Panoramica del Processo MBBR 

MBBR (Reattore Biologico a Letto Mobile) è un processo biologico innovativo utilizzato nel trattamento delle acque reflue. In questo sistema, supporti plastici con alta superficie specifica circolano liberamente nel reattore e i microrganismi crescono nello strato di biofilm formato su di essi. Questi microrganismi purificano l'acqua degradando sostanze organiche, composti azotati e altri inquinanti nelle acque reflue. La tecnologia MBBR combina i vantaggi dei sistemi tradizionali a fanghi attivi e dei sistemi a biofilm fisso (ad es. filtri a tracimazione). È diventata popolare sia nel trattamento delle acque reflue industriali che domestiche grazie ai suoi vantaggi di alta efficienza di trattamento, design compatto (volumi dei serbatoi più piccoli) e facile operatività. Di seguito, tutte le fasi del processo di trattamento MBBR sono spiegate in dettaglio, insieme ai parametri da monitorare in ogni fase, alla loro interpretazione e all'attrezzatura utilizzata. Inoltre, vengono trattati in dettaglio anche i settori di applicazione del MBBR, gli inquinanti tipici che possono essere trattati, gli standard di scarico in Turchia e nell'UE, i criteri di progettazione, i suggerimenti per il design/operazione e i punti da considerare.

Fasi del processo di trattamento MBBR e parametri da monitorare 

Un impianto di trattamento delle acque reflue integrato MBBR di solito consiste in pretrattamento, trattamento primario, trattamento biologico (reattori MBBR), trattamento secondario (sedimentazione) e, se necessario, trattamento avanzato & disinfezione. In ogni fase, vengono misurati e interpretati determinati parametri per garantire il funzionamento efficiente del processo. Inoltre, vengono utilizzate attrezzature diverse in ogni fase. Di seguito è riportata informazioni fase per fase: 

Trattamento preliminare 

Il pretrattamento è il primo passo per rimuovere solidi di grandi dimensioni dalle acque reflue, come sabbia sedimentabile e olio. Questo passaggio protegge i successivi processi biologici da carichi improvvisi e danni fisici. 

Parametri da misurare 

Portata: Il flusso in ingresso delle acque di scarico deve essere misurato continuamente. Portate elevate possono comportare rischi di allagamento e sovraccarico delle attrezzature, quindi vengono monitorate con un misuratore di portata. I dati di flusso vengono interpretati per prendere precauzioni o determinare il volume di bilanciamento nel caso in cui la capacità di progettazione venga superata. 

pH: Il valore del pH delle acque di scarico in ingresso è controllato. Soprattutto nelle acque reflue industriali, un pH eccessivamente acido o basico può danneggiare i processi biologici. Il valore del pH dovrebbe generalmente essere mantenuto tra 6 e 9; se si trova al di fuori di questo intervallo, sono necessarie misure come la neutralizzazione. 

Temperature: La temperatura delle acque di scarico viene misurata. Temperature elevate (ad es. >40°C) possono influire negativamente sui microrganismi, mentre temperature basse rallentano le velocità delle reazioni biochimiche. La temperatura misurata viene interpretata per prevedere le prestazioni dei microrganismi operanti nella fase biologica. 

Carico di Rifiuti Solidi: La quantità di rifiuti grossolani trattenuti negli schermi e la quantità di sabbia accumulata nel trappola di sabbia sono monitorate (volume giornaliero o massa di rifiuti rimossi). Questi parametri indicano l'efficienza del pre-trattamento. Ad esempio, se una grande quantità di rifiuti solidi viene trattenuta, si interpreta che il carico inquinante nelle acque reflue è elevato e i piani di smaltimento sono organizzati di conseguenza. 

Attrezzatura Principale Utilizzata 

Schermi: Schermi grossolani e fini trattengono solidi di grandi dimensioni (stoffa, plastica, bottiglie di PET, ecc.) nelle acque reflue. Di solito si utilizzano schermi puliti meccanicamente. Dopo lo schermo grossolano, c'è uno schermo fine con fessure più strette. 

Trappola di Sabbia: È l'unità che separa le particelle inorganiche come sabbia e ghiaia nelle acque reflue facendole sedimentare. Può essere di tipo aereo o non ventilato (flusso orizzontale). Il materiale accumulato nella trappola di sabbia viene pulito periodicamente. 

Separatore di Olio: Viene utilizzato per separare olio e grasso trovati specialmente nelle acque reflue industriali e di cucina galleggiando. Lo strato di olio che sale in superficie viene rimosso con raschietti. 

Serbatoio di Equalizzazione: Di solito c'è un serbatoio di bilanciamento dopo il pretrattamento per ridurre le fluttuazioni nel tasso di flusso e nelle concentrazioni di inquinamento. Questo serbatoio garantisce che le acque reflue siano omogeneizzate e consegnate all'unità biologica con un flusso costante tramite la pompa. Utilizzando mescolatori nel serbatoio di bilanciamento, si impedisce ai solidi di depositarsi e la qualità delle acque reflue viene bilanciata nel tempo. 

Stazione di Pompa: Le pompe vengono utilizzate per inviare le acque reflue dal pretrattamento al(rettore biologico) alla portata e pressione desiderate. I flussimetri si trovano di solito nelle stazioni di pompaggio o all'uscita del serbatoio di bilanciamento. 

Settling Primario 

Il trattamento primario è la fase in cui i solidi sospesi e alcuni inquinanti organici vengono rimossi tramite sedimentazione per gravità. Nel processo MBBR, la sedimentazione primaria può essere utilizzata a seconda della portata e del carico inquinante; il suo scopo è ridurre il carico che arriva al reattore biologico. 

Parametri da Misurare e Interpretazione 

Solidi Sospesi Totali (SST) Ingresso/Uscita: La concentrazione di SST (mg/L) delle acque reflue all'ingresso e all'uscita del serbatoio di sedimentazione primaria viene misurata. La differenza ingresso-uscita indica quanti solidi sospesi trattiene il trattamento primario. Ad esempio, se l'SST in ingresso è 300 mg/L e l'SST in uscita è 150 mg/L, significa che si sta realizzando una rimozione dei solidi sospesi del 50%. Un'elevata rimozione di SST significa un carico inferiore nella fase biologica successiva. 

Domanda Chimica di Ossigeno (COD) Ingresso/Uscita: Tranne per alcuni organici disciolti, alcuni degli organici sospesi possono essere rimossi mediante sedimentazione primaria. Misurando i valori di COD in entrata e in uscita, si capisce quanto la trattazione primaria riduce il carico organico. Tipicamente, la sedimentazione primaria può rimuovere il 20-30% di COD e il 25-35% di BOD. Se l'efficienza del trattamento primario è bassa, si può interpretare che gli organici particolati nelle acque reflue siano fini o che il tempo di ritenzione nel serbatoio sia insufficiente. 

Volume e Proprietà dei Fanghi Seddati: Il volume e le proprietà (densità, contenuto d'acqua) dei fanghi accumulati sul fondo del serbatoio di sedimentazione primaria vengono monitorati. Un aumento del volume dei fanghi può indicare che il carico in ingresso è elevato. L'età dei fanghi accumulati non è importante qui (si tratta di fanghi primari grezzi), ma l'efficienza del serbatoio diminuisce se si verifica un'accumulazione eccessiva. L'altezza/volume dei fanghi misurato a intervalli regolari viene utilizzato per determinare la frequenza di pompaggio. 

Attrezzatura Principale Utilizzata 

Bacino di sedimentazione primario: Di solito è un bacino di sedimentazione rotondo (con alimentazione centrale) o rettangolare. Mentre le acque reflue si muovono lentamente attraverso questo serbatoio per un certo Tempo di Ritenzione Idraulica (HRT) (solitamente 1-2 ore), i solidi si depositano sul fondo. Ci sono ponti collettori lenti sulla superficie del serbatoio; i raschiatori spingono il fango sul fondo verso il centro o un imbuto e lo inviano alla linea di rimozione del fango. Olio e schiuma sulla superficie vengono raccolti e rimossi da raschiatori superficiali. 

Pompa per fango e fossati per fango: Il fango primario grezzo raccolto sul fondo del serbatoio primario viene inviato all'unità di trattamento del fango (ad esempio, addensatore di fango) tramite pompa. Il controllo della pompa viene attivato quando si raggiunge l'accumulo massimo desiderato di fango nel serbatoio. 

Attrezzatura di Misura: I punti di campionamento per misurare il TSS sono solitamente situati all'uscita del serbatoio. Possono essere utilizzati anche sensori online (ad es. sensori di torbidità). I misuratori di flusso possono essere posizionati anche all'ingresso o all'uscita del serbatoio. 

Trattamento Biologico – Reattori MBBR 

Questa fase è il cuore del processo MBBR. Grazie al biofilm che si sviluppa nei mezzi di supporto, si verifica l'ossidazione della sostanza organica e la rimozione dei nutrienti (azoto, fosforo) in questi reattori. Il trattamento biologico è solitamente progettato come un reattore multi-stadio: Ad esempio, MBBR aerobico focalizzato sulla rimozione del carbonio (rimozione BOD/COD) nella prima fase, MBBR aerobico focalizzato sulla nitrificazione nella seconda fase; oppure se è desiderata la rimozione totale dell'azoto, MBBR anossico + MBBR aerobico possono essere disposti in modo sequenziale. Ogni reattore contiene una certa percentuale (% di pienezza) di portatori di biofilm plastici. 

Parametri da Misurare e Interpretazione 

Livello di Ossigeno Disciolto (DO): Nei reattori MBBR aerobici, il DO è un parametro monitorato continuamente. Tipicamente, l'ossigeno disciolto è fornito a un livello di ~2 mg/L. Un valore di DO inferiore a 1 mg/L indica che non c'è ossigeno sufficiente e che la degradazione della materia organica e la nitrificazione rallenteranno. Valori di DO eccessivamente alti (>4 mg/L) indicano spreco di energia. Gli operatori regolano la capacità del ventilatore in base al valore ricevuto dai sensori DO; così, sia il trattamento efficiente che l'ottimizzazione dell'energia sono raggiunti. Il DO è particolarmente critico per la nitrificazione (ossidazione dell'ammoniaca a nitrito/nitrato) e non dovrebbe scendere sotto almeno ~1.5–2 mg/L. 

pH e Alkalinità: Nei reattori biologici, il pH viene mantenuto tra 6.5–8.5. Le reazioni biochimiche (soprattutto la nitrificazione) consumano alkalinità e possono abbassare il pH. Il pH viene misurato continuamente; se il pH scende a < 6.5, il tasso di nitrificazione diminuisce significativamente e, se necessario, viene utilizzata una dose chimica alcalina (ad es. bicarbonato di sodio o calce). Un pH elevato (>9) può anche danneggiare i microrganismi. Il monitoraggio dell'alkalinità è importante per interpretare la capacità di nitrificazione – ad esempio, la rimozione di 1 mg NH4-N mediante nitrificazione consuma ~7 mg/L di alkalinità CaCO₃, quindi è necessaria un'aggiunta esterna se l'alkalinità in ingresso scende al di sotto di un certo valore. 

Domanda di Ossigeno Chimico (COD) e Domanda di Ossigeno Biochimico (BOD5): I valori di COD/BOD dell'acqua di ingresso e uscita del reattore MBBR vengono misurati a determinati intervalli (campioni compositi giornalieri). La differenza ingresso-uscita mostra le prestazioni di rimozione della materia organica del trattamento biologico. Ad esempio, se il COD è di 500 mg/L all'ingresso del MBBR e 100 mg/L all'uscita, si comprende che è stata raggiunta una rimozione dell'80%. Se si osserva una rimozione inferiore a quella prevista (i parametri sono elevati), questo può essere dovuto a una scarsa occupazione del supporto, bassa temperatura, ingresso tossico o insufficiente ossigeno - l'interpretazione viene fatta secondo questi risultati. 

