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Reattore a biofilm a letto mobile (MBBR) contro reattore a biofilm a letto mobile (MBBR). Sistema convenzionale a fanghi attivi (CAS)
Le comunità e gli ecosistemi di tutto il mondo si affidano al trattamento delle acque reflue per ottenere acqua sana e pulita. L'acqua pulita è essenziale sia per gli usi municipali che per quelli industriali. Inoltre, contribuisce a ridurre la trasmissione di malattie e a garantire un ambiente sostenibile e prospero per le generazioni future.
Uno dei modi migliori per realizzare la pulizia delle acque reflue è rappresentato da vari processi di aerazione che operano per rimuovere le sostanze pericolose dall'acqua. Il risultato di questi processi è un'acqua sana e pulita che i comuni e le aziende possono reimmettere nell'ambiente in tutta sicurezza. Due sistemi comuni di pulizia dell'acqua che le organizzazioni devono scegliere sono il sistema convenzionale a fanghi attivi (CAS) e il sistema a biofilm a letto mobile (MBBR) Sistemi di trattamento delle acque reflue con reattori a biofilm a letto mobile (MBBR) .
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 e rappresenta quindi un metodo collaudato per la depurazione delle acque. 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 diversi modelli del processo CAS, ognuno con le sue 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 molti degli stessi componenti e processi standard.
Un sistema a fanghi attivi funziona incorporando i seguenti elementi e processi:
- Vagliatura primaria: Questa fase fa passare le acque reflue attraverso un vaglio di varie dimensioni per rimuovere gli elementi più grandi come foglie, ramoscelli e rifiuti solidi. Alcuni chiamano questa fase anche "fase di rimozione della graniglia". Le grandi impurità presenti nelle acque reflue si depositano sul fondo per consentire un'ulteriore chiarificazione. Le acque reflue possono assumere il nuovo termine di "acque reflue sedimentate", in quanto i rifiuti più grandi si sono depositati prima che le acque reflue passino alla fase successiva.
- Vasca di equalizzazione (EQ) con aerazione SSI: In questa fase, le acque reflue passano al serbatoio di sedimentazione primaria, o serbatoio EQ, dove i microrganismi noti come fiocchi decompongono naturalmente i rifiuti organici presenti nell'acqua. Il processo di aerazione immette nell'acqua ossigeno, che alimenta i microrganismi e li fa moltiplicare.
- Serbatoio di chiarificazione: Le acque reflue in ingresso escono dal serbatoio EQ e passano al serbatoio di chiarificazione. Questo serbatoio viene chiamato anche "vasca di decantazione" È in questa vasca che i microrganismi, o la coltre di fango, iniziano a depositarsi e a scendere sul fondo del serbatoio. Man mano che questi fanghi si depositano, l'acqua diventa più pulita e raggiunge uno stato di maggiore chiarificazione. I microrganismi si riciclano poi nel serbatoio EQ dove possono scomporre altri 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) e produrre un effluente più pulito. Questo effluente può essere utilizzato per scopi che richiedono acqua più pulita. Le organizzazioni possono anche reintrodurre l'effluente nella vasca di chiarificazione per riutilizzare i microrganismi per un'ulteriore decomposizione dei rifiuti. La maggior parte degli utenti di sistemi a fanghi attivi può rinunciare a questa fase, poiché spesso non è necessaria 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 per il trattamento delle acque reflue è uno dei sistemi di trattamento più diffusi e popolari grazie al suo alto livello di affidabilità. Questo significa che un comune o un impianto industriale possono affidarsi a questo sistema più volte per depurare l'acqua in ingresso e rilasciarla in modo sicuro nell'ambiente.
- Familiarità: Il numero di addetti al trattamento delle acque reflue che conosce il CAS è maggiore rispetto ad altri sistemi più moderni e innovativi. Il CAS esiste da molto tempo e quindi esiste una vasta letteratura ed esperienza sul suo funzionamento. In caso di malfunzionamento, il fatto che un tecnico sia in grado di risolvere facilmente il problema offre una grande tranquillità.
- Flessibilità: Un sistema a fanghi attivi può anche offrire la flessibilità di cui vari settori hanno bisogno per gestire diversi tipi di carico. Questo fatto ha favorito la sua popolarità fin dalla sua introduzione all'inizio del 1900 ed è uno dei vantaggi più interessanti dei fanghi attivi. Quando un impianto di trattamento delle acque reflue tradizionale deve trattare le acque sporche, la flessibilità del trattamento delle acque reflue CAS lo rende una scelta obbligata.
