattato o refluo chiarificato viene convogliato in una condotta detta emissario, con recapito finale le acque superficiali (corsi d’acqua, mare, ecc.), incisioni o lo strato superficiale del terreno (es. trincee drenanti). L’effluente finale se presenta determinate caratteristiche può anche essere usato per l’irrigazione o nell’industria.

I depuratori asserviti agli scarichi civili

In ambito civile, le reti fognarie vengono distinte in miste e separate: le prime sono tali per cui le acque di pioggia (c.d. acque bianche) e l’insieme dei reflui domestici e di eventuali reflui industriali assimilabili a civili (c.d. acque nere) sono raccolte in un unico condotto; le reti fognarie separate, invece, hanno due condotti distinti: uno per le acque piovane (fognatura bianca) ed uno per le acque civili ed industriali assimilabili (fognatura nera).

Un depuratore civile deve essere dimensionato in modo da poter trattare adeguatamente gli scarichi provenienti dal bacino da servire (abitato/i) per un periodo di almeno 25-30 anni.

In genere è conveniente realizzare gli impianti in lotti funzionali successivi in funzione del concreto sviluppo delle utenze e degli allacciamenti fognari, tenendo anche conto dell’evoluzione della situazione urbanistica e demografica. Ad ogni modo, per il dimensionamento di un depuratore non si può prescindere dalla conoscenza dei seguenti parametri:

carico idraulico: ovvero la portata delle acque da depurare in metri cubi per giorno, differenziato per:

  • eventuali reflui derivanti da impianti industriali – tale carico va calcolato tramite misure dirette considerando l’andamento temporale della portata di scarico e i picchi massimi derivati dalle ore a maggiore attività;
  • reflui civili municipali o consortili, il cui carico viene, in genere, determinato indirettamente;
  •  previsione statistica di eventi meteorologici particolarmente intensi, che si possono verificare in determinati periodi dell’anno

carico organico: ovvero la quantità complessiva di sostanza organica da trattare espressa indirettamente in BOD5 o COD (ossia attraverso la “Domanda” Biologica o Chimica di Ossigeno necessaria per la depurazione), presente in un metro cubo di refluo;

carico di nutrienti: principalmente la quantità di azoto ridotto e, secondariamente, di fosforo presenti nel refluo da trattare;

● presenza di altri eventuali inquinati (ad esempio oli, metalli pesanti o detersivi) e di fattori che possono influenzare la forma degli inquinanti e il loro abbattimento (quali, ad esempio, pH, O2 disciolto, conducibilità e temperatura).

In generale il dimensionamento va fatto sulla base della conoscenza della dotazione idrica e sugli abitanti equivalenti. Se le sperimentazioni dirette non sono possibili o sono difficili da eseguire, si possono sfruttare tabelle di correlazione fra quantità di acqua prelevata dalla rete idrica e il carico idraulico e organico del refluo.

Come già accennato, un impianto di depurazione civile si compone, essenzialmente, delle seguenti unità funzionali (che più avanti saranno descritte dettagliatamente):

  • Pretrattamenti meccanici;
  • Trattamento ossidativo biologico;
  • Ulteriori trattamenti;
  • Trattamento dei fanghi di depurazione.

I depuratori asserviti agli scarichi industriali

Gli scarichi industriali hanno una composizione variabile in base alla loro origine.

Negli impianti di depurazioni civili tradizionali possono essere trattati solo quei reflui industriali che possono ritenersi assimilabili dal punto di vista qualitativo a quelli civili. Per l’assimilabilità agli scarichi civili, i reflui industriali possono essere eventualmente sottoposti a pretrattamenti in ambito aziendale, prima del loro scarico in fogna, per rimuovere le sostanze incompatibili con un processo di depurazione biologica. Infatti, alcuni scarichi industriali, se non pretrattati, possono compromettere il trattamento biologico che è alla base del sistema depurativo civile tradizionale. Inoltre, gli scarichi industriali possono avere una natura tale da essere insensibili ai trattamenti biologici e pertanto devono essere trattati in maniera diversa direttamente nel luogo di produzione.

Gli impianti industriali sono dotati, a differenza dei sistemi civili di collettamento, di reticoli fognari separati per la raccolta delle diverse tipologie di reflui (acque oleose, acide e/o alcaline, sanitarie e meteoriche) e questo permette di indirizzare le varie tipologie a specifici trattamenti distinti di depurazione. I trattamenti producono residui fangosi che devono essere gestiti come rifiuti.

