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Che cos'è il trattamento delle acque reflue MBBR e come funziona?
Tutte le aziende che producono e successivamente devono trattare le acque reflue possono trarre vantaggio da un reattore a biofilm a letto mobile (MBBR) Sistemi di trattamento delle acque reflue con reattori a biofilm a letto mobile (MBBR) . Un reattore a biofilm a letto mobile è definito come un processo biologico per il trattamento delle acque reflue, con alcune caratteristiche uniche che lo rendono un'alternativa vantaggiosa ai metodi tradizionali come i fanghi attivi o i filtri a goccia. L'MBBR è eccezionale quando si tratta di fattori quali la convenienza, l'efficienza e la flessibilità.
Questo articolo esaminerà da vicino il processo MBBR, spiegandone il funzionamento, il confronto con altre tecniche e l'applicazione da parte di diversi settori industriali.
Che cos'è il trattamento biologico delle acque reflue?
Prima di illustrare i dettagli dell'MBBR, è utile comprendere la categoria generale in cui rientra questo tipo di trattamento delle acque reflue. L'MBBR è un processo biologico, non chimico o meccanico. Ecco una descrizione tecnica di ciò che caratterizza un processo biologico.
I processi biologici per il trattamento dell'acqua utilizzano piccoli organismi come batteri o nematodi per favorire la decomposizione dei rifiuti. Considerate tutta la materia organica presente nelle acque reflue. I processi biologici sfruttano i processi cellulari naturali per decomporre questi rifiuti.
L'introduzione di microrganismi specifici nelle acque reflue consente alla natura di fare il suo corso, in quanto questi microrganismi decompongono e consumano i rifiuti con cui entrano in contatto. Nel caso di materiali di scarto complessi presenti nell'acqua, i microrganismi possono trasformarli in sostanze più semplici, che possono poi essere filtrate attraverso un ulteriore trattamento.
In molti casi, il trattamento biologico delle acque reflue è la fase successiva a un processo di trattamento primario per rimuovere determinati materiali. Dopo un processo biologico possono entrare in gioco anche altri processi. Utilizzati autonomamente o come parte di un processo di trattamento delle acque più completo, i processi di trattamento biologico delle acque reflue sono efficaci, ecologici ed economici.
Che cos'è il trattamento delle acque reflue MBBR?
Dopo aver trattato le basi del trattamento biologico delle acque reflue, è il momento di spostare l'attenzione su un metodo di trattamento biologico specifico: il reattore a biofilm a letto mobile.
Alla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90, i ricercatori norvegesi hanno sviluppato la tecnologia MBBR. L'obiettivo dell'MBBR era quello di compensare alcuni dei problemi che caratterizzano altri metodi di trattamento biologico delle acque reflue, e lo ha fatto in modo efficace. L'MBBR combina molti dei punti di forza dei processi biologici, in particolare il processo a fanghi attivi e il biofilm media, eliminando o riducendo al minimo le carenze che tendono ad avere i processi biologici per il trattamento delle acque reflue.
Grazie ai numerosi vantaggi che offre, l'MBBR è diventata una modalità popolare di trattamento biologico delle acque reflue. L'MBBR utilizza supporti di plastica ricoperti di biofilm per decomporre i rifiuti. Oltre a essere un mezzo efficace per rimuovere le sostanze organiche, l'MBBR è anche un metodo innovativo per la nitrificazione e la denitrificazione.
Come per altri processi di trattamento biologico, l'MBBR è spesso parte di un sistema a più fasi per il trattamento delle acque reflue, con altri processi che si concentrano su diversi aspetti della depurazione. Per questo motivo il diagramma di flusso di un processo MBBR include spesso altre fasi, come la rimozione della graniglia e la disinfezione. I singoli impianti possono personalizzare il processo MBBR e il regime di trattamento delle acque reflue nel suo complesso per soddisfare le proprie esigenze di depurazione.
Come funziona il trattamento delle acque reflue MBBR?
Ecco una descrizione più dettagliata del funzionamento del processo MBBR. Un modo utile per comprendere questo processo è considerare i diversi componenti del progetto MBBR che lavorano insieme per rendere possibile questa tecnica.
- Bacino: Il processo MBBR avviene in un bacino, noto anche come reattore o vasca di aerazione. Le dimensioni di questo recipiente dipendono dalle esigenze di filtrazione di una determinata pianta. L'affluente entra in questo bacino per il trattamento e può entrare in un secondo bacino per un ulteriore trattamento MBBR o per un altro tipo di processo di trattamento delle acque. Le vasche di aerazione MBBR sono aperte nella parte superiore, esponendo l'acqua all'aria aperta, il che rende questo processo di filtrazione aerobico.
- Supporti: La vasca è piena di migliaia di piccoli frammenti di plastica, chiamati supporti o portatori. Questi supporti possono occupare fino al 50-70% del serbatoio. Il loro design massimizza la superficie di crescita del biofilm. Molti vettori assomigliano a rotelle o a pasta a forma di ruota. Imitano la densità dell'acqua, consentendo loro di mescolarsi nel fluido, anziché galleggiare o affondare.
