IL Processo a fanghi attivi (ASP) è uno dei più utilizzati biologico Tecnologie per il trattamento delle acque refluein ambito comunale e Acque reflue industriali impianti di trattamento in tutto il mondo.

Il principio fondamentale del processo a fanghi attivi consiste nell'utilizzare microrganismi per rimuovere gli inquinanti organici dalle acque reflue. In presenza di un'adeguata quantità di ossigeno, i microrganismi si nutrono di materia organica e convertono gli inquinanti in anidride carbonica, acqua e nuove cellule microbiche.

In parole semplici:

Inquinanti delle acque reflue → I microrganismi consumano la materia organica → Degradazione biologica → Acqua trattata

Grazie alla sua elevata efficienza di trattamento, al funzionamento stabile e all'adattabilità a diverse condizioni delle acque reflue, la tecnologia a fanghi attivi è diventata la base di molti moderni sistemi di depurazione delle acque reflue.

Un sistema a fanghi attivi è costituito principalmente da:

• Serbatoio di aerazione
• Chiaritore secondario
• Sistema di ricircolo dei fanghi attivi (RAS)
• Sistema di rimozione dei fanghi attivi di scarto (WAS)

Il flusso di trattamento tipico è il seguente:

Fase del trattamento	Funzione principale
Pretrattamento	Rimuovere solidi di grandi dimensioni, sabbia e materiali galleggianti.
Aerazione Tan	Degradazione biologica degli inquinanti organici
Chiarezza secondaria	Separare i fanghi attivi dall'acqua trattata
Sistema di ricircolo dei fanghi	Mantenere una concentrazione sufficiente di microrganismi
Rimozione dei fanghi in eccesso	Controllo della crescita dei fanghi e della stabilità del sistema

Le acque reflue entrano prima nella vasca di aerazione, dove l'ossigeno viene fornito attraverso un sistema di aerazione. I microrganismi formano fiocchi biologici chiamati fanghi attiviche assorbono e degradano gli agenti inquinanti.

Dopo il trattamento biologico, il liquame misto confluisce nel chiarificatore secondario. Il fango attivo si deposita e una parte di esso viene reimmessa nella vasca di aerazione per mantenere la concentrazione di biomassa richiesta.

Processo biologico all'interno del serbatoio di aerazione

La vasca di aerazione è l'unità centrale del processo a fanghi attivi.

Fornendo ossigeno tramite soffiatori e diffusori, i microrganismi ottengono ossigeno a sufficienza per decomporre gli inquinanti organici.

Le principali reazioni biologiche includono:

Reazione biologica	Funzione
Ossidazione della materia organica	Rimuove COD e BOD
Nitrificazione	Converte l'azoto ammoniacale in nitrato
Denitrificazione	Rimuove l'azoto totale in condizioni anossiche
Rimozione biologica del fosforo	Riduce la concentrazione di fosforo

Il fango attivo contiene diversi microrganismi, tra cui:

• batteri eterotrofi – responsabile della rimozione di COD e BOD
• batteri nitrificanti – responsabile della rimozione dell'azoto ammoniacale
• batteri denitrificanti – responsabile della rimozione dell'azoto
• Protozoi e microrganismi – mantenere l'equilibrio dell'ecosistema dei fanghi

Una struttura sana dei fanghi attivi è essenziale per garantire prestazioni stabili nel trattamento delle acque reflue.

Parametri operativi chiave del sistema a fanghi attivi

1. MLSS (solidi sospesi in liquami misti)

MLSS rappresenta la concentrazione di solidi sospesi e microrganismi all'interno del serbatoio di aerazione.

Un livello adeguato di MLSS garantisce un'attività microbica sufficiente e un'efficace gestione del trattamento.

Tipo di processo	Intervallo MLSS tipico
Fanghi attivi convenzionali	2.000–4.000 mg/L
Processo A²/O	3.000–5.000 mg/L
Processo MBR	6.000–12.000 mg/L

Una maggiore concentrazione di MLSS può migliorare la capacità di trattamento, ma una concentrazione eccessiva può aumentare il fabbisogno di ossigeno e causare problemi di sedimentazione dei fanghi.

2. DO (Ossigeno disciolto)

L'ossigeno disciolto è uno dei parametri di controllo più importanti nel trattamento biologico delle acque reflue.