Contro del sistema CAS
Nonostante gli evidenti vantaggi dei sistemi CAS, il processo a fanghi attivi presenta alcuni svantaggi. Il seguente elenco contiene i contro di questo metodo classico di trattamento delle acque reflue:
- Incoerenza: La qualità degli effluenti prodotti dai sistemi CAS può variare. Sebbene l'effluente prodotto sia sempre idoneo a essere reimmesso nell'ambiente, a meno che non si verifichino malfunzionamenti del sistema, potrebbe non essere all'altezza del livello di chiarezza che un'organizzazione sta cercando per raggiungere i propri scopi.
- Ingombranti: 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 le fasi e le parti del CAS occuperanno molto spazio. Le entità che desiderano risparmiare spazio nel trattamento delle acque reflue possono prendere in considerazione un metodo diverso.
- Inefficiente: I sistemi CAS richiedono molto lavoro per il loro corretto funzionamento. Il processo di pulizia delle acque reflue può richiedere molto tempo. Le aziende e i comuni che desiderano una depurazione più rapida delle acque reflue possono rivolgersi altrove per trovare una soluzione di trattamento.
Parti di un sistema MBBR
Anche se MBBR per il trattamento delle acque reflue è uno dei sistemi più recenti ad essere arrivato sulla scena, ha rapidamente consolidato il suo posto nel settore.
Sviluppato e perfezionato alla fine del 1900, l'MBBR è una forma di trattamento delle acque reflue che utilizza un reattore a biofilm a letto mobile. Questo sistema ha parti e processi unici rispetto ad altri metodi di trattamento.
Le parti che seguono illustrano il funzionamento dell'MBBR per pulire l'acqua sporca in ingresso e produrre un effluente sicuro per il riutilizzo o il rilascio nell'ambiente.
Bacino
All'inizio del processo MBBR, l'affluente entra nel bacino, chiamato anche vasca di aerazione o reattore. È in questa vasca aperta che i piccoli microrganismi decompongono i solidi presenti nell'acqua. I microrganismi sono in grado di svolgere al meglio questo compito grazie ad altri due componenti critici del sistema: il supporto e la griglia di aerazione. L'insieme di questi componenti consente al bacino di essere l'unica parte del sistema in cui avviene la maggior parte del trattamento delle acque reflue.
Media
Uno degli aspetti più singolari della progettazione degli MBBR è la presenza di supporti. Molti si riferiscono ai supporti come a dei vettori, perché "trasportano" i microrganismi in tutto il bacino. I supporti sono piccoli pezzi di plastica che aumentano la superficie dell'acqua su cui i microrganismi possono crescere. Poiché i pezzi di media hanno una densità simile a quella dell'acqua che li circonda, galleggiano facilmente nell'acqua e si disperdono in tutto il bacino.
Man mano che i supporti si muovono nelle acque reflue, i microrganismi hanno l'opportunità di contattare e scomporre altri rifiuti organici e di pulire l'acqua per reintrodurla nell'ambiente.
Le organizzazioni che si occupano del calcolo dei supporti MBBR devono scegliere dal seguente elenco di tipi standard:
- Supporti di tipo spugna: Questo tipo di supporti vanta un'elevata resistenza meccanica, che li rende un'ottima opzione per un adeguato movimento in tutto il bacino. Possiedono inoltre un'elevata area superficiale con una consistenza ruvida, che favorisce la capacità dei microrganismi di fare presa sul supporto. I supporti a molla sono flessibili, ma per questo si consumano più rapidamente rispetto ad altri tipi di supporti.
- Supporti di tipo chip: I supporti a chip contengono un'alta concentrazione di pori fini su un corpo sottile. L'elevato livello di flessibilità conferisce loro un'eccezionale resistenza all'usura durante gli spostamenti nel bacino delle acque reflue.
- Supporti a forma di moneta: Questo tipo di supporto MBBR è sottile e a forma di moneta, come dice il nome stesso. I vettori a forma di moneta consentono la filtrazione delle acque reflue da entrambi i lati, riducendo le possibilità di incrostazione. Anche alcuni supporti di tipo chip possono avere la forma di moneta.
- Supporti a forma di tubo: Questa forma di supporto MBBR è sottile e a forma di tubo, e offre una grande quantità di superficie a cui i microrganismi possono aggrapparsi e crescere. La forma a tubo favorisce inoltre una sospensione uniforme in tutta l'acqua, limitando l'impilamento dei materiali l'uno sull'altro. La loro natura cava comporta un maggior rischio 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 una duplice funzione. In primo luogo, inietta ossigeno nel bacino. I microrganismi si nutrono dell'ossigeno e iniziano a moltiplicarsi. Il prosperare dei microrganismi grazie all'apporto di ossigeno dalla griglia di aerazione consente al sistema MBBR di scomporre adeguatamente i rifiuti organici nell'acqua.
Il secondo scopo della griglia di aerazione è quello di muovere il materiale all'interno della vasca. Quando l'ossigeno viene iniettato nel bacino, crea un movimento all'interno delle acque reflue. Questo movimento invia il materiale in tutta la vasca, consentendo ai microrganismi di diffondersi e di decomporre una maggiore quantità di solidi organici.
