Dalla A alla Z delle fasi di trattamento delle acque reflue industriali

L'uso dell'acqua per scopi industriali, commerciali e domestici aggiunge contaminanti indesiderati ai nostri corpi idrici che alterano le proprietà fisiche e chimiche dell'acqua, rendendola inadatta all'uso e pericolosa dal punto di vista ambientale. Le acque reflue devono quindi essere sottoposte a una serie di processi di trattamento per migliorare la qualità dell'acqua, portandola così a standard ambientali, sanitari e di sicurezza.

Il trattamento delle acque reflue avviene solitamente in tre fasi: primaria, secondaria e terziaria. Esistono serie di parametri fisici, chimici e biologici come colore, odore, torbidità, pH, COD, BOD, contenuto di azoto, TDS e contenuto di agenti patogeni che regolano la riutilizzabilità e la trattabilità delle acque reflue. Ogni fase del trattamento garantisce che i parametri delle acque reflue siano più vicini al rispetto.

1. Trattamento primario delle acque reflue

Il trattamento iniziale degli effluenti industriali avviene durante il trattamento primario in cui i solidi sospesi come plastica, legno, grasso ecc. vengono rimossi fisicamente. Qualsiasi tipo di materiale colloidale presente nell'acqua viene sottoposto a trattamento chimico, mediante flocculanti e coagulanti che flocculano insieme al materiale colloidale contaminante e lo fanno depositare sul fondo della vasca di trattamento. È in questa fase che il pH dell'effluente viene neutralizzato utilizzando un acido o un alcali prima che le acque reflue vengano inviate al trattamento secondario delle acque reflue. Questo è un passaggio necessario per promuovere la crescita microbica nella fase di trattamento delle acque reflue secondarie. I microbi preferiscono un ambiente a pH quasi neutro per nutrirsi, prosperare e replicarsi.

2. Trattamento secondario delle acque reflue

Il trattamento primario delle acque reflue è seguito dal trattamento secondario delle acque reflue che è il cuore del processo di trattamento delle acque reflue. Il trattamento secondario è anche noto come processo di trattamento biologico in cui l'effluente trattato primario viene ulteriormente trattato utilizzando agenti biologici che causano l'ossidazione del carbonio e la rimozione di altri nutrienti. Il trattamento secondario delle acque reflue viene effettuato utilizzando agenti biologici come enzimi o microrganismi.

A. Trattamento secondario delle acque reflue mediato da enzimi

Gli enzimi sono molecole proteiche biologiche non viventi che catalizzano una reazione biochimica. Nei processi di trattamento delle acque reflue secondarie mediate da enzimi, gli enzimi trattano l'acqua attraverso una reazione enzima-substrato, in cui l'enzima si attacca a un sito del substrato e provoca la degradazione del substrato. Il rovescio della medaglia è che l'uso di enzimi diventa un affare costoso considerando i continui requisiti in grande volume. A causa della specificità del substrato degli enzimi, gli inquinanti organici aggiuntivi non possono essere degradati. Rimangono inoltre altamente sensibili ad eventuali fluttuazioni dell'ambiente che possono facilmente renderli inattivi e quindi con necessità di essere sostituiti. Hanno anche bisogno di un'infrastruttura specifica da impiegare in un impianto di trattamento.

B. Trattamento secondario delle acque reflue mediato da microbi

La degradazione microbica delle acque reflue è il metodo più versatile, efficace e semplice per il trattamento secondario delle acque reflue . Il trattamento microbico degli effluenti può facilmente degradare la maggior parte degli inquinanti organici che si trovano comunemente nelle acque reflue. I microbi utilizzano questi inquinanti organici come fonte di cibo scomponendo i composti organici tossici ad alto peso molecolare in acqua, anidride carbonica, biomassa e altri sottoprodotti più piccoli e non tossici. La capacità dei microbi di sopravvivere, adattarsi, moltiplicarsi e degradare in modo non specifico qualsiasi inquinante organico lo rende la soluzione più economica ed efficiente per il trattamento delle acque reflue secondarie. È consigliabile utilizzare un prodotto microbico costituito da un consorzio di microbi altamente tenaci e scientificamente selezionati in grado di indirizzare un'ampia varietà di composti organici semplici e recalcitranti per ottenere risultati migliori durante il trattamento secondario delle acque reflue.

2.1. Modalità di trattamento secondario delle acque reflue

Il processo di trattamento secondario può essere principalmente classificato in trattamento aerobico e anaerobico, a seconda che i microbi nel sistema di trattamento richiedano la presenza di ossigeno per sopravvivere e trattare l'acqua che entra nel sistema.

