Reattore a biofilm a letto mobile (MBBR) rispetto al sistema convenzionale a fanghi attivi (CAS)

By: Tom Frankel
Post Date: Settembre 25th 2023

Le comunità e gli ecosistemi di tutto il mondo fanno affidamento sul trattamento delle acque reflue per ottenere acqua sana e pulita. L’acqua pulita è essenziale sia per l’uso municipale che industriale. Aiuta inoltre a ridurre la trasmissione di malattie e garantisce un ambiente sostenibile e prospero per le generazioni a venire.

Uno dei modi migliori per realizzare la pulizia delle acque reflue è attraverso vari processi di aerazione che funzionano per rimuovere le sostanze pericolose dall’acqua. Ciò che questi processi lasciano dietro di sé è acqua pulita e sana che i comuni e le imprese possono rilasciare in sicurezza nell’ambiente. Due comuni sistemi di depurazione dell’acqua tra cui le organizzazioni devono scegliere sono il sistema convenzionale a fanghi attivi (CAS) e il sistema con reattore a biofilm a letto mobile (MBBR).

Sommario

1. Parti di un sistema CAS
2. Vantaggi del sistema CAS
3. Contro del sistema CAS
4. Parti di un sistema MBBR
5. Vantaggi del sistema MBBR
6. Contro di MBBR
7. MBBR rispetto al tradizionale trattamento delle acque reflue
8. Come le organizzazioni determinano quale sistema è adatto a loro
9. Contatta gli esperti di SSI Aeration, Inc. per determinare quale sistema è adatto a te

Parti di un sistema CAS

Il sistema convenzionale a fanghi attivi è uno dei processi di aerazione più comuni per il trattamento delle acque reflue. Chiamato anche sistema tradizionale a fanghi attivi, questo processo esiste da oltre cento anni, rendendolo un metodo collaudato per pulire l’acqua. Il processo CAS si basa su microrganismi e aerazione per separare i fanghi dall’acqua. Per far funzionare il sistema CAS sono necessari diversi componenti e parti.

Esistono vari modelli del processo CAS, ciascuno con le proprie fasi specifiche. Nonostante queste differenze tra i vari tipi di processi a fanghi attivi, la maggior parte dei modelli CAS – e molti altri sistemi di gestione delle acque reflue – utilizzano molte delle stesse parti e processi standard.

Un sistema a fanghi attivi funziona incorporando le seguenti parti e processi:

• Schermatura primaria: questa fase forza le acque reflue attraverso uno schermo di varie dimensioni per rimuovere oggetti più grandi come foglie, ramoscelli e rifiuti solidi. Alcune persone chiamano questo passaggio anche la fase di rimozione della sabbia. Grandi impurità presenti nelle acque reflue si depositeranno sul fondo per consentire un’ulteriore chiarificazione. Le acque reflue potrebbero assumere un nuovo termine chiamato “liquami sedimentati”, poiché i rifiuti più grandi si sono depositati prima che le acque reflue passino alla fase successiva.
• Serbatoio di equalizzazione (EQ) con aerazione SSI: in questa fase, le acque reflue viaggiano verso il serbatoio di sedimentazione primaria o il serbatoio EQ, dove i microrganismi noti come floccolo decompongono naturalmente i rifiuti organici nell’acqua. Il processo di aerazione inietta nell’acqua ossigeno, che nutre questi microrganismi e li fa moltiplicare.
• Serbatoio di chiarificazione: le acque reflue influenti escono quindi dal serbatoio EQ e viaggiano verso il serbatoio di chiarificazione. Questo serbatoio prende anche il nome di “serbatoio di decantazione”. È in questa vasca che i microrganismi, o coltre di fango, iniziano a depositarsi e ad affondare sul fondo della vasca. Man mano che questi fanghi si depositano, l’acqua diventa più pulita e raggiunge uno stato di maggiore chiarificazione. I microrganismi vengono quindi riciclati nel serbatoio EQ dove possono decomporre più solidi di scarto. Inoltre si moltiplicheranno nel tempo, aumentando le loro qualità di decomposizione dei rifiuti.
• Filtro terziario: i filtri terziari forniscono un ulteriore livello di trattamento a molti sistemi di acque reflue. Questi filtri vengono utilizzati alla fine dei sistemi di trattamento delle acque reflue per rimuovere una maggiore quantità di solidi sospesi totali (TSS) per produrre effluenti più puliti. Questo effluente può essere utilizzato per scopi che richiedono acqua più pulita. Le organizzazioni possono anche reintrodurre gli effluenti nel serbatoio di chiarificazione per riutilizzare i microrganismi per un’ulteriore decomposizione dei rifiuti. La maggior parte degli utenti di sistemi a fanghi attivi potrebbe rinunciare a questo passaggio, poiché spesso non è necessario per portare le acque reflue a livelli sicuri per la reintroduzione nell’ambiente.