Setaccio
Il setaccio è un altro aspetto del trattamento delle acque reflue MBBR. Questo componente cruciale è abbastanza grande da permettere all'acqua di passare attraverso di esso, ma abbastanza piccolo da impedire ai microrganismi di uscire. In questo modo i microrganismi possono continuare il loro processo di decomposizione dei rifiuti per ogni successivo carico di afflusso.
Vantaggi del sistema MBBR
Grazie al loro design moderno e alle caratteristiche intuitive, i sistemi MBBR per le acque reflue offrono molti vantaggi alle organizzazioni, agli impianti industriali e alle municipalità. Il seguente elenco contiene alcuni dei vantaggi del trattamento delle acque reflue MBBR:
- Risparmio di spazio: I sistemi MBBR consentono di risparmiare spazio, il che è fondamentale quando è necessario un ingombro totale ridotto. I sistemi MBBR sono in grado di ottenere questo fattore di forma ridotto utilizzando un unico serbatoio per l'intero processo. La maggiore superficie per i microrganismi fornita dai supporti galleggianti contribuisce inoltre a ridurre l'ingombro del sistema MBBR.
- Manutenzione ridotta: I processi comuni ad altri sistemi di acque reflue, come il controlavaggio o la pulizia delle membrane, sono inesistenti nei sistemi MBBR. Questo li rende poco maneggevoli e facili da usare.
- Efficiente: Quando l'efficienza è importante per un'organizzazione, il trattamento delle acque reflue MBBR potrebbe essere la soluzione migliore. L'intero processo di pulizia di un carico di acque reflue è molto più breve nei sistemi MBBR e dura solo poche ore.
Contro degli MBBR
I sistemi MBBR presentano numerosi vantaggi che li rendono interessanti per qualsiasi entità che abbia bisogno di trattare le acque reflue. Tuttavia, tutti i sistemi presentano un proprio elenco di fattori potenzialmente negativi, a seconda delle esigenze dell'utente. Qualsiasi azienda o gruppo che prenda in considerazione un sistema MBBR per il trattamento delle acque reflue deve considerare i seguenti aspetti:
- La necessità di un monitoraggio continuo: Sebbene i sistemi MBBR necessitino di poca manutenzione o interventi, richiedono una discreta quantità di monitoraggio per garantire il corretto funzionamento e la qualità dell'effluente.
- L'attrazione degli insetti: Gli insetti sono soliti trovare ed entrare in corpi idrici dove non sono graditi. Lo stesso vale per i sistemi MBBR per le acque reflue. La presenza di questi insetti può causare problemi, in quanto le membrane MBBR potrebbero non essere in grado di gestirli correttamente.
- Meno esperti qualificati: L'introduzione moderna dei sistemi MBBR per le acque reflue ha i suoi lati positivi e negativi. Nonostante i suoi vantaggi, la novità degli MBBR può rendere più difficile per le organizzazioni trovare esperti qualificati per ispezionare, riparare e mantenere i loro sistemi.
MBBR rispetto al trattamento tradizionale delle acque reflue
In quanto metodo più recente per il trattamento delle acque reflue, l'MBBR presenta diverse caratteristiche uniche che potrebbero non essere presenti nei sistemi di trattamento delle acque reflue più classici. Tuttavia, è importante ricordare che i sistemi CAS e MBBR sono tipi di sistemi distinti. 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 punti seguenti illustrano le differenze tra i fanghi attivi tradizionali e gli MBBR:
- Vagliatura primaria: I sistemi CAS richiedono una vagliatura primaria compatta per rimuovere i solidi dall'ingresso, in modo che le acque reflue siano più facili da pulire nelle fasi successive. L'MBBR funziona senza la necessità di una vagliatura primaria, poiché l'intero processo avviene in un unico bacino.
- Serbatoio EQ con aerazione SSI: Sia il CAS che l'MBBR richiedono un serbatoio per contenere e pulire le acque reflue con l'aiuto di microrganismi. Nonostante questa somiglianza, i due sistemi hanno serbatoi di dimensioni diverse - il serbatoio MBBR è grande circa un terzo del serbatoio CAS - e trattengono l'acqua in ingresso per periodi di tempo diversi, con il sistema MBBR più breve.
- Diffusori di 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 grosse muovono l'acqua durante l'aerazione.
- Chiarificazione rapida: Anche la fase di chiarificazione è diversa tra CAS e MBBR. L'MBBR ha un chiarificatore più piccolo a causa della minore concentrazione di solidi. I sistemi CAS dispongono di un serbatoio di chiarificazione più grande per favorire la decomposizione di quantità sempre maggiori di solidi.
