Capitolo 5
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’IMPIANTO
ARETUSA
Introduzione
L’impianto di trattamento delle acque provenienti dai depuratori di Rosignano e Cecina da un punto di vista processuale realizzerà principalmente quattro obiettivi:
- abbattimento dei solidi sospesi (SS), per assicurare un effluente perfettamente stabile;
- affinamento per via biologica al fine di ottenere un’acqua con un basso carico residuo organico ed inorganico con particolare riferimento all’eliminazione di oli, grassi, tensioattivi ed alla riduzione dell’ammoniaca;
- abbattimento, tramite adsorbimento su carboni attivi, di tensioattivi e di altri inquinanti difficilmente biodegradabili;
- sterilizzazione spinta dell’acqua mediante raggi ultravioletti.
ACQUA DEPURATA MISCELAZIONE PACCHI LAMELLARI A TRATTAMENTO FANGHI A UTILIZZATORE FINALE FILTRI BIOLOGICI FILTRI A SABBIA STERILIZZATORI U.V.
FILTRI A CARBONE ATTIVO E FLOCCULAZIONE
ARIA
ACCUMULO VASCA
⇒
5.1 Alimentazione ed equalizzazione
L’acqua proveniente dai depuratori di Rosignano e Cecina arriva alla vasca di raccolta avente dimensioni tali da garantire una portata giornaliera costante.
Nella vasca iniziale oltre all’equalizzazione si opera l’omogeneizzazione della qualità dell’acqua e l’ossigenazione del refluo.
L’acqua proviente da un trattamento biologico presenta un forte contenuto di ammoniaca particolarmente rilevante nei periodi estivi, come verificato nella sperimentazione eseguita con impianto pilota.
Questo indica che la reazione di nitrificazione non riesce a completarsi e soprattutto a causa di un’ossigenazione insufficiente nella vasca di ossidazione; questo problema si presenta soprattutto per l’acqua proveniente dall’impianto di Rosignano.
L’acqua risulterà quindi carente di ossigeno, ma ricca di batteri che possono continuare anche nella vasca di stoccaggio il processo biologico. Questo fatto se non adeguatamente controllato potrebbe dar luogo, in mancanza di ossigeno a fenomeni di degradazione anaerobica con conseguente sviluppo di odori molesti. Per quanto riguarda l’acqua proveniente dal depuratore di Cecina non si evidenzia dalle analisi fornite una carenza di ossigenazione come per l’acqua di Rosignano, ma è presumibile che anche in questo caso l’acqua dopo aver percorso la condotta da Cecina a Rosignano presenti anch’essa, una volta arrivata all’impianto, problemi di carenza di ossigeno.
Alla vasca iniziale, oltre all’equalizzazione, sono riciclati anche i controlavaggi dei filtri a sabbia e dei filtri a carbone attivo e con essi una certa quantità di solidi sospesi. Questi, se presenti in grande quantità, potrebbero generare indesiderati fenomeni di sedimentazione; per questo è stato previsto nella vasca un adeguato
5.2 Flocculazione
Dalla vasca di equalizzazione, l’acqua è inviata per mezzo di pompe sommerse al trattamento di flocculazione, questa parte dell’impianto è stata suddivisa in tre zone distinte per ottimizzare il processo (vedi rappresentazione schematica dell’impianto).
• Nel primo comparto si opera una breve ed energica miscelazione delle acque grazie all’azione di agitatori di tipo veloce e vengono aggiunti i coagulanti (in particolare policloruro di alluminio PAC) che hanno il compito di destabilizzare le sospensioni colloidali, attraverso meccanismi di neutralizzazione delle cariche superficiali presenti sui colloidi.
• Nel secondo comparto si opera un’agitazione media e sufficientemente lunga per favorire la formazione dei fiocchi minimizzandone la rottura; inoltre viene dosato, con lo scopo di favorire la coagulazione, un polielettrolita anionico che facilita l’agglomerazione degli idrossidi metallici che precipitano.
• Infine, nel terzo comparto viene effettuata un’agitazione lenta per favorire l’accrescimento dei fiocchi formatisi, al fine di ottenere fiocchi facilmente sedimentabili.
I passaggi tra un comparto di agitazione e l’altro sono stati realizzati in modo da evitare percorsi preferenziali ed eccessive perdite di carico. La velocità dell’acqua inoltre è stata mantenuta piuttosto bassa per evitare la disgregazione dei fiocchi formatisi, fenomeno che porterebbe ad una diminuzione del rendimento del sedimentatore.