Azoto Ammoniacale (NH4-N) e Nitrato (NO3-N): Soprattutto nei sistemi mirati alla nitrazione/de-nitrazione, i composti azotati vengono regolarmente monitorati. Concentrazione di Ammonio (NH4⁺) è misurata all'uscita del MBBR aerobico; valori elevati di ammonio (sopra le aspettative) indicano una nitrificazione insufficiente. L'interpretazione di questo è che o l'età dei fanghi (età del biofilm) è insufficiente, DO insufficiente, oppure fattori come temperatura/pH possono essere la causa. Nitrato (NO3⁻) è misurato dopo la denitrificazione se c'è una fase di denitrificazione anossica; un elevato nitrato indica una denitrificazione insufficiente. Se c'è un reattore anossico, Potenziale di Oxidazione- Riduzione (ORP) può essere misurato anche – una diminuzione dell'ORP a circa ~-100 mV indica che le condizioni anossiche sono fornite e che c'è un ambiente adatto per la denitrificazione. 

Azoto Totale (TN) e Azoto Totale Kjeldahl (TKN): Le analisi dell'azoto totale (TKN + NO2+NO3) vengono effettuate periodicamente per monitorare la qualità dell'effluente. Il valore del TN è per controllare la conformità del trattamento con la legislazione ambientale (soprattutto nell'ambito dei limiti di scarico dell'ambiente ricevente). Un alto TN indica o una mancanza di nitrificazione o denitrificazione e il processo viene riesaminato. 

Composti di Fosforo (P): Poiché i sistemi MBBR da soli non rimuovono molto fosforo, viene monitorata la misurazione dell'ortofosfato in ingresso/uscita o del fosforo totale se la rimozione chimica del fosforo è integrata. Alti valori di fosforo indicano la necessità di un aumento della dose chimica o di un trattamento aggiuntivo se necessario. (Nota: la rimozione biologica del fosforo è limitata a MBBR, la precipitazione chimica è solitamente integrata.) 

Osservazione continua e altri parametri: La temperatura nel reattore biologico viene monitorata (può diminuire in inverno, specialmente in piscine aperte). Quando la temperatura diminuisce, si osserva e si interpreta che i tassi di reazione biologica diminuiscono (ad es. il tasso di nitrificazione rallenta a <15°C). Odore e osservazione visiva sono anch'essi importanti: Osservazioni operative come le condizioni superficiali dei supporti (il colore del biofilm dovrebbe essere marrone/beige; il colore nero può indicare anaerobiosi), stato della schiuma (schiuma eccessiva può indicare un'attività biologica eccessiva o la presenza di tensioattivi) fanno anche parte del monitoraggio dei parametri. Se necessario, possono essere eseguite analisi microscopiche per comprendere la composizione dei microrganismi sul biofilm (in particolare la presenza di batteri nitrificanti, organismi filamentosi, ecc. può essere esaminata). 

Attrezzatura Principale Utilizzata 

Serbatoio reattore MBBR: Di solito sono serbatoi rettangolari o cilindrici realizzati in cemento o acciaio. Ogni reattore è progettato per contenere acqua per il Tempo di Ritenzione Idraulica (HRT) specificato (ad es. ~4-6 ore per la rimozione organica, ulteriori 4-6 ore per la nitrificazione, HRT totale). Materiale supporto per biofilm si trova nel reattore. I supporti sono generalmente particelle cilindriche o di forma speciale realizzate in materiale simile al polietilene, ~1-3 cm di diametro. Poiché la densità del materiale è vicino all'acqua (~0.95-0.98 g/cm³), rimangono sospesi nel flusso d'acqua. Il rapporto di riempimento volumetrico dei supporti nel reattore è solitamente compreso tra il 40 e il 60% (~50% è un valore frequentemente utilizzato nel design). Ciò significa, ad esempio, che un reattore di 100 m³ avrà un volume di ~50 m³ di supporti. Riempimenti superiori (sopra il 70%) non sono raccomandati poiché la mobilità del materiale e il trasferimento di ossigeno possono essere limitati. 

Sistema di Ventilazione: Le vasche MBBR aerobiche hanno diffusori a bolle fini/coarse sul fondo e ventilatori che immettono aria in esse. I diffusori svolgono due funzioni fornendo continuamente aria all'ambiente: (1) Fornire ossigeno (2) Assicurare una distribuzione omogenea del materiale attraverso la miscelazione. I diffusori sono posizionati a intervalli uguali sul fondo in modo che non ci siano spazi morti all'interno della vasca. La capacità del ventilatore può essere modulata in base al valore impostato di DO con automazione. Le vasche anossiche non hanno ventilatori; invece, miscelatori meccanici sono utilizzati per mescolare l'acqua (per mantenere i supporti in sospensione). 

Schermi di Retenzione per i Media: All'uscita di ciascun serbatoio reattore, ci sono filtri/setacci in acciaio inossidabile che impediscono la fuga delle particelle portanti mentre l'acqua viene trasportata alla sezione successiva. Questi schermi possono essere in forma di schermi a filo a cuneo a distanza ravvicinata (es. 3-5 mm) o lastre perforate e sono tipicamente montati all'uscita del reattore in forma cilindrica verticale o piatto. I media portanti non possono passare attraverso questi schermi e rimangono nel reattore, mentre l'acqua trattata fluisce liberamente attraverso gli schermi. Gli schermi possono avere un sistema di controlavaggio o pulizia con spazzola a determinati intervalli per prevenire l'intasamento dei media. 

Pompa di Ricircolo Interno: Se si mira a una rimozione totale dell'azoto (nitrificazione + denitrificazione), si utilizza una pompa di ricircolo interna che riporta il nitrato all'uscita del reattore aerobico (nitrificazione) nel reattore anossico. Ad esempio, una portata del 200-400% dell'effluente del serbatoio di nitrificazione può essere restituita al reattore anossico. Questa pompa trasporta acqua ricca di nitrati nella sezione anossica tramite una tubazione, dove i batteri eterotrofi possono utilizzare la materia organica per denitrificare il nitrato. Le prestazioni di questa attrezzatura sono fondamentali per la rimozione totale dell'azoto desiderata; la relazione tra il tasso di ricircolo impostato e la concentrazione di nitrati all'uscita è monitorata. 

Sensori e Dispositivi di Misura: I sensori online sono ampiamente utilizzati nei reattori MBBR. Attrezzature come sonda DO, sonda pH, sensore di temperatura, sonda ORP (nelle vasche anossiche) forniscono dati continui. I dati di questi sensori vengono trasferiti al sistema PLC/SCADA, consentendo all'operatore di monitorare in tempo reale. Ci sono anche rubinetti/porte per prelevare campioni quando necessario (come le misurazioni di COD, NH4, NO3 per analisi di laboratorio). 

Chiarificazione Secondaria – Sedimentazione 

L'acqua che esce dai reattori MBBR contiene particelle di biofilm e solidi sospesi rimanenti che vengono separati a seguito del trattamento biologico. La sedimentazione secondaria è il processo di chiarificazione dell'acqua trattata separando questi solidi dall'acqua. Non c'è un ciclo intensivo di riciclo delle fanghi nel sistema MBBR come nel processo di fanghi attivi; tuttavia, i microrganismi e le particelle sospese fini che si sono staccate dal biofilm devono essere sedimentati e rimossi. Grazie a questa fase, l'acqua in uscita ha un basso TSS che soddisferà gli standard di scarico. 

Parametri da Misurare e Interpretazione 

Solidi sospesi (SS) e Torbidità: La concentrazione di SS nell'acqua in uscita dal serbatoio di sedimentazione secondaria è un indicatore critico delle prestazioni. Generalmente, <30 mg/L di SS è l'obiettivo (per la conformità agli standard). I misuratori di torbidità online possono anche fornire un monitoraggio continuo. Se i valori di SS in uscita aumentano (ad es. 50+ mg/L), questo indica che l'efficienza di sedimentazione è diminuita. Come interpretazione, si può comprendere che il carico nel serbatoio di sedimentazione è elevato, il tempo di ritenzione idraulica è insufficiente o c'è un possibile problema di perdita di fanghi. Se necessario, si interviene riducendo il carico superficiale nel serbatoio di sedimentazione (riducendo la portata) o aggiungendo sostanze chimiche e migliorando la formazione dei flocculi. 

Indice di volume dei solidi in sedimentazione e fango (SVI): Per valutare la qualità del fango secondario, l'indice di volume del fango (SVI) può essere misurato in laboratorio a determinati intervalli. Questo indica le caratteristiche di sedimentazione delle particelle di biofilm separate. L'SVI è tipicamente più basso nei sistemi MBBR rispetto ai sistemi a fanghi attivi perché i fiocchi possono essere più pesanti e compatti. Un SVI elevato (ad es. >150 mL/g) indica una cattiva sedimentazione e la torbidità/fango residuo può rimanere sulla superficie dell'acqua. 

Schiuma superficiale e accumulo di solidi: Osservare se c'è accumulo (strato di fango galleggiante) sulla superficie della vasca di sedimentazione. Se presente, questo è generalmente associato all'invecchiamento del fango o al gas di denitrificazione che sale in superficie. In questo caso, i disoleatori superficiali dovrebbero essere in funzione e il tempo di ritenzione del fango dovrebbe essere ridotto se necessario. 

Attrezzatura Principale Utilizzata 

Serbatoio di sedimentazione secondaria: In genere, si utilizzano serbatoi di sedimentazione di forma circolare e di grande diameter alimentati dal centro. L'effluente MBBR viene inviato al serbatoio attraverso una struttura di distribuzione centrale, i solidi si depositano sul fondo mentre l'acqua scorre lentamente verso l'alto e radialmente, e l'acqua trattata trabocca dai paramenti superiori. La superficie del serbatoio secondario ha un ponte che ruota lentamente e palette raschianti; queste spazzano il fango sul fondo verso il centro e raccolgono il fango galleggiante in superficie in un contenitore. Il fango che si deposita sul fondo è essenzialmente la biomassa residua che si è staccata dal biofilm ed è prelevata dal sistema come fanghi di scarto. (Poiché non c'è un ciclo di ritorno continuo in MBBR come nei fanghi attivi, questo fango viene tipicamente scartato direttamente o riciclato minimamente.) 

Separatori Lamella (Opzionale): Per risparmiare spazio, le unità di sedimentazione a lamella compatte possono essere utilizzate al posto del classico grande bacino di sedimentazione in alcuni sistemi MBBR. In queste attrezzature, la superficie di sedimentazione viene aumentata e una sedimentazione più efficace viene ottenuta nello stesso volume grazie alle posizioni inclinate o tubolari. La funzione è la stessa in termini di monitoraggio dei parametri (rimozione SKM). 

DAF (Flottazione con Aria Disciolta) (Opzionale): Soprattutto nelle applicazioni industriali, dopo il trattamento biologico, particelle molto fini e leggere possono essere separate facendole galleggiare con bolle d'aria utilizzando l'unità DAF. DAF può essere utilizzato come alternativa o aggiuntivo alla sedimentazione secondaria. Include un sistema di dosaggio dell'aria compressa e spatole come attrezzature. Le misurazioni AKM vengono effettuate anche all'uscita del DAF e tipicamente è possibile ottenere solidi molto bassi (<10 mg/L). 

Pompa per Fanghi: I fanghi raccolti sul fondo del serbatoio di sedimentazione secondaria vengono prelevati periodicamente da una pompa. Questa pompa viene di solito attivata a intervalli di tempo fissi e invia il surplus di biomassa accumulata alle unità di trattamento dei fanghi. Nel sistema MBBR, questo fango è considerato come “fango di biofilm di rifiuto”. Una pompa di ritorno (RAS) non opera continuamente come nel sistema di fanghi attivi perché la maggior parte della biomassa rimane sulle superfici del supporto. 