2.1. Trattamento aerobico:

Nel trattamento aerobico, la degradazione microbica dell'effluente avviene in presenza di aria/ossigeno, che viene fornita meccanicamente da aeratori. Il consumo di energia per far funzionare continuamente gli aeratori e monitorare i parametri del serbatoio secondario rende costoso il trattamento anaerobico. Ma la rapida ed efficiente degradazione degli inquinanti in condizioni aerobiche gli conferisce un vantaggio rispetto al trattamento anaerobico. Il degrado più rapido degli inquinanti garantisce un tempo di ritenzione inferiore per gli effluenti, riducendo a sua volta il fabbisogno di ampio spazio terrestre. La tecnologia aerobica è impiegata da varie tecnologie come:

Trattamento a fanghi attivi – È la tecnologia più comunemente utilizzata nel trattamento secondario delle acque reflue. In questo processo i microrganismi ei solidi vengono sospesi nella vasca mediante grandi aeratori e agitatori. I microbi interagiscono con gli inquinanti organici e li degradano. I solidi e i microbi floccano insieme per formare fiocchi come solidi sospesi di liquori misti (MLSS). Dopo aver ottenuto il trattamento effluente desiderato, il liquido miscelato viene scaricato nel chiarificatore secondario dove il fango si deposita sul fondo e il surnatante viene ulteriormente sottoposto a trattamento terziario. Una parte dei fanghi viene riciclata all'unità di trattamento secondario e questa funge da seme per l'ulteriore trattamento delle acque reflue in ingresso. I microbi in questi fanghi sono già preacclimatizzati al carico organico nell'acqua, rendendo così il processo di degradazione più rapido ed efficiente.

Reattori a biofilm a letto mobile (MBBR) : anche gli MBBR sono un tipo di processo a fanghi attivi ma i microbi sono attaccati sulla superficie del supporto di polietilene come biofilm. Questi vettori inerti possono spostarsi facilmente all'interno del serbatoio di aerazione fornendo un facile accesso per l'interazione microbica e rifiuti grazie alla sua superficie più ampia. Il loro movimento facilita un tasso di degrado più elevato.

Reattori batch sequenziali (SBR) : Funziona per il riempimento e il prelievo del sistema a fanghi attivi a intervalli specifici durante il processo di trattamento. Dopo il trattamento si interrompe l'aerazione e l'agitazione e si consente la decantazione dei fanghi. Il supernatante trattato viene quindi prelevato dall'uscita. In questo processo per il trattamento secondario delle acque reflue, è possibile ottenere equalizzazione, aerazione e chiarificazione in un unico sistema.

Bioreattori a membrana: la combinazione del trattamento biologico delle acque reflue come i fanghi attivi insieme a processi a membrana come la microfiltrazione (MF) o l'ultrafiltrazione (UF) può essere ottenuta con i bioreattori a membrana. L'unità di filtrazione è posta all'interno del reattore biologico e l'effluente viene prelevato attraverso l'unità di filtrazione mantenendo la biomassa microbica all'interno del reattore.

2.1.2. Trattamento anaerobico-

Il trattamento microbico degli effluenti in assenza di aria/ossigeno è noto come trattamento anaerobico. Questa degradazione è effettuata da microrganismi anaerobici. È un metodo conveniente per il trattamento secondario delle acque reflue in quanto non richiede un elevato apporto di energia. Sebbene l'apporto energetico per sistemi come agitatori e monitoraggio dei dati in tempo reale sia minimo, il requisito di spazio per il trattamento di grandi volumi di effluenti con tempi di ritenzione più elevati è molto più elevato rispetto alle controparti aerobiche. Le tecnologie utilizzate nel trattamento anaerobico comprendono:

Lagune anaerobiche : il bacino di terra artificiale come gli stagni che fornisce condizioni anaerobiche per il trattamento degli effluenti è chiamato lagune anaerobiche. Gli effluenti vengono mantenuti nelle lagune e addizionati con potenziali microbi anaerobici per la degradazione degli inquinanti. Questa tecnologia richiede tempi di ritenzione più elevati rispetto a qualsiasi altro sistema anaerobico.

Reattori ASB (Coperte di fanghi anaerobici): in questo processo, l'affluente viene fatto passare attraverso una coltre di fiocchi o fanghi granulari in condizioni anaerobiche. Il flusso dell'effluente può essere verso il basso o verso l'alto. Il reattore anaerobico a coltre di fanghi (UASB) upflow è la tecnologia ASB più comunemente utilizzata.

Reattori a filtro anaerobici. In questo processo, l'effluente viene lasciato passare attraverso filtri anaerobici con biofilm trattenuti sulla sua superficie. Il filtro contiene un supporto inerte che può essere di origine sintetica o naturale. I filtri possono essere azionati con flusso ascendente o discendente.

Rimozione dell'azoto mediante nitrificazione e denitrificazione: questo metodo di trattamento secondario delle acque reflue utilizza una combinazione di trattamento aerobico seguito da un trattamento anaerobico per la rimozione di nutrienti come l'azoto. L'azoto è solitamente presente nell'acqua sotto forma di ammoniaca a pH alcalino, ione ammonio a pH acido e azoto ammoniacale a pH neutro. Il processo di rimozione dell'azoto è un processo in due fasi chiamato nitrificazione e denitrificazione.

Trattamento terziario delle acque reflue

Il trattamento terziario delle acque reflue è il processo di trattamento finale che utilizza una combinazione di processi fisici e chimici per rimuovere i patogeni microbici dannosi e le forme di vita superiori dalle acque reflue. Può comportare un metodo fisico di separazione come la filtrazione seguito da un ulteriore trattamento di disinfezione fisico/chimico. Possono essere impiegati anche altri metodi. A volte per mancanza di risorse, questa parte del trattamento viene del tutto saltata. Ciò rende ancora più importante che il trattamento secondario delle acque reflue sia il più efficiente possibile.

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