Impianto di depurazione biologico MBR

IMPIANTO CON CONFIGURAZIONE MBR – MEMBRANE BIOLOGICAL REACTOR

Bioreattore a membrana (MBR) è generalmente un termine utilizzato per definire i processi di trattamento delle acque reflue in cui una membrana selettiva (ad esempio microfiltrazione o ultrafiltrazione) è integrata con un processo biologico, in particolare un bioreattore a fanghi attivi.

Gli MBR differiscono dai processi di “finitura” in cui la membrana viene impiegata solamente come fase di trattamento terziario senza ricircolo della biomassa attiva al processo biologico.
Quasi tutti i processi MBR oggi disponibili utilizzano la membrana come filtro, respingendo i materiali solidi sviluppati dal processo biologico (batteri e solidi sospesi), producendo un effluente chiarificato e prevalentemente disinfettato. Mentre il processo tradizionale a fanghi attivi utilizza un chiarificatore secondario o un serbatoio di sedimentazione per la separazione solido/liquido, un MBR utilizza una membrana per questa funzione.

La tecnologia MBR supportata da CLIMATEC ben si adatta alla realizzazione di soluzioni prefabbricate in quanto consente di minimizzare le volumetrie richieste. Rispetto alla soluzione con impianti realizzati in opera, questo comporta una riduzione dei costi delle opere civili.

Ciò fornisce una serie di vantaggi relativi al controllo del processo e alla qualità dell’acqua prodotta. Una membrana applicata a un MBR è semplicemente una barriera che consente all’acqua e alla materia disciolta di attraversarla respingendo i solidi sospesi.

Il grado di selettività dipende dalla dimensione dei pori della membrana. La gamma di ultrafiltrazione (UF) è generalmente compresa tra 0,02 e 0,1 µm.
Le membrane generalmente comprendono uno strato superficiale sottile che fornisce la selettività alla permeazione sopra un supporto poroso più aperto e più spesso, che fornisce stabilità meccanica.

Il materiale deve inoltre normalmente avere una certa resistenza agli attacchi termici e chimici, cioè estremi di temperatura, pH e/o concentrazioni di ossidanti che normalmente si verificano quando la membrana viene pulita chimicamente.
Il materiale dovrebbe anche offrire idealmente una certa resistenza allo sporcamento, cioè alla riduzione della permeabilità causata dagli inquinanti nel liquido miscelato, che si depositano sulla superficie della membrana o all’interno dei pori della stessa.

I vantaggi dei sistemi MBR rispetto al tradizionale processo di depurazione a fanghi attivi sono:

• Riduzione degli ingombri necessari a parità di portata trattata.
• Efficienza di trattamento e alta qualità dell’effluente con possibilità di riuso diretto.
• Minore produzione di fango.
• Età del fango più alta, che implica una minore produzione di biomassa.
• Qualità effluente non legata a caratteristiche di sedimentabilità del fango.
• Concentrazioni di biomassa e tempo di detenzione più alti determinano una degradazione più rapida e completa dei nutrienti e dei substrati organici.

Un impianto MBR è quindi indicato nelle seguenti casistiche:

• Interventi di upgrading.
• Reflui industriali particolarmente carichi, con presenza di composti lentamente biodegradabili e/o elevato contenuto salino.
• Necessità/volontà di riutilizzo delle acque trattate e.g. in agricoltura, industria o attività ricreative; scarsità di spazi e/o minimizzazione dell’impatto visivo.
• Limiti allo scarico particolarmente stringenti (e.g. su suolo o in aree sensibili).

In conclusione gli impianti di depurazione MBR garantiscono:

Qualità dell’effluente: grazie alla dimensione dei pori delle membrane, è possibile assicurare la pressoché completa rimozione dei solidi sospesi (< 1 mg SST/L) e la rimozione di parte dei collidi, batteri (ca. 5 – 6 log) e virus (ca. 2 – 4 log).

Riduzione dei trattamenti di disinfezione finale: che spesso assumono funzione di sola “copertura”.

Riduzione degli ingombri: grazie al fatto che le membrane sono in grado di trattenere la biomassa a prescindere dal carico idraulico, è possibile operare con concentrazioni notevolmente superiori (8 – 12 g MLSS/L) a quelle tipiche dei processi a fanghi attivi convenzionali (3 – 5 g MLSS/L) e, quindi, i reattori biologici richiedono volumetrie inferiori (ca. 40 – 60%); le sezioni di sedimentazione secondaria e filtrazione terziaria non sono più necessarie, in quanto le membrane sono in grado di svolgere entrambe le funzioni. 

Selezione della biomassa in base alla sua efficienza di degradazione dei contaminanti e non in base alla sua sedimentabilità: questo consente l’impiego in caso di condizioni di processo che portano allo sviluppo di fiocchi di fango difficilmente sedimentabili quali reflui caratterizzati da elevata salinità; si ha inoltre una elevata età del fango per favorire la rimozione di composti organici lentamente biodegradabili. La presenza, infatti, di batteri filamentosi non influenza negativamente la qualità dell’effluente dal momento che la membrana costituisce una barriera pressoché assoluta. La mancata influenza delle caratteristiche di sedimentabilità della biomassa consente anche l’elevata automatizzazione del processo, con conseguente applicabilità anche in siti decentralizzati.