Sistemi di aerazione ad aria diffusa e meccanica delle acque reflue

By: Tom Frankel
Post Date: Agosto 21st 2023

Sommario

1. COME SCEGLIERE IL GIUSTO SISTEMA DI AERAZIONE PER IL TUO IMPIANTO DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE
2. COME FUNZIONA UN SISTEMA DI AERAZIONE DIFFUSA?
3. SISTEMI DI AERAZIONE DIFFUSA — PROS
4. SISTEMI DI AERAZIONE DIFFUSA — CONS
5. COME FUNZIONA UN SISTEMA DI AERAZIONE MECCANICA?
6. SISTEMI DI AERAZIONE MECCANICA — PROS
7. SISTEMI DI AERAZIONE MECCANICA — CONS
8. PERCHE’ L’ARIA DIFFUSA E’ IL MIGLIOR SISTEMA DI AERAZIONE

Ti sei mai chiesto quali sono le differenze tra i tipi di sistemi di aerazione e quali conseguenze hanno per il funzionamento di un impianto di trattamento delle acque reflue?
Esistono due tipi principali di sistemi di aerazione: aerazione meccanica e aerazione diffusa. L’aerazione meccanica opera dalla superficie di una vasca o laguna, mentre l’aerazione diffusa opera tipicamente dal fondo.
I modelli più vecchi di sistemi di aerazione sono spesso sistemi meccanici che hanno servito i loro impianti in modo affidabile per anni. Tuttavia, l’industria delle acque reflue cambia con i nuovi progressi e sempre più impianti si rivolgono all’aerazione diffusa.

Come scegliere il giusto sistema di aerazione per il tuo impianto di trattamento delle acque reflue

Impianti diversi devono dare la priorità a esigenze e obiettivi diversi durante tutto il processo di trattamento delle acque reflue. La scelta di un sistema di aerazione industriale adatto al tuo impianto di trattamento delle acque reflue dipenderà da diversi fattori:

• Volume delle acque reflue
• Composizione delle acque reflue e fabbisogno di ossigeno
• Requisiti di efficienza
• Dimensioni della vasca o della laguna
• Localizzazione e clima della pianta
• Obiettivi di riduzione della manutenzione
• Obiettivi di costo capitale
• Obiettivi di costo di manutenzione
• Obiettivi di costo energetico

Gli impianti di trattamento delle acque reflue possono soddisfare contemporaneamente molte di queste esigenze con la scelta di un sistema di aerazione efficace e di alta qualità.

Sistemi di Aerazione Diffusa delle Acque Reflue

L’aerazione costituisce una parte vitale del processo di trattamento delle acque reflue, in particolare la fase di trattamento secondario. Mescola le acque reflue con l’ossigeno per consentire ai batteri aerobici di digerire le particelle biosolide nell’acqua. L’aerazione svolge un ruolo particolarmente vitale nella fase dei fanghi attivi, durante la quale i batteri si nutrono di materia organica fino a quando fiocchi di materia e batteri si depositano e formano il fango. Il fango ricircola, insieme ai suoi batteri, per migliorare l’ulteriore scomposizione della materia organica all’interno delle acque reflue.
I sistemi di aerazione diffusa delle acque reflue forniscono uno strumento cruciale per questo processo. Pompano piccole quantità d’aria meno concentrate nel liquido per fornire un processo di aerazione altamente efficiente.

Come funziona un sistema di aerazione diffusa?