Strumenti di Misura e Controllo: Alla pompa di sedimentazione può esserci un sensore AKM o un sensore di torbidità (NTU) all'uscita del serbatoio. Inoltre, qui vengono misurati il flusso d'acqua in uscita e, se necessario, il tasso di trasmissione al sistema di clorazione/UV. Gli operatori effettuano controlli periodici per monitorare lo stato dei fanghi sulla superficie; in alcuni sistemi, l'osservazione remota può essere effettuata con sistemi di telecamere superficiali. 

Trattamento Avanzato e Disinfezione (Trattamento Terziario & Disinfezione) 

L'acqua ottenuta dopo MBBR + sedimentazione secondaria soddisfa generalmente gli standard normativi per lo scarico nell'ambiente ricevente. Tuttavia, in alcuni casi, potrebbe essere necessario un ulteriore trattamento: ad esempio, la filtrazione se si desiderano solidi sospesi molto bassi, trattamento chimico per la rimozione del fosforo, rimozione dei patogeni tramite ** disinfezione ** o rimozione di inquinanti speciali tramite ossidazione avanzata. Questa fase affina la qualità dell'effluente e prepara l'acqua per scopi come il riutilizzo (irrigazione, acqua industriale). 

Parametri da Misurare e Interpretazione 

Turbide e TUS (Dopo Filtrazione): Se viene utilizzato un filtro a sabbia, filtro a disco, ecc., viene misurata la turbide (NTU) dell'acqua in uscita dalla filtrazione. Tipicamente, si mira a una turbide molto bassa di ≤5 NTU. Questo valore è anche critico per l'efficacia della disinfezione (una bassa turbide aumenta l'accesso dei raggi UV o del cloro ai microrganismi). Se si osserva una alta turbide, si interpreta che ci potrebbe essere un blocco nel filtro o un problema del mezzo, e la frequenza del risciacquo viene regolata. 

Concentrazione di fosforo (P): Se è stata eseguita la rimozione chimica del fosforo (ad esempio, è stato aggiunto un coagulante chimico vicino all'uscita e sono stati eseguiti un precipitamento/filtrazione), il fosforo totale viene analizzato nell'acqua trattata. Generalmente, si punta a 1-2 mg/L in meno secondo gli standard dell'ambiente ricevente. La dosaggio chimico (come FeCl₃, Al₂(SO₄)₃) è ottimizzato in base al valore misurato. Se rimane un alto contenuto di fosforo, si conclude che il dosaggio chimico dovrebbe essere aumentato o che è necessario un tempo di reazione più lungo. 

Parametri Microbiologici: Se la disinfezione deve essere applicata, batteri coliformi, E. coli o coliformi fecali vengono testati periodicamente prima e dopo. Questi parametri sono critici per le prestazioni della disinfezione, soprattutto se l'acqua trattata deve essere riutilizzata o scaricata in acque di balneazione. Ad esempio, se si desidera un coliforme totale <1000/100 mL dopo la disinfezione con cloro, viene verificato con misurazioni. Se vengono rilevati batteri oltre i limiti, si interpretano problemi di dosaggio inadeguato o di tempo di contatto. 

Residuo di Cloro (Se Disponibile): Se la disinfezione viene eseguita con cloro, viene misurato il cloro residuo libero nell'acqua in uscita. La dosatura di solito viene eseguita in modo che ci sia un residuo di cloro libero di ≥0.5 mg/L al termine del tempo di contatto nell'acqua. Se il valore del cloro residuo misurato è inferiore a questo, la dose viene aumentata; se è troppo alto, potrebbe essere necessario rimuovere il cloro (neutralizzazione con bisolfito di sodio) prima dello scarico. 

Trasmissione UV (Se Applicabile): Nei sistemi di disinfezione UV, viene monitorata la trasmissione UV dell'acqua (% di trasmissione a 254 nm di lunghezza d'onda). Un'alta trasmissione UVT (>60-70%) è adatta per la disinfezione; se la UVT è bassa (acqua colorata o carica di materia organica), la dose del dispositivo UV potrebbe non essere sufficiente, nel qual caso si commenta che si dovrebbe rivedere il pre-trattamento/filtrazione. 

Attrezzatura Principale Utilizzata 

Unità di Filtrazione: I filtri a sabbia (filtri a pressione o a gravità), filtri a disco in microfibra o filtri a cartuccia sono utilizzati per ulteriori chiarificazioni dell'acqua dopo MBBR + sedimentazione. Questi dispositivi hanno sistemi di controflusso periodici. Di solito c'è una pompa di alimentazione del filtro prima del filtro e indicatori di pressione sul davanti (l'aumento della differenza di pressione indica un intasamento del filtro, il controflusso automatico si attiva a una certa differenza). 

Filtri a Carbonio Attivo (Opzionale): I filtri a carbonio attivo granulari (GAC) sono utilizzati in alcuni sistemi per rimuovere gli organici disciolti (colore, odore, microinquinanti). In questo caso, vengono utilizzate colonne cilindriche come apparecchiature e è necessario un rinnovo periodico del carbonio. L'assorbanza UV254 o sostanze chimiche specifiche possono essere monitorate come parametri. 

Sistemi di Disinfezione: I due dispositivi di disinfezione più comuni sono il sistema di dosaggio del cloro e l’unità di disinfezione UV. Nel sistema di cloro, il ipoclorito di sodio liquido (NaOCl) o cloro gassoso viene dosato nell'acqua; include una pompa di dosaggio e attrezzature per la miscelazione. Nel sistema UV, c'è un serbatoio/canale reattore contenente lampade UV; l'acqua è esposta ai raggi UV mentre scorre attraverso. Entrambi i sistemi servono a distruggere il carico microbico nel refluo. Se è necessario unneutralizzazione del cloro, potrebbero esserci anche delle attrezzature per il dosaggio di metabisolfito di sodio. L'unità UV ha sensori di lampade UV e sistemi di allerta (suonerà un allarme se il dosaggio UV scende). 

Ossidazione Avanzata (Opzionale): Per inquinanti molto difficili da decomporre (come i residui di farmaci), possono essere trovati attrezzature per ossidazione avanzata come ozonizzazione, perossido di idrogeno + UV. In questi sistemi, vengono installati apparecchi come generatore di ozono, serbatoio di contatto dell'ozono, pompa dosatrice di perossido, ecc. Questi sono per casi molto speciali e il monitoraggio dei parametri viene effettuato con dosaggio di O₃, valore redox o analisi della sostanza chimica target. 

Sensor e Controlli: Ci sono strumenti come misuratori di flusso, sensori di pressione, analizzatori di cloro, sensori UV intorno alle unità di filtrazione e disinfezione. L'automazione delle unità di trattamento avanzato compie azioni come l'avvio del risciacquo e l'aumento del dosaggio in base ai dati di questi sensori. Ad esempio, se la qualità dell'acqua cambia nel sistema UV (come un aumento della torbidità), potrebbe esserci un allarme o una modulazione della potenza della lampada in base ai dati del sensore. 

Trattamento dei Fanghi 

Come in ogni impianto di trattamento biologico, il fanghi rimosso dalle fasi di trattamento nel processo MBBR deve essere opportunamente trattato e smaltito. I rifiuti di schermatura e la sabbia dalla pretrattamento vengono raccolti separatamente. Il fango primario è ottenuto dal trattamento primario, e il fango residuo biologico è ottenuto dal trattamento secondario. Questi sono generalmente sottoposti a un processo di ispessimento, stabilizzazione e disidratazione. 

Parametri da Misurare e Interpretazione 

Contenuto di solidi nel fango (%): Il contenuto di solidi è misurato all'ingresso e all'uscita dell'ispessitore o dell'attrezzatura di disidratazione. Ad esempio, se il contenuto di materia secca del fango disidratato all'uscita della pressa a nastro è del 20%, questa è una buona prestazione. Un valore basso indica che la dose di polimero o le impostazioni della pressa dovrebbero essere riviste. 

Volume di Fango: Il volume di fango prodotto quotidianamente viene registrato. Se viene prodotto molto più fango del previsto, si può considerare una situazione anomala nel carattere delle acque reflue (acque reflue con carico molto alto) o un uso eccessivo delle dosi chimiche. Un volume di fango estremamente basso può indicare che il fango non viene raccolto sufficientemente o sta perdendo dal sistema. 

Indicatori di Stabilizzazione: Se viene utilizzato un digestore anaerobico o un reattore di digestione aerobica del fango, vengono monitorati parametri come temperatura, pH e rapporto acido volatili/alkalinità (per l'anaerobico). Questi indicano se il fango è diventato stabile. Ad esempio, la produzione di metano viene misurata nella digestione anaerobica; una bassa produzione di metano viene interpretata come un problema di digestione. 

Fattore di decomposizione: La percentuale di decomposizione della sostanza organica a seguito della stabilizzazione del fango può essere calcolata (sostanza organica nel fango grezzo in ingresso – fango stabile in uscita / ingresso * 100). Questo è usato per il monitoraggio delle prestazioni. 

Attrezzatura Principale Utilizzata 

Concentratore: I concentratori a gravità o meccanici sono usati per ridurre il contenuto d'acqua del fango. Parte dell'acqua viene rimossa mantenendo il fango nel serbatoio di concentrazione a gravità; nei sistemi meccanici (ad es. concentratore a tamburo o a nastro), la separazione dell'acqua è accelerata dall'aggiunta di polimeri. 

Reattori di stabilizzazione del fango: Negli impianti dove viene prodotta una grande quantità di fango biologico, vengono utilizzati digester anaerobici (che producono anche biogas se disponibile) o serbatoi di digestione aerobica per la stabilizzazione del fango. Questi reattori contengono attrezzature come miscelatori e riscaldatori (mantenuti a ~35°C, temperatura mesofila per anaerobici). 

Unità di disidratazione: Nell'ultima fase, il fanghi stabilizzati (o meno, nelle piccole strutture direttamente) viene solidificato con presse di disidratazione. Questi sono solitamente attrezzature di tipo pressa a nastro, centrifuga per fanghi o pressa filtrante. Con l'aggiunta di sostanze chimiche polimeriche, i fiocchi di fanghi vengono ingranditi e la maggior parte dell'acqua viene separata con compressione meccanica/forza centrifuga. La torta risultante diventa abbastanza solida (~15-25% di materia secca) da essere inviata all'area di smaltimento tramite camion per fanghi. Queste attrezzature includono sottocomponenti come pompe dosatrici, manometri e azionamenti motore. 

Attrezzature di Smaltimento/Valutazione: Il fango prodotto finale viene portato in silos di stoccaggio del fango o contenitori. Ci sono opzioni come il compostaggio, lo stoccaggio intermedio, la combustione in forni per cementi o l'invio a una discarica regolare come metodo di smaltimento. Queste fasi possono anche essere al di fuori dei confini dell'impianto, ma nell'approccio integrato, sono tutte progettate come un tutto. 

Aree di Applicazione e Industrie della Tecnologia MBBR 

I sistemi MBBR vengono applicati in un'ampia gamma di applicazioni, dal trattamento delle acque reflue domestiche al trattamento delle acque reflue industriali varie. La struttura flessibile di questa tecnologia consente un trattamento efficace delle acque reflue con un alto carico organico e miglioramenti agli impianti esistenti. I principali settori in cui viene utilizzato MBBR e le caratteristiche tipiche delle acque reflue in ciascuno sono riassunti di seguito: 

Trattamento delle acque reflue municipali (domestiche): MBBR è utilizzato negli impianti di trattamento delle acque reflue delle città e dei paesi, specialmente nei casi in cui lo spazio è limitato o dove è necessario migliorare l'impianto di fanghi attivi esistente. Le acque reflue domestiche hanno tipicamente un carico organico moderato (BOD5 ~200-300 mg/L, COD ~400-600 mg/L, TSS ~200-300 mg/L). Contiene anche azoto (TKN ~20-60 mg/L) e fosforo (~5-15 mg/L). Il MBBR può essere progettato per ridurre questi valori agli standard di scarico. Ad esempio, un sistema MBBR municipale può raggiungere BOD5 < 20 mg/L, NH4-N < 5-10 mg/L all'uscita. La compattezza e la facilità di funzionamento del MBBR sono vantaggi importanti nelle applicazioni domestiche; è ampiamente preferito nelle piccole e medie strutture municipali. 

