Filtro Percolatore

Descrizione

Filtro percolatore anaerobico o aerobico piccolo sistema di trattamento acque reflue

Categoria/tipologia: impianto di trattamento secondario a biomassa adesa.
Ambiti d’uso: abitazioni e nuclei isolati, strutture ricettive
Popolazione equivalente (PE): da 2 a 50 (prefabbricati) utenze maggiori (su misura).
Riferimenti normativi e garanzie: UNI EN 12566-3, d.o.p. Secondo il regolamento UE n.305/2011, D.Lvo 152/06.
Materiali: calcestruzzo, polietilene, polipropilene, vetroresina.

I filtri percolatori (in particolare quelli anaerobici) sono usati come fase di trattamento secondario delle acque reflue domestiche di piccoli nuclei abitativi. Possono essere utilizzati, unitamente ad altri sistemi di trattamento, per trattare reflui industriali assimilabili ai cilvi con inquinamento organico.
Un filtro percolatore è un sistema a biomassa adesa (biofilm), che cresce su un supporto fisso, con l’obbiettivo di rimuovere solidi non sedimentabili e disciolti. Il filtro percolatore è utilizzato a valle di sistemi di pre-trattamento come fosse settiche, biologiche Imhoff o degrassatori o anaerobici. Il processo anaerobico è basato sulla combinazione di un trattamento fisico (sedimentazione) e di un trattamento biologico (vedi anche la digestione anaerobica) grazie al passaggio del refluo tra i batteri. Il sistema è un serbatoio a tenuta, contenente uno o più strati di materiale, che forniscono la superficie per l’adesione dei batteri (aerobi o anaerobi a seconda).

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Principi di progettazione

I filtri anaerobici sono utilizzati per acque reflue con una bassa percentuale di solidi sospesi. Il pre-trattamento attraverso decantazione o fosse settiche è necessario per eliminare i solidi grossolani prima di immetter il refluo nel filtro.
Per elevate concentrazioni di BOD e in presenza di reazioni anaerobiche, si può avere una produzione non trascurabile di biogas.
I rendimenti di rimozione del BOD si aggirano tra il 50% e 80%, in taluni casi possono arrivare anche al 90%. La rimozione dell’azoto è limitata e normalmente non supera il 15% in termini di azoto totale (TN). Anche la riduzione dei patogeni non è significativa. Il tempo di ritenzione idraulica (HRT) rispetto al volume del serbatoio dovrebbe essere intorno a 1,5 e 2 giorni per le acque nere pre-trattate. A seconda delle esigenze depurative alcuni studi portano a dimensionare il filtro percolatore dai 0,5 mc/AE a 1 mc/AE (inteso come volume di corpi di materiale filtrante e interstizi).
La costruzione di filtri anaerobici è simile alle fosse settiche, in alcuni casi però ci possono essere diverse camere. Con il passaggio attraverso la massa filtrante i solidi non sedimentabili e disciolti vengono messi a contatto con la massa batterica attiva fissata sul suporto. I batteri tendono ad aderire alle superfici del materiale filtrante (per esempio ghiaia, rocce o più frequentemente supporti plastica di forma speciale) e trattano la sostanza organica con ridotti tempi di ritenzione. Maggiore sarà la superficie per la crescita batterica, più rapida sarà la digestione. I supporti per filtri percolatori forniscono dai 90 ai 300 m2 di superficie per ogni m3 di volume del reattore occupato.
Esistono filtri con flusso verso l’alto e con flusso verso il basso; il vantaggio dei primi è il minor rischio che i batteri siano dilavati. I secondi agevolano però la pulizia. In alcuni casi si possono applicare sistemi combinati: la scelta dipende dal tipo di soluzione impiantistica e dal processo biologico che si intende selezionare. Nei percolatori anaerobici il livello dell’acqua dovrà sempre essere superiore a quello della massa filtrante.
Il tempo di ritenzione idraulica (HRT) è il più importante parametro per determinare le prestazioni del percolatore e quindi il principale parametro di progetto.
I materiali più comunemente utilizzati per i percolatori sono ghiaia, pietrisco o mattoni e in alcuni casi anche cenere o pomice. Molto più pratico, con maggiori prestazioni e conseguentemente più diffuso, è l’utilizzo di corpi di riempimento specificatamente progettati per offrire un’elevata superficie specifica a parità di volume.
I condotti interni possono essere progettati in diversi modi, allo scopo di smorzare le turbolenze e permettere un miglior funzionamento del manufatto.
Per quanto riguarda in particolare i sistemi aerobici, se non predisposti con particolari accorgimenti o soluzioni che permettano un’abbondante ossigenazione del refluo, se il materiale filtrante non è sotto battente, è per prima cosa fondamentale assicurare una omogenea distribuzione del refluo sui tutta la massa filtrante e, in considerazione del fatto che viene sfruttato un dislivello geometrico, diventa necessario aggiungere un ulteriore comparto di sedimentazione a valle del percolatore stesso; allo scopo di trattenere quei film batterici che si distaccano dalla massa filtrante.
Il principale parametro di dimensionamento per reflui civili o assimilabili è il concetto di abitante equivalente (AE); normalmente ci si riferisce ad esso con un apporto di 60 g BOD5 al giorno e una portata tra i 150 e 200 litri al giorno.
La normativa europea definisce la popolazione totale PT) come la somma della popolazione reale e di quella equivalente.
Il progetto deve essere basato su una stima accurata della composizione delle acque reflue la quantità di inquinante organico e il volume giornaliero scaricato; con una più precisa caratterizzazione del refluo è possibile stabilire in modo più corretto quali sono i carichi in ingresso e il rapporto con i nutrienti necessari alle reazioni biologiche, valutando l’opportunità di dosare additivi per permettere le reazioni biologiche.
Il dimensionamento è normalmente condotto in riferimento all’equivalenza in abitanti rispetto al carico organico (BOD5); è importante stabilire con precisione a quali parametri fanno riferimento i prodotti sul mercato; in diversi paesi d’Europa sono utilizzati differneti valori per definirlo.