Vantaggi del sistema CAS

Ogni impianto di trattamento delle acque reflue può godere dei vantaggi di un sistema a fanghi attivi. Ecco alcuni dei vantaggi dei sistemi CAS:

• Affidabilità: il sistema CAS di trattamento delle acque reflue è uno dei sistemi di trattamento più comuni e apprezzati grazie al suo elevato livello di affidabilità. Ciò significa che un comune o un impianto industriale possono fare affidamento su di esso più e più volte per pulire gli influenti per rilasciarli in sicurezza nell’ambiente.
• Familiarità: sempre più persone nel settore del trattamento delle acque reflue hanno familiarità con il CAS rispetto ad altri sistemi più moderni e innovativi. I CAS esistono da molto tempo, esiste così tanta letteratura ed esperienza su come gestirli. In caso di malfunzionamento, il fatto che un tecnico possa essere in grado di risolvere facilmente il problema garantisce la massima tranquillità.
• Flessibilità: un sistema a fanghi attivi può anche offrire la flessibilità necessaria a vari settori per gestire diversi tipi di carichi. Questo fatto ha contribuito alla sua popolarità sin dalla sua introduzione agli inizi del 1900 ed è uno dei vantaggi più interessanti dei fanghi attivi. Quando un tradizionale impianto di trattamento delle acque reflue deve trattare l’acqua sporca, la flessibilità del trattamento delle acque reflue CAS lo rende una scelta obbligata.

Contro del sistema CAS

Nonostante gli evidenti vantaggi dei sistemi CAS, ci sono alcuni svantaggi del processo a fanghi attivi. L’elenco seguente contiene i contro di questo classico metodo di trattamento delle acque reflue:

• Incoerenza: la qualità dell’effluente prodotto dai sistemi CAS può variare. Sebbene gli effluenti prodotti siano costantemente idonei per essere reimmessi nell’ambiente – salvo eventuali malfunzionamenti del sistema – potrebbero non raggiungere il livello di chiarezza che un’organizzazione sta cercando per raggiungere i propri scopi.
• Ingombrante: Uno degli svantaggi più evidenti dei sistemi di trattamento delle acque reflue CAS è il loro ingombro. Un semplice diagramma di flusso del processo rivelerà che i passaggi e le parti del CAS occuperanno molto spazio. Le entità che desiderano risparmiare spazio nel trattamento delle acque reflue potrebbero voler prendere in considerazione un metodo diverso.
• Inefficiente: i sistemi CAS richiedono molto lavoro per il corretto funzionamento. Il processo di pulizia delle acque reflue può richiedere molto tempo. Le aziende e i comuni che cercano una pulizia più rapida delle acque reflue potrebbero voler cercare altrove la loro soluzione di trattamento.

Parti di un sistema MBBR

Sebbene il trattamento delle acque reflue MBBR sia uno dei sistemi più recenti arrivati sulla scena, ha rapidamente consolidato la sua posizione nel settore.

Sviluppato e perfezionato alla fine del 1900, MBBR è una forma di trattamento delle acque reflue che utilizza un reattore a biofilm a letto mobile. Questo sistema ha le sue parti e processi unici rispetto ad altri metodi di trattamento.

Le parti seguenti rivelano come MBBR funziona per pulire l’acqua sporca e produrre effluenti sicuri per il riutilizzo o il rilascio nell’ambiente.

Bacino

All’inizio del processo MBBR, l’affluente entra nel bacino chiamato anche serbatoio di aerazione o reattore. È in questo serbatoio aperto che piccoli microrganismi scompongono i solidi presenti nell’acqua. I microrganismi sono in grado di svolgere meglio questo compito grazie ad altri due componenti critici del sistema: i media e la griglia di aerazione. Insieme, questi componenti fanno sì che il bacino sia l’unica parte del sistema in cui avviene la maggior parte del trattamento delle acque reflue.

