Trattamento innovativo dei reflui attraverso l’applicazione del processo a fanghi aerobici granulari  

Senza voler ripercorrere tutte le fasi che coinvolgono un’acqua reflua durante il processo depurativo, sappiamo che uno degli aspetti più critici del processo a fanghi attivi è da sempre la separazione della biomassa dall’acqua trattata.  

Si sono sviluppati studi e tecniche di miglioramento della separazione fisica ma anche delle proprietà di sedimentazione dei fanghi attivi. Il requisito fondamentale di una biomassa con buone caratteristiche di sedimentazione è una struttura granulare basata su particelle compatte, dense e grandi, con un elevato peso specifico. 

Negli ultimi anni si stanno sviluppando sistemi sempre più efficienti che permettono di ottenere migliori risultati con minore consumo di energia e superficie occupata. Tra essi si annoverano alcuni processi basati sulla teoria del biofilm, quali i reattori a biofilm a membrana (Membrane Biofilm Reactors, MBfR), biofilm airlift suspension (BAS) reactors e i reattori a fanghi granulari. 

Il sistema a fanghi aerobici granulari rappresenta una delle biotecnologie promettenti applicate alla depurazione delle acque reflue: grazie alle eccellenti caratteristiche della biomassa, che si aggrega formando una struttura compatta che sedimenta velocemente, permette di ottenere elevate concentrazioni di solidi sospesi volatili all’interno dei reattori e garantisce la rimozione simultanea di sostanza organica e nutrienti. La tecnologia è stata messa a punto e applicata utilizzando prevalentemente reattori batch sequenziali (SBR, Sequencing Batch Reactors), nei quali l’alimentazione avviene in maniera discontinua, secondo un sistema cosiddetto fill-and-draw. Le fasi che si alternano in un sistema SBR sono l’alimentazione, la reazione (aerobica, anossica, anaerobica), la sedimentazione e lo scarico. 

La granulazione è il processo per cui l’auto-immobilizzazione di microrganismi porta alla formazione di agglomerati densi che contengono milioni di organismi per grammo di biomassa, includendo al loro interno diverse specie batteriche (Di Bella e Torregrossa, 2013). Affinché i batteri possano formare granuli aerobici è necessario il contributo sinergico di più condizioni fisiche, chimiche e biologiche.  

La morfologia dei fanghi aerobici granulari è completamente diversa rispetto a quella dei fiocchi di fango attivo (Figura 1): la forma quasi sferica, i contorni ben definiti e l’elevata densità conferiscono elevata sedimentabilità ai granuli, che generalmente hanno dimensioni nel range 0,2-5 mm. La dimensione, così come la superficie, è il risultato del bilancio fra la crescita batterica e il distacco dal biofilm derivante dalle elevate forze di taglio applicate nei reattori GSBR (Liu et al., 2004). Granuli aerobici di minori dimensioni risultano essere più stabili rispetto a granuli con dimensioni maggiori. 

Figura 1: Morfologia e distribuzione dei microrganismi in un fiocco di fango e in un granulo aerobico 

L’elevata sedimentabilità dei fanghi determina l’efficienza della separazione solido-liquido all’interno del sistema e risulta essenziale per il suo adeguato funzionamento. Le velocità di sedimentazione associate ai fanghi aerobici granulari possono raggiungere anche valori circa tre volte superiori rispetto ai fiocchi di fango attivo e questo permette di  applicare elevati carichi idraulici al sistema senza avere l’espulsione della biomassa, che rimane all’interno del reattore assicurando elevate età del fango e aumentando l’efficienza e la stabilità complessiva del sistema. 

Tali caratteristiche comportano un risparmio notevole in termini di gestione e spazi occupati: non sono necessarie grandi vasche di sedimentazione secondaria avendo così un risparmio in termini di trattamento e stabilizzazione del fango associata anche ad una bassa produzione di fanghi di supero. 

 (vedi anche: I sistemi innovativi a biomassa granulare: Michele Torregrossa – I fanghi aerobici granulari per la rimozione di nutrienti e composti tossici: Alessandra Carucci – Tesi di dottorato Emanuela Mallocci: Applicazione del processo a fanghi aerobici granulari per il trattamento di reflui petrolchimici)

Articolo a cura dell’Ing. Daniela Caracciolo

Coordinatore tecnico-scientifico Dipartimento Tecnologie per l’Ambiente SSIP

Pubblicato il: 15 Set 2021 alle 13:23