ZM9105 Attrezzature didattiche e per la formazione professionale nell'ambito dell'ingegneria dei fluidi per impianti a fanghi attiviImpianto pilota per il trattamento delle acque reflue a fanghi attivi – 1. Generalità
L'impianto pilota a fanghi attivi consente lo studio e la comprensione del trattamento delle acque reflue mediante la tecnologia dei fanghi attivi.
Tale trattamento costituisce una fase intermedia, all'interno di un impianto di depurazione, tra i trattamenti fisici (grigliatura, dissabbiatura e sedimentazione primaria) e la fase finale di sterilizzazione e clorazione. Il suo scopo è eliminare le sostanze organiche inquinanti presenti nelle acque reflue dopo i suddetti trattamenti fisici.
Il carico organico viene misurato in termini di BOD (Domanda Biochimica di Ossigeno); il processo comporta inoltre una parziale rimozione del COD (Domanda Chimica di Ossigeno). Il trattamento avviene in una vasca dove il carico organico viene rimosso da microrganismi (batteri, rotiferi, vorticelle, ecc.) coltivati in condizioni aerobiche mediante insufflazione di aria o, talvolta, di ossigeno puro. I microrganismi utilizzano le sostanze inquinanti come nutrimento necessario per la loro riproduzione e sopravvivenza. Questa massa di microrganismi assume l'aspetto di un fango, da cui deriva il nome del processo. Dopo la fase di rimozione degli inquinanti, è necessario separare l'acqua chiarificata dal fango; tale operazione viene eseguita nella vasca di sedimentazione (o sedimentatore).
L'acqua chiarificata viene scaricata nel corpo idrico ricettore o inviata a un trattamento di sterilizzazione, mentre i fanghi attivi vengono in parte ricircolati nella vasca di ossidazione per stabilizzare il processo di depurazione.
Questo impianto pilota è stato progettato per consentire agli studenti di apprendere le problematiche fluidodinamiche e chimico-fisiche connesse alla realizzazione di un processo a fanghi attivi.
L'unità è completamente strumentata e predisposta per l'esecuzione di prove che favoriscono la comprensione di aspetti avanzati legati alla moderna concezione degli impianti a fanghi attivi, quali:
1 l'effetto dell'agitazione nella vasca di reazione;
il risparmio energetico e l'affidabilità del sistema di ricircolo dei fanghi tramite "air-lift";
l'effetto della concentrazione di ossigeno operativo sulla rimozione degli inquinanti e sulla sedimentazione dei fanghi.
2. Composizione
L'impianto pilota è composto da:
1 Impianto base (Codice 944500)
Misuratore di BOD (Domanda Biochimica di Ossigeno) a 6 posti (Codice 994510); OPZIONALE
1 Frigotermostato per apparecchiatura BOD (Codice 949104); OPZIONALE
Termoreattore per analisi COD (Codice 949103); OPZIONALE
1 Compressore elettrico con serbatoio da 24 l (Codice 971227); OPZIONALE
1 Sistema automatico di acquisizione dati SAD/IC130D composto da:
3. Descrizione Linea dell'aria
È composta da:
un riduttore di pressione stabilizzatore;
2 regolatori di portata: uno per la vasca di ossidazione e l'altro per il ricircolo dei fanghi;
un gruppo di elettrovalvole di servizio;
1 distributore/diffusore d'aria nel reattore;
un sistema "air-lift" per il ricircolo dei fanghi dalla vasca di sedimentazione. Il circuito può essere alimentato tramite un compressore o una bombola di ossigeno.
Linea dei liquidi È costituita da:
una vasca di preparazione dell'alimentazione con agitatore;
1 pompa di alimentazione volumetrica per studiare l'influenza della diluizione D (Q/V);
1 reattore cilindrico in plexiglass per consentire il contatto tra le tre fasi: gas/liquido/solido;
1 vasca di sedimentazione in plexiglass con sistema "air-lift".
