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Impianto trattamento acque reflue “Sistema MBR”

CARATTERISTICHE E PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

1L’impianto descritto è composto da un reattore biologico a fanghi attivi accoppiato con sistema di filtrazione a  membrana. L’impianto è composto di due fasi:

•    vasca imhoff destinata a trattenere solidi sospesi e sedimentabili;
•    vasca di accumulo e denitrificazione;
•    vasca di ossidazione totale: in questa  fase ossidativa, i batteri presenti, degradano il refluo in ingresso;
•    la fase di filtrazione nella quale avviene la separazione dell’acqua depurata di fanghi attraverso dei moduli a membrana di seguito descritti e caratterizzati, immersi in vasca, processo che sostituisce la classica sedimentazione. Tale filtrazione rappresenta una barriera fisica in grado di bloccare anche i batteri e garantisce che la separazione dell’acqua depurata dal fango.

Le acque provenienti dalla imhoff esistente, subiscono un trattamento di preliminare con eliminazione delle parti grossolane ed abbattimento parziale del BOD;  successivamente il refluo entra in un pozzetto dove con griglia fine vengono eliminate le ulteriori impurità presenti. Tale pozzetto è posto all’interno della vasca di depurazione nel settore della denitrificazione; da qui entra nell’impianto di depurazione subendo un processo depurativo con un reattore MBR finale, con degradazione degli inquinanti organici.
La miscela acqua-solido è successivamente filtrata attraverso la superficie delle membrane grazie ad una leggera depressione generata da una pompa . L’acqua filtrata- permeato – passa attraverso i poridella membrana  di diametro 0,1 micron consente la separazione della carica batterica , rilasciando acqua senza carica batterica . Rispetto ai sistemi tradizionali non si ha quindi la necessità di disinfezione.
Durante il processodi filtrazione viene  generato un flusso d’aria che mantiene sempre pulita dal fango la superficie delle membrane.
Per mantenere costante l’efficacia di filtrazione delle membrane vengono effettuati controlavaggi periodici che evitano la formazione di incrostazioni con conseguente esclusione dei pori.
Le acque in uscita saranno conformi a D.M. 12 giugno 2003 n. 185 in particolarele acque riutilizzate per l’irrigazione dei prati presenteranno le seguenti caratteristiche:

image004pH    6-9.5
Materiali grossolani    assenti
Solidi sospesi totali ( mg/L )    10
BOD5( mg/L )    20
COD ( mg/L )    100
Fosforo totale ( mg/L )    2
Azoto totale ( mg/L )    15

Principali caratteristiche membrane:

Materiale fibre    Polipropilene
Porosità (mm)    0,1
Diametro fibre ( mm)    0,3
Condizioni lavaggio (pH)    1
Condizioni lavaggio (temperatura max)     50 °C
Controlavaggio    Si

Le fibre sono realizzate in PP modificato superficialmente per garantire una porosità ottimale, atta alla rimozione di tutti solidi sospesi, dei colloidi, dei batteri e delle cisti.
Principali caratteristiche moduli con fibra a cava sommersa serie MBR:

MODULO TIPOSUPERFICIE
FILTRANTE
PORTATA
SOFFIANTE
DIMENSIONI
 (m2)(Nm3/h)(mm)
BRMS-3030>25400x800x h1020

•    Modulo BRM 30, costituito da telaio in acciaio inox e circuiti in PVC.
•    Numero di elementi a fibra cava montati 30, con disposizione 6×5, superficie 30 mq.
•    Schema funzionale con modulo immerso nella vasca di sedimentazione. Il dimensionamento è il seguente:
(4000 l/g : 24h) = 167 l/h : 0.85 (fattore prod./ril.) = 200 l/h : 30 mq = 6.7 l/h x mq.
I moduli della serie BRMS sono costituiti da fibre cave supportate su di un robusto telaio in acciaio inossidabile e collegate per mezzo di collettori in PVC. La struttura di sostegno dei moduli serve per dare rigidezza al sistema. L’altezza di tale struttura è tale da garantire comunque che le fibre rimangano piuttosto ‘morbide’, cioè in grado di muoversi sotto l’azione dell’aria che viene insufflata da sotto il modulo; i moduli integrano infatti un secondo collettore per la distribuzione dell’aria sotto le fibre per mezzo di soffiante. L’aria, scorrendo sotto forma di bolle lungo le fibre, genera attorno ad esse un regime turbolento che aiuta a mantenere pulite le fibre stesse.
I moduli vengono completamente immersi nelle vasche di raccolta dell’acqua da trattare o nelle vasche di ossidazione (o in appositi comparti in esse ricavati) nel caso dei BRMS (bioreattori a
membrane sommerse).

Tipicamente ogni sistema oltre al modulo di membrane prevede:
•    Una pompa di estrazione permeato (ed eventuale aria intrappolata all’interno delle fibre), reversibile ed in grado di creare 0.4 – 0.5 bar in aspirazione. Tale pompa creerà una depressione nei connettori di testa dove le fibre sono sigillate con resina epossidica.
•    Un sistema di aerazione per fornire l’aria alle membrane. L’aria è fornita sotto forma di bolle grosse tramite appositi diffusori sistemati sotto i moduli a membrana.
•    Un circuito “clean in place”, con serbatoio per i prodotti di lavaggio ed eventuale pompa dedicata .
•    Eventuale sistema di controlavaggio.
Nel caso dei bioreattori a membrane sommerse vengono rimpiazzati gli stadi di sedimentazione finale e di filtrazione su sabbia, risolvendo tutti i problemi di scarsa sedimentabilità dei fanghi attivi. Ciò permette pure di lavorare con concentrazione del fango nelle vasche di ossidazione molto maggiori rispetto ai sistemi tradizionali (fino a 8-10 gMLSS/l contro i tradizionali 4gMLSS/l), con
tutti vantaggi correlati.

Condizioni operative tipiche moduli serie BRMS:

Pressione transmembrana (mbar)    100-500
Flusso permeato normale * (L/m2*h)    10
Flusso permeato punta * (L/m2*h)    15
Tempo produzione/tempo rilassamento (min)    10/1

* riferite a trattamento biologico refluo civile, 6-7 gr/l fango attivo, T=25 ºC

NOTA: per un buon funzionamento dei moduli serie MBRS è fondamentale garantire a monte del trattamento biologico l’eliminazione dei solidi grossolani, in particolare fibrosi (capelli). E’ quindi raccomandata una grigliatura fine (<0,5 mm).

Schema funzionale MBR con membrana a fibra cava in configurazione sommergibile

Nella figura sottostante si riporta lo schema idraulico semplificato di un MBR con membrana sommergibile.
2

Il sistema prevede una sezione destinata al controlavaggiodelle membrate gestito da PLC per la completa gestione dei macchinari, delle elettrovalvole  e delle pompe; in particolare la pompa del controlavaggio pesca da un serbatoio contenente i detergenti.

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