- Filtro terziario: Sia i sistemi CAS che MBBR hanno un filtro alla fine del processo che trattiene i microrganismi e lascia uscire l'effluente, che può essere rilasciato in natura o riutilizzato per altri usi. La quantità di solidi nell'effluente varia a seconda dei sistemi. La maggior parte dei sistemi MBBR ha una produzione di TSS inferiore a quella dei 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. Questo aggiunge un ulteriore livello di pulizia al sistema per produrre un effluente ancora più pulito quando passa attraverso il filtro terziario. La maggior parte dei trattamenti CAS dovrà fare a meno del sistema di disinfezione UV.
- Reazione: Il processo di riparazione in un sistema CAS prevede il riciclo del fango nel serbatoio EQ per un'ulteriore crescita e decomposizione dei rifiuti. I sistemi MBBR saltano completamente questa fase, in quanto non necessitano di fanghi attivi di ritorno. I sistemi MBBR utilizzano il setaccio per far uscire l'effluente mantenendo i microrganismi all'interno del bacino.
Come le organizzazioni determinano il sistema più adatto alle loro esigenze
Quando un comune, un'organizzazione o un'azienda ha bisogno di depurare le proprie acque reflue, deve assicurarsi di scegliere il sistema più adatto alle proprie esigenze. Il primo passo è conoscere le differenze tra i vari tipi di acque reflue. L'elenco seguente comprende alcuni dei tipi di acque reflue più comuni del settore:
- Acque reflue comunali: Questo tipo di acque reflue comprende quelle prodotte da edifici commerciali e residenziali. Le acque reflue municipali sono la forma più comune di acque reflue e sono il sottoprodotto di processi quotidiani come l'acqua corrente, il bagno, l'uso del bagno e la pulizia.
- Liquami industriali: Questo tipo di acque reflue è il residuo di vari processi industriali. Tra gli esempi vi sono i settori farmaceutico, tessile, cartario, petrolifero, della produzione di energia, della produzione di alimenti e bevande. Queste industrie dipendono dall'acqua e producono di conseguenza acque reflue. Pertanto, queste industrie hanno bisogno di un sistema di trattamento delle acque reflue per salvaguardare l'ambiente e rimanere conformi alle normative.
- Acque meteoriche: Le acque meteoriche comprendono le acque di dilavamento e i detriti causati dal maltempo. Questo tipo di acque reflue può includere elementi come rocce, ramoscelli, fango e altri effetti collaterali di venti forti, precipitazioni, deflusso e altri modelli meteorologici naturali.
Esistono alcuni altri fattori che le organizzazioni devono prendere in considerazione quando scelgono il loro piano di trattamento delle acque reflue. Tra questi vi sono i seguenti:
- Spazio disponibile: La quantità di spazio disponibile è uno dei principali fattori determinanti per la scelta del sistema di trattamento delle acque reflue più adatto. I sistemi CAS occupano più spazio dei sistemi MBBR, quindi le organizzazioni che hanno un ingombro ridotto possono scegliere i sistemi MBBR. Le organizzazioni con più spazio a disposizione e con una preferenza per i sistemi CAS possono sentirsi tranquille nell'installare un sistema classico a fanghi attivi.
- Regolamenti specifici: Diverse industrie e aziende possono avere a che fare con normative diverse per quanto riguarda i TSS nei loro effluenti. Queste norme dipendono dal settore specifico, dall'ubicazione e dall'uso previsto dell'effluente dopo il trattamento. Ogni organizzazione deve conoscere le normative locali, statali e federali per assicurarsi di scegliere il sistema di trattamento delle acque reflue più adatto.
- Il riciclo degli effluenti: Anche il modo in cui un'organizzazione intende utilizzare i propri effluenti influisce sulla scelta del sistema di trattamento delle acque reflue da installare. Sia che l'organizzazione rilasci i propri effluenti nell'ambiente, sia che li riutilizzi per uso potabile o per la pulizia, deve sapere quale livello di TSS negli effluenti è accettabile.
- Familiarità con l'apparecchiatura: Una volta installato un sistema, l'azienda dovrà provvedere alla sua manutenzione e al suo corretto funzionamento. Sebbene sia più facile trovare un tecnico per un sistema CAS che per un sistema MBBR, i sistemi MBBR spesso richiedono meno interventi e manutenzione.
Contattate gli esperti di SSI Aeration, Inc. per determinare il sistema più adatto a voi
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SSI Aeration, Inc. aiuta le organizzazioni di tutti i settori a trattare le loro acque reflue per un riutilizzo sicuro o per il rilascio nell'ambiente sin dalla sua fondazione nel 1995 a Poughkeepsie, New York. I loro sistemi di trattamento delle acque reflue Sistemi di trattamento delle acque reflue industriali e commerciali sono costituiti da materiali di alta qualità, in modo che possiate sentirvi sicuri della vostra installazione. SSI Aeration, Inc. continua la sua tradizione nell'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.
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