Analisi della sedimentazione primaria in un impianto di trattamento biologico di reflui misti

Cap. I 
DEFINIZIONI 
Esiste per questa disciplina, come per altre, un vocabolario specifico, senza il quale 
risulta difficile la spiegazione del funzionamento di un impianto nelle sue varie fasi. 
Qui di seguito ho ritenuto opportuno pertanto riportare alcuni termini e alcune sigle 
la cui conoscenza è imprescindibile alla trattazione della materia. 
BOD 
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 È l‟unità di misura dell‟inquinamento delle acque. Indica la sostanza organica che si 
ossida completamente in 5 giorni in presenza dei batteri; è sempre inferiore al COD: 
alcune sostanze (non biodegradabili) non sono ossidate biologicamente. La 
determinazione avviene in laboratorio, si controlla quanto ossigeno viene consumato dai 
batteri attraverso la respirazione. 
COD 
Indica la sostanza organica che si ossida chimicamente; viene realizzata in 
laboratorio in circa 2 ore. Praticamente si controlla quanto ossigeno viene consumato 
per ossidare completamente in condizioni estreme (pH acido ed ebollizione) la sostanza 
organica presente nel campione. 
COD/BOD 
E‟ un rapporto: indica il grado di facilità con cui i batteri possono degradare la 
sostanza organica: se prossimo a 1 sarà più facile per i batteri degradare il COD. 
Solidi sedimentabili 
Sono la quantità di solidi che sedimentano in un apposito cono da un litro in 2 ore. 
Se invece si riferiscono alla miscela aerata in ossidazione rappresentano il volume di 
fanghi che sedimentano in un cono da un litro in mezz‟ora. 
Solidi sospesi 
E‟ la quantità di sostanze presenti in sospensione, ed è ricavabile dalla misura del 
peso dopo essiccazione in una stufa a 100° C. 
Solidi sospesi non volatili o ceneri 
Sono le sostanze presenti nel liquame dopo essiccazione in stufa a 600° C. Indicano 
la frazione di sostanza inorganica presente in sospensione. 
Solidi sospesi volatili 
Si ricavano per differenza tra totali e non volatili. Indicano la frazione di sostanza 
organica presente in sospensione nel liquame. 
Sostanze colloidali 
Sono solidi in sospensione di dimensioni minute, ma con superficie estesa. Non 
sedimentano per gravità: per farle precipitare bisogna usare processi di destabilizzazione 
con coagulanti e flocculanti. 
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Abitante equivalente 
Si è adottata una convenzione che fa corrispondere ad ogni abitante una produzione 
giornaliera di carico inquinante (BOD ) pari a 60 mg/l. 
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 Biomassa 
Con questo termine si indica l‟insieme dei microrganismi atti alla depurazione. Tali 
organismi (principalmente batteri) scompongono le sostanze inquinanti del refluo 
ottenendo energia per le proprie funzioni vitali attraverso l‟ossidazione. 
TOC 
E‟ l‟ analisi chimica di tutto il carbonio organico presente nel campione. Può essere 
eseguita in laboratorio o direttamente all‟esterno con apposite apparecchiature che 
relevano all‟ingresso o all‟uscita dell‟impianto. Normalmente è poco utilizzato per gli 
alti costi delle apparecchiature necessarie all‟analisi. 
Ossigeno disciolto 
E‟ il parametro fondamentale per capire le condizioni in ossidazione e nitrificazione; 
numerose disfunzioni sono provocate dalla carenza di ossigeno. Bisogna garantire 
almeno 0,5-1 mg/l per l‟ossidazione del BOD e del COD, mentre per abbattere 
l‟ammoniaca sono necessari almeno 2 mg/l. 
La lettura dell‟ossimetro consente anche, a parità di altre condizioni, di rilevare un 
aumento del carico inquinante. 
Richiesta di ossigeno 
E‟ una grandezza fondamentale per consentire il processo biologico: dipende dal 
carico inquinante in ingresso (BOD), dalla concentrazione della biomassa (respirazione 
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endogena) e dalla richiesta di ossigeno necessari ad ossidare altri componenti riducenti 
(in particolare l‟ammoniaca). 
Il trasferimento dell‟ossigeno dipende da numerosi fattori: per quanto riguarda i 
diffusori dalla profondità e dalla dimensione delle bolle, per le turbine dal grado di 
immersione delle pale. 
Rendimento dell’impianto 
E‟ la percentuale della differenza tra la concentrazione in ingresso e in uscita del 
carico inquinante. 
Viene calcolato così = BODi - BODu/BODi*100 
Inquinamento da azoto e fosforo 
E‟ responsabile, una volta scaricato l‟effluente in mare, della crescita abnorme e non 
controllata di alghe (eutrofizzazione), che provoca una serie di conseguenze dannose 
per l‟ambiente acquatico. 
Fondamentale per il metabolismo dei microrganismi è il rapporto tra 
C(BOD):N:P che deve essere di 100:5:1. Quando il liquame alimentato presso un 
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depuratore non rispetta questo rapporto è causa di notevoli inconvenienti. Spesso, 
allora, si rende necessario dosare dei composti chimici in quantità adeguata per 
riequilibrare il rapporto. 
pH 
E‟ la scala logaritmica della concentrazione degli ioni ossidrile. 
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Fondamentale per la maggior parte delle forme viventi è che il pH si mantenga 
intorno alla neutralità (5,5-9,5), in quanto possono venir inibite da pH non ottimali. 