Media

Una delle parti più uniche del design MBBR è la presenza dei media. Molte persone si riferiscono ai media anche come trasportatori perché “trasportano” i microrganismi in tutto il bacino. I media sono piccoli pezzi di plastica che aumentano la superficie dell’acqua su cui possono crescere i microrganismi. E poiché i pezzi di materiale hanno una densità simile a quella dell’acqua che li circonda, galleggiano facilmente nell’acqua e si disperdono nel bacino.

Mentre i mezzi si muovono nelle acque reflue, i microrganismi hanno l’opportunità di contattare e decomporre più rifiuti organici e pulire l’acqua per la reintroduzione nell’ambiente.

Le organizzazioni nel processo di calcolo dei media MBBR devono scegliere dal seguente elenco di tipi standard:

• Supporti a spugna: questa forma di supporto vanta un’elevata resistenza meccanica, che li rende un’ottima opzione per un movimento adeguato in tutto il bacino. Possiedono inoltre un’elevata superficie con una struttura ruvida, che favorisce la capacità dei microrganismi di aderire saldamente ai media. I supporti di tipo spugna sono flessibili, ma ciò li fa anche usurare più velocemente rispetto ad altre forme di supporti.
• Supporti di tipo chip: i supporti chip contengono un’alta concentrazione di pori fini su un corpo sottile. Il loro elevato livello di flessibilità conferisce loro un’eccezionale resistenza all’usura durante il viaggio attraverso il bacino delle acque reflue.
• Supporti a forma di moneta: questo tipo di supporto MBBR è sottile e a forma di moneta, come suggerisce il nome. I contenitori a forma di moneta consentono la filtrazione delle acque reflue al loro interno da entrambi i lati, riducendo il rischio di incrostazioni. Alcuni supporti di tipo chip possono avere anche la forma di una moneta.
• Supporti a forma di tubo: questa forma di terreno MBBR è sottile e a forma di tubo, offrendo una grande quantità di superficie alla quale i microrganismi possono aggrapparsi e crescere. La forma del tubo favorisce inoltre una sospensione uniforme nell’acqua, evitando che i pezzi di supporto si impilano uno sopra l’altro. La loro natura cava fa sì che abbiano un rischio maggiore di incrostazioni.

Griglia di aerazione

La griglia di aerazione è una parte fondamentale di ogni sistema di trattamento delle acque reflue MBBR. Questo componente ha un duplice scopo. Innanzitutto, inietta ossigeno nel bacino. I microrganismi si nutrono di questo ossigeno e iniziano a moltiplicarsi. La proliferazione dei microrganismi grazie a questa iniezione di ossigeno dalla griglia di aerazione è ciò che consente al sistema MBBR di abbattere adeguatamente i rifiuti organici presenti nell’acqua.

Il secondo scopo della griglia di aerazione è spostare i fluidi nel serbatoio. Quando l’ossigeno viene iniettato nel bacino, crea movimento all’interno delle acque reflue. Questo movimento invia i fluidi in tutto il serbatoio, consentendo ai microrganismi di diffondersi e decomporre una maggiore quantità di solidi organici.

Setaccio

Il vaglio è un altro aspetto del trattamento delle acque reflue MBBR. Questo componente cruciale è abbastanza grande da consentire il passaggio dell’acqua ma abbastanza piccolo da impedire la fuga dei microrganismi. Ciò consente ai microrganismi di continuare il processo di decomposizione dei rifiuti per ogni successivo carico di affluenti.

Vantaggi del sistema MBBR

Grazie al loro design moderno e alle funzionalità intuitive, i sistemi per acque reflue MBBR offrono numerosi vantaggi sia alle organizzazioni, agli impianti industriali che ai comuni. Il seguente elenco contiene alcuni dei vantaggi del trattamento delle acque reflue MBBR:

• Risparmio di spazio: i sistemi MBBR possono risparmiare spazio, il che è fondamentale quando è essenziale un ingombro totale ridotto. I sistemi MBBR sono in grado di raggiungere questo piccolo fattore di forma utilizzando un unico serbatoio per l’intero processo. La maggiore superficie per i microrganismi fornita dai mezzi galleggianti aiuta anche a ridurre l’ingombro del sistema MBBR.
• Bassa manutenzione: i processi comuni in altri sistemi di acque reflue come il controlavaggio o la pulizia delle membrane sono inesistenti nei sistemi MBBR. Questo fatto li rende a bassa manutenzione e facili da usare.
• Efficiente: quando l’efficienza è importante per un’organizzazione, il trattamento delle acque reflue MBBR potrebbe essere la strada da percorrere. L’intero processo di pulizia di un carico di acque reflue è molto più breve nei sistemi MBBR, durando solo poche ore.

