Dietro molti processi di produzione industriale, grandi volumi diacque reflue ricche di organicola materia viene generata quotidianamente. Queste acque reflue sono caratterizzate da elevate concentrazioni e sono difficili da trattare. Per affrontare queste "impegnative acque reflue", viene ampiamente applicata una tecnologia nota come "l'arma definitiva":trattamento anaerobico. Quindi, come funziona esattamente? E perché merita un titolo del genere?
► Cos'è il trattamento anaerobico?
In poche parole,il trattamento anaerobico è un processo che utilizza comunità microbiche specifiche per decomporre e digerire la materia organica nell'acqua in un ambiente completamente privo di ossigeno-.A differenza del trattamento aerobico più familiare, che richiede l'immissione di ossigeno, è più simile a un "banchetto microbico" silenzioso ma efficiente condotto in uno spazio chiuso.
► Perché è "l'arma definitiva"?
Innanzitutto, può "digerire" acque reflue a concentrazione- estremamente elevata.Rispetto al trattamento aerobico, un sistema anaerobico può tollerare ed elaborare un carico molto più elevato di inquinanti organici per unità di volume, rendendolo particolarmente adatto a gestire le acque reflue organiche ad alta-concentrazione provenienti da industrie cometrasformazione alimentare, produzione di birra e prodotti biofarmaceutici.Ciò significa che, a parità di ingombro, la sua capacità di trattamento è molto maggiore.
In secondo luogo, può convertire le sostanze inquinanti in energia.Questa è la sua caratteristica più accattivante. Durante il processo di trattamento, poiché i microrganismi decompongono la materia organica, producono biogas, composto principalmente da metano.Questo biogas può essere raccolto e utilizzato per generare elettricità o energia termica, ottenendo un passaggio fondamentale dal “consumo di energia per il trattamento delle acque reflue” al “recupero di energia dalle acque reflue”.
In terzo luogo, i suoi costi operativi sono inferiori.Perchénon necessita di un continuo soffio d'aria per l'aerazione, il suo consumo di energia elettrica è di gran lunga inferiore a quello del tradizionale processo aerobico a fanghi attivi.Allo stesso tempo, la crescita microbica è più lenta durante tutto il processo, determinando una quantità molto minore di produzione di fanghi in eccesso, che riduce ulteriormente il carico e i costi del trattamento e dello smaltimento dei fanghi.
► Principio fondamentale: una collaborazione perfettamente coordinata
Il trattamento anaerobico non è una singola reazione ma un processo in tre-fasi trasmesso da più tipi di microrganismi.
Il primo passo è l'idrolisi e l'acidogenesi.I composti organici complessi-molecolari di grandi dimensioni, come amido, proteine e grassi, vengono prima scomposti in piccole molecole come monosaccaridi e amminoacidi da batteri idrolitici. Queste piccole molecole vengono poi fermentate da batteri acidogeni e convertite in acidi grassi volatili (VFA), alcoli, idrogeno e anidride carbonica.
Il secondo passo è la metanogenesi, che è la chiave dell’intero processo.I metanogeni, gli specialisti di questa fase, entrano in scena. Utilizzano principalmente l'acido acetico (un tipo di acido grasso volatile) prodotto nella fase precedente, oppure utilizzano direttamente idrogeno e anidride carbonica, sintetizzandoli infine in metano. A questo punto, l'inquinamento organico presente nelle acque reflue è stato sostanzialmente rimosso e trasformato in biogas utile.
► Le "attrezzature" chiave per realizzare questo processo
Per garantire che questo "banchetto-senza ossigeno" proceda in modo efficiente e stabile, sono necessari "reattori" sofisticati. Tra loro,il manto di fanghi anaerobici a riflusso (UASB)il reattore è una tecnologia classica ampiamente applicata. Il suo nucleo si trova nel "letto di fanghi granulari" ad alta concentrazione che si forma sul fondo del reattore. Le acque reflue scorrono verso l'alto attraverso questo letto, consentendo un contatto completo tra i granuli di fango e gli inquinanti, mentre il biogas generato favorisce la miscelazione. Il reattore a letto di fanghi granulari espansi (EGSB) può essere visto come una versione potenziata dell'UASB. Incorporando un sistema di ricircolo, raggiunge velocità di flusso più elevate, portando a una miscelazione e un contatto più accurati tra i fanghi e le acque reflue, consentendo così di gestire acque reflue con concentrazioni più elevate o maggiore complessità.
► Comprendere i suoi limiti: nessuna tecnologia è perfetta
Nonostante i suoi notevoli vantaggi, il trattamento anaerobico non è una “panacea”. Comprenderne i difetti è fondamentale per applicarlo in modo efficace.
★ L'avvio richiede pazienza:I metanogeni chiave del sistema crescono lentamente, quindi l’avvio e l’acclimatazione microbica di un nuovo sistema spesso richiedono una notevole quantità di tempo.
★ Sensibilità alle condizioni ambientali:I metanogeni sono molto delicati. Le sostanze tossiche presenti nelle acque reflue, come i solfuri, alcuni ioni di metalli pesanti e i disinfettanti, possono inibirne gravemente l'attività o addirittura causare guasti al sistema.
★ Requisiti di temperatura rigorosi:La maggior parte dei sistemi richiede un ambiente relativamente caldo (tipicamente nell'intervallo mesofilo) per un funzionamento stabile. Le basse temperature possono avere un impatto significativo sull’efficienza del trattamento e sulla produzione di biogas.
★ Generalmente non è possibile raggiungere da soli gli standard di dimissione:Il trattamento anaerobico rimuove principalmente la materia organica e ha una capacità limitata di rimuovere nutrienti come azoto e fosforo. Pertanto, spesso funge da "avanguardia" del ciclo di trattamento e deve essere seguito da processi successivi, come il trattamento aerobico, per garantire che l'effluente finale soddisfi pienamente gli standard di scarico.
In conclusione, con la sua elevata efficienza nel trattamento delle acque reflue ad alta-concentrazione, le sue caratteristiche di produzione-di energia e i suoi bassi costi operativi, il trattamento anaerobico svolge davvero il ruolo di "arma fondamentale" nel campo del trattamento delle acque reflue organiche, in particolare per le acque reflue industriali. Tuttavia, è anche una tecnologia che richiede una progettazione e una gestione meticolose. Sfruttando i suoi punti di forza, mitigandone al tempo stesso le debolezze e collocandolo nella fase appropriata del processo di trattamento, il suo potere "definitivo" può essere pienamente realizzato.