6. CARATTERISTICHE TECNICHE DEI COMPONENTI L’IMPIANTO DI DEPURAZIONE
6.1 Flottatori
Nell’impianto sono presenti due flottatori “gemelli” (figura 14) , i quali assolvono la funzione di separare la parte solida contenuta nelle acque di processo, costituita essenzialmente da residui della produzione della carta come aggregati di fibre.(figura 15)
Figura 15: flottatore vuoto
Il tipo di flottazione utilizzata è quello della flottazione ad aria disciolta (D.A.F.) che utilizza la dissoluzione dell’aria nell’acqua per la generazione di microbolle (figura 16).
Il processo utilizza delle bolle d’aria molto fini per sostenere e far galleggiare i solidi (fiocchi, fibre)che si intendono separare dall’acqua. Le bolle sono generate dal reattore di saturazione aria (A.S.R.) disciogliendo una certa quantità d’aria nell’acqua sotto pressione. Il reattore A.S.R. raggiunge una efficienza di scioglimento superiore al 90% del valore teorico previsto dalla Legge di Henry. Successivamente, quando la pressione nel reattore è riportata al valore atmosferico, si libera una grande quantità d’aria sottoforma di microbolle che si mescolano con i solidi contenuti nell’acqua da trattare.
La spinta di galleggiamento dell’insieme bolla-particella, fa emergere velocemente sulla superficie della vasca i solidi creando uno strato di flottato, il quale è continuamente rimosso da un raccoglitore a spirale (figura 17). Altro materiale solido è raccolto sul fondo della vasca in un apposito pozzetto e allontanato quindi dal sistema. I solidi flottati e sedimentati, una volta raccolti, sono reinseriti nel ciclo di produzione della carta.
L’acqua chiarificata è raccolta tramite una tubazione anulare forata immersa nella vasca e mandata quindi al successivo stadio del trattamento di depurazione (figura 18).
Figura 17: flottatore e particolare del cucchiaio
I due flottatori sono stati progettati per lavorare sia in parallelo, sia singolarmente nel caso che uno dei due non sia funzionante per motivi di manutenzione o guasti.
E’ da notare che per facilitare il recupero dei solidi, nei due flottatori è immessa una certa quantità di flocculante anionico, con lo scopo di fare aumentare le dimensioni delle particelle solide, e quindi facilitare lo stesso processo di flottazione.
Dal punto di vista tecnico ciascun flottatore è formato da due unità principali:
1. unità di flottazione (D.A.F.);
2. reattore di saturazione aria (A.S.R.).
Il tipo di flottatore utilizzato può operare in diverse modalità di pressurizzazione dell’acqua, a seconda delle situazioni:
_ Pressurizzazione parziale: nel reattore A.S.R. è pressurizzata solo una parte dell’acqua da trattare (come nel nostro caso);
_ Pressurizzazione totale: tutta l’acqua da trattare è pressurizzata;
_ Pressurizzazione su ricircolo: viene pressurizzata parte dell’acqua già chiarificata.
Poiché i due flottatori sono uguali, effettuiamo la caratterizzazione soltanto per uno.
Le portate dei prodotti chimici immessi nei flottatori e nei successivi stadi di depurazione saranno trascurate dai bilanci di massa data la loro esiguità rispetto alle portate in gioco.
PORTATE IN ENTRATA:
- Acque sporche dal circuito di pressurizzazione: Qsporche = 100 m3/h
- Flocculante anionico: Qflocc = 0.5 m3/h
PORTATE IN USCITA:
- Solidi e schiume alla fun pump: Qsolidi = 10 m3/h
-Acque al serbatoio di raccolta: Qserbatoio = 90 m3/h
BILANCIO DELLE PORTATE: Qin =Qsporche
Qout =Qserbatoio +Qsolidi
CARATTERISTICHE DELLA VASCA: - Forma: circolare
- Volume utile: Vutile = 200 m3
VERIFICA DELLA VASCA:
La verifica viene effettuata prendendo in considerazione il tempo di permanenza nella vasca. Questo può essere stimato conoscendo il volume della vasca e della portata in ingresso:
tpeffettivo = Vutile / Qin
tpeffettivo = 0.2 h
CRITERI DI DIMENSIONAMENTO
Per il dimensionamento di tale apparecchiatura non vengono eseguiti calcoli particolari; è compito del progettista, sulla base della sua esperienza e dei modelli di riferimento di cui dispone, dare indicazioni riguardo alle dimensioni della vasca. Queste ultime devono essere sufficienti, oltre che ad accogliere la portata di acqua richiesta, a garantire la correttezza del processo di separazione tra i fiocchi di materiale solido, portati verso l’alto dalle bolle d’aria e l’acqua stessa; per la riuscita di tale proposito è necessario che il tempo di permanenza si mantenga attorno ai 30 minuti e che l’alimentazione e l’uscita dalla vasca siano posizionate in modo da agevolare la separazione, senza generare eccessiva turbolenza.