Contro di MBBR

I sistemi MBBR presentano numerosi vantaggi che li rendono attraenti per qualsiasi entità che necessiti di trattamento delle acque reflue. Tuttavia, tutti i sistemi sono dotati di un proprio elenco di fattori potenzialmente negativi, a seconda delle esigenze dell’utente. Qualsiasi azienda o gruppo che consideri un sistema MBBR per il trattamento delle acque reflue dovrebbe considerare le seguenti preoccupazioni:

• La necessità di un monitoraggio continuo: sebbene i sistemi MBBR richiedano poca manutenzione o intervento, richiedono una discreta quantità di monitoraggio per garantire il corretto funzionamento e la qualità degli effluenti.
• L’attrazione degli insetti: gli insetti hanno un modo di trovare ed entrare negli specchi d’acqua dove non sono i benvenuti. Lo stesso vale per i sistemi di acque reflue MBBR. La presenza di questi insetti può causare problemi, poiché le membrane MBBR potrebbero non essere in grado di affrontarli adeguatamente.
• Meno esperti qualificati: l’introduzione moderna dei sistemi per acque reflue MBBR ha i suoi aspetti positivi e negativi. Nonostante i suoi vantaggi, la novità di MBBR può rendere più difficile per le organizzazioni trovare esperti qualificati per ispezionare, riparare e mantenere i propri sistemi.

MBBR rispetto al tradizionale trattamento delle acque reflue

Essendo un metodo più recente per il trattamento delle acque reflue, MBBR presenta diverse caratteristiche uniche che potrebbero non essere presenti nei sistemi di trattamento delle acque reflue più classici. Tuttavia è importante ricordare che CAS e MBBR sono tipi di sistemi separati. Sebbene uno non sia tecnicamente migliore dell’altro, un tipo può essere migliore per un’organizzazione a seconda delle sue esigenze, restrizioni e desideri.

I seguenti punti raccontano le differenze tra fanghi attivi convenzionali e MBBR:

• Grigliatura primaria: i sistemi CAS richiedono una grigliatura primaria compatta per rimuovere i solidi dagli affluenti in modo che le acque reflue siano più facili da pulire nelle fasi successive. MBBR funziona senza necessità di screening primario, poiché l’intero processo avviene in un unico bacino.
• Serbatoio EQ con aerazione SSI: Sia CAS che MBBR richiedono un serbatoio per contenere e pulire le acque reflue con l’aiuto di microrganismi. Nonostante questa somiglianza, entrambi i sistemi hanno serbatoi di dimensioni diverse (il serbatoio MBBR è circa un terzo della dimensione del serbatoio CAS) e trattengono l’acqua influente per periodi di tempo diversi, con il tempo di mantenimento del sistema MBBR più breve.
• Diffusori a bolle: durante il processo di aerazione, la maggior parte dei sistemi CAS utilizza diffusori a bolle grossolane, mentre i sistemi MBBR utilizzano diffusori a bolle fini. I diffusori a bolle fini ossigenano l’acqua in modo più efficiente, mentre i diffusori a bolle grossolane muovono l’acqua durante l’aerazione.
• Chiarificazione rapida: anche la fase di chiarificazione è diversa tra CAS e MBBR. MBBR ha un chiarificatore più piccolo a causa di una minore concentrazione di solidi. I sistemi CAS hanno un serbatoio di chiarificazione più grande per aiutare a decomporre quantità sempre maggiori di solidi.
• Filtro terziario: entrambi i sistemi CAS e MBBR dispongono di un filtro alla fine del processo che trattiene i microrganismi consentendo al tempo stesso la fuoriuscita degli effluenti, che possono essere rilasciati in natura o riutilizzati per altri usi. La quantità di solidi all’interno dell’effluente varia da un sistema all’altro. La maggior parte dei sistemi MBBR hanno un output TSS inferiore rispetto ai sistemi CAS.
• Disinfezione UV: l’installazione di un sistema MBBR offre alle organizzazioni la possibilità di installare un sistema di disinfezione UV sul filtro terziario. Ciò aggiunge un ulteriore livello di pulizia al sistema per produrre effluenti ancora più puliti mentre passano attraverso il filtro terziario. La maggior parte dei trattamenti CAS dovrà essere priva del sistema di disinfezione UV aggiuntivo.
• Riareazione: il processo di riparazione in un sistema CAS prevede il riciclo dei fanghi nel serbatoio EQ per un’ulteriore crescita e decomposizione dei rifiuti. I sistemi MBBR saltano completamente questo passaggio, poiché rinunciano alla necessità di restituire i fanghi attivi. I sistemi MBBR utilizzano il setaccio per consentire la fuoriuscita degli effluenti mantenendo i microrganismi all’interno del bacino.