Fango 
E‟ un miscuglio di sostanze organiche ed inorganiche in acqua; rappresenta lo scarto 
dell‟impianto e viene raccolto al fondo dei sedimentatori. Già quando l‟acqua assume 
un tenore del 75-80% viene considerato solido e quindi palabile (asportabile con una 
pala). Deve subire una serie di trattamenti prima dello smaltimento finale. 
Surnatante 
E‟ la frazione liquida che si ottiene da una separazione solido-liquido del fango; 
questo liquido risulta molto ricco di BOD e viene solitamente ricircolato in testa alla 
linea liquami. 
Volume dei fanghi 
Si ottiene misurando il volume del fango lasciato decantare per mezz‟ora in un 
particolare cono (cono imhoff). 
Il cono rappresenta un impianto pilota in scala del nostro sedimentatore. 
SVI 
Indice di volume del fango. Viene calcolato così: volume rilevato dal cono in 30‟ 
/concentrazione dei fanghi. 
Indica il tipo di sedimentazione di un fango: se è gonfio e sedimenta poco occuperà 
molto volume, se è compatto e sedimenta bene occuperà un volume più limitato. 
Carico del fango 
Parametro che ha come unità di misura [kgBOD5/kg SS]; in pratica è la quantità di 
inquinante (BOD) fornita ai batteri (espressi come kg SS) in un giorno. Il carico del 
fango indica se diamo troppo o troppo poco cibo ai batteri. 
Ricircolo del fango 
Indica il grado di ricircolo attuato dal sedimentatore per garantire la corretta 
concentrazione dei fanghi in ossidazione. 
Normalmente si aggira intorno all‟ 80-100% della portata in ingresso, ma può variare in 
base a condizioni specifiche. 
Un ricircolo dei fanghi limitato porta a tempi di permanenza troppo elevati nel 
sedimentatore e a setticità degli stessi. Viceversa un ricircolo eccessivo porta a fanghi 
leggeri e voluminosi (manca il tempo per l‟ispessimento). Un ricircolo ottimale 
consente la formazione di uno strato di 40-80 cm sul fondo del sedimentatore. 
Produzione fango 
[ kg SS/kg BOD rimosso] 
Si tratta della produzione di biomassa superiore a quella necessaria per il trattamento 
biologico, sono i cosiddetti fanghi di supero che vengono inviati alla linea fanghi. 
Praticamente è il materiale che costituisce lo scarto del depuratore. 
Dipende dal carico del fango ed è determinato dalla frequenza di estrazione del fango 
di supero rispetto la biomassa. 
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Età del fango 
L‟ età del fango corrisponde ai giorni di permanenza del fango (età) nel reattore 
biologico. 
Una volta stabilito quanto fango è presente (biomassa) e dividendolo per il fango 
estratto (fanghi di supero) si calcola facilmente il tempo di permanenza (età del fango) 
nel reattore. 
In realtà si dovrebbe tenere conto anche della perdita di solidi sospesi dal 
sedimentatore secondario che viene considerata trascurabile. 
Bulking o rigonfiamento del fango 
Il bulking costituisce il problema del rigonfiamento del fiocco di fango e comporta 
una minore compattazione e a volte la perdita del fango dal fondo del sedimentatore. 
E‟ causato dalla eccessiva presenza di batteri filamentosi nel bacino di ossidazione. 
Quando si instaurano le condizioni tali per cui questi batteri risultano competitivi 
rispetto la microflora esistente, è possibile riscontrare il fenomeno microscopicamente 
rilevando una notevole presenza di filamentosi nei fiocchi di fanghi attivi. 
Le cause principali sono: eccessivo carico organico, bassa concentrazione dell‟ 
ossigeno disciolto, deficit di nutrienti (rapporti sbilanciati di carbonio-azoto), brusche 
variazioni ambientali, presenza di inquinanti. 
Controlli sugli impianti 
Si valutano le caratteristiche organolettiche del fango (colore e odore) con una 
semplice occhiata. Il fango bruno indica la colorazione ottimale; se troppo scuro (oltre 
all‟eccessiva densità) può essere carente di ossigeno. 
Ossidazione 
L‟ossidazione è il bacino a fanghi attivi dove avvengono i processi biologici che 
consentono la depurazione del liquame. Gli organismi presenti nell‟impianto di 
depurazione vivono assumendo sostanza organica e ricavano energia dalla sua 
ossidazione per le proprie funzioni (accrescimento e riproduzione) e ottengono alcune 
sostanze di scarto (anidride carbonica e acqua). 
I batteri e gli altri microrganismi presenti si aggregano tra di loro ed alle particelle di 
sostanza organica alimentate tramite il liquame formando dei minuscoli fiocchi di 
fango: “i fanghi attivi”. 
La caratteristica principale dei fiocchi di fango è quella di sedimentare bene in 
assenza di agitazione del liquido. 
Nel bacino di ossidazione viene mantenuta la concentrazione costante della biomassa 
attraverso il controllo del ricircolo dei fanghi e l‟ estrazione dei fanghi di supero. 
L‟ossigeno disciolto che viene utilizzato dai microrganismi è fornito in 
continuazione al fine di conservare gli adeguati livelli di concentrazione (normalmente 
intorno a 2 mg/l). 
Nitrificazione 
Quest‟operazione avviene normalmente nello steso bacino in cui si compie 
l‟ossidazione, la vasca viene opportunamente ampliata e si incrementa la capacità di 
trasferimento dell‟ossigeno. 
L‟azoto presente nel liquame urbano è normalmente sotto forma di ammoniaca, 
ammine o altre forme organiche ridotte (urea e azoto organico) che vengono facilmente 
degradate ad ammoniaca e anidride carbonica. 
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