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Gestione e manutenzione

Un filtro percolatore richiede un periodo di avviamento (start-up) dai 6 ai 9 mesi per raggiungere la piena capacità di trattamento in quanto la crescita della biomassa è lenta, in particolar modo quella anaerobica. Per ridurre il tempo di avvio, si possono inoculare batteri da altri impianti; sempre per il filtri anaerobici, ad esempio, è anche possibile prelevare i fanghi dalle fosse settiche e farlo transitare sulla massa filtrante. Per condurre più correttamente l’avviamento, le portate dovrebbero essere gradualmente aumentate nel tempo fino a quella di esercizio. Particolare attenzione va posta per lo sversamento di sostanze chimiche pericolose o aggressive che possono arrestare o eliminare le reazioni biologiche.
I livelli delle schiume e dei fanghi devono essere monitorati periodicamente per garantire il corretto funzionamento del percolatore; i batteri, sia per morte che per elevato accrescimento, possono distaccarsi dai supporti e creare fanghi di supero che possono ostruire il passaggio del refluo. Periodicamente il filtro deve essere pulito attraverso spurghi effettuati da ditte specializzate e autorizzate.
I filtri anaerobici producono biogas; se non viene recuperato, e quindi convogliato in appositi condotti e accumuli, è fondamentale predisporre un sistema di sfiati per l’allontanamento dei gas. In ogni caso (qualsiasi sia il percolatore e i relativi pre-trattamenti) è importante realizzare un sistema di sfiati per prevenire il problema dei cattivi odori nelle vicinanze delle unità abitative.