5.3 Chiarificazione
La fase di flocculazione è seguita dalla chiarificazione che viene effettuata in bacini statici con fondo a tramoggia nei quali sono installati pacchi lamellari. Si riportano nelle Figure 18-19 lo schema di una vasca di chiarificazione e nella Figura 20 il disegno di un modulo a pacchi lamellari installato nella vasca stessa.
Sludge
Baffle
Effluent
60o Plates Lamella
Figura 19 – Schema di una vasca di chiarificazione. Figura 20 – Modulo a pacchi lamellari
I sedimentatori a pacchi lamellari, per avere un’elevata efficienza di abbattimento dei fiocchi, devono essere generosamente dimensionati.
I fiocchi uscenti dalla flocculazione, infatti, sono piuttosto leggeri ed il contenuto dei solidi sospesi nelle acque che arrivano all’impianto di trattamento è piuttosto basso (soprattutto per quanto riguarda le acque provenienti dal depuratore di Rosignano) con conseguente difficoltà di sedimentazione. Questo avviene perché l’uso dell’alluminio, nonostante produca la migliore coagulazione, produce comunque fiocchi molto leggeri e quindi difficilmente separabili con un fango allo stesso modo difficilmente addensabile, si crea così una fuga di una certa quantità di fiocchi formatisi se non si opera a velocità di risalita basse.
Nel corso della sperimentazione con impianto pilota si è verificato che in generale il contenuto di solidi sospesi in uscita dall’impianto di Rosignano è piuttosto basso non consentendo di avere un efficace effetto massa sulla sedimentazione. Questo problema è stato migliorato dalla miscelazione dell’acqua con quella proveniente da Cecina (non ancora attivo), che presenta un contenuto di solidi sospesi maggiore e con il riciclo dell’acqua di lavaggio dei filtri che apporterà nella fase di sedimentazione un’ulteriore quantità di solidi sospesi nonché di prodotto chimico già utilizzato e sfuggito al sedimentatore. Il sedimentatore è stato progettato sulla base dei dati ottenuti in fase di sperimentazione, considerando anche la probabilità di avere variazioni della qualità dell’acqua nonché per variazioni di carico.
Al fine di aumentare la flessibilità dell’impianto è stato inoltre predisposto un sistema di by-pass mediante paratoie, per andare direttamente ai filtri a sabbia, qualora si rendesse necessario.
L’ ingresso dell’acqua all’interno di ogni compartimento di sedimentazione, identificato da una tramoggia, è operato mediante un tubo direzionato verso il basso il cui flusso è interrotto da un tegolo diffusore. Questo permette una buona diffusione e evita eventuali perturbazioni sia al letto di fanghi sia al
flusso all’interno dei pacchi lamellari.
Per consentire eventuali operazioni di pulizia e manutenzione è stata prevista anche la suddivisione della sezione iniziale dell’impianto in due parti completamente separate.
5.4 Scarico e Raccolta dei Fanghi
Data la qualità dell’acqua in ingresso all’impianto, le quantità dei fanghi prodotti sono piuttosto contenute. Questi vengono scaricati da ciascuna tramoggia con un sistema temporizzato e non con scarico continuo, per evitare perturbazioni all’interno delle apparecchiature.
I fanghi scaricati arrivano ad una vasca di raccolta e da questa sono inviati al sistema di trattamento fanghi esistente già presso il depuratore di Rosignano. Questo non crea problemi al depuratore, in quanto i fanghi prodotti dall’impianto di post-trattamento sono costituiti essenzialmente da solidi sospesi e materiale organico sfuggiti ai normali trattamenti del depuratore e quindi sono simili a quelli prodotti nel depuratore stesso.
La vasca di raccolta fanghi è munita di sistema di aerazione per evitare fenomeni di tipo anaerobico che porterebbero allo sviluppo di odori sgradevoli e inoltre permette un’agitazione.
E’ stato previsto anche un sistema di ricircolo dalla vasca di raccolta fanghi alla sezione di flocculazione nel caso ci fosse bisogno di fornire “germi” di flocculazione necessari allo sviluppo adeguato dei fiocchi.
5.5 Filtrazione a sabbia e biologica
L’acqua chiarificata, con un basso contenuto di solidi sospesi, in uscita dal sedimentatore a pacchi lamellari, viene alimentata per gravità alla sezione di filtrazione a sabbia costituita da quattro vasche. In Figura 21 si riporta lo schema di un comune filtro a sabbia.