- Griglia di aerazione: Un altro elemento che aiuta il movimento del materiale in tutta la vasca è la griglia di aerazione. Questo dispositivo è essenzialmente un ventilatore situato sul fondo della vasca del reattore. La griglia di aerazione aiuta a mantenere i trasportatori in movimento, in modo che possano entrare in contatto con tutti i rifiuti presenti e decomporli efficacemente, e introduce più ossigeno nella vasca.
- Setaccio: Immaginando il sistema MBBR descritto finora, ci si potrebbe chiedere come facciano i materiali a rimanere nel serbatoio, invece di fuoriuscire attraverso l'uscita. Sarebbe un problema se non ci fosse un setaccio collegato al serbatoio. Il materiale a rete consente il passaggio dell'acqua, ma mantiene i supporti in plastica all'interno della vasca.
Conoscendo i componenti che rendono possibile l'MBBR, è facile capire come funziona questo processo. I microrganismi attaccati ai supporti del serbatoio consumano i rifiuti presenti nell'acqua, rendendola più pulita e sicura per il riutilizzo o lo smaltimento. Il tipo di microrganismi introdotti nella vasca dipende dal tipo di rifiuti da eliminare.
Come già detto, l'MBBR non si limita a consumare i rifiuti generici. Svolge inoltre un ruolo nella nitrificazione e nella denitrificazione. La nitrificazione è il processo di conversione dell'ammonio in nitrato, mentre la denitrificazione avviene quando l'ossigeno viene metabolizzato e il nitrato si trasforma in azoto gassoso. Poiché si tratta di processi biologici, l'MBBR è un modo eccellente per agevolarli.
Anche in questo caso, gli obiettivi del processo MBBR determineranno i tipi di microrganismi introdotti. Nel caso della denitrificazione, ad esempio, è meglio utilizzare denitrificatori come Pseudomonas, Paracoccus o Alcaligenes.
In tutti i casi in cui è necessario un processo biologico per migliorare la qualità delle acque reflue, l'MBBR è un metodo valido da prendere in considerazione.
Quali sono i vantaggi del trattamento delle acque reflue MBBR?
L'utilizzo di reattori a biofilm a letto mobile rispetto ad altri processi tradizionali di trattamento delle acque reflue può essere una mossa strategica per molte industrie, poiché gli MBBR presentano una serie di qualità eccezionali.
- Compatto: L'MBBR è un'opzione eccellente per le strutture con vincoli di spazio, poiché di solito ha un ingombro molto più ridotto rispetto ad altri sistemi. Una vasca di aerazione MBBR può trattare efficacemente la stessa quantità di acqua di una vasca molto più grande utilizzata per un processo più tradizionale. Questo vantaggio è dovuto principalmente alla superficie massimizzata che i supporti offrono per la crescita del biofilm.
- Semplice: Un altro vantaggio pratico degli MBBR è che si tratta di un processo relativamente semplice. L'MBBR lascia che la natura faccia il suo corso, riducendo al minimo il ruolo dell'operatore. Vale la pena di notare che gli operatori devono conoscere il processo in modo da poter garantire che tutto funzioni correttamente a livello molecolare. Tuttavia, il processo in sé non richiede molti passaggi.
- Manutenzione ridotta: L'MBBR è noto anche per essere un processo a bassa manutenzione. Le operazioni di manutenzione, come il controlavaggio, che l'operatore dovrebbe eseguire in altri casi, sono in genere superflue con gli MBBR. Questo sistema è in gran parte auto-moderante, quindi gli utenti possono fidarsi che funzioni efficacemente senza bisogno di una manutenzione impegnativa e continua.
- Flessibile: L'MBBR è naturalmente in grado di adattarsi al variare dei carichi e delle variazioni dell'afflusso, poiché i microrganismi sui supporti rispondono ai cambiamenti. Consente ai sistemi MBBR di resistere a carichi d'urto o a un'improvvisa impennata dei livelli di pH. Uno studio del 2014 su MBBR ha dimostrato la capacità del sistema di rimanere altamente stabile di fronte a carichi organici, idraulici e salini e di tornare rapidamente alla normalità.
- Efficienza: Uno dei vantaggi più significativi degli MBBR è il loro impressionante livello di efficienza. Un sistema MBBR può funzionare molto più rapidamente rispetto a metodi alternativi per il trattamento dell'acqua. Il tempo di ritenzione idraulica (HRT) per la rimozione di BOD e azoto con un MBBR è di circa tre o quattro ore. I supporti in continuo movimento e l'enorme quantità di biofilm rendono possibile un TOS così basso.
Come si colloca l'MBBR rispetto ad altri processi biologici?