Un sistema di aerazione diffusa opera tipicamente in verticale. Invia concentrazioni di bolle vicino al pavimento della laguna o del serbatoio di un impianto di acque reflue. Tipicamente, il sistema comprende soffianti, tubi e diffusori a terra. L’aria compressa pompa attraverso i tubi e filtra nell’acqua attraverso i diffusori, che creano minuscole bolle. Le bolle spostano e mescolano l’acqua e creano uno schema di flusso a spirale, trasferendo l’ossigeno nella colonna d’acqua mentre si alzano per aiutare i batteri a svolgere il loro lavoro.
Di solito, i diffusori coprono la maggior parte del pavimento possibile, lasciando un po’ di spazio ai tecnici per camminare e fare la manutenzione. Questa copertura completa consente una distribuzione uniforme dell’ossigeno. Gli impianti possono determinare il numero di diffusori e soffianti necessari considerando il volume e la tipologia del liquame e le dimensioni della vasca di trattamento.
I sistemi di aerazione diffusa sono disponibili in due tipi principali: bolle fini e bolle grossolane. Gli aeratori a bolle fini forniscono una migliore aerazione ed efficienza, mentre gli aeratori a bolle grosse eccellono nella miscelazione e nell’aumento del livello di ossigeno disciolto. Ogni tipo di aeratore a bolle ha requisiti di flusso d’aria specifici, quindi gli operatori dell’impianto devono scegliere soffianti e tubi di conseguenza.

Diffusori a bolle fini

I diffusori a bolle fini sono costituiti da membrane flessibili che contengono migliaia di minuscoli fori e producono bolle da 1 a 3 mm di diametro. Questi diffusori sono disponibili in tre tipi principali:

1. Diffusori a tubo: questi tipi di diffusori hanno una superficie maggiore per consentire il rilascio di più bolle per diffusore. Sono più lunghi e galleggiano in modo più neutro rispetto ai dischi e forniscono la maggior quantità di aria attraverso la minor quantità di tubi in acciaio inossidabile, quindi sono particolarmente adatti ai sistemi di aerazione recuperabili che si solleveranno da un serbatoio per la pulizia.
2. Diffusori a disco: questi diffusori per tutti gli usi sono i più diffusi per i sistemi di aerazione fissi fissati al fondo del serbatoio. Gli aeratori a superficie fissa richiedono una minore manutenzione e in genere durano più a lungo, rendendoli la scelta naturale.
3. Pannelli agugliati: a differenza delle membrane dei diffusori a tubo ea disco, le membrane di questi diffusori di solito non si flettono. Contengono orifizi fissi le cui dimensioni delle bolle rimangono costanti al variare del flusso d’aria. Inoltre diventano molto meno efficienti con serbatoi più profondi e funzionano con contropressione e perdite di carico elevate.

I diffusori a bolle fini non possono funzionare con un flusso d’aria eccessivo o le fessure non si chiudono mai del tutto. Quindi producono bolle grossolane invece di bolle fini. Le minuscole bolle non spostano una grande colonna d’acqua, quindi questi diffusori non contribuiscono a una miscelazione estremamente potente, ma forniscono una miscelazione sufficiente per mantenere in sospensione le tipiche particelle biosolide quando vengono utilizzate come previsto.
L’aggregato di piccole bolle prodotte dai diffusori a bolle fini ha una superficie maggiore rispetto alle meno bolle più grandi prodotte con sistemi a bolle grossolane, quindi sono ideali per il trasferimento di ossigeno e l’efficienza. Le minuscole bolle salgono anche più lentamente, portando a un tempo di contatto più lungo e a un maggiore trasferimento di ossigeno. Generalmente possono funzionare con la metà del flusso d’aria dei diffusori a bolle grossolane.

Diffusori a bolle grossolane

Al contrario, i diffusori a bolle grossolane spostano più acqua con le loro bolle più grandi e si prestano a una miscelazione più forte. Sono anche meno suscettibili alle incrostazioni rispetto ai diffusori a bolle fini perché i loro pori più grandi non si ostruiscono così rapidamente. La miscelazione e la suscettibilità alle incrostazioni sono due attributi importanti negli ambienti di acque reflue con un elevato contenuto di solidi sospesi, quindi i diffusori a bolle grossolane sono superiori ai diffusori a bolle fini in queste situazioni e in altri ambienti in cui altre priorità hanno la precedenza sull’efficienza.
Descriviamo di seguito i pro e i contro dei sistemi di aerazione diffusa.