Settore Alimentare e Bevande: L'industria alimentare (ad es. lattiero-casearia, macelli e lavorazione della carne, birrifici, impianti di dolciumi/conservazione) produce acque reflue contenenti inquinanti organici molto elevati. Queste acque reflue hanno spesso elevate concentrazioni di BOD/COD. Ad esempio, un impianto lattiero-caseario può avere livelli di COD compresi tra 2.000-5.000 mg/L e livelli di BOD5 tra 1.000-3.000 mg/L; le acque reflue dei macelli hanno spesso livelli di BOD5 tra 1.500-4.000 mg/L e contengono anche elevate quantità di azoto (l'azoto totale può raggiungere diverse centinaia di mg/L) proveniente da oli e grassi e proteine del sangue. Il MBBR ha il vantaggio di poter resistere a carichi elevati e tollerare carichi organici di shock in tali acque reflue. Nelle acque reflue tipiche dell'industria alimentare, il MBBR può rimuovere >90% degli organici riducendo anche l'azoto attraverso la nitrificazione. Inoltre, il MBBR è utilizzato insieme alla ritenzione pre-olio nelle acque reflue con elevato contenuto di olio-grassi per minimizzare i problemi di intasamento e accumulo eccessivo di biofilm. L'uso diffuso del MBBR nell'industria alimentare è dovuto anche alla sua capacità di tollerare i cambiamenti stagionali dei carichi (ad es. durante i periodi di campagna). 

Impianti per bevande e fermentazione: (Impianti di birrificio, impianti di succo di frutta, produzione di vino, ecc.) In questo sottosettore, le acque reflue contengono generalmente un alto BOD facilmente degradabile (ad esempio, nei birrifici, il BOD5 è a livelli di 1.000-2.000 mg/L, l'azoto e il fosforo sono relativamente bassi). L'MBBR può operare con elevate cariche volumetriche (elevato OLR) in tali acque reflue e ridurre il BOD in un breve periodo. Ad esempio, è possibile ottenere una rimozione del BOD del 95% nelle acque reflue del birrificio con un MBBR a singolo stadio. Poiché le acque reflue correlate alla fermentazione possono essere a una temperatura calda (30-35°C), la tolleranza termica dell'MBBR è sufficiente per questo settore. 

Industria Tessile (Acque Reflue Contenenti Colorante e Prodotti Chimici): Le acque reflue provenienti dai processi di tintura, finitura e lavaggio tessile presentano alti valori di COD (500-1500 mg/L o superiori), ma il rapporto BOD/COD è generalmente basso (cioè il tasso di biodegradabilità può essere attorno al 40-60%). Inoltre, queste acque reflue contengono colore, prodotti chimici per tintura (coloranti azoici, coloranti reattivi), prodotti chimici ausiliari (tensioattivi, sali). L'MBBR è utilizzato per ridurre il COD biodegradabile nelle acque reflue tessili. Un'unità MBBR tessile tipica rimuove il 70-80% del COD, mentre un ulteriore trattamento chimico potrebbe essere necessario per il colore residuo e i materiali refrattari. Sebbene l'azoto sia generalmente basso nelle acque reflue tessili (può esserci un contributo di azoto dai prodotti chimici per tintura), il ruolo principale dell'MBBR è ridurre il colore e la materia organica. Negli impianti tessili, l'MBBR è solitamente integrato con processi come il trattamento chimico (coagulazione) e/o ozonizzazione. Il suo vantaggio è che i microrganismi possono facilmente adattarsi ai carichi di shock della tintura grazie al biofilm stabile, anche in acque reflue con alto potenziale tossico. 

Industria della Carta e della Cellulosa: Le acque reflue delle cartiere e degli impianti di cellulosa sono caratterizzate da un contenuto di COD molto elevato (il COD può essere compreso tra 5.000 e 10.000+ mg/L a causa dei derivati della lignina, specialmente nella produzione di cellulosa) e elevati solidi sospesi (particelle di fibra). Il rapporto BOD/COD in queste acque reflue è basso (cioè la frazione che è difficile da decomporre biologicamente è alta). L'MBBR è generalmente usato nell'industria della carta come pretrattamento (filtro di pretrattamento) delle acque reflue ad alto volume o per un aumento della capacità integrato con fanghi attivi (IFAS). Ad esempio, in una cartiera, una MBBR di prima fase può rimuovere il 50-70% del COD e poi eseguire un trattamento supplementare con un processo a fanghi attivi nella fase successiva. Parametri tipici: Poiché l'AKM è molto alto (1.000+ mg/L), vengono effettuati pre-scrematura/sedimentazione; l'MBBR è vantaggioso in questo rispetto poiché è resistente al tappamento. Poiché il recupero dell'acqua può essere importante anche nelle cartiere, sono anche utilizzati sistemi ibridi MBBR+MBR (bioreattore a membrana) – l'MBBR riduce il carico organico e la filtrazione completa è fornita dalla membrana. 

Petrochimica e Raffineria: Negli impianti di raffinazione del petrolio, negli impianti petrochimici e nell'industria chimica, le acque reflue contengono una vasta gamma di inquinanti organici (benzene, fenolo, derivati del toluene, COV) e composti oleosi. La COD può essere alta in tali acque reflue (1000-3000 mg/L), ma ci sono anche componenti che sono difficili da biodegradare o possono essere tossici. L'MBBR promuove la trasformazione biologica di sostanze difficili da decomporre fornendo una biomassa equilibrata in questi settori. Ad esempio, nelle acque reflue contenenti fenolo, i batteri degradatori di fenolo possono crescere sul biofilm con un'acclimatazione lenta. La lunga età del biofilm (alta SRT) fornita dall'MBBR consente la ritenzione e il funzionamento di tali microrganismi a crescita lenta nel sistema. Nelle applicazioni petrochimiche, vengono generalmente utilizzate sequenze MBBR a più stadi o MBBR + fanghi attivati insieme (come pre-MBBR, poi aerazione convenzionale). I parametri tipici delle acque reflue possono essere i seguenti: idrocarburi totali del petrolio (TPH) 50-200 mg/L, COD 1500 mg/L, fenolo 50 mg/L; l'MBBR può raggiungere >90% di rimozione del fenolo e una significativa riduzione della COD. La separazione pre-oleosa è necessaria per olio e grassi, altrimenti la superficie dei supporti può essere coperta di olio e ridurre l'attività del biofilm. Quando viene fornito un adeguato pre-trattamento, l'MBBR dà risultati molto soddisfacenti in queste acque reflue complesse. 

Settore dei Fertilizzanti e dell'Agricoltura: Le acque reflue delle strutture in cui avviene la produzione di fertilizzanti (fertilizzanti azotati, fosforei) o il trattamento dei rifiuti animali possono contenere livelli di azoto ammoniacale o azoto organico molto elevati. Ad esempio, l'NH4-N può raggiungere migliaia di mg/L nelle acque reflue di una fabbrica di fertilizzanti. L'MBBR è una buona scelta per la nitrificazione di carichi di ammoniaca particolarmente elevati. Grazie all'alta concentrazione di batteri nitrificanti nel biofilm, l'ammoniaca può essere ridotta a valori limite effettuando più fasi di nitrificazione MBBR in acque reflue ad alto contenuto di azoto. In tali applicazioni, parametri come temperatura e pH sono controllati con molta attenzione (il tampone del pH, il raffreddamento, ecc. possono essere necessari per la nitrificazione). Nell'industria agricola (es. fabbriche di mangimi, rifiuti alimentari agricoli), l'MBBR è utilizzato per il bilanciamento del carico organico. L'MBBR può essere preferito anche nel trattamento biologico dei rifiuti liquidi (sversamenti di fertilizzanti) provenienti da allevamenti animali su larga scala. 

Applicazioni su piccola scala e mobili: La struttura modulare dell'MBBR ne consente l'uso in sistemi portatili come unità di trattamento compatte. Ad esempio, le unità MBBR containerizzate possono essere installate in luoghi temporanei come cantieri, strutture militari, navi o aree di disastro. Queste unità presentano parametri tipici delle acque reflue domestiche, ma il sistema è compresso in un volume ridotto. La resistenza dell'MBBR a carichi elevati e il suo facile funzionamento sono adatti a questi scenari. Ancora una volta, i sistemi MBBR compatti sono ampiamente utilizzati in insediamenti individuali come hotel, villaggi vacanze e centri commerciali. In queste applicazioni, le caratteristiche delle acque reflue sono domestiche e l'MBBR può essere portato alla qualità per l'irrigazione o il riutilizzo. 

Oltre ai settori elencati sopra, ci sono anche applicazioni MBBR in aree come l'acquacoltura. MBBR è molto efficace per la rimozione dell'ammoniaca (nitrificazione) dell'acqua nell'acquacoltura perché pulisce continuamente l'accumulo di NH4 nelle vasche dei pesci con biofilm. Come si può vedere, l'area di applicazione di MBBR è piuttosto ampia; i parametri tipici di inquinamento in ciascun settore e come MBBR affronta questi ultimi vengono presi in considerazione nella progettazione del processo. La seguente tabella riassume i valori tipici dei parametri delle acque reflue in alcuni settori: 

Tabella: Valori dei parametri approssimativi delle acque reflue che arrivano al MBBR in diversi settori (possono variare in base alle differenze regionali e di processo).* 

In base ai valori sopra indicati, le esigenze specifiche di ciascun settore vengono prese in considerazione nella progettazione del sistema MBBR. Ad esempio, in un impianto di fertilizzanti ad alto contenuto di azoto, il reattore MBBR viene mantenuto grande, specialmente per la nitrificazione, e viene previsto in più fasi se necessario; in un'acqua reflua tessile con alto COD, si considera un MBBR integrato con trattamento chimico. Poiché il MBBR può essere utilizzato come ibrido con altri processi di trattamento quando necessario (ad es. fanghi attivi + MBBR = IFAS o MBBR + membrana = MBBR-MBR), è possibile raggiungere gli obiettivi di qualità di diversi settori. 

Parametri e inquinanti tipici che possono essere rimossi con MBBR 

Il processo MBBR serve principalmente a rimuovere inquinanti biodegradabili. Tuttavia, con un design e un'operazione adeguati, alcuni inquinanti inorganici e poco degradabili possono essere ridotti indirettamente. Di seguito sono riportate informazioni sui principali parametri e inquinanti che possono essere trattati con MBBR: 

Sostanza organica (BOD₅ e COD): Il principale obiettivo del MBBR è ridurre i valori di BOD₅ (Domanda biochemica di ossigeno) e COD (Domanda chimica di ossigeno) consumando sostanza organica nelle acque reflue. I batteri eterotrofi che vivono sul biofilm utilizzano inquinanti organici nelle acque reflue come nutrienti e li ossidano, convertendoli in CO₂ e acqua. In questo modo, il carico organico viene ampiamente rimosso nel reattore MBBR. Tipicamente, un sistema MBBR ben progettato può rimuovere l'85-95% di BOD₅ e il 75-90% di COD. Esempi di inquinanti organici che possono essere trattati includono zuccheri, amido, proteine, grassi (parte biodegradabile), alcol, acidi organici e molti composti organici industriali (parte biodegradabile dei coloranti, derivati del fenolo – con adeguata adattamento). La rimozione della sostanza organica nel MBBR avviene in un ambiente più compatto rispetto al fanghi attivi a causa dell'alta densità di microrganismi. Tuttavia, gli organici instabili o tossici (ad es. alcuni composti clorurati) sono difficili da decomporre anche nel biofilm; in questo caso, potrebbero essere richieste fasi di trattamento aggiuntive. In generale, si può dire che il MBBR può rimuovere tutti i contaminanti organici biologicamente ossidabili. 