Zona di trattamento	Livello DO raccomandato
Zona aerobica	1,5–3 mg/L
Zona di nitrificazione	2–4 mg/L
Zona anossica

Una carenza di ossigeno disciolto può portare a:

• Scarsa rimozione del COD
• Aumento dell'azoto ammoniacale
• Problemi di rigonfiamento dei fanghi

Un eccesso di ossigeno disciolto può provocare:

• Maggiore consumo energetico
• Aumento dei costi operativi

I moderni impianti di trattamento delle acque reflue utilizzano sempre più Monitoraggio online dell'ossigeno disciolto e sistemi intelligenti di controllo dell'aerazione. per ottimizzare il funzionamento del ventilatore e ridurre il consumo energetico.

3. SRT (Tempo di ritenzione dei fanghi)

Il tempo di ritenzione dei fanghi (SRT), noto anche come età dei fanghi, si riferisce al tempo medio in cui i microrganismi rimangono nel sistema di trattamento.

Basso SRT	SRT elevato
Microrganismi più giovani	microrganismi più maturi
Degradazione organica più rapida	Migliori prestazioni di nitrificazione
Maggiore produzione di fanghi	Riduzione della produzione di fanghi in eccesso

Un adeguato controllo del tempo di ritenzione dei solidi (SRT) è fondamentale per una rimozione biologica stabile dell'azoto.

4. Rapporto F/M (Rapporto tra cibo e microrganismi)

Il rapporto F/M rappresenta l'equilibrio tra il carico organico e la concentrazione microbica.

Condizioni operative	Rapporto F/M
Funzionamento ad alto carico	0,5–1,0 kgCOD/kgMLSS·d
Funzionamento a basso carico	0,05–0,15 kgCOD/kgMLSS·d

Un rapporto F/M non corretto può causare:

• Scarsa sedimentazione dei fanghi
• Bassa attività biologica
• Aumento delle difficoltà operative

Principali tipologie di processi a fanghi attivi

Processo convenzionale a fanghi attivi

Il processo convenzionale a fanghi attivi è una delle tecnologie di trattamento biologico più consolidate.

Vantaggi:

• Tecnologia matura
• Funzionamento affidabile
• Adatto a impianti di trattamento delle acque reflue su larga scala

Applicazioni:

• Impianti di depurazione delle acque reflue municipali
• Impianti di trattamento delle acque reflue industriali

Processo A/O (Processo anossico/ossico)

Il processo A/O combina zone anossiche e aerobiche.

Zona	Funzione principale
Zona anossica	Denitrificazione
Zona aerobica	Rimozione della sostanza organica e nitrificazione

Vantaggi:

• Progettazione di processi semplici
• Minori costi di investimento
• Rimozione efficace dell'azoto

Processo A²/O (Processo anaerobico-anossico-ossico)

Il processo A²/O è ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue urbane.

Diagramma di flusso del processo:

Zona anaerobica → Zona anossica → Zona aerobica → Chiarificatore secondario

Funzione terapeutica	Obiettivo di rimozione
Degradazione organica	CODICE, ESSERE
Nitrificazione	Azoto ammoniacale
Denitrificazione	Azoto totale
Rimozione biologica del fosforo	Fosforo totale

SBR (Reattore a batch sequenziale)

SBR è una tecnologia a fanghi attivi a funzionamento discontinuo.

Un reattore è stato completato:

Fase operativa	Funzione
Riempimento	Apporto di acque reflue
Aerazione	Trattamento biologico
Stabilizzazione	Separazione dei fanghi
Decantazione	Scarico di acque trattate

Vantaggi:

• Ingombro ridotto
• Funzionamento flessibile
• Elevato livello di automazione

MBR (Bioreattore a membrana)

Il sistema MBR combina il trattamento a fanghi attivi con la tecnologia di filtrazione a membrana.

Dettagli	Sfide
Qualità dell'effluente eccellente	Incrostazioni della membrana
Basso contenuto di solidi sospesi	Maggiore consumo energetico
Adatto al riutilizzo dell'acqua	Maggiori esigenze di manutenzione

Il sistema MBR è ampiamente utilizzato laddove è richiesta acqua riciclata di alta qualità.

Problemi comuni nel funzionamento degli impianti a fanghi attivi

Rigonfiamento dei fanghi

Il rigonfiamento dei fanghi si verifica quando i fanghi attivi presentano una scarsa capacità di sedimentazione.