Come le organizzazioni determinano quale sistema è adatto a loro

Quando un comune, un’organizzazione o un’azienda ha bisogno di pulire le proprie acque reflue, deve assicurarsi di scegliere il sistema più adatto alle proprie esigenze. Il primo passo è conoscere le differenze tra le varie tipologie di acque reflue. L’elenco seguente include alcuni dei tipi di acque reflue industriali più comuni:

• Acque reflue municipali: questo tipo di acque reflue comprende le acque reflue prodotte da edifici commerciali e residenziali. Le acque reflue municipali sono la forma più comune di liquame e sono il sottoprodotto di processi quotidiani come l’acqua corrente, il bagno, l’uso della toilette e la pulizia.
• Liquami industriali: questo tipo di liquami è ciò che resta di vari processi industriali. Gli esempi includono l’industria farmaceutica, tessile, della carta, del petrolio, della produzione di energia, di alimenti e bevande. Queste industrie fanno affidamento sull’acqua e di conseguenza producono acque reflue. Pertanto, queste industrie hanno bisogno di un sistema di trattamento delle acque reflue per prendersi cura dell’ambiente e rimanere conformi alle normative.
• Liquami meteorici: i liquami meteorici comprendono il deflusso e i detriti causati da condizioni meteorologiche avverse. Questo tipo di acque reflue può includere elementi come rocce, ramoscelli, fango e altri effetti collaterali di forti venti, precipitazioni, deflusso e altri fenomeni meteorologici naturali.

Esistono alcuni altri fattori che le organizzazioni devono prendere in considerazione quando scelgono il proprio piano di trattamento delle acque reflue. Questi includono quanto segue:

• Spazio disponibile: La quantità di spazio disponibile è uno dei principali fattori determinanti per scegliere quale sistema di trattamento delle acque reflue è quello giusto. I sistemi CAS occupano più spazio rispetto ai sistemi MBBR, quindi le organizzazioni che hanno a che fare con un ingombro ridotto possono scegliere MBBR. Le organizzazioni con più spazio a disposizione e una preferenza per i sistemi CAS possono sentirsi sicuri nell’installare un classico sistema a fanghi attivi.
• Normative specifiche: diverse industrie e aziende possono avere a che fare con normative diverse per il TSS nei loro effluenti. Queste normative dipenderanno dal settore specifico, dall’ubicazione e dall’uso previsto degli effluenti dopo il trattamento. Ogni organizzazione dovrebbe familiarizzare con le normative locali, statali e federali per garantire che venga scelto il giusto sistema di trattamento delle acque reflue.
• Il riciclaggio degli effluenti: anche il modo in cui un’organizzazione intende utilizzare i propri effluenti influirà sulla decisione su quale sistema di trattamento delle acque reflue installare. Sia che l’organizzazione stia rilasciando i suoi effluenti nell’ambiente o li stia riutilizzando per bere o pulire, dovrà sapere quale livello di TSS negli effluenti è accettabile.
• Familiarità con l’attrezzatura: una volta che un’azienda installa un sistema, dovrà mantenerlo e gestirlo correttamente. Sebbene possa essere più semplice trovare un tecnico per un sistema CAS piuttosto che per un sistema MBBR, i sistemi MBBR spesso richiedono meno interventi e manutenzione.

Contatta gli esperti di SSI Aeration, Inc. per determinare quale sistema è adatto a te

SSI Aeration, Inc. aiuta le organizzazioni di tutti i settori a trattare le acque reflue per un riutilizzo sicuro o il rilascio nell’ambiente sin dalla sua fondazione nel 1995 a Poughkeepsie, New York. I loro sistemi di trattamento delle acque reflue sono costituiti da materiali di alta qualità, così puoi sentirti sicuro della tua installazione. SSI Aeration, Inc. continua la sua tradizione di aiutare le organizzazioni a pulire le loro acque reflue in modo che possano rimanere conformi alle normative e contribuire a mantenere l’ambiente più sicuro e pulito per le generazioni a venire.

Contatta SSI Aeration, Inc. oggi stesso per ulteriori informazioni su come può soddisfare le tue esigenze di trattamento delle acque reflue.

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.