Dopo aver discusso i processi biologici di trattamento delle acque reflue e i vantaggi distintivi degli MBBR, è comunque utile notare come gli MBBR si confrontino con altri processi biologici. Molti gestori di impianti o ingegneri consulenti interessati agli MBBR utilizzano attualmente altri processi biologici per il trattamento delle acque reflue, quindi è utile fare alcuni confronti diretti.
Esistono molti tipi di processi biologici di trattamento delle acque reflue, ma due delle modalità più popolari di trattamento biologico aerobico delle acque reflue sono i fanghi attivi e i filtri a caduta.
Processo a fanghi attivi vs. Processo a fanghi di depurazione. MBBR
Il processo a fanghi attivi (ASP) presenta alcune analogie con l'MBBR. Con questo processo tradizionale, le acque reflue entrano in una vasca di aerazione che contiene alti livelli di ossigeno. L'ossigeno favorisce il processo di crescita microbica e di decomposizione dei rifiuti organici. L'acqua passa quindi a un serbatoio di decantazione, dove i rifiuti rimasti nell'acqua si separano dall'acqua, rendendola più pulita.
Il processo a fanghi attivi è un metodo collaudato per il trattamento biologico delle acque reflue. Tuttavia, le ricerche condotte sul sito hanno dimostrato che, in condizioni ottimali, gli MBBR sono in grado di rimuovere più efficacemente la domanda chimica di ossigeno e di gestire meglio il carico organico rispetto agli ASP. L'MBBR sfrutta gli stessi punti di forza dell'ASP e offre ulteriori vantaggi che la rendono una tecnologia superiore.
Processo di filtraggio a pioggia vs. processo di filtrazione a pioggia. MBBR
Un altro trattamento molto diffuso è il processo di filtraggio a goccia. Questo processo utilizza un letto di materiale, come ghiaia, rocce, ceramica o plastica, per trattenere i microrganismi nell'acqua che passa sullo strato di materiale. Questi microrganismi creeranno nel tempo un biofilm che decomporrà la materia organica contenuta nelle acque reflue. L'immissione periodica di ossigeno nell'acqua può rendere l'ambiente più aerobico.
Questo processo non può competere con gli MBBR in termini di efficienza o facilità di funzionamento. Nel caso dei processi di filtrazione a goccia, un operatore esperto deve monitorare attentamente il processo. Gli intasamenti sono un problema comune in questo processo, ma si verificano raramente nel caso degli MBBR.
Applicazioni industriali di un sistema MBBR
Le applicazioni industriali degli MBBR sono pressoché illimitate. Qualsiasi industria che abbia bisogno di trattare le acque reflue può trarre vantaggio dagli MBBR. Molte di queste industrie hanno piani di trattamento degli effluenti (ETP) che utilizzano processi meno convenienti o meno efficaci. Di seguito sono riportati alcuni esempi di sistemi MBBR in contesti industriali.
- Produzione di cellulosa e carta: L'industria della cellulosa e della carta richiede un elevato consumo di acqua. Circa l'85% è costituito da acque di processo, il che significa che le cartiere producono una grande quantità di acque reflue contaminate che devono essere trattate in loco. L'MBBR ha dimostrato di essere un mezzo efficace per il trattamento di queste acque reflue.
- Produzione di prodotti chimici: La produzione di prodotti chimici produce un'elevata quantità di acque reflue contenenti inquinanti organici. Queste acque reflue devono essere trattate prima di poter essere riutilizzate o rilasciate nei corsi d'acqua naturali. L'MBBR è un'opzione eccellente che gli impianti di produzione chimica devono considerare come parte della loro ETP.
- Fabbriche tessili: Le fabbriche tessili devono essere dotate di ETP, poiché producono acque reflue che devono essere depurate. L'MBBR è un'opzione eccellente per le fabbriche tessili. È in grado di rimuovere efficacemente coloranti e altri inquinanti ed è abbastanza compatto da essere gestibile anche da piccole strutture.
- Lavorazione dei prodotti lattiero-caseari: La lavorazione di prodotti lattiero-caseari come latte, formaggio e yogurt crea un grande volume di effluenti contenenti domanda biochimica di ossigeno (BOD), oltre ad altri tipi di rifiuti. L'MBBR è una valida opzione di trattamento delle acque reflue per l'industria lattiero-casearia, poiché è eccezionalmente efficiente.
- Produzione di bevande: L'acqua è un ingrediente primario della maggior parte delle bevande, ma le fabbriche di bevande utilizzano l'acqua anche per processi come il raffreddamento e la pulizia. Questi processi producono acque reflue che devono essere trattate. L'MBBR è particolarmente ben equipaggiato per far fronte all'elevata richiesta di volumi di trattamento dell'acqua in questo settore.
Una vasta gamma di industrie ha bisogno di trattare le acque reflue, quindi gli esempi di applicazioni industriali degli MBBR abbondano. In molti settori diversi, i gestori di impianti e gli ingegneri consulenti hanno scoperto in prima persona quanto possano essere preziosi gli MBBR come parte del loro ETP.
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