Equalizzazione ed Omogeneizzazione
Categorie
Descrizione
Categoria/tipologia: trattamento acque reflue industriali o ottimizzazione impianti esistenti.
Ambiti d’uso: piccoli, medi e grandi impianti di trattamento reflui industriali e civili.
Volumi di accumulo: da: 3 mc a 20 mc.
Materiali: calcestruzzo, polietilene, polipropilene, vetroresina.
L’omogeneizzazione e l’equalizzazione sono processi preliminari molto utili negli impianti di depurazione delle acque reflue sia civili domestiche che industriali, in particolare dove lo scarico presenta particolari condizioni di disuniformità in termini qualitativi e quantitativi.
L’andamento discontinuo delle portate è attenuato negli impianti pubblici di grandi dimensioni; come è noto il coefficiente di punta della portata cresce rapidamente al diminuire della popolazione, mentre all’estremo opposto, piccole comunità possono avere anche fasi della giornata con portate pressoché nulle.
In campo industriale, dove spesso gli scarichi dipendono dai cicli produttivi, si ha una notevole discontinuità delle portate e l’effetto negativo di tale fenomeno è ancora più marcato.
Le vasche di equalizzazione permettono inoltre di limitare gli effetti di punte improvvise ed impreviste di carico inquinate (shock loads).
L’ingresso nella vasca è a gravità, mentre l’alimentazione dei comparti successivi è operata mediante elettropompe gestite da interruttori galleggianti e sistemi di controllo elettrici o elettromeccanici.
Esistono comparti di equalizzazione in linea o fuori linea: i primi hanno il vantaggio di operare una completa omogeneizzazione del refluo, gli altri per contro consentono di limitare la movimentazione del volume e quindi consentono un risparmio energetico.
Principi di progettazione
Un approccio rigoroso al dimensionamento prevede di analizzare l’andamento delle portate in ingresso sia dal punto di vista quantitativo che qualitativo.
Un dimensionamento completo prevede due aspetti fondamentali: la capacità di compenso per ottenere portate in uscita costanti e una ciclo in grado di garantire concentrazioni il più possibile regolari.
Il volume si ottiene integrando la curva delle portate in ingresso e quella delle portate in uscita (per ipotesi costante): la massima distanza tra le due curve, sia per valori positivi che per valori negati, rappresenta il minimo volume necessario per garantire una portata costante in analogia al dimensionamento dei serbatoi degli acquedotti in caso di regolazione completa (regola del filo teso).
Per quanto riguarda l’omogeneizzazione qualitativa, il volume va aumentato in modo da garantire la presenza di un minimo quantitativo di refluo per avere una sufficiente diluizione.
Si ipotizza che il bacino sia a miscelazione completa e che non ci siano trasformazioni chimiche (anche se molto spesso ciò non è veritiero).
Si considera l’andamento nel tempo con una procedura a passi temporali discreti ipotizzando che la concentrazione dell’istante successivo sia uguale a quella in uscita nell’istante precedente da bilanciare con la portata in ingresso. La concentrazione iniziale viene calcolata nel momento in cui il volume risulta vuoto oppure per via iterativa, nel caso sia previsto un minimo volume di invaso.
Un approccio semplificato per gli impianti di trattamento di reflui civili è quello di considerare la differenza tra la portata media giornaliera e la portata media sulle ore di funzionamento moltiplicata per le ore di funzionamento; per una durata dello scarico di 16 ore si traduce in:
(Q16-Q24)*16
Nell’ambito dei piccoli impianti il dimensionamento può essere ulteriormente semplificato considerando un volume utile di compensazione tra il 20 e il 40% del volume giornaliero; si adottano normalmente percentuali più alte dell’intervallo per impianti più piccoli.
A seconda delle esigenze sarà necessario dimensionare un gruppo si sollevamento la cui condotta di mandata solitamente è molto ridotta, in modo da garantire una portata costante al reattore biologico.
Normalmente il comparto di equalizzazione viene collocato tra i pre-trattamenti, più adatti a gestire differenze di portate, e la sedimentazione primaria (ove presente) per proteggere le elettropompe da sabbie ed evitare più possibile la sedimentazione all’interno del volume.
Il refluo viene mantenuto in sospensione con organi di movimentazione o diffusori di ossigeno con il vantaggio di mantenere ossigenato il refluo (pre-ossigenazione) ed evitare condizioni di setticità.
Gestione e manutenzione
Il comparto di equalizzazione richiede un costante controllo delle apparecchiature elettromeccaniche come le pompe, i diffusori di ossigeno e gli agitatori.
L’insufflazione di ossigeno e l’agitazione possono provocare problemi di odori. Importante è l’utilizzo di vasche chiuse e la connessione con un sistema di sfiati, in modo da allontanare dalle abitazioni gli odori molesti.
In caso di assenza di sedimentazione primaria, un buon sistema, anche per la riduzione degli odori, è quello di reintegrare i fanghi di ricircolo, invece che direttamente nel digestore aerobico, nel comparto di equalizzazione. Questo permette una buona pre-ossigenazione del refluo in ingresso e consente una controllo del problema degli odori (adsorbimento del fango attivo).
Applicabilità
Il comparto di equalizzazione è frequentemente utilizzato per proteggere i trattamenti secondari (solitamente fanghi attivi) o terziari (filtrazione) per garantire un apporto di refluo il più possibile costante ed evitare i problemi connessi alle fluttuazioni (punta di carico idraulico).
I principali impieghi sono nell’abito industriale, dove la discontinuità delle lavorazioni determina spesso un’elevata variabilità nei trattamenti depurativi.
Il vantaggio è anche quello di poter gestire diversi tipi di scarico, come per esempio le utenze industriali, singolarmente o connesse a quelle domestiche.
È possibile utilizzare un comparto di equalizzazione per migliorare le potenzialità di impianti esistenti: mantenendo le condizioni il più possibile vicine alla media, infatti, si sfruttano al meglio le potenzialità di impianti a fanghi attivi, a membrane o filtrazioni.
Un altro aspetto molto importante legato alla disponibilità di un volume di equalizzazione è quello di poter gestire il rientro nel ciclo depurativo di acque di controlavaggio (backwash) in maniera uniforme ed omogenea senza provocare grandi punte di carico.
Dal punto di vista operativo il comparto di equalizzazione può assumere anche il ruolo di sollevamento dei reflui, permettendo una disconnessione idraulica e quindi svincolando le quote delle sezioni di trattamento successive, che possono così essere realizzate fuori terra. In questo caso è opportuna la predisposizione di un troppopieno di emergenza in caso di arresto dell’alimentazione elettrica.
Vantaggi
- dimensionamento del ciclo depurativo su valori medi di portate e carico inquinante;
- gestione dei punte di carico improvvise (shock loads);
- protezione del reattore biologico;
- semplificazione del dosaggio reagenti;
- pre-aerazione reflui;
- svincolo delle quote dei comparti successivi.
Svantaggi
- consumi elettrici (elettropompe);
- odori legati all’aerazione;
- manutenzione regolare.
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