Il tipo di flottatore è stato dimensionato in base alle tabelle fornite dal costruttore, esposte qui di seguito (figura 19).
Figura 19: Tabelle per dimensionare i flottatori
6.2 Selettore fanghi
Le due portate provenienti dai flottatori sono convogliate in una tubazione e dirette al successivo stadio di depurazione, costituito dal selettore fanghi (figura 20). Al selettore arriva anche la portata dei fanghi di ricircolo.
Figura 20: selettore fanghi
Nel selettore il substrato carbonioso è presente ad elevate concentrazioni (il COD presente è costituito essenzialmente da fibre e amido), ma il tempo di contatto tra i batteri e substrato non è sufficiente per consentirne la crescita; in queste condizioni i batteri fiocco formatori sviluppano la capacità di immagazzinare nelle loro cellule il substrato carbonioso e così facendo finiscono con il prevalere rispetto ad ai batteri filamentosi che non posseggono tale proprietà. Il substrato carbonioso catturato nel selettore viene metabolizzato nel successivo bacino aerobico. L’energia necessaria ai batteri per immagazzinare il COD solubile è fornita dall’ossidazione di una piccola parte del COD stesso con nitrati.
La selezione dei batteri fiocco formatori in condizioni di crescita sbilanciata (cattura del COD e metabolizzazione dello stesso avvengono in due momenti distinti) è dovuta al fatto che essi sono più veloci a catturare il COD rispetto ai batteri filamentosi.
Limitare il numero dei batteri filamentosi evita i problemi di “bulking filamentoso” che, se da un lato produce un effluente molto limpido , con pochi solidi sospesi dispersi, dall’altro causa difficoltà di compattazione, sedimentazione ed ispessimento del fango nel sedimentatore secondario. Otterremo quindi una bassa concentrazione del fango sedimentato ed alti valori dell’indice SVI.
All’interno del selettore sono immessi i nutrienti favoriscono lo sviluppo dei batteri fiocco-formatori (figura 21). Le sostanze immesse sono:
_ soluzione di 20 l/h di urea al 25%;
Figura 21: selettore; si vede l’imbuto con cui vengono dosati i nutrienti
PORTATE IN ENTRATA:
-Acque trattate dai flottatori: Qflott = 180 m3/h
-Fanghi biologici di ricircolo: Qric = 180 m3/h
-Soluzione di urea: 90 l/h al 25%; -Acido fosforico: 9 l/h al 75%. PORTATE IN USCITA:
Qselett = 360 m3/h
BILANCIO DELLE PORTATE: Qin = Qflott + Qric
Qout = Qselett
CARATTERISTICHE DELLA VASCA: - Forma: cilindrica
- Volume utile: Vutile = 480 m3
VERIFICA DELLA VASCA:
Tempo di permanenza in vasca: tpeffettivo = Vutile / Qin
tpeffettivo = 1.33 h
CRITERI DI DIMENSIONAMENTO
Il dimensionamento di tale apparecchiatura è finalizzato all’individuazione di un tempo di permanenza necessario all’adsorbimento dei solidi sospesi sui fiocchi di fango attivo; tutto questo ha lo scopo di limitare l’insorgere di alcuni fenomeni spiacevoli come il bulking, accompagnato da valori dell’indice SVI troppo elevati. Le dimensioni della vasca non rispondono a precise equazioni matematiche, ma piuttosto a