Sistemi di aerazione diffusa — Pro

I vantaggi degli aeratori diffusi includono quanto segue:

• Miscelazione più completa dal basso verso l’alto: a differenza degli aeratori di superficie per la gestione delle acque reflue, che forniscono una forte miscelazione principalmente in superficie, gli aeratori diffusi forniscono una miscelazione completa in tutte le acque reflue. Poiché le bolle provengono dal basso e salgono verso l’alto, mescolano l’intero serbatoio. Ciò consente ai serbatoi di evitare zone morte in cui possono formarsi fanghi indesiderati.
• Idoneità per serbatoi più profondi: l’aria degli aeratori di superficie non può sempre raggiungere il fondo di un serbatoio profondo. Gli aeratori diffusi, montati sul fondo di un serbatoio, aiutano a evitare questo problema.
• Migliore efficienza di trasferimento dell’ossigeno dell’aeratore di superficie: gli aeratori diffusi forniscono più aria al sistema delle acque reflue per unità di potenza. Gli impianti che passano agli aeratori diffusi da altri modelli registrano in genere un risparmio energetico dal 30 al 40%.
• Basso impatto ambientale: L’elevata efficienza del sistema di aerazione diffusa significa che richiedono molta meno energia per funzionare. Questo li rende una scelta eccezionale per gli impianti che desiderano implementare pratiche operative più ecologiche ed ecologiche.
• Bassa manutenzione: a differenza dei diffusori meccanici, che sono composti da alberi superficiali meccanici rotanti e agitanti, gli aeratori diffusi hanno relativamente meno parti meccaniche. Ciò porta a una manutenzione più semplice e senza problemi. Le piante devono solo pulire periodicamente i diffusori, controllare i filtri dell’aria e monitorare le parti che devono essere sostituite.
• Design flessibile: un impianto di trattamento delle acque reflue può personalizzare le dimensioni del suo sistema di aerazione diffusa in base alle dimensioni del serbatoio o della laguna. Basta aggiungere più diffusori per riempire lo spazio. L’impianto può distanziare equamente i diffusori per una distribuzione uniforme dell’ossigeno o creare una schiera sfalsata, con più diffusori vicino all’imboccatura del serbatoio, per migliorare l’efficienza del sistema.
• Gestione più semplice delle soffianti: a causa della loro maggiore efficienza, i sistemi di aerazione diffusa in genere hanno meno soffianti da mantenere. I soffiatori di un sistema di aerazione diffusa sono solitamente posizionati a terra, piuttosto che nelle acque reflue, quindi è più facile per gli impianti eseguire la manutenzione su di essi. I motori elettrici in genere rappresentano il 90% dei costi energetici di un impianto, quindi la riduzione del numero di soffianti si traduce anche in un maggiore risparmio sui costi.
• Durata e longevità: mentre le numerose parti mobili di un aeratore meccanico si romperanno probabilmente, richiedendo riparazioni e sostituzioni più frequenti, un sistema di aerazione diffusa di qualità durerà fino a dieci anni o più.
• Costi a lungo termine inferiori: con le loro minori esigenze energetiche e di manutenzione, gli aeratori diffusi sono più economici da utilizzare a lungo termine rispetto agli aeratori meccanici.
• Prestazioni affidabili in condizioni meteorologiche estreme: i diffusori sul fondo di un serbatoio delle acque reflue non diventeranno ghiacciati e scivolosi né si guasteranno in condizioni climatiche fredde e rigide.
• Sicurezza: Con un sistema di aerazione diffusa e i suoi motori a terra, nessun cavo elettrico passa attraverso le acque reflue. Ciò porta a un ambiente di lavoro più sicuro per gli operatori e il personale dell’impianto.