L’alimentazione del singolo filtro è effettuata mediante paratoia e relativo stramazzo per la regolazione della portata; la paratoia ha la funzione di isolare il filtro impedendo che l’alimentazione continui durante le fasi di controlavaggio. Il singolo filtro a sabbia è costituito da una vasca di cemento con falso fondo. Questo ultimo è di fondamentale importanza per ottenere una buona raccolta dell’acqua in fase di filtrazione ed un’altrettanto buona distribuzione dell’aria e dell’acqua in fase di controlavaggio.
Nella parte superiore del filtro è disposto lo strato filtrante e l’acqua, attraversandolo dall’alto verso il basso, vi deposita le particelle sospese e passa poi al di sotto del falso fondo dove si raccoglie per poi fuoriuscire dal filtro.
Per un buon funzionamento dei filtri a sabbia, sono stati previsti tutta una serie di controlli e regolazioni quali: misure di livello, misure di perdite di carico sul letto, misure di portata prodotta per ciascun filtro, valvola di regolazione di livello e di portata.
Il sistema di controlavaggio sarà completamente automatico e monitorato dal sistema di controllo.
L’inizio del controlavaggio potrà essere comandato a scelta:
• Dalla misura della portata di uscita del filtro;
• Dalla misura di perdita di carico nel letto filtrante;
Raw Water In
Treated Water Out/ Backwashing System
Wash Water Disposal
Backwash Water Overflow
Treatment Downflow
Sand/GAC Gravel Water Level During Treatment
Water Level During Backwashing
Foto filtri a sabbia: impianto ARETUSA.
Per quanto riguarda filtri biologici, risultano particolarmente importanti i diffusori d’aria, posti sul fondo del filtro, che garantiscono un’adeguata ossigenazione dell’acqua, al fine di rendere possibile l’attività ossidativa della biomassa adesa sulla sostanza organica disciolta nell’acqua trattata.
In questo modo i filtri riescono a portare avanti quei processi depurativi in gran parte effettuati già nei depuratori, fino ad un grado di conversione molto elevato, sia per quanto riguarda il materiale organico sia per quanto riguarda l’ammoniaca.
I filtri biologici a carbone attivo operano a gravità con portata e livello costante. Tale impostazione richiede una regolazione in continuo per bilanciare le crescenti perdite di carico nel letto filtrante dovute al progressivo intasamento.
determinata da una valvola, continuamente decrescente al crescere dell’intasamento del filtro. In pratica il filtro opera sempre in condizioni di perdita di carico massima ed entra in controlavaggio quando viene ad annullarsi la perdita di carico aggiuntiva.
I filtri biologici non hanno il compito di trattenere solidi sospesi che sono eliminati pressoché interamente nelle sezioni precedenti dell’impianto, quindi i fenomeni di intasamento risulteranno poco presenti e di conseguenza i controlavaggi saranno molto meno frequenti rispetto a quelli dei filtri a sabbia.
5.6 Adsorbimento su carboni attivi
Dopo la sezione di filtrazione biologica, l’acqua viene inviata ad un altro stadio di filtrazione/adsorbimento su carboni attivi.
Questa sezione, costituita da otto filtri in pressione riempiti da carbone attivo granulare, opera prevalentemente in adsorbimento. Non si può tuttavia escludere la presenza di un’attività biologica, seppur minima, anche su questi filtri.
Nei filtri in pressione si opera la finitura del trattamento e si eliminano le restanti tracce di oli e tensioattivi. Inoltre vengono catturati eventuali solidi sospesi sfuggiti alle precedenti sezioni.
Oltre a svolgere la funzione di ulteriore affinamento delle qualità dell’acqua, questa sezione consente un trattamento di sicurezza nei confronti di eventuali ed improvvisi picchi di inquinanti, garantendo all’utilizzatore finale un effluente sempre e comunque sicuro, in relazione agli impieghi a cui sarà destinato.
Foto GAC: impianto ARETUSA. .
5.7 Sterilizzazione finale
L’acqua proveniente dai filtri in pressione a carbone attivo, subisce un ultimo trattamento di sterilizzazione mediante raggi ultravioletti (si riporta lo schema di uno sterilizzatore UV in Figura 23).
Questa tecnica di disinfezione ha il vantaggio di non utilizzare prodotti chimici, riducendo i rischi per gli operatori e scongiurando la possibile formazione di composti secondari indesiderati.
Tale trattamento presenta inoltre maggiore efficacia nei confronti di elementi patogeni e vista la già buona qualità dell’acqua per quanto concerne i solidi sospesi, permette trattamenti veloci, con tempi di contatto molto bassi, con conseguenti vantaggi economici rispetto ad altre tecniche di disinfezione.
Al fine di mantenere in ottimo stato la disinfezione, sarà necessario procedere al lavaggio delle lampade, cosa che avviene velocemente e senza grossi oneri.
