Le acque provenienti da scarichi urbani o industriali necessitano di una serie di trattamenti obbligatori per poter eliminare o ridurre entro i limiti di legge le sostanze nocive; a seconda del tipo di processo impiegato si utilizzeranno trattamenti differenti, ma in linea di massima si possono individuare alcune fasi:

  • pre-trattamenti: sono processi di tipo fisico utilizzati per la rimozione di parte delle sostanze organiche sedimentabili contenute nel liquame e comprendono la grigliatura, la sabbiatura, la sgrassatura, la sedimentazione primaria;
  • trattamento ossidativo biologico: si tratta di un processo di tipo biologico utilizzato per la rimozione delle sostanze organiche sedimentabili e non, contenute nel liquame. Comprende l’aerazione e la sedimentazione secondaria.
  • trattamenti ulteriori: sono tutti quei trattamenti realizzati a monte o a valle dell’ossidazione biologica, permettono di ottenere un ulteriore affinamento del grado di depurazione. Comprendono anche i trattamenti speciali per abbattere il contenuto di quelle sostanze che non vengono eliminate durante i primi due trattamenti.

I trattamenti possono anche essere classificati in relazione alla tipologia in meccanici, biologici, chimici e fisici; oltre alla linea acque, gli impianti di depurazione sono dotati anche di una linea dedicata per il trattamento dei fanghi prodotti durante il processo: lo scopo di tale linea è quello di eliminare l’elevata quantità di acqua contenuta nei fanghi e di ridurne il volume, nonché di stabilizzare il materiale organico e di distruggere gli organismi patogeni presenti.
Le varie fasi sono riassunte nello schema a blocchi sottostante: le acque reflue vengono raccolte dalle singole reti fognarie e convogliate mediante collettori all’impianto di depurazione.
In molti casi è indispensabile il sollevamento dei liquami convogliati dal collettore per inviarli alle fasi successive di trattamento, che a seconda del caso possono essere più o meno articolate.

Analisi dei singoli componenti principali

Il buon funzionamento di un impianto di depurazione acque, urbano o industriale, dipende dall’efficienza complessiva dei suoi componenti e dal corretto dimensionamento dell’intero sistema. Individuiamo di seguito alcune caratteristiche comuni per questo tipo di applicazioni:

  • Pompe centrifughe: uno dei componenti vitali per un impianto di trattamento acque sono le pompe centrifughe, che provvedono a spostare la portata di liquido richiesta. Il numero delle pompe istallate in una stazione di pompaggio per il trattamento delle acque reflue dipende in gran parte dall’entità della richiesta di liquido prevista dei processi, dalla portata della pompa singola scelta e dai criteri progettuali impiegati per stabilire il regime di funzionamento delle pompe di riserva. Il numero scelto (e le rispettive portate) dovrebbero essere tali da sostenere il flusso di picco nel caso in cui una delle pompe venisse messa fuori servizio per esigenze di manutenzione.
  • Valvole: è indispensabile l’utilizzo di vari tipi di valvole per la movimentazione ed il controllo dei flussi all’interno dell’impianto, ad iniziare da valvole a sfera (ideali per movimentare grandi quantità di fluido), valvole a membrana, a farfalla o a sfioro. Anche in questo caso sarà opportuno impiegare materiali adatti al contatto con sostanze aggressive o in grado di operare anche con liquidi con particelle sospese, esigenza comune a molti impianti di trattamento per reflui industriali. Si impiegheranno quindi valvole a sfera senza zone morte o valvole a membrana.
  • Serbatoi: Di varie tipologie e dimensioni, sono impiegati sia per lo stoccaggio delle acque che per l’impiego di additivi durante il processo di trattamento.
  • Sensori di misurazione: sono fondamentali per garantire il corretto controllo di un impianto, ad iniziare dalla misura dei parametri chimico/fisici come il pH, temperatura ma anche il livello nei serbatoi. Nel caso di liquidi aggressivi e corrosivi (che possono essere utilizzati nel processo di trattamento acque reflue) si impiegano spesso sensori capacitivi, che comportano minor rischio di usura.

Un esempio: il trattamento acque reflue di un’industria cartiera

A titolo di esempio consideriamo il processo di trattamento delle acque di un’industria di lavorazione della carta: i reflui di cartiera contengono spesso particelle solide o sospese quali fibre e frammenti fibrosi, pezzi di legno e corteccia, fango, cenere e cariche.
La richiesta d’acqua e quindi la produzione di liquami per la produzione di carta è notevole: basti pensare che per produrre una tonnellata di carta sono necessari circa 100/200 metri cubi di acqua. II processo depurativo avviene tipicamente in tre stadi: meccanico, chimico e biologico.
II trattamento meccanico consiste nella sedimentazione, flottazione e filtrazione (il più comune è sicuramente la sedimentazione). Lo schema tipico di un impianto di depurazione, vedi figura sottostante, è per certi versi molto simile a quello di un impianto per il trattamento di acque reflue fognarie.

 

 

Per la movimentazione delle grandi quantità di acqua utilizzata è utile l’impiego di valvole a sfera, ma anche di elettrovalvole per il dosaggio degli additivi, soprattutto nella fase di regolazione del pH. Siccome è necessario l’impiego di sostanze aggressive e con solidi sospesi, soprattutto nella fase di trattamento vera e propria sarà necessario impiegare componenti idonei, a cominciare dalle pompe centrifughe in materiale resistente alla corrosione (tipicamente PP, PVDF, PE HD).

L’importanza del controllo integrato

Negli impianti di trattamento moderni l’obiettivo centrale è garantire una gestione automatizzata ed economica. Gli impianti di depurazione delle acque reflue sono sempre più tecnologici e il filtraggio biologico e meccanico sono ormai diventati uno standard per adempiere alle normative ambientali.
Per questo tipo di impianti è più opportuno adottare un sistema di automazione decentralizzato rispetto ad uno centralizzato, sia perché l’implementazione e lo start up sono più veloci, sia perché è più semplice ed economico. In un sistema di automazione decentralizzato, oltre al quadro di comando della sala di controllo, sono previsti altri quadri più piccoli distribuiti su tutto l’impianto.
Inoltre, come accade negli impianti più complessi, la gestione è integrata su tutto il processo: come appare chiaro dalla figura seguente, le varie fasi di trattamento (linea acque, linea trattamento aria, linea fanghi) sono collegate ed interdipendenti.
Così, ad esempio, è possibile monitorare le acque ed i fanghi di scarico ma anche controllare le emissioni locali che si liberano nell’aria, garantendo la ricalibratura e il controllo della qualità dei flussi e canalizzando inoltre le risorse per ridurre l’impatto ambientale ed energetico.

FONTI
www.isprambiente.org.it
www.guardiacivica.it
Prof.A.Tonini “Principi di depurazione reflui industriali”