Sintomi tipici:

• Indice di volume dei fanghi elevato (SVI)
• sedimentazione lenta
• Aumento dei solidi sospesi nell'effluente

Cause comuni:

Causa	Soluzione
Basso livello di ossigeno disciolto	Aumentare la capacità di aerazione
Rapporto F/M sbilanciato	Regolare il carico organico
Batteri filamentosi eccessivi	Ottimizzare le condizioni operative

Formazione eccessiva di schiuma

Possibili cause:

• batteri Nocardia
• Tensioattivi
• Condizioni di basso carico organico

Soluzioni:

• Ottimizzare l'età dei fanghi
• Regolare le condizioni di aerazione
• Caratteristiche dell'influente di controllo

Elevata concentrazione di azoto ammoniacale nell'effluente

Principali motivi:

• Batteri nitrificanti insufficienti
• Bassa concentrazione di ossigeno disciolto
• SRT breve

Possibili soluzioni:

• Aumentare il tempo di ritenzione dei fanghi
• Migliorare l'efficienza dell'aerazione
• Ottimizzare il rapporto di ricircolo dei fanghi

Consumo energetico nel trattamento delle acque reflue con fanghi attivi

Il consumo energetico è una delle principali problematiche negli impianti di trattamento delle acque reflue.

Attrezzatura	Consumo energetico approssimativo
Sistema di aerazione	50–70%
Sistema di trattamento dei fanghi	10–20%
Sistema di pompaggio	Circa il 10%

Il sistema di aerazione rappresenta solitamente il maggiore consumatore di energia.

Pertanto, un controllo preciso dell'ossigeno è diventato una strategia chiave per ridurre i costi operativi degli impianti di trattamento delle acque reflue.

Le soluzioni moderne includono:

• Monitoraggio online dell'ossigeno disciolto
• Controllo del nostro (tasso di assorbimento di ossigeno)
• Ottimizzazione dell'aerazione basata sull'intelligenza artificiale
• Controllo della frequenza variabile del ventilatore

Apparecchiature relative al processo a fanghi attivi

I sistemi a fanghi attivi solitamente funzionano in combinazione con diverse apparecchiature per il trattamento delle acque reflue.

Fase del trattamento	Attrezzatura comune
Pretrattamento	Schermi, camera di sabbiatura
Trattamento biologico	Serbatoio di aerazione, sistema di aerazione, miscelatori
Separazione dei solidi	Chiarificatore secondario, chiarificatore a lamelle
Trattamento avanzato	Sistema di filtrazione, apparecchiature di disinfezione
Trattamento dei fanghi	Pressa a vite per disidratazione, filtropressa

Per i produttori di apparecchiature per il trattamento delle acque reflue, la comprensione del funzionamento degli impianti a fanghi attivi è fondamentale per fornire soluzioni complete ai clienti municipali e industriali.

Tendenze di sviluppo future della tecnologia a fanghi attivi

Il settore del trattamento delle acque reflue si sta orientando verso soluzioni più efficienti, intelligenti e sostenibili.

Trattamento delle acque reflue a basse emissioni di carbonio

I futuri impianti di trattamento delle acque reflue si concentreranno su:

• Riduzione del consumo energetico per l'aerazione
• Migliorare l'efficienza del trasferimento di ossigeno
• Recupero di energia dai fanghi

Operazione intelligente

Le tecnologie digitali vengono introdotte attraverso:

• Sensori online
• Sistemi di controllo automatizzati
• ottimizzazione dei processi basata sull'intelligenza artificiale

Queste tecnologie aiutano gli operatori a ottenere prestazioni di trattamento più stabili con costi operativi inferiori.

Risorsa

Il trattamento moderno delle acque reflue si sta spostando dal controllo dell'inquinamento al recupero delle risorse.

Alcuni esempi includono:

• Produzione di biogas dalla digestione dei fanghi
• Recupero del fosforo
• Riutilizzo delle acque reflue

Conclusione

IL Il processo a fanghi attivi rimane una delle tecnologie biologiche più importanti per il trattamento delle acque reflue a livello mondiale.Con un adeguato controllo di parametri quali MLSS, DO, SRT e rapporto F/M, i sistemi a fanghi attivi possono ottenere una rimozione efficiente di inquinanti organici, azoto e fosforo.

In combinazione con attrezzature avanzate come chiarificatori a lamelle, macchine per la disidratazione dei fanghi, filtri pressa e sistemi intelligenti di controllo dell'aerazioneLa tecnologia dei fanghi attivi continua a supportare la gestione sostenibile delle acque reflue e lo sviluppo del riutilizzo dell'acqua.

Nei progetti di trattamento delle acque reflue, la scelta del giusto processo e di apparecchiature affidabili è fondamentale per ottenere prestazioni stabili, costi operativi inferiori e benefici ambientali a lungo termine.