TRATTAMENTI SECONDARI

Le strutture per i trattamenti biologici e chimici delle acque reflue sono formate dalle seguenti unità.

 Vasche a fanghi attivi.  Sedimentatori finali.

80  Stazione di aerazione.

 Stazione di sollevamento del fango di ricircolo e del fango di supero.  Unità per il trattamento chimico del fosforo.

VASCHE A FANGHI ATTIVI

Per l’impianto di trattamento delle acque reflue è stato scelto di usare un processo a fanghi attivi, come prescritto dalla “lettera di invito alla gara”.

Per definizione, il processo di trattamento a fanghi attivi si compone di tre unità fondamentali: un reattore nel quale i microrganismi responsabili del trattamento sono mantenuti in sospensione e aerazione, un’unità per la separazione solido-liquido, generalmente rappresentata dalla vasca di sedimentazione e un sistema di ricircolo per riportare i solidi rimossi dall’unità di separazione al reattore biologico. Numerose sono le configurazioni di processo che hanno avuto origine da queste unità fondamentali. Una caratteristica importante dei processi a fanghi attivi è rappresentata dalla formazione di solidi flocculanti sedimentabili, i quali possono essere rimossi per gravità nei bacini di sedimentazione. In molti casi il processo a fanghi attivi viene utilizzato in combinazione con processi di tipo chimico-fisico, impiegati come trattamento preliminare o primario del liquame, e anche come post-trattamento (per esempio la disinfezione e la filtrazione).

Nell’impianto di Vranje la portata in uscita dai sedimentatori primari scorre verso una camera di distribuzione in cui confluiscono anche la portata di ricircolo dei fanghi e i surnatanti in arrivo dalla linea fanghi; da qui, poi, la nuova portata ottenuta viene indirizzata verso le vasche di trattamento a fanghi attivi.

Le portate di surnatanti in arrivo dalla linea fanghi sono ricche di sostanze inquinanti, che non possono essere trascurate nel dimensionamento della fase biologica di trattamento. La determinazione esatta dell’entità (portata) dei surnatanti e del contenuto di sostanze inquinanti necessiterebbe di numerose iterazioni di calcolo; considerando l’uso di numerosi fattori di sicurezza nel dimensionamento e la verifica finale effettuata con il modello di simulazione, è possibile, in questa fase del dimensionamento, usare i dati forniti dal “lettera di invito alla gara” in cui sono riportate le percentuali di inquinanti contenute nella portata di surnatante in arrivo dalla linea fanghi.

Considerando la riduzione delle concentrazioni in ingresso dovuta al sedimentatore primario e le portate e i carichi in arrivo dalla linea fanghi, è possibile ricavare la portata, i carichi e le concentrazioni in ingresso ai trattamenti biologici. Vengono riportati nella Tabella 31 tali valori, usati per il dimensionamento delle vasche a fanghi attivi.

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Tabella 31 Concentrazioni e carichi in ingresso ai trattamenti biologici

Le vasche a fanghi attivi sono progettate per la rimozione dell’azoto e del fosforo: sono presenti due vasche, come espressamente richiesto dalle prescrizioni della gara, ciascuna suddivisa in quattro compartimenti.

 Il primo compartimento è costituito da una zona anaerobica per la rimozione biologica del fosforo.

 Nel secondo compartimento ha invece luogo la denitrificazione.

 Un terzo compartimento permette di essere usato in modo flessibile, sia aerato che non aerato per dare luogo alla denitrificazione o alla nitrificazione a seconda delle esigenze. Se è necessaria la denitrificazione (per esempio in estate) l’aerazione viene spenta, mantenendo attiva solo la miscelazione della vasca; altrimenti l’aerazione viene attivata ottenendo un processo di nitrificazione.

 Il quarto compartimento è soltanto aerato e permette di realizzare una nitrificazione obbligatoria. Qui, i microorganismi autotrofi ossidano lo ione ammonio a nitrati. Nella zona di nitrificazione ha luogo un maggior assorbimento del fosforo rilasciato dai batteri Bio-P nella zona anaerobica. A causa dello stress a cui vengono sottoposti, i batteri trattengono più fosforo di quello rilasciato; per questo motivo ha luogo la rimozione biologica del fosforo.

Per fornire nitrati nella zona di denitrificazione (secondo compartimento), è previsto un ricircolo della miscela aerata dalla zona di nitrificazione. Il ricircolo è effettuato mediante 2 pompe

82 sommergibili. In alcuni casi, ad esempio durante la stagione invernale, è necessario ricircolare i nitrati nel comparto anaerobico piuttosto che in quello per la denitrificazione per ottenere un maggior volume di denitrificazione, ovviamente a scapito della rimozione biologica del fosforo. Il terzo e il quarto compartimento sono dotati di diffusori a bolle fini. L’aria pressurizzata viene immessa dagli aeratori che sono collocati nella stazione di aerazione. Per controllare il flusso di aria di ciascuna vasca, le condotte di consegna dell’aria sono dotate di valvole regolabili. La fornitura di aria dipende dalla concentrazione di ossigeno disciolto in ogni zona aerata, che è misurata da opportuni misuratori posizionati in ciascuna vasca.

Il dimensionamento delle vasche a fanghi attivi è stato effettuato secondo le linee guida contenute nella ATV, dettagliatamente descritte nel Paragrafo 4.1.1 DIMENSIONAMENTO DEL REATTORE BIOLOGICO.

