Depuratore a fanghi attivi: perchè il fango non sedimenta?

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Il processo a fanghi attivi è una delle tecnologie più diffuse di depurazione delle acque reflue per la rimozione di BOD, azoto e fosforo. Tuttavia, anche se la tecnica e gli impianti sono ormai consolidati, non è raro avere problemi di cattivo funzionamento della depurazione a causa di vere e proprie patologie dei fanghi. Una di queste è causa dei problemi di sedimentabilità del fango attivo ed ostacola il raggiungimento di una corretta depurazione del refluo in uscita dall’impianto: si chiama bulking! Cos’è e come diagnosticarlo?

Il processo a fanghi attivi

Il processo si basa sulla proprietà di alcuni microrganismi, conglobati in colonie formanti i fiocchi del Fango Attivato, di nutrirsi delle sostanze inquinanti contenute nel liquame, degradandole e riducendone la concentrazione nello scarico finale depurato. Ciò può avvenire sia in assenza di aerazione (es. denitrificazione anossica) sia in presenza di aerazione (es. ossidazione e nitrificazione).

Gli impianti a fanghi attivi sono chiamati anche processi a biomassa sospesa, poichè le popolazioni batteriche responsabili del trattamento depurativo sono presenti sotto forma di fiocchi tenuti in sospensione attraverso l’insufflazione d’aria (se reattori aerati) o mediante mixer (se reattori anossici o anaerobici).

La capacità di formare fiocchi di fango è una delle caratteristiche più importanti sulla quale si basa la tecnologia dei processi a fanghi attivi.

Il ruolo della biomassa, infatti, oltre quello di metabolizzare la sostanza oranica contenuta nei liquami, è proprio anche quello di costruire fiocchi di fango capaci di separarsi per gravità dall’acqua all’interno del sedimentatore.

Tuttavia possono esservi, non di rado, problemi di sedimentabilitàdel fango attivo. Uno di questi è causato dal bulking.

Che cosa è il Bulking

Il bulking è un fenomeno per il quale il fiocco di fango si rigonfia determinando una riduzione della velocità di sedimentazione ed una minor compattazione nel sedimentatore secondario che, a sua volta, provoca la diminuzione della concentrazione di fango attivo nella corrente che viene continuamente ricircolata in testa al trattamento biologico (c.d. fango di ricircolo).

Finchè il fenomeno di bulking è contenuto, l’effluente secondario si presenta ancora limpido ma oltre certi limiti si verifica la fuoriuscita di fango dal chiarificatore con conseguente peggioramento della qualità dell’effluente e compromissione dell’efficacia di tutto il processo di depurazione o comunque cattivo funzionamento delle unità di filtrazione finale.

In particolare, la difficoltà nel mantenimento della concentrazione ottimale del fango in vasca di ossidazione comporta una riduzione dell’età del fango con effetti negativi dei processi di nitrificazione. Inoltre si complica il trattamento dei fanghi di supero, sia per la maggior portata, dovuta alla diminuzione della concentrazione di ricircolo, sia per le peggiori caratteristiche di disidratabilità.

Due sono i tipi di bulking: Bulking viscoso e Bulking filamentoso

Il primo è determinato da uno sbilanciamento di nutrienti oppure dalla presenza di alte concentrazioni di substrati rapidamente biodegradabili (ad esempio scarichi di latterie, aziende vinicole, zuccherifici, che sono ricchi di sostanze carboniose rapidamente biodegradabili ma poveri di azoto e/o fosforo).

Il secondo tipo di bulking, quello più  diffuso  è dovuto ad una proliferazione eccessiva di batteri filamentosi. In realtà, la presenza in sè di questi batteri non è patologica perchè essi sono normalmente presenti nel fango e sono necessari alla costituzione di un fiocco dotato di “ossatura” che possa resistere alle sollecitazioni meccaniche. Tuttavia, se crescono in numero eccessivo, provocano la formazione di ponti tra fiocchi oppure la creazione di un fiocco a maglia larga ed in entrambi i casi il fango sedimenta difficilmente!

Come diagnosticare il bulking

Una volta che si è instaurata una situazione patologica è necessario identificare correttamente la causa che l’ha generata per poter poi mettere in atto gli interventi correttivi più idonei che saranno scelti anche in funzione della dimensione dellìimpianto, dell’entità della patologia, della frequenza con cui tale evento ricorre presso l’impianto ed anche dei costi che si possono sostenere.

In particolare, la presenza di bulking può essere diagnosticata attraverso due tipi di indagine:

1. analisi delle caratteristiche di sedimentabilità del fango;

2. analisi microscopica del fiocco di fango (particolarmente importante perchè può fornire informazioni sulle cause che hanno determinato la patologia).