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Reattori a ciclo discontinuo (SBR)

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Stefano Spaliviero - Direttore Tecnico
Gli impianti SBR sono caratterizzati da reattori a fanghi attivi a biomassa sospesa a flusso discontinuo che trovano buona applicazione negli impianti per il trattamento di acque reflue industriali in particolare nelle industrie agro-alimentari quali caseifici e latterie, aziende per la macellazione e lavorazione delle carni, cantine vinicole e aziende conserviere.
La peculiarità di questi impianti è quella di incorporare le diverse fasi di trattamento in un unico reattore in cui si alternano con una sequenza prestabilita fasi in cui avviene l’alimentazione del refluo al reattore, fasi di reazione che a loro volta possono essere aerate o anossiche in cui avviene la degradazione della sostanza organica, la nitrificazione e successiva denitrificazione delle molecole di ammoniaca fasi di sedimentazione nella quale i fanghi attivi precipitano sul fondo della vasca lasciando in superficie l’acqua chiarificata e come fase conclusiva lo scarico delle acque trattate che vengono avviate in acque superficiali o fognatura e lo scarico dei fanghi di supero destinati allo smaltimento previo ispessimento e disidratazione.
I vantaggi applicativi degli impianti SBR sono:
- Flessibilità rispetto a variazioni di portata giornaliere, settimanali o stagionali
- Funzionamento a regime intensivo o minimo con una notevole resistenza sbalzi del carico organico
- Riduzione degli spazi, dei costi di realizzazione e conduzione
- Semplicità di gestione tramite processi completamente automatizzati con PLC
I reattori SBR sono sistemi di trattamento a flusso discontinuo in grado di incorporare le diverse fasi di trattamento in un unico bacino; non si sviluppano nello spazio come i sistemi a fanghi attivi tradizionali, in cui il flusso passa da una vasca alla successiva, ma sono sistemi orientati nel tempo che permettono variazioni del flusso e del volume della vasca in accordo con le diverse strategie operative.

La grande flessibilità di questi reattori consente di soddisfare differenti esigenze, lo stesso sistema, è infatti in grado di operare a regime intensivo, con elevati carichi in ingresso o a regime minimo presentando una notevole resistenza agli shock dovuti agli improvvisi innalzamenti del carico organico durante la fase di alimentazione.

Gli impianti realizzati con tecnologia SBR (reattori Batch), sono particolarmente adatti per il trattamento dei reflui domestici di piccole e medie comunità ed in modo particolare degli scarichi industriali, in quanto poco sensibili alle variazioni di carico idraulico ed organico. In un sistema SBR il ciclo di trattamento è suddiviso generalmente in 4 distinti periodi temporali, cui corrispondono diverse fasi del processo: Alimentazione, Reazione, Sedimentazione e Scarico.
Reattori a ciclo discontinuo (SBR)
Durante le fasi di Alimentazione (fase 1), l’influente viene inviato al reattore, dove si miscela con la biomassa residua dal precedente ciclo. La determinazione del volume iniziale, cioè del volume di liquame presente in vasca all’inizio della fase di alimentazione, dipende da diversi fattori, tra cui principalmente la sedimentabilità del fanghi, la concentrazione di biomassa ed il tempo di ritenzione idraulica. Il volume utile occupato dal liquame in ingresso può variare sino al 40-50 % del volume totale. Ciò significa che il liquame si diluisce e si equalizza in un volume iniziale di “mixed liquor” pari al 50-60% del volume totale.
Durante il periodo di riempimento è possibile prevedere diverse fasi operative, alternative o effettuate in serie. Si può effettuare l’alimentazione in condizioni di calma o operando una semplice miscelazione o combinando la miscelazione con la aerazione. Per poter attuare in modo efficace tali strategie operative è necessario disporre di un sistema di aerazione e miscelazione estremamente flessibile per poter passare dalla semplice miscelazione alla aerazione a diversi livelli di intensità.

Al raggiungimento del livello massimo programmato, le fasi di miscelazione-aerazione avviate nel periodo di alimentazione vengono completate nel periodo di Reazione (fase 2). Come nel periodo di alimentazione, anche nella fasi di reazione possono alternarsi fasi anaerobiche, anossiche ed aerate, operando opportunamente sul sistema di aerazione. Questo determina due fasi distinte di degradazione che possono interessare microrganismi ed enzimi diversi, che interferiscono tra loro rendendo efficace il trattamento depurativo, senza generare effetti collaterali quali il bulking che generalmente tende a comparire in determinate condizioni nei sistemi di trattamento tradizionali.
L’adozione di un processo batch provoca una concentrazione di substrato nel reattore mediamente più alta che in un processo continuo a fasi perfettamente miscelata (CSTR) e conseguentemente la velocità media di rimozione del substrato risulterà più alta.

In altre parole, più è alta la concentrazione di substrato (inquinante) nel reattore biologico, maggiore risultano le velocità di degradazione del substrato stesso. Terminata tale fase, inizia la fase di sedimentazione (fase 3), che si realizza disattivando i sistemi di aerazione miscelazione, per cui la situazione di quiete all’interno della vasca di ossidazione determina la precipitazione dei fanghi attivi sul fondo della vasca lasciando in superficie l’acqua depurata.

Al termine della sedimentazione si procede allo scarico del liquame chiarificato (fase 4).
Il meccanismo di scarico della vasca è uno dei punti più delicati dell’impianto, in quanto è necessario garantire la buona qualità dell’effluente evitando lo scarico di biomassa o il trascinamento di solidi sospesi.
L’allontanamento del fango di supero può essere effettuato in concomitanza alla sedimentazione, anche se spesso viene rimandato al periodo di attesa.

Il controllo del sistema è completamente automatizzato, mediante un apposito quadro di automazione e controllo che gestisce la durata delle varie fasi di trattamento in relazione ai livelli in vasca ed il funzionamento di tutte le apparecchiature elettromeccaniche (compressori, mixer, pompe di alimentazione, pompe di spurgo dei fanghi e pompe di scarico dell’effluente depurato).

Applicazioni

  • Trattamento acque reflue domestiche di piccole e medie potenzialità;
  • Trattamento acque reflue industriali agroalimentari in quanto poco sensibili alle variazioni di carico sia idraulico che organico che caratterizzano gli effluenti industriali legati ai ritmi operativi dei reparti di lavorazione:
    • Caseifici, latterie;
    • Macellazione e lavorazione carni;
    • Cantine vinicole;
    • Industrie conserviere.

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