Di seguito viene riportata la Tabella 32 riassuntiva del dimensionamento delle vasche a fanghi attivi.

Tabella 32 Dimensionamento delle vasche a fanghi attivi

SEDIMENTATORI FINALI

Le linee in uscita dai fanghi attivi si riuniscono e insieme scorrono verso una camera di distribuzione; in uscita da questa camera le linee vengono nuovamente separate e raggiungono i sedimentatori finali.

Il sedimentatore secondario ha lo scopo di fornire un liquido ben chiarificato e anche di garantire un ispessimento e un accumulo del fango da ricircolare.

Per la separazione della fase liquida da quella solida, sono stati scelti due sedimentatori circolari a flusso orizzontale, dotati di raschiatori di fondo per indirizzare il fango verso la zona di raccolta. Il

83 materiale galleggiante e le schiume sulle superficie del sedimentatore, invece, vengono raccolti dalle lame e mandati nella camera di raccolta delle schiume. Le acque chiarificate vengono sfiorate attraverso degli stramazzi triangolari posti lungo il perimetro e giungono nella doppia canalina prevista lungo la circonferenza dei sedimentatori. Le canaline dei sedimentatori si riuniscono e le acque scorrono poi verso il trattamento terziario previsto prima dello scarico nel corpo idrico ricettore.

Il dimensionamento dei sedimentatori finali è stato condotto come indicato nelle linee giuda delle ATV e dettagliatamente descritto nel Paragrafo 4.1.2 DIMENSIONAMENTO DEI SEDIMENTATORI FINALI.

Di seguito viene riportata la Tabella 33 riassuntiva del dimensionamento di tali sedimentatori.

Tabella 33 Dimensionamento dei sedimentatori finali

STAZIONE DI AERAZIONE

L’ossigeno richiesto nel sistema di nitrificazione e di denitrificazione è costituito da tre componenti considerando l’ossigeno necessario per la rimozione di BOD5 e per la nitrificazione meno l’ossigeno

fornito dalla denitrificazione.

Tale ossigeno richiesto per l’aerazione delle vasche a fanghi attivi è fornito tramite insufflazione di aria in pressione prodotta in tre dei quattro aeratori a pale rotanti disponibili. La frequenza e il numero di aeratori in funzionamento sono controllati dalla pressione nella tubazione di distribuzione dell’aria.

STAZIONE DI SOLLEVAMENTO DEL FANGO DI RICIRCOLO E DI SUPERO

Il fango di ricircolo da ciascun sedimentatore finale scorre verso il pozzetto delle pompe per il fango di ricircolo. Due delle tre pompe sommergibili installate sollevano il fango e lo mandano in testa ai trattamenti biologici, dove viene miscelato con le acque reflue in arrivo.

84 Il fango di supero invece viene sollevato da una delle due pompe sommergibili installate e mandato direttamente all’ispessitore meccanico a nastro.

In casi di emergenza il fango di supero viene sollevato e mandato nella camera di distribuzione a monte del sedimentatore primario per permettere un suo ispessimento a gravità insieme al fango primario.

UNITA’ PER IL TRATTAMENTO CHIMICO DEL FOSFORO

Il trattamento chimico del fosforo è previsto per garantire il rispetto del limite di concentrazione allo scarico qualora la rimozione biologica avesse un’efficienza minore di quella prevista in fase di progettazione, alle varie temperature. Le simulazioni effettuate con il modello hanno evidenziato una rimozione biologica non soddisfacente alle basse temperature, si è resa così necessaria l’introduzione di una fase di trattamento per la rimozione chimica del fosforo.

Per la rimozione chimica del fosforo, come già descritto al Paragrafo 3.7.1.1 RIMOZIONE CHIMICA DEL FOSFORO, i reagenti di più diffuso impiego sono il solfato di alluminio [Al2(SO4)3], il cloruro

ferrico [FeCl3] e il policloruro di alluminio.

Relativamente al cloruro ferrico, considerando le reazioni di precipitazione (sotto forma di colloidale), si ha la formazione di precipitati misti di idrossidi e di fosfati, oltre che lo sviluppo di reazioni concomitanti secondarie. Le corrispondenti reazioni possono essere così espresse: FeCl3 + PO43- → FePO4 + 3 Cl-

2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 → 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2 + 6 CO2

In questo caso la reazione di precipitazione dei fosfati comporta il consumo di una mole di FeCl3

per ogni mole di fosfato. Le condizioni ottimali di pH per la precipitazione si hanno nell’intervallo 4,5 - 5,5, ma il processo si compie con buona efficienza anche in condizioni di neutralità.

L’aggiunta di FeCl3 viene effettuata con tre pompe dosatrici a membrana e può avvenire nel flusso

in ingresso al sedimentatore primario o in ingresso ai trattamenti biologici oppure nella vasca dei fanghi grezzi ispessiti.

E’ prevista l’aggiunta di una soluzione con una concentrazione di cloruro ferrico pari a 4,36∙105_mgFeCl

3/l, per un totale di circa 384 kgFeCl3/d.

Per lo stoccaggio del cloruro ferrico è prevista una vasca con una capacità minima di 20m3_.

Per l’impianto di Vranje, in alternativa al tradizionale trattamento chimico del fosforo con cloruro ferrico, è previsto il trattamento per il recupero del fosforo e la produzione di struvite da poter vendere all’industria di fertilizzanti. Le strutture necessarie e i trattamenti previsti sono descritti al Paragrafo PRECIPITAZIONE DEI CRISTALLI DI STRUVITE.