Un nostro depuratore con MBR - Membrane Bio Reactor

Vi mostriamo un lavoro in cui abbiamo realizzato un nuovo depuratore che funziona con il processo MBR – Membrane Bio Reactor. Il trattamento di depurazione dei liquami di fognatura nera che produce acqua di elevata qualità che può essere riutilizzata per uso sanitario e per l’irrigazione.

Il depuratore da noi realizzato funziona con il processo MBR – Membrane Bio Reactor che utilizza delle particolari membrane di ultrafiltrazione al posto della sedimentazione finale. Ciò permette di garantire la certezza assoluta di uno scarico privo di solidi sospesi, un effluente limpido e costantemente depurato biologicamente, grazie alla presenza di fango attivo ben ossigenato, nelle vasche di depurazione, che garantisce anche l’assenza di cattivi odori.

Le membrane sostituiscono la sedimentazione, la disinfezione e la filtrazione finale e per il fatto di poter operare in presenza di concentrazioni di fango molto più elevate rispetto ai depuratori tradizionali, 10-15 kgSS/mc al posto di 3-6 kgSS/mc, consentono di ottenere la riduzione dello spazio occupato dall’impianto di depurazione.

Poichè il refluo depurato non può essere scaricato per gravità ma estratto attraverso un sistema idraulico controllato e monitorato da PLC, non sono più necessari gli interventi di controllo della biomassa, in particolare della concentrazione e caratteristiche di sedimentabilità che portano spesso al “washout” dei fanghi nei processi tradizionali.

Gli MBR permettono di disaccoppiare totalmente la dinamica della ritenzione della biomassa dalle caratteristiche di sedimentabilità o di adesione dei microrganismi che la compongono, spezzando il circolo vizioso la cui dinamica perversa è fin troppo nota agli operatori degli impianti tradizionali a fanghi attivi: la concentrazione dei fanghi dipende dalle condizioni di sedimentazione del fango le quali, a loro volta, dipendono dalle caratteristiche di sedimentabilità della biomassa.

E’ stata conseguita una grande esperienza nella progettazione e realizzazione di bioreattori a membrane, ha 120 MBR in funzione di cui una ventina sui villaggi turistici, è in grado di utilizzare le migliori membrane prodotte a livello mondiale, abbinando alla tecnologica MBR – Membrane Bio Reactor la trentennale esperienza nella progettazione e realizzazione dei depuratori i biologici.

Data la limitata potenzialità dell’impianto e vista la necessità di convincere in maniera pressochè assoluta sulla affidabilità e semplicità del sistema MBR utilizziamo le membrane piane immerse perché possono operare entro un ampio range di concentrazione di fango da fino anche a da 3 fino anche a 20 kgSS/mc e associando la grande semplicità di installazione ed esercizio.

Le membrane mantengono la permeabilità per mesi e mesi, anche fino ad un anno intero, semplicemente calibrando il sistema di estrazione del permeato attraverso la misura costante della pressione trasmembranaria operando con un sistema di insufflazione d’aria a bolle grosse che impedisce che la biomassa si depositi sulla membrana filtrante secondo la tecnica della filtrazione tangenziale per effetto “cross-flow”.

Il costo di installazione e sostituzione membrane (indicativamente ogni 8-10 anni) è meno di 0,1 €/mc e rappresenta l’unico prezzo da pagare per poter applicare la tecnologia MBR.

Vantaggi della tecnologia MBR – Membrane Bio Reactor:

Sistema che funziona completamente in automatico, le membrane sono autopulenti danno la massima garanzia per lo scarico di un effluente di costante ed elevata qualità anche in presenza di oscillazioni di carico.
Possibilità di mantenere in circolo concentrazioni di biomassa notevolmente superiori a quelle caratteristiche delle tecnologie tradizionali, con conseguente incremento della capacità depurativa e ridotta superficie impiegata.
L’assenza del bacino di sedimentazione, generalmente di notevoli dimensioni, garantisce un elevatissimo risparmio di spazio a parità di carico inquinante abbattuto, un depuratore MBR presenta costi di opere edili per vasche che sono la metà rispetto ad un depuratore tradizionale;
Maggiore semplicità di gestione, l’addetto al depuratore non deve verificare costantemente le caratteristiche di sedimentabilità del fango, non deve regolare il rapporto di ricircolo, attivare skimmer di fanghi galleggianti, spurghi, inoculi ecc. l’acqua depurata si presenta SEMPRE perfettamente limpida dal primo istante di scarico, ovviamente in fase di start si dovranno dosare dei fanghi già attivi o miscele enzimatico – batteriche per accelerare l’inoculo.
Elevato livello tecnologico di tutta la linea biologica e del funzionamento delle membrane che consenta una pressochè totale ed effettiva automazione del processo di depurazione.
Insensibilità nei rendimenti al variare delle caratteristiche ambientali e di carico, maggiore sicurezza, anzi certezza di non scaricare fanghi nel corpo idrico ricettore, aspetto che vista la delicatezza di inserimento ambientale assume un aspetto fondamentale.
Età del fango molto elevata con minore produzione di fanghi di supero conseguente minori oneri di smaltimento del fango.
Minore o nulla necessità di reagenti e flocculanti o coadiuvanti della flocculazione, della defosfatazione e quindi minori oneri di gestione per risparmio sui chemicals.
Impianto molto compatto, facile da mascherare, silenzioso e senza odori per la garanzie della presenza del fango attivo ossigenato.
Possibilità di riciclare tutto o in parte l’effluente per usi tecnici, innaffiamenti sciacquoni Wc ecc.
Con la tecnologia a membrane l’impianto sfrutta una tecnologia all’avanguardia nel campo della depurazione delle acque reflue nel rispetto dell’orientamento della normativa mondiale in materia di antinquinamento che prevede l’applicazione della MTD “migliore tecnologia disponibile”.
Rispetto dei limiti batteriologici sull’acqua scaricata anche senza utilizzare nessun additivo chimico di disinfezione in quanto le membrane sono in grado di trattenere alcuni microorganismi patogeni che sono resistenti ai trattamenti di disinfezione con ossidanti chimici (cloro, acido peracetico ecc. se non nelle vasche di stoccaggio in modestissime quantità solo per bloccare la proliferazione batterica se è previsto un lungo stoccaggio di acque depurate da riutilizzare).

SPECIFICA MEMBRANE

Tra i fabbricanti di membrane per MBR con sufficienti referenze da potere essere applicati con sicurezza ad affidabilità garantita, è stato scelto il sistema a membrane piane Toray collegate a pacco in apposite camere in acciaio inox.

Con la tecnologia Toray la chiarificazione dell’effluente dalla biomassa è ottenuta per mezzo di membrane piane immerse composte da un foglio di materiale sintetico filtrante, ricoperto con un sottile film di un altro materiale sintetico (poli-etilene clorurato), che polimerizzando acquista una microporosità.

I pori hanno dimensione di circa 0,08 micron. Con questa porosità sono trattenute tutte le sostanze sospese, i colloidi, i batteri ed i virus con dimensioni superiori a 0,4 micron.

Le membrane coprono i due lati di un supporto reticolato piano in ABS, chiamato cartuccia, con una superficie filtrante totale netta di 0,9-1,4 m².

Le cartucce sono posizionate con le superficie filtranti parallele in un modulo.

I moduli sono costituiti da una struttura in profilati e lamiere in acciaio inossidabile la struttura contiene i pacchi delle cartucce, porta il sistema di aerazione incorporato ed i collettori per l’estrazione del permeato.

Ogni modulo di microfiltrazione è munito di collegamenti in PVC ai diversi collettori:

attacco per aria per la pulizia in cross-flow delle membrane,
attacco per aria per scarico lavaggio sistema di distribuzione aria,
attacco per permeato per l’aspirazione dell’acqua depurata.

Ogni cartuccia è collegata con un tubicino flessibile trasparente ad un collettore unico.
La pressione necessaria per muovere l’acqua attraverso la membrana è molto limitata; a membrana pulita e per portate specifiche modeste è sufficiente un battente di 0,5 mca;
Per sfruttare al massimo le membrane si può applicare una pressione transmembrana fino a 2,0 mca; la depressione può essere ottenuta per gravità o per mezzo di pompe.
Le membrane utilizzate per reflui civili operano con portate specifiche di circa 20 l/h x mq di superficie filtrante.
La portata del permeato è regolata da pressostato e varia automaticamente in modo tale da mantenere costanti le prestazioni nel tempo.

Per impedire che la biomassa trattenuta si depositi sulla membrana, in mezzo alle cartucce viene fatta passare dell’aria, insufflata da un sistema a bolle grosse, posto sotto il pacco delle cartucce.
L’aria, salendo, genera una corrente d’acqua: la miscela di acqua, fango attivo e bolle di aria effettua un’azione di pulizia sulla superficie delle membrane; questo tipo di funzionamento viene chiamato “cross-flow”.

A lungo andare i pori delle membrane possono intasarsi con macromolecole organiche o con precipitati chimici, calcare o altri depositi.
Lo sporcamento delle membrane è un fenomeno lento pertanto il lavaggio chimico delle membrane può essere programmato con largo anticipo.
Allo scopo sono previsti dei controlavaggi chimici, a distanza di alcuni mesi, anche fino ad un anno per effetto del sovradimensionamento adottato, è fatto percolare in controcorrente un reagente chimico in blanda concentrazione.