Sistemi di Aerazione Diffusa — Cons

Gli svantaggi degli aeratori diffusi includono quanto segue:

• Maggiore complessità: gli impianti di trattamento delle acque reflue devono adattare i loro sistemi di aerazione diffusa alle dimensioni del serbatoio e al carico di acque reflue. Devono fornire la quantità d’aria e il numero di diffusori corretti per soddisfare le esigenze dell’impianto.
• Costi di capitale più elevati: a causa della loro complicata progettazione e installazione, i sistemi di aerazione diffusa spesso costano di più rispetto agli aeratori meccanici.
• Maggiore suscettibilità alle incrostazioni: i fanghi di intasamento e l’accumulo di sostanze chimiche possono formarsi più facilmente nei minuscoli pori dei diffusori che sulle pale dell’elica di un aeratore meccanico.
• Efficienza inferiore in serbatoi molto bassi: per serbatoi poco profondi di pochi centimetri, la potenza di agitazione di un aeratore meccanico fornisce una maggiore efficienza di trasferimento, miscelazione e aerazione dell’ossigeno rispetto ai diffusori a bolle.
• Meno efficacia in ambienti difficili: in ambienti difficili come le acque reflue chimiche, i minuscoli pori del diffusore faticano a mantenere la loro efficienza.
• Nessuna portabilità: sebbene le piante possano spesso spostare gli aeratori meccanici in diverse posizioni del serbatoio staccandoli dai loro ormeggi e riattaccandoli altrove, i sistemi di diffusori sono fissati in posizione.

Sistemi meccanici di aerazione delle acque reflue

A differenza dei sistemi di aerazione diffusa, i sistemi di aerazione meccanica utilizzano alberi e pale dell’elica in rapida rotazione piuttosto che membrane flessibili e minuscole bolle. In genere consentono una miscelazione localizzata più forte e una concentrazione di ossigeno disciolto localizzata più elevata, ma mancano di alcuni dei vantaggi offerti dall’aerazione diffusa.

Come funziona un sistema di aerazione meccanica?

Un sistema di aerazione meccanico convenzionale opera orizzontalmente. Consiste in una pompa e un tubo o un motore che fa girare un’elica. Il sistema raccoglie l’acqua e la spinge fuori. Questa zangolatura crea una corrente e fornisce la miscelazione. Mentre l’acqua ribolle, attira e assorbe l’aria. L’attrezzatura mescola quest’acqua aerata con il resto dell’acqua nel serbatoio o nella laguna e porta costantemente più aria per aerare e mescolare.
La maggior parte dei sistemi di aerazione meccanica sono modulari, con una sola apparecchiatura da installare. Le piante possono installare più sistemi in un serbatoio per una copertura completa. Questi sistemi di aerazione superficiale richiedono in genere che le boe rimangano sulla superficie delle acque reflue.
I seguenti sono tre tipi comuni di sistemi di aerazione meccanica:

1. Aspiratori orizzontali: questi sistemi contengono eliche che girano più o meno orizzontalmente. Spingono l’aria lungo l’albero verticale e nel serbatoio.
2. Aeratori verticali: questi sistemi contengono eliche che girano verticalmente per spingere l’acqua nell’aria.
3. Aeratori a getto: questi sistemi funzionano come una combinazione di entrambi i tipi orizzontali e verticali, con aria iniettata per un’ulteriore aerazione.

Di seguito descriviamo i pro e i contro dell’aerazione meccanica.

Sistemi di aerazione meccanica – Pro

• Forte miscelazione e trasferimento di ossigeno: i forti movimenti di agitazione delle pale dell’elica mescolano efficacemente le acque reflue per trasferire l’ossigeno per l’aerazione e mantenere in sospensione i biosolidi delle acque reflue.
• Semplicità: l’attrezzatura è semplice da installare, utilizzare e spostare per gli impianti di trattamento delle acque reflue.
• Costi di capitale inferiori: poiché non c’è nulla di complesso da progettare o installare, i sistemi di aerazione meccanica spesso hanno un prezzo iniziale inferiore rispetto ai sistemi di aerazione diffusa.
• Maggiore efficacia in vasche molto basse: Per vasche di pochi centimetri, la miscelazione localizzata di un sistema di aerazione meccanica si rivela estremamente efficace.
• Maggiore efficacia in ambienti difficili: a differenza dei sistemi di aerazione diffusa, i sistemi di aerazione meccanica sono composti da metallo, spesso metallo resistente alla corrosione. La loro robusta struttura in metallo li rende ideali per ambienti difficili come le acque reflue chimiche.
• Portabilità: poiché gli aeratori meccanici galleggiano, le piante possono spostarli in punti diversi del serbatoio staccandoli dai loro ormeggi e riattaccandoli altrove.