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Inquadramento normativo

La normativa europea EN 12566-3 “specifica i requisiti, i metodi di prova, la marcatura e la valutazione di conformità per impianti di trattamento delle acque reflue domestiche preassemblati e/o assemblati in sito per una popolazione fio a 50 abitanti […]”
La designazione nominale di un impianto è il valore appropriato per il carico organico giornaliero espresso in kg di BOD5 al giorno e per la portata idraulica giornaliera espressa in metri cubi (QN) (3.7).
Inoltre, sempre nella citata normativa, si dice che l’impianto deve dimostrare la conformità alle prestazioni di efficienza […] e ai dati operativi dichiarati dal fabbricante e la dichiarazione deve essere espressa in termini percentuali.
Si precisa inoltre che il comportamento strutturale e l’efficienza idraulica possono essere provati anche solo su un modello rappresentativo della gamma: il primo sul più grande, presunto come quello con comportamento strutturale peggiore, il secondo sul più piccolo, presumendo che rappresenti l’efficienza di trattamento peggiore.
La normativa descrive i metodi statici e idraulici per determinare resistenze al carico e efficienza idraulica.
Sono dettagliate anche le informazioni da riportare nei rapporti di prova e nella marcatura CE (allegato ZA.3)
Pertanto, per impianti a fanghi attivi al disotto di 50 abitanti equivalenti, è richiesta una Dichiarazione di prestazione (DoP) secondo quanto indicato dal Regolamento UE n. 305/2011.

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Applicabilità

Questa soluzione tecnologia è molto flessibile e può essere applicata a nuclei abitativi mono e bi-familiari, in piccole unità abitative isolate o anche in utenze di medie dimensioni. Come ogni trattamento biologico si riscontra un migliore funzionamento quando vi è un apporto pressoché costante di refluo. Il filtro percolatore può trattare acque grigie, nere domestiche o assimilabili; in ogni caso devono essere presenti pre-trattamenti come biologica Imhoff, fossa settica e degrassatore. Questo sistema, sia esso anaerobico o aerobico, può essere utilizzato come trattamento secondario al fine di ridurre il tasso di carico organico, o come affinamento, a valle di un trattamento biologico.
La scelta si adatta maggiormente laddove ci siano ridotte possibilità di impiego di superfici, un manufatto interrato richiede infatti meno superficie rispetto a metodi naturali come la fitodepurazione e nel caso ci siano difficoltà per fornire l’alimentazione elettrica (in particolare i percolatori anaerobici). Importante poi è l’accessibilità con mezzi (camion) per lo spurgo e le operazioni di manutenzione.
Il manufatto deve essere a tenuta stagna ed è necessario valutare il materiale corretto a seconda del tipo di terreno e della posizione della falda. Esiste la possibilità, a seconda dei dislivelli disponibili, di realizzare il percolare interrato o fuori terra.
Il Filtri percolatori possono essere installati in ogni tipo di clima, sebbene l’efficienza sia ovviamente inferiore in climi molto freddi; la posa interrata ne migliora nettamente l’isolamento termico e quindi la funzionalità.
Il percolatore non permette una sensibile riduzione di nutrienti e patogeni, per i quali sono necessari diversi trattamenti depurativi.
In alcuni casi, per standard depurativi superiori sono richiesti trattamenti aggiuntivi (affinamento).
Vantaggi

  • buona adattabilità agli shock idraulici e di carico;
  • non è richiesta alimentazione elettrica;
  • ridotti costi di esercizio;
  • lunga vita utile;
  • alta riduzione del BOD e solidi sospesi;
  • ridotta produzione di fanghi;
  • fanghi molto stabilizzati;
  • impiego di aree ridotto (footprint).

Svantaggi

  • richiede corretto dimensionamento;
  • bassa riduzione degli agenti patogeni e nutrienti;
  • può richiedere affinamento;
  • rischio di intasamento se i pre-trattamenti non sono correttamente dimensionati;
  • operazioni di pulizia lievemente più complesse rispetto alla sola settica;
  • adatto per zone a bassa densità abitativa, meglio in assenza di falda;
  • significativi tempi di avviamento.

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