Sistemi di controllo e regolazione
L'impianto pilota a fanghi attivi IC130D prevede:
controllo della concentrazione di O2 disciolto nella vasca di ossidazione tramite un elemento sensibile e un misuratore/indicatore di O2;
regolatore/attuatore che agisce sul flusso d'aria inviato alla vasca;
controllo della temperatura della miscela di alimentazione;
controllo della quantità di fango nella vasca di ossidazione tramite ricircolo dei fanghi comandato da un timer;
1 pannello sinottico luminoso per seguire il processo in tempo reale.
Strumenti di misura
L'impianto pilota è dotato di strumenti per misurare le grandezze di seguito indicate: portate d'aria inviate alla vasca di ossidazione e alla vasca di sedimentazione;
portata e temperatura dell'alimentazione del refluo;
pH nella vasca di reazione;
Quantità di O2 disciolto.
Inoltre, tramite semplici operazioni è possibile misurare la quantità di fango ricircolato e la quantità di fango di spurgo. L'unità è inoltre corredata della seguente dotazione:
cono per la determinazione della percentuale di fango;
set di prodotti chimici per ricreare un ambiente favorevole alle colture batteriche;
quantitativo di batteri liofilizzati;
cartine per la rilevazione della percentuale di nitrati;
cartine per la rilevazione del pH.
4. Gamma di esperimenti
Determinazione dell'effetto depurativo in funzione del tempo di permanenza idraulica dell'alimentazione nella vasca di ossidazione.
Determinazione dell'effetto depurativo in funzione della miscelazione.
Valutazione dell'effetto a diverse concentrazioni di O2 disciolto.
Determinazione della sedimentazione dei fanghi variando la concentrazione operativa di O2.
Influenza dell'età del fango.
Influenza del pH.
Efficienza della depurazione in funzione della temperatura.
Influenza del carbone attivo sul processo di depurazione.
Prove utilizzando O2 al posto dell'aria.
5. Servizi richiesti
Alimentazione elettrica: 220 V - 50/60 Hz - 3 kW | Alimentazione aria compressa: 800 l/h - 6 bar
Alimentazione idrica: 200 l/h - 2 bar.
6. Dimensioni e pesi
Dimensioni: con serbatoio di alimentazione 2450 x 700 x 1700 (h) mm | Peso netto: 270 kg
Componenti dell'impianto pilota
Con riferimento alla figura 1, l'impianto di trattamento acque reflue a fanghi attivi IC130D è costituito da:
1.- serbatoio di alimentazione con capacità di 150 l
2.- agitatore a velocità fissa - 100 giri/min, 90 W
3.- indicatore di livello minimo
4.- valvola di intercettazione alimentazione
5.- valvola di scarico alimentazione
6.- filtro di alimentazione
7.- pompa dosatrice - portata 0-20 l/h
8.- smorzatore da 1,5 l
9.- valvola di sfiato
10.- misuratore di portata alimentazione 60 l/h f.s. 11.- valvola di attivazione del misuratore di portata
12.- valvola di lavaggio del misuratore di portata
13.- valvola di bypass
14.- lavaggio del misuratore di portata
15.- valvola di attivazione del misuratore di portata
16.- trasduttore di portata di alimentazione (*)
17.- totalizzatore digitale (*)
18.- riscaldatore dell'alimentazione da 2000 W
19.- serbatoio di reazione di ossidazione - capacità circa 35 l
20.- agitatore a velocità variabile da 200 W
21.- dispositivo di misura del pH
22.- valvola di scarico del reattore
23.- indicatore-regolatore digitale di temperatura
24.- indicatore-regolatore digitale di ossigeno disciolto
25.- misuratore di portata per ossigenazione (f.s. 500 l/h)
26.- valvola di ossigenazione
27.- valvola "air-lift"
28.- misuratore di portata "air-lift" (f.s. 500 l/h)
29.- timer digitale "air-lift"
30.- riduttore di pressione aria/ossigeno
31.- valvola di scarico fanghi disattivati
32.- timer digitale per scarico fanghi disattivati
33.- recupero fanghi tramite "air-lift"
34.- scarico del reattore
35.- serbatoio di sedimentazione
36.- serbatoio di raccolta fanghi disattivati
37.- scarico acqua chiarificata
38.- alcuni componenti della versione computerizzata
39.- console e quadro elettrico