Sistemi di Aerazione Meccanica — Cons

• Miscelazione localizzata e trasferimento di ossigeno: questi processi funzionano efficacemente in superficie, ma in misura minore nelle profondità del serbatoio. I fanghi indesiderati possono formarsi nelle zone morte dove non avviene la miscelazione.
• Minore efficienza di aerazione: poiché creano meno superficie per il trasferimento di ossigeno e distribuiscono l’ossigeno in modo non uniforme in tutto il serbatoio, i sistemi di aerazione meccanica forniscono un’aerazione meno efficiente rispetto ai sistemi di aerazione diffusa.
• Gestione più difficile delle soffianti: poiché sono meno efficienti, gli aeratori meccanici richiedono più soffianti. Più soffianti significano maggiori lavori di manutenzione. I soffiatori si trovano anche nell’acqua, il che rende più difficile la manutenzione.
• Impatto ambientale: i processi meno efficienti di aerazione meccanica comportano un maggiore fabbisogno energetico.
• Più requisiti di manutenzione: i sistemi di aerazione meccanica hanno più apparecchiature meccaniche da mantenere rispetto ai sistemi di aerazione diffusa.
• Costi operativi più elevati: poiché gli aeratori meccanici richiedono più riparazioni e sostituzioni, sono più costosi da utilizzare a lungo termine.
• Scarse prestazioni in condizioni meteorologiche avverse: gli aeratori di superficie possono diventare ghiacciati a basse temperature e in condizioni meteorologiche estreme i motori possono smettere di funzionare.
• Odori sgradevoli: La formazione di aerosol superficiale causata da aeratori superficiali meccanici porta a odori sgradevoli sulla superficie del serbatoio.
• Meno efficacia per serbatoi molto profondi: la miscelazione fornita dalla forte aerazione superficiale si assottiglia molto rapidamente lontano dalla fonte. Per serbatoi di grandi dimensioni, gli aeratori superficiali meccanici spesso forniscono una portata limitata e si formano fanghi indesiderati nelle zone morte dove non si verifica alcuna miscelazione.
• Meno sicurezza: i cavi elettrici nelle acque reflue creano un ambiente più pericoloso per gli addetti alla manutenzione.

Perché l’aria diffusa è il miglior sistema di aerazione

Per costi di sistema inferiori, attrezzature durevoli e all’avanguardia e un minor carico di riparazioni e sostituzioni per gli impianti di trattamento delle acque reflue e le squadre di manutenzione, i sistemi di aerazione diffusa sono di gran lunga la scelta migliore. Aumentano il trasferimento di ossigeno e l’efficienza di aerazione, forniscono una miscelazione uniforme e mantengono alti i livelli di ossigeno in modo che i batteri aerobici utili prosperino e funzionino in modo efficace.
Se il tuo impianto desidera rinnovare la sua aerazione esistente e passare a un sistema efficiente, ad alta tecnologia, a basso costo e facile da gestire, il passaggio all’aerazione diffusa fornirebbe tutti questi vantaggi e altro ancora.

Contatta SSI Aeration Informazioni sui sistemi di aerazione diffusa

SSI Aeration è qui per tutte le vostre esigenze di aria diffusa. Offriamo diffusori a bolle fini, diffusori a bolle grossolane, diffusori a disco ea tubo, una varietà di rivestimenti protettivi brevettati di alta qualità, sistemi di diffusori recuperabili e una gamma di opzioni per adattarsi a diverse esigenze di budget. I nostri sistemi di aerazione diffusa sono innovativi ed efficienti dal punto di vista energetico e siamo leader globali nella progettazione, produzione e installazione. Contattaci oggi stesso.

Tom Frankel

Mr. Frankel co-founded SSI in 1995 with experience in design and distribution of engineered systems. He is in charge of sales, marketing and operations in the company. Mr. Frankel holds multiple US patents related to diffusers. He is a graduate of Washington University in St. Louis.