La rete di raccolta delle acque potenzialmente inquinabili da oli minerali lubrificanti e/o combustibili raccoglie, ad esempio:

  • gli spurghi e lavaggi di aree coperte;
  • le acque piovane provenienti dai bacini di contenimento dei serbatoi combustibili;
  • le acque piovane provenienti dalle aree scoperte interessate dal movimento dei combustibili;
  • le acque provenienti da condense.

La rete di raccolta delle acque acide e/o alcaline raccoglie, ad esempio:

  • le acque acide o alcaline dei lavaggi dei macchinari, delle caldaie, delle rigenerazioni con resine a scambio ionico (si tratta di impianti di trattamento e purificazione dell’acqua primaria o demineralizzata) e, saltuariamente, delle acque di lavaggio delle membrane degli eventuali impianti (ad osmosi inversa) di dissalazione dell’acqua di mare.

La rete di raccolta delle acque reflue sanitarie raccoglie, ad esempio:

  • gli effluenti provenienti dai servizi igienici e civili (mensa, spogliatoi, edifici servizi ausiliari, ecc.).

La rete di raccolta delle acque meteoriche raccoglie, ad esempio:

  • le acque piovane dai pluviali delle zone coperte e dai piazzali sicuramente non inquinabili da oli o altre sostanze.

Trattamento delle acque inquinabili da oli minerali lubrificanti e/o combustibili

L’impianto di disoleazione, dedicato al trattamento delle acque inquinabili da oli minerali lubrificanti e/o combustibili, dispone di norma di un serbatoio di accumulo delle acque da trattare per sopperire alle punte in concomitanza delle precipitazioni atmosferiche. Il serbatoio di accumulo realizza inoltre una prima decantazione e la separazione degli oli a mezzo di adeguati sistemi di raccolta e stoccaggio dell’olio separato. Dopo la prima separazione nel serbatoio di raccolta, i reflui vengono inviati al trattamento primario di disoleazione realizzato, ad esempio, con un sistema di separatori a pacchi lamellari; successivamente l’effluente confluisce all’impianto di trattamento secondario fisico-chimico. Il funzionamento dei separatori a pacchi lamellari è basato sul principio fisico di separazione di due liquidi a peso specifico differente, per il quale le particelle d’olio disperse nell’acqua vengono trattenute per contatto fisico e, sfruttando la loro capacità di coesione, vengono trasformate in gocce d’olio aventi maggior capacità di separazione dall’acqua.

Impianto di trattamento delle acque “chimiche”

L’impianto di trattamento delle acque “chimiche” viene utilizzato per trattare i reflui provenienti dalle rete delle acque acide e/o alcaline e i reflui in uscita dal trattamento delle acque inquinabili da oli precedentemente descritto. Tali effluenti sono convogliati in serbatoi di accumulo. L’impianto di trattamento secondario fisico-chimico, che viene utilizzato per trattare i reflui acidi e/o alcalini, è basato sulla precipitazione delle sostanze in soluzione e sospensione a pH alcalini 9,6 ÷ 9,8. L’impianto è costituito da sistemi di dosaggio dei reagenti (calce idrata, polielettrolita, cloruro ferrico, acido cloridrico, ecc.), da vasche di neutralizzazione, reazione, chiarificazione e controllo finale del pH e da un filtro rotativo sotto vuoto per la separazione dei residui solidi. Le acque da trattare attraversano in sequenza le vasche di neutralizzazione primaria e secondaria, reazione, chiarificazione (per consentire la precipitazione delle sostanze in sospensione e l’asportazione delle sostanze galleggianti) e correzione e controllo finale del pH. I fanghi accumulatisi sul fondo del chiarificatore vengono ripresi da pompe ed inviati ad un filtro rotativo sottovuoto per la separazione; la fase liquida viene ricircolata in testa all’impianto, mentre la fase solida viene asportata in continuo dal filtro e raccolta in una tramoggia dalla quale viene caricata su mezzi di trasporto per il successivo smaltimento o recupero. Il filtro rotativo può essere sostituito da un “filtropressa”.

Impianto di trattamento delle acque reflue biologiche

L’impianto per il trattamento delle acque reflue biologiche è del tipo ad ossidazione biologica dove le sostanze organiche presenti vengono completamente ossidate. Prima dello scarico l’acqua subisce un trattamento di finitura attraverso un impianto di debatterizzazione a raggi UV. I fanghi in esubero vengono filtrati e raccolti in letti percolanti, mentre le acque di risulta vengono ricircolate in testa all’impianto.

Il funzionamento dell’impianto può essere automatico o manuale, operando a tale scopo dal quadro di comando e controllo.

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