Composti Azotati: MBBR è anche molto efficace nella rimozione dell'azoto. L'azoto organico e l'ammonio nelle acque reflue vengono rimossi attraverso un processo a due fasi: nitrificazione e (se presente) denitrificazione. Nell'ambiente MBBR, i batteri autotrofi che effettuano la nitrificazione, come Nitrosomonas e Nitrobacter, si depositano nel biofilm e ossidano prima l'azoto ammoniacale in nitrito e poi in nitrato. In questo modo, l'inquinamento da ammoniaca (NH₃/NH₄⁺) viene eliminato. L'ammonio può essere convertito in >90% con MBBR aerobico da solo; ad esempio, se ci sono 50 mg/L di NH4-N nell'ingresso, valori come <5 mg/L possono essere raggiunti all'uscita. Nella seconda fase, viene aggiunta una fase MBBR anossica al sistema per rimuovere l'azoto totale. Qui, i batteri denitrificanti eterotrofi riducono il nitrato a azoto molecolare (gas N₂) e l'azoto viene rimosso dall'acqua come gas volatile. La rimozione dell'azoto totale con MBBR può raggiungere livelli del 70-90% se ben progettata in fasi. Soprattutto nei casi in cui sono richiesti limiti di scarico bassi (ad es. TN < 10 mg/L), questi obiettivi possono essere raggiunti con una sequenza MBBR anossica + aerobica e il ciclo interno necessario. La struttura stabile del biofilm di MBBR è vantaggiosa poiché soddisfa il requisito di età del suolo elevato dei batteri nitrificanti – i nitrificanti che vengono facilmente lavati nelle fanghi attivi rimangono nel sistema assorbendo sulla superficie in MBBR e lavorano in modo efficace. Pertanto, MBBR può rimuovere l'azoto sotto forma di ammonio (NH₄⁺), nitrito (NO₂⁻) e nitrato (NO₃⁻) in condizioni idonee. Gli inquinanti trattabili tipici includono: rifiuti di produzione di fertilizzanti azotati come solfato di ammonio (alto NH₄⁺), prodotti di degradazione delle proteine (urea, aminoacidi – prima convertiti in ammonio e poi nitrificati) e acque industriali nitrificate (ad es. drenaggio di impianti di fertilizzanti, acque di processo nitrificate – rimosse in MBBR anossica). Va notato che per una completa denitrificazione la fonte di carbonio organico deve essere sufficiente; per le acque con basso carbonio ma alto nitrato, si può applicare una dose di carbonio aggiuntiva (metanolo, etanolo, ecc.) al MBBR. 

Composti di fosforo (P): La rimozione biologica dell'eccesso di fosforo non è possibile solo con MBBR, perché richiede la coltivazione selettiva di microrganismi fissatori di fosforo speciali (PAO) in ambienti anaerobici-aerobici sequenziali (processo EBPR). MBBR non è generalmente utilizzato come processo biologico di rimozione del fosforo nel senso classico. Invece, la rimozione del fosforo viene ottenuta insieme alla precipitazione chimica. Tuttavia, una parte del fosforo viene trattenuta nel biofilm dalla crescita cellulare: la biomassa batterica contiene in media il 2% di fosforo, quindi la rimozione di P avviene, seppur leggermente, rimuovendo l'eccesso di biomassa. Tuttavia, se il fosforo totale è importante tra i parametri target per il trattamento delle acque reflue, la sostanza coagulante (come sali di Fe³⁺ o Al³⁺) viene generalmente dosata verso la fine del MBBR e i fosfati vengono rimossi tramite precipitazione chimica. In questo caso, il processo MBBR + trattamento chimico funziona in modo integrato. In sintesi, l'ortofosfato o il fosforo totale non sono inclusi tra i parametri che il MBBR può trattare direttamente; il trattamento chimico dovrebbe essere pianificato per questi. Tuttavia, con MBBR, i valori tipici di fosforo nell'afflusso (ad es. 5-10 mg/L TP) possono essere ridotti a meno di 1-2 mg/L con supporto chimico, che è generalmente a questo livello negli standard turchi ed europei. 

Solidi sospesi (SS) e solidi di sedimentazione: Il reattore MBBR cattura la maggior parte dei solidi sospesi con l'effetto di intrappolamento del biofilm o consuma biologicamente le parti organiche, ma non produce acqua completamente limpida. La rimozione principale dei solidi sospesi avviene attraverso la sedimentazione secondaria o la filtrazione come menzionato sopra. Pertanto, invece del parametro diretto di "rimozione SS" dell'MBBR, possiamo parlare di stabilizzazione SSS. Le particelle attaccate alla superficie del biofilm vengono parzialmente scomposte dalle cellule microbiche lì presenti. Inoltre, la flocculazione è supportata nell'ambiente misto dell'MBBR: le parti staccate dal biofilm possono combinarsi con altri additivi nelle acque reflue e formare flocculi più grandi, il che rende più facile la loro ritenzione nella sedimentazione finale. Pertanto, il processo MBBR svolge un ruolo di supporto nella riduzione dei solidi sospesi totali. Nella pratica, una parte significativa degli SSS provenienti dal trattamento preliminare viene metabolizzata sia nella sedimentazione primaria che nei reattori biologici, e il resto viene prelevato come sludge in uscita. In sintesi, inquinanti fisici come torbidità, fanghi e sedimenti possono essere controllati in larga misura dal sistema MBBR, ma la loro rimozione finale dipende dalla fase di separazione fisica. 

Microrganismi Patogeni: Durante il trattamento biologico, alcuni microrganismi patogeni (ad esempio, batteri coliformi) sono ridotti a causa della competizione naturale e dell'esposizione all'ambiente esterno. Generalmente, non c'è esposizione alla luce solare UV nelle piscine MBBR (è un sistema chiuso), ma protozoi e altri organismi predatori possono essere trovati nell'ecosistema del biofilm e cacciare i batteri patogeni. In questo modo, i batteri indicativi nelle acque reflue domestiche diminuiscono in parte dopo il trattamento biologico (ad esempio, si può osservare una riduzione di 1-2 log nei coliformi). Tuttavia, se considerato in termini di standard di scarico, l'MBBR non è un processo di disinfezione. In altre parole, la rimozione dei patogeni non è considerata il parametro obiettivo; è necessaria la disinfezione nella sezione finale. Tuttavia, è noto che possono esserci frammentazioni virali o antagonismi biologici nel biofilm e che viene fornita una certa soppressione dei patogeni. Questo effetto è particolarmente utile in situazioni come l'acqua di irrigazione, che non richiede standard microbici molto bassi ma necessita di un certo trattamento. 

Organi e inorganici tossici: Il MBBR è più resistente a contaminanti potenzialmente tossici rispetto ai sistemi a fanghi attivi. La ragione è che la matrice del biofilm fornisce un microambiente controllato dalla diffusione: Anche se un'improvvisa carica tossica (ad es. alta concentrazione di fenolo, cianuro o metalli pesanti) uccide il primo strato cellulare sulla superficie del biofilm, essa raggiunge gli strati inferiori in modo limitato, così che non tutta la biomassa viene distrutta. Inoltre, alcuni degli organici tossici possono essere adsorbiti nel biofilm e biodegradati nel tempo. Contaminanti come fenoli, formaldeide, cianuro possono essere degradati nei sistemi MBBR con un'adeguata adattamento (naturalmente fino ai valori limite; possono essere necessarie dosi molto elevate di trattamento chimico separato). I metalli pesanti (ad es. Cr, Ni, Zn, Pb) non possono essere distrutti biologicamente, ma possono essere parzialmente trattenuti nel biofilm e rimossi dal sistema con il fango. Ad esempio, nell'analisi del fango di scarto del MBBR, si può osservare che alcuni metalli sono a concentrazioni superiori rispetto all'input - questo è un effetto di accumulo piuttosto che un effetto di trattamento del biofilm. Questo ridurrà comunque la concentrazione di metalli nell'acqua in una certa misura (possono integrarsi nella biomassa, specialmente sotto forma di precipitati di idrossido). I metalli e i prodotti chimici tossici non sono un obiettivo tra i parametri del MBBR, ma quando si tratta acqua caricata con questi contaminanti, il sistema è progettato con la consapevolezza che il MBBR ha durata e qualche ritenzione. Se necessario, il trattamento chimico (ad es. ossidazione) prima del MBBR o fasi di affinamento (carbone attivo, scambio ionico) dopo il MBBR sono pianificati. 

Altri Parametri: Il processo MBBR contribuisce anche indirettamente alla deodorizzazione dell'acqua; composti odorosi come il solfuro di idrogeno sono ossidati in un ambiente aerobico. Il parametro colore diminuisce se il colorante è biodegradabile (ad esempio, i pigmenti naturali che danno colore nelle acque reflue alimentari vengono degradati). Tuttavia, elementi colorati resistenti come i coloranti tessili non possono essere completamente rimossi con MBBR, solo alcuni di essi possono essere ridotti tramite adsorbimento e biodegradazione. I parametri di salinità inorganica come cloruri, solfati, conducibilità non cambiano con MBBR (anche se vengono aggiunti prodotti chimici come nutrienti, un certo carico di conducibilità può arrivare nell'acqua). Pertanto, MBBR non rimuove TDS (sale disciolto). 

In sintesi, il punto di forza dell'MBBR è che fornisce alta efficienza in tutti i parametri di inquinamento che possono essere rimossi mediante ossidazione biologica. La rimozione della materia organica e dell'azoto è la più importante tra questi. La rimozione del fosforo viene effettuata con supporto chimico; è necessaria una disinfezione separata per la rimozione dei patogeni. Negli inquinanti difficili, l'MBBR agisce come "backbone" biologico del processo ed è supportato da metodi convenzionali quando necessario. In questo modo, diventa possibile raggiungere i limiti dei parametri di scarico sia nella legislazione ambientale dell'UE che in quella turca. 

Limiti di Scarico Secondo la Legislazione Turca e dell'UE 

Nella progettazione e nel funzionamento degli impianti di trattamento delle acque reflue, i criteri di qualità dell'ambiente in cui sarà scaricata l'acqua trattata sono decisivi. Gli standard di scarico in Turchia e nell'Unione Europea variano a seconda dell'ambiente o dell'ambiente ricettore in cui verrà effettuato lo scarico. In generale, si applicano i seguenti scenari: 

Scarico in fognatura (Scarico nell'impianto di infrastruttura delle acque reflue): È la situazione in cui le acque reflue grezze, che hanno subito un pre-trattamento prima dell'impianto di trattamento o vengono scaricate direttamente nella rete fognaria della città. Ad esempio, se un stabilimento scarica le sue acque reflue nel sistema fognario municipale dopo un semplice pre-trattamento all'interno del proprio sistema, deve conformarsi ai criteri di scarico del canale stabiliti dal comune. In Turchia, le amministrazioni idriche come İSKİ e ASKİ hanno regolamenti su questo argomento e generalmente definiscono i limiti dei parametri in base al Regolamento sul Controllo dell'Inquinamento Idrico (SKKY). Limiti tipici: 

pH: Deve essere compreso tra 6 e 10 (o 6 e 12, può essere flessibile in alcune aree). Acque estremamente acide/basie non devono danneggiare la rete. 

Temperatura: In generale, un limite di <40-45°C è fissato (ad esempio, massimo 50°C secondo il regolamento di İSKİ). Temperature elevate possono danneggiare le tubazioni e i processi di trattamento. 

COD: Il COD per le acque reflue da scaricare nella fognatura è generalmente limitato tra 500-1000 mg/L. Se c'è un'infrastruttura di acque reflue a Istanbul che sarà completamente trattata, si applica un limite di COD = 1000 mg/L; se si tratta di un sistema con solo pretrattamento + scarico in mare profondo, è richiesto un limite inferiore (600 mg/L). Questi limiti sono fissati affinché le acque con carichi organici elevati, molto al di fuori del carattere delle acque reflue domestiche, non danneggino la rete. Dopo l'impianto MBBR, il COD di solito non supera i 1000 mg/L; pertanto, se sei un'industria che si collegherà a un impianto di trattamento centrale, puoi soddisfare questo criterio con l'uscita MBBR. 

TSS (Soli sospesi): Per prevenire l'ingresso eccessivo di fanghi nel sistema di canalizzazione, è generalmente richiesto un valore di TSS di <300-400 mg/L. Ad esempio, c'è un limite di 500 mg/L (per sistemi completamente trattati) in İSKİ. Con la sedimentazione dopo MBBR, questo è facilmente raggiunto poiché il TSS è generalmente <30 mg/L. 

Olio e Grassi: Olio e grassi nell'acqua da scaricare nelle fognature sono generalmente limitati a <50-150 mg/L (se c'è un trattamento completo presso İSKİ, c'è un limite di 150 mg/L, altrimenti, c'è un limite di 50 mg/L). Questo serve a prevenire l'occlusione delle tubazioni e problemi presso l'impianto di trattamento. Questo limite è ridotto a un livello che non può essere superato utilizzando un separatore di grassi prima del MBBR o rompendo biologicamente gli oli nel MBBR. 

Sostanze Tossiche: Gli standard di scarico per i metalli pesanti (Cr, Cd, Pb, Hg, Cu, Zn, Ni ecc.), cianuri, fenoli, tossine organiche sono piuttosto rigidi – tipicamente i limiti sono fissati a mg/L o inferiori (ad esempio, cianuro totale <1-2 mg/L, Cr totale <5 mg/L, Hg <0.2 mg/L secondo i valori della Tabella-1 di İSKİ). Queste sostanze sono limitate perché possono danneggiare l'impianto centrale di trattamento delle acque reflue o deteriorare la qualità del fanghi finali. Anche se il processo MBBR può ridurre molte sostanze tossiche organiche oltre ai metalli pesanti (come i fenoli), questi limiti generalmente richiedono un pretrattamento industriale. Quindi, se questi parametri sono elevati all'uscita del tuo MBBR, potrebbe essere necessaria un'ulteriore trattamento. 

Flusso e Misuratore di Flusso: Inoltre, ogni impianto collegato al sistema fognario non deve superare una certa portata e deve avere un misuratore di flusso. Anche se questo non è un "parametro", è un requisito normativo. Se i limiti specificati vengono superati, possono esserci sanzioni penali. 

Commento: Gli standard di scarico nelle fognature sono destinati a proteggere le infrastrutture e gli impianti centrali piuttosto che a proteggere il destinatario finale. Gli impianti che utilizzano MBBR come pretrattamento e scaricano acqua nelle fognature di solito operano MBBR per soddisfare i criteri per la materia organica e la neutralizzazione acido-base, come ridurre il COD da 2000 mg/L a meno di 500 mg/L o regolare il pH. Questi limiti sono simili nei paesi dell'UE, con ogni città che stabilisce le proprie normative sul collegamento alle fognature. Nell'UE, i criteri di scarico nelle infrastrutture per le acque reflue sono generalmente regolati da legislazione nazionale e includono insiemi di parametri simili. 

Scarico nell'Ambiente Ricevente (Fiume, Lago, Mare o Suolo): Nel caso in cui le acque reflue trattate vengano scaricate in un ambiente acquatico naturale (o in un canale che porterà indirettamente a questo ambiente), si applicano limiti di scarico ambientale. In Turchia, il Regolamento sul Controllo dell'Inquinamento da Acqua (WPL) e il Regolamento sul Trattamento delle Acque Reflue Urbane forniscono un quadro su questo tema. Nell'UE, si prendono come riferimento la Direttiva 91/271/CE sulle Acque Reflue Urbane e la legislazione nazionale dei paesi membri. I limiti principali dei parametri sono i seguenti: 

BOD₅ (20°C): In generale, un limite di 25-30 mg/L è applicato per il BOD₅ scaricato nell'ambiente ricevente. La Direttiva UE prevede 25 mg/L (e un'efficienza del trattamento del 70-90%) per le acque reflue municipali di 10.000 persone e oltre. In Turchia, un valore limite di 25 o 30 mg/L è generalmente utilizzato (specialmente 25 mg/L per grandi impianti). Ci può essere flessibilità negli impianti con basse portate, ma l'obiettivo nella progettazione dovrebbe sempre essere ≤25 mg/L. Con l'MBBR, BOD₅= <20 mg/L può essere facilmente raggiunto, quindi questo criterio non è un problema. 

COD: Lo standard dell'UE è di 125 mg/L (e una riduzione del 75%). In Turchia, il limite di 125 mg/L è stato adottato per gli scarichi municipali nel SKKY. In alcuni paesi, può variare tra 120-150 mg/L. Possono anche esserci limiti inferiori specifici per settore per grandi scarichi industriali (ad esempio, COD 250 mg/L per alcuni settori nel SKKY). Tuttavia, si punta a COD < 100 mg/L per un design sicuro. Con MBBR, <80-100 mg/L COD può essere facilmente raggiunto in buone condizioni operative. 

TSS (Solidi Sospesi Totali): Il limite tipico di TSS negli scarichi dell'ambiente ricevente è di 35 mg/L (norma UE), in Turchia è indicato come 30 mg/L in alcune regolamentazioni. In altre parole, più di 30 mg/L di solidi sospesi non è desiderabile nell'acqua purificata. Con una buona sedimentazione/filtrazione secondaria, i TSS possono essere mantenuti nell'intervallo di ~5-20 mg/L all'uscita del MBBR. Pertanto, anche questo è un criterio raggiungibile. 

Nitrogeno totale (TN) e Ammoniaca: Questi parametri entrano in gioco secondo la sensibilità del recettore e la dimensione dell'impianto. Secondo la normativa UE, nelle grandi strutture municipali che scaricano in aree sensibili (es. lago, diga per acqua potabile, baia chiusa), è richiesto un valore medio annuo di azoto totale di 10 mg/L (o almeno il 70-80% di rimozione) (flessibilità come 10 mg/L per oltre 100.000 persone e 15 mg/L per tra 10.000-100.000 persone). Limiti simili sono applicati in Turchia se l'ambiente recettore è "sensibile in termini di nitrati"; in alcuni casi, limiti individuali per NH4-N e NO3-N possono anche essere specificati nel SKKY. Ad esempio, si prevede generalmente che NH4-N venga ridotto al livello di 2-5 mg/L (specialmente se viene scaricato in un corso d'acqua con vita ittica). NH4-N < 5 mg/L può essere facilmente catturato aggiungendo una fase di nitrificazione al design MBBR; Per l'azoto totale, TN < 10-15 mg/L è mirato con la fase anossica. Negli scarichi industriali, il limite di TN è richiesto secondo la tendenza dell'acqua ricevente all'eutrofizzazione. 

Fosforo Totale (TP): Ancora, negli ambienti riceventi sensibili (specialmente laghi, acque stagnanti), il limite totale di fosforo è richiesto tra 1-2 mg/L nell'UE (1 mg/L per oltre 100k persone, 2 mg/L per i più piccoli). Allo stesso modo, nella legislazione turca, se l'ambiente ricevente è sensibile all'eutrofizzazione, viene stabilito un limite di <2 mg/L; se è molto sensibile, 1 mg/L o addirittura 0.5 mg/L (Casi speciali: Ad esempio, aree protette). Questo può essere raggiunto con supporto chimico nell'impianto MBBR. Con una dose chimica sufficiente e preferibilmente filtrazione, è possibile catturare anche al di sotto di 1 mg/L. Negli ambienti riceventi standard (con flusso come fiumi e mari), il TP è generalmente mantenuto flessibile a 3-5 mg/L, ma la normativa specifica la decisione finale nei permessi di scarico. Questo parametro è controllato non dall'MBBR stesso ma dal processo chimico integrato. 

Altri Parametri: È obbligatorio mantenere il pH tra 6-9 (sia EU che TR) quando si scarica nell'ambiente ricettore. La temperatura è generalmente prevista essere <30-35°C per non riscaldare la temperatura dell'acqua ricevente. Olio & grasso sono generalmente richiesti essere <10-20 mg/L nell'ambiente ricettore (per non formare un film sulla superficie dell'acqua). Il scarico MBBR di solito lo fa <10 mg/L. Limiti specifici possono essere dati per l'Azoto Totale Kjeldahl (TKN) e NH4-N: ad esempio, in uno scarico di acque reflue domestiche in un luogo senza fognature in SKKY, NH4-N < 10 mg/L, TKN < 15 mg/L. Se c'è nitrificazione con MBBR, questo è garantito poiché la maggior parte del TKN~NH4 si sarà già trasformata in nitrato. Possono esserci restrizioni come <0.5 mg/L di cloro libero nello scarico di cloro e prodotti di disinfezione secondari (perché il cloro è tossico per i pesci). Pertanto, la neutralizzazione del cloro è effettuata quando si scarica acqua disinfettata con cloro nella natura. 

Metalli pesanti e sostanze tossiche: Ci sono tabelle settoriali in SKKY per gli impianti industriali che scaricano direttamente nell'ambiente ricevente. Per esempio, se un impianto di tintura tessile sta per scaricare acqua trattata in un corso d'acqua, deve rispettare limiti speciali come COD < 200 mg/L, cloro attivo < 0.2 mg/L, AOX < 1 mg/L, ecc. secondo la Tabella 8.11 di SKKY. In generale, ci sono limiti speciali per ogni settore (per ogni inquinante) negli scarichi non domestici. Il processo MBBR svolge un ruolo importante nel raggiungere questi limiti; se necessario, i valori vengono mantenuti supportando con trattamenti chimici. Per esempio, c'è un limite di Cr+6 < 0.1 mg/L nell'acqua trattata per il settore della cromatura, questo si ottiene tramite riduzione chimica piuttosto che biologica, MBBR gestisce qui la parte organica. 

Commento : I limiti di scarico nell'ambiente ricevente sono piuttosto rigorosi poiché mirano a proteggere l'ambiente. Nell'UE, la maggior parte degli impianti di trattamento delle acque reflue municipali raggiunge valori come BOD₅ ~5-15 mg/L, COD ~30-60 mg/L, TSS <20 mg/L, TN ~5-10 mg/L, TP ~1 mg/L alle loro uscite, che sono anche al di sotto dei limiti normativi. Le strutture di nuova costruzione in Turchia sono progettate con obiettivi simili. L'MBBR è un processo adeguato per raggiungere questi obiettivi. Soprattutto nell'ambito della regolamentazione sul trattamento delle acque reflue urbane, le strutture che utilizzano MBBR ottengono permessi di scarico integrando la nitrificazione/de-nitrificazione e, se necessario, la rimozione del fosforo. La situazione è simile nelle strutture industriali che effettuano scarichi nell'ambiente ricevente; se c'è un parametro per cui l'MBBR non è adatto (ad esempio, i metalli pesanti), viene aggiunta un'unità speciale per quel parametro, e i parametri rimanenti come BOD-COD-nitrogeno vengono gestiti con l'MBBR. 

Scarico nelle acque sotterranee/Infiltrazione e Riutilizzo: In alcuni casi speciali, l'acqua trattata può essere soggetta a scarico indiretto attraverso l'infiltrazione o il riutilizzo nel terreno piuttosto che direttamente in un ambiente di acqua superficiale. Ad esempio, un impianto può voler iniettare acqua trattata nel terreno attraverso pozzi profondi o può volerla rilasciare sulla terra per l'irrigazione. In questi scenari, è richiesta una qualità più rigorosa: 

Infiltrazione/Scarico delle Acque Sotterranee: Per proteggere le risorse idriche sotterranee, si desidera una qualità quasi potabile. Tipicamente, si stabiliscono criteri come BOD₅ < 10 mg/L, AKM < 5 mg/L, ammonio < 1-2 mg/L, nitrato < 50 mg/L (limite per l'acqua potabile), coliformi totali 0/100 mL (ossia la disinfezione deve essere completa). In Turchia, tale scarico diretto nel sottosuolo è generalmente vietato o soggetto a permessi molto severi, poiché il rischio di contaminazione è elevato. Anche se MBBR fornisce questo livello di purificazione (livello 99%), una purificazione avanzata come l'osmosi inversa è di solito necessaria per motivi di sicurezza in questo scenario. 

Standard di Irrigazione/Riutilizzo: Se l'acqua trattata deve essere utilizzata come acqua per irrigazione in agricoltura o come acqua di processo nell'industria, deve rispettare i pertinenti standard di utilizzo. Ad esempio, potrebbero esserci limiti come BOD₅ < 20 mg/L, AKM < 30 mg/L, E. coli < 1000 CFU/100 mL con disinfezione nella qualità dell'acqua per irrigazione. Sono in fase di sviluppo regolamenti separati nell'UE riguardo al riutilizzo dell'acqua (come il Regolamento UE 2020/741). Questi standard possono generalmente essere raggiunti aggiungendo filtrazione e disinfezione all'uscita MBBR. 

Scarico in Mare (Mare Profondo): Se le acque reflue devono essere scaricate direttamente mediante scarico in mare profondo (soprattutto in punti remoti lontano dalla costa), è possibile concedere flessibilità in alcuni parametri (poiché c'è una rapida diluizione nel mare). Tuttavia, gli scarichi vicino alla costa sono anch'essi rigorosi come le acque di superficie. In Turchia, gli impianti che effettueranno scarichi in mare profondo sono soggetti a condizioni speciali nel SKKY in base al valore del rapporto di diluizione iniziale (S1). Ad esempio, se S1 > 40, possono essere consentiti valori di uscita più elevati per BOD e TSS (come BOD 40 mg/L). Tuttavia, in pratica, anche gli impianti municipali con grandi scarichi in mare mirano allo standard di 25 mg/L BOD. 

Commento: Gli scenari di scarico delle acque sotterranee e del suolo sono situazioni più caute. Il MBBR da solo non è sufficiente per portare l'acqua alla qualità dell'acqua potabile, ma in tali progetti il MBBR viene utilizzato come pre-trattamento, quindi la qualità desiderata viene raggiunta con tecniche avanzate come la filtrazione a membrana e la disinfezione. Lo scopo del MBBR è minimizzare il carico organico e nutritivo prima di queste tecniche avanzate e facilitare il loro lavoro. 

Confronto tra Turchia e UE: In generale, la legislazione ambientale turca include valori vicini agli standard dell'UE. Il regolamento sul trattamento delle acque reflue urbane è parallelo alla Direttiva UE 91/271. I punti in cui potrebbero esserci differenze sono alcuni parametri specifici del settore o tolleranze concesse a impianti di piccole dimensioni. Ad esempio, mentre un limite di BOD di 30 mg/L può essere stabilito per impianti municipali con una popolazione equivalente di 2000-10000 in Turchia, 25 mg/L è generalmente richiesto per >2000 nell'UE. Allo stesso modo, ci sono stati casi in cui sono stati considerati 35 mg/L invece di 30 mg/L per AKM in TR. Tuttavia, in termini di progettazione sicura, puntare a valori di BOD₅=25, COD=125, AKM=30, TN=10, TP=1 mg/L in un progetto di trattamento MBBR garantirà l'armonizzazione legale sia in Turchia sia nell'UE. Gli impianti industriali dovrebbero controllare i propri limiti settoriali dal SKKY; Nei paesi dell'UE, la Direttiva sulle Emissioni Industriali e i BREF settoriali forniscono indicazioni – è generalmente richiesto un ulteriore trattamento. 

La seguente tabella riassume gli standard tipici di rilascio dell'UE e della TR per il trattamento delle acque reflue urbane: 

Tabella: Standard tipici per lo scarico delle acque reflue municipali nell'UE e in Turchia. I valori sono forniti per aree sensibili. Le direttive dell'UE stabiliscono anche le condizioni di rimozione in percentuale, e la legislazione turca è parallela.  

** Nota: Lo standard per i coliformi varia in base alla classe dell'ambiente ricevente; non è un parametro obbligatorio allo scarico del trattamento delle acque reflue ma un criterio di qualità per l'acqua ricevente.* 

In aggiunta ai valori sopra riportati, limiti di parametri aggiuntivi (metalli, tossici) su base settoriale sono forniti nella Tabella 5-20 dell'Allegato-1 SKKY. Ad esempio, AOX (alogeni organici assorbibili) <1 mg/L per i tessili, zolfo <1 mg/L per la pelle, olio totale <5 mg/L per le raffinerie di petrolio. Sebbene non sia possibile elencare questi casi speciali uno per uno qui, si deve tenere a mente che questi parametri devono essere presi in considerazione anche in un progetto di trattamento industriale che include il processo MBBR e che, se necessario, unità come il trattamento chimico e la filtrazione devono essere posizionate accanto al MBBR. 

Di conseguenza, la legislazione attualmente in vigore sia in Türkiye che nell'UE stabilisce valori di scarico che possono essere raggiunti con la tecnologia MBBR odierna. La cosa importante è determinare quale scenario di scarico è valido durante la fase di progettazione e pianificare il sistema MBBR e le unità ausiliarie per soddisfare quegli obiettivi. 

Parametri di base utilizzati nella progettazione del sistema MBBR 

La progettazione di un sistema di trattamento MBBR è basata su alcuni parametri chiave, sia in termini di dimensionamento del reattore che di prestazioni operative. Questi parametri definiscono le velocità di reazione biochimica, la quantità di portatori necessaria e il comportamento generale del sistema. La seguente tabella riepiloga i parametri chiave e i loro valori tipici che sono importanti nella progettazione MBBR: 

Tabella: Alcuni parametri importanti e intervalli di valori tipici nel design MBBR. Questi parametri sono ottimizzati in base alle caratteristiche di ciascun impianto. Ad esempio, un impianto in un clima molto freddo può prendere la temperatura di design come 10°C ed estendere il HRT; mentre un altro impianto può mantenere basso il carico superficiale e aggiungere più supporti in base all'alta concentrazione di acque reflue industriali. Nel processo di design, di solito la superficie totale richiesta per i supporti viene calcolata utilizzando dati cinetici dalla letteratura (come il carico di BOD o NH₄ che può essere rimosso per unità di superficie a una certa temperatura), quindi il volume del supporto che fornirà questa superficie e il volume del reattore vengono determinati di conseguenza. Poi, vengono controllati la domanda di ossigeno e l'equilibrio nutrizionale (ad esempio, c'è abbastanza fonte di carbonio per la denitrificazione?). I parametri sopra riportati sono interrelati; ad esempio, se viene fornito un elevato carico organico, deve essere fornita di conseguenza un'area superficiale elevata (più supporti e/o un HRT più lungo). Grazie alla flessibilità del MBBR, i progettisti possono rivedere i parametri secondo necessità e ottenere la qualità dell'effluente desiderata. Ad esempio, se un impianto esistente diventa insufficiente, può essere raggiunta ulteriore capacità di trattamento aumentando il tasso di occupazione dei supporti dal 50% al 60% (cioè aggiungendo alcuni dei supporti). 

Punti da considerare nella progettazione 

Durante la fase di progettazione del processo MBBR, si dovrebbe prestare attenzione sia alle questioni ingegneristiche pratiche che ai parametri teorici. Ecco i punti critici da considerare nella progettazione: 

Progettazione Idraulica e Miscelazione: È molto importante che non ci siano zone morte nei reattori MBBR. Affinché i trasportatori circolino in tutto il volume, la ventilazione e/o la disposizione del miscelatore devono essere omogenee. La geometria del serbatoio viene selezionata di conseguenza nella progettazione (angoli arrotondati per prevenire l'accumulo di materiale negli angoli, piastre di guida del flusso, ecc.). Inoltre, i distributori di ingresso e uscita devono fornire una distribuzione uniforme del flusso; non devono causare un'improvvisa corrente di cortocircuito e far uscire il materiale da una regione. Se viene progettato un reattore a flusso orizzontale, possono essere posizionati deflettori in modo che l'acqua di ingresso non spinga il materiale nel primo compartimento e accumuli sulla griglia di uscita. La potenza delle attrezzature di miscelazione (diffusore, miscelatore) deve essere calcolata per sospendere il materiale (ad esempio, il miscelatore del serbatoio anossico dovrebbe essere di un tipo in cui il materiale sarà sospeso). Poiché un'eccessiva miscelazione causerà erosione nel materiale, il carico di potenza ottimale (W/m³) viene selezionato in base ai valori della letteratura. 

Design dei Supporti e delle Schermature: Quando si seleziona un supporto, non solo la superficie ma anche la resistenza del materiale, la tendenza all'intasamento e i riferimenti del produttore devono essere considerati. I supporti possono usurarsi nel tempo sfregandosi o colpendosi tra di loro; prodotti di qualità hanno una lunga durata (possono essere utilizzati per oltre 20 anni). Il design dello schermo (schermo di ritenzione) dovrebbe avere un'apertura adeguata alle dimensioni dei supporti; non dovrebbe né far fuoriuscire i supporti né causare intasamenti. Gli schermi a filo a cuneo sono ideali per questo lavoro; l'apertura può essere selezionata come l'80% del diametro più piccolo dei supporti (ad esempio, un'apertura di 8 mm se il diametro dei supporti è di 10 mm). I meccanismi di accesso e pulizia dovrebbero essere progettati per la pulizia degli schermi. Altrimenti, possono intasarsi con biofilm e sporcizia nel tempo e impedire il passaggio del flusso. Inoltre, lo schermo dovrebbe essere meccanicamente robusto contro la pressione creata dai supporti (man mano che il supporto si accumula, si crea un carico sullo schermo, questo dovrebbe essere preso in considerazione). 

Capacità di Trasferimento di Ossigeno: Quando si dimensiona il sistema di aerazione, il progettista deve calcolare la domanda di ossigeno nelle acque reflue con correzioni per l'ambiente reale, come il fattore α. Negli impianti a biofilm, l'efficienza del trasferimento di ossigeno dei diffusori può essere leggermente inferiore rispetto all'acqua pulita (diverse idrodinamiche a causa del biofilm). Pertanto, la capacità dei soffiatori di aerazione dovrebbe essere selezionata considerando il carico massimo, le basse temperature e i possibili fattori di invecchiamento. Anche la distribuzione dei soffiatori e dei diffusori ridondanti è critica: anche se un soffiatore guasta, un'adeguata quantità di ossigeno dovrebbe essere fornita. Inoltre, dovrebbero essere prese in considerazione misure di controllo del rumore e delle vibrazioni (isolamento acustico, connessioni flessibili) nell'aerazione, poiché elevate portate d'aria possono creare rumore. 

Alcalinità e Bilanciamento dei Nutrienti: Nei progetti che garantiranno un elevato rimozione di azoto, lo stato di alcalinità delle acque reflue influenti dovrebbe essere esaminato. Perché la nitrificazione consuma una seria alcalinità; se c'è un'insufficiente alcalinità, il pH nel reattore potrebbe scendere e il processo potrebbe essere interrotto. Pertanto, nella fase di progettazione, si calcola che siano necessari ~7 mg CaCO₃ per 1 mg NH₄, e se necessario, si aggiungono attrezzature per la dosatura di sostanze chimiche alcaline (calce, soda) al sistema. Allo stesso modo, il bilancio della fonte di carbonio è importante nei sistemi con una fase di denitrificazione: se non c'è abbastanza carbonio organico facilmente degradabile nelle acque reflue (ad esempio, un'acqua reflua con un basso rapporto C/N), dovrebbe essere considerata la dosatura di una fonte di carbonio esterna (sistema di aggiunta di metanolo, etanolo, ecc.) nella progettazione. La posizione di tale attrezzatura e gli scenari di controllo della dosatura dovrebbero essere chiariti durante la fase di progetto. 

Progettazione Multi-Stage: Le prestazioni del sistema MBBR possono essere aumentate utilizzando serbatoi a fasi invece di un unico serbatoio. Se necessario, il progettista può dividere il processo in 2 o 3 reattori MBBR consecutivi (ad esempio, il primo reattore è per la rimozione di materia organica ad alta carico, il secondo reattore è per la nitrificazione a basso carico). Questo fornisce un'operazione più stabile dividendo l'area superficiale totale. Quando si considera la suddivisione in fasi, dovrebbero essere posizionati strutture appropriate di bilanciamento e distribuzione del flusso tra ciascuna fase (ad esempio, una griglia intermedia per trattenere solidi biologici sospesi all'uscita del primo reattore o una semplice struttura di separazione per gravità). Inoltre, i rapporti di riempimento delle fasi possono essere selezionati in modo diverso; strategie come dare un riempimento leggermente inferiore (40%) alla prima fase e un riempimento maggiore (60%) alla seconda possono essere perseguite nella progettazione. Queste decisioni vengono prese in base all'efficienza ottenuta da applicazioni simili nella letteratura. 

Flessibilità e Modularità: La flessibilità dovrebbe essere lasciata nel design considerando i possibili aumenti futuri del carico o standard che potrebbero cambiare. Poiché i sistemi MBBR sono modulari, deve essere considerata la possibilità di aggiungere volume di reattore o supporti. Ad esempio, se la portata aumenta del 20% dopo 10 anni, il piano del terreno può essere progettato per accogliere un reattore MBBR aggiuntivo. Oppure se lo standard di output diventa più rigoroso per TN in futuro, l'infrastruttura (tubi di ritorno, spazi vuoti) adatta per aggiungere una sezione anossica può essere lasciata. Le linee di bypass non devono essere dimenticate nel design: valvole e tubi che possono disabilitare un certo reattore e deviare il flusso verso un altro in caso di manutenzione o guasto devono essere pianificati. 

Selezioni dei materiali e corrosione: I reattori a biofilm sono tipicamente ambienti con alta concentrazione di ossigeno e in alcune aree alta umidità. Pertanto, la protezione delle vasche in cemento con rivestimenti adeguati (soprattutto nelle sezioni sopra l'acqua) dovrebbe essere presa in considerazione; materiali come acciaio inossidabile e FRP dovrebbero essere preferiti per le attrezzature metalliche. La selezione di materiali resistenti alla corrosione (acciaio inox SS316 o 304, plastica) per parti come grate e bulloni ne estenderà la vita. Poiché l'umidità dell'aria nelle stanze dei soffiatori può essere alta, la ventilazione e il raffreddamento dovrebbero essere progettati per l'attrezzatura. Inoltre, se c'è dosaggio chimico (ad es. acido/alcali per il controllo del pH, FeCl₃ per la rimozione del fosforo), i materiali nelle aree in cui entreranno in contatto devono essere resistenti agli effetti chimici (tubi in PVC/HDPE, guarnizioni in gomma, ecc.). 

Facilità d'Operazione e Controllo: La operabilità del sistema dovrebbe essere considerata anche durante la fase di progettazione. Ad esempio, i pozzetti e le aperture d'accesso dovrebbero essere pianificati per il posizionamento dei mezzi di supporto nel reattore e la loro rimozione quando necessario (rete di cattura dei mezzi o valvola di scarico se necessario). Le posizioni dei sensori dovrebbero trovarsi in luoghi in cui è possibile eseguire la manutenzione (ad es. pulizia facile della sonda DO). I limiti di allerta e la necessità di misurazioni ridondanti vengono presi in considerazione durante la progettazione del sistema di automazione (sensori multipli o verifiche di laboratorio sono pianificate per un parametro critico). Tutti questi dettagli, sebbene possano sembrare minori su carta, forniscono grande convenienza nell'operazione reale e dovrebbero essere inclusi nel progetto dal progettista. 

Problemi che Possono Essere Incontrati Durante l'Operazione (Risoluzione dei Problemi) 

I sistemi MBBR sono generalmente stabili con un design e un'operazione appropriati. Tuttavia, alcuni problemi operativi tipici che possono essere incontrati sul campo includono: 

Fuga o Danno dei Supporti per Media: Uno dei problemi più comuni è la fuga dei portatori di biofilm dal reattore per vari motivi. A causa di un guasto, rottura o installazione errata degli schermi, i media possono essere trascinati nella sedimentazione secondaria o addirittura andare allo scarico. Ciò riduce sia la capacità di trattamento (perdita di superficie) sia può danneggiare l'attrezzatura meccanica (pompa, valvola). Se un portatore viene osservato sulla superficie della sedimentazione secondaria o nella stazione della pompa durante il funzionamento, il sistema dovrebbe essere fermato immediatamente, il media mancante dovrebbe essere rimesso nel reattore e lo schermo dovrebbe essere riparato. Inoltre, la galleggiabilità del media può diminuire nel tempo (possono diventare pesanti e riempiti di fanghi), in tal caso alcuni media affonderanno sul fondo e smetteranno di circolare. Ciò porta a una perdita di superficie efficace. Come soluzione, viene fornito periodicamente dell'aria per garantire che il media si pulisca da solo oppure il sistema viene fermato e il media viene estratto e lavato. 

Accrescimento e Intasamento del Biofilm: Se il carico è inferiore alle aspettative o il riempimento del supporto è troppo alto, lo strato di biofilm potrebbe diventare eccessivamente spesso nei media. Il biofilm spesso può creare restrizioni alla diffusione e le parti interne possono diventare anaerobiche. In questo caso, i media possono fondersi e agglomerarsi (la biomassa appiccicosa può comprimere i media) e la circolazione libera nel reattore è compromessa. Inoltre, le reti e i diffusori possono iniziare a intasarsi con biomassa. In tal caso, l'operatore dovrebbe aumentare temporaneamente l'aerazione o incrementare la miscelazione meccanica per rompere parte del biofilm (il biofilm eccessivo viene espulso con alta forza di taglio). Alcune imprese eseguono una perdita controllata chiamata "biofilm sloughing" a determinati intervalli in modo pianificato (per esempio, una volta al mese, aumentare l'apporto d'aria al 150% per un breve periodo e shockare). Un altro indicatore dell'accrescimento del biofilm è l'aumento del valore AKM in uscita (significa che troppa biomassa si sta staccando e creando un carico nella sedimentazione). In questo caso, il biofilm viene assottigliato utilizzando lo stesso metodo o, se necessario, alcune della media portante vengono rimosse dal reattore (se il carico è sceso troppo basso). 

Adesione Insufficiente del Biofilm (Perdita di Film): In alcuni casi, il contrario è vero, il biofilm non può svilupparsi sufficientemente nel reattore. Soprattutto durante il periodo iniziale di avviamento, potrebbe esserci un problema di “portatori rimasti bianchi”, cioè nessun film visibile che si forma su di essi. Questo è dovuto o a una mancanza di nutrienti (basso carico) o a uno stress eccessivo (i microrganismi si staccano prima di poter aderire). Come soluzione, il sistema può essere inoculato (biologicamente “seminando” il materiale aggiungendo un po' di fanghi da un'altra struttura), il carico viene gradualmente aumentato e se l'aerazione è troppo alta, viene leggermente ridotto. L'adesione del biofilm avverrà nel tempo quando vengono forniti condizioni adatte. Inoltre, se si verifica uno shock tossico (morte del biofilm a causa dell'improvviso ingresso di rifiuti tossici), sono richiesti inoculazione e pazienza per la formazione del biofilm nuovamente. 

Effetto dei carichi variabili: Anche se il MBBR è più resistente ai carichi d'urto rispetto al fanghi attivi, cambiamenti di carico molto improvvisi e significativi (ad esempio, acque reflue molto concentrate accumulate nello stabilimento dopo le vacanze che entrano improvvisamente nell'impianto) possono causare problemi temporanei. Effetti tipici: COD/BOD in uscita temporaneamente elevati, diminuzione del pH (aumento dell'acidità), diminuzione della DO (domanda biologica di ossigeno che aumenta improvvisamente), ecc. Quando questa situazione si verifica nell'impianto, se possibile, viene effettuato un alimentazione controllata del flusso o del carico (alimentazione lenta dal serbatoio di bilanciamento). Se è momentanea, l'operatore aumenta l'aerazione al massimo, se necessario, si applica un dosaggio chimico (ad esempio, tampone di pH). Il biofilm in genere si adatta e stabilisce un equilibrio in breve tempo, ma la qualità dell'uscita può diminuire durante questo processo. Pertanto, il volume di bilanciamento era molto importante nella progettazione - e l'impianto dovrebbe utilizzarlo efficacemente. Se le fluttuazioni del carico diventano permanenti (maggiore produzione del previsto, ecc.), allora si considerano soluzioni a lungo termine come l'aggiunta di carrier aggiuntivo o la messa in servizio di reattori aggiuntivi. 

Problemi di nitrificazione: Poiché la nitrificazione è sensibile a fattori come temperatura, pH e tossicità, uno dei problemi più comuni è la “diminuzione improvvisa nella rimozione dell'ammoniaca”. Il motivo è solitamente o una diminuzione della temperatura (nei mesi invernali), una alcalinità insufficiente (il pH è diminuito), oppure una sostanza inibente (ad es. cloro, solventi, ecc.) è entrata. In tal caso, l'operatore controlla prima la tendenza dell'ammoniaca in uscita; se c'è un aumento, misura immediatamente il pH e l'alcalinità - se sono bassi, aggiunge dosi di sostanze chimiche alcaline. Se la temperatura è bassa, ci sono limiti sulle azioni da intraprendere; forse possono ridurre leggermente la ventilazione e cercare di aumentare effettivamente il SRT (impedendo alla biofilm di sfaldarsi troppo). Se c'è sospetto di ingresso di sostanze tossiche (ad es. può essere capito dall'odore o dal colore dell'acqua), si indaga sulla fonte e si cerca di interromperla. Se i batteri della nitrificazione sono colpiti, potrebbero volerci alcuni giorni per riprendersi; durante questo periodo, il carico nutrizionale è ridotto (se necessario, si può effettuare un ricircolo all'interno del sistema con un ciclo di ritorno e il nuovo carico può essere ridotto). Nei casi avanzati, un supporto biologico nitrificato può essere prelevato da un'altra struttura, aggiunto al sistema e inoculato. 

Problemi di Denitrificazione: Un problema comune nella fase di denitrificazione è che il reattore anossico non riduce sufficientemente il nitrato, cioè il nitrato all'uscita rimane elevato. Questo può indicare una mancanza di fonte di carbonio. Quando viene osservato in funzione, l'operatore controlla il rapporto C/N (ad esempio, i dati COD in ingresso e TKN). Se necessario, aumentare il dosaggio di carbonio esterno (ad esempio, metanolo). Un altro problema può essere un aumento del DO nel serbatoio anossico (la denitrificazione si ferma se l'acqua di circolazione interna dal serbatoio aerobico trasporta troppa O₂). In questo caso, il tasso di circolazione interna viene ridotto o il volume anossico viene aumentato. Se la denitrificazione è presente ma inefficiente, forse il miscelatore è insufficiente (il movimento del mezzo è debole) - le velocità dei miscelatori sono controllate. Inoltre, basse temperature rallentano la denitrificazione, nel qual caso il processo può continuare con pazienza e forse un dosaggio di carbonio leggermente superiore. 

Formazione di schiuma e odore: La schiuma può formarsi nei reattori a biofilm, specialmente nelle fasi iniziali di funzionamento o durante le fluttuazioni di carico. Questa schiuma è solitamente schiuma biologica bruna (formata da batteri filamentosi come Actinomyces o particelle di biofilm galleggianti). Una schiuma eccessiva può coprire il materiale, ridurre il contatto con l'aria e causare traboccamenti. Come soluzione, viene attivato un sistema di spruzzatura superficiale (la schiuma viene rotta con irrigatori) oppure viene dosato un prodotto antischiuma (inibitore della schiuma). Il problema dell'odore è generalmente causato dalla produzione di H₂S nelle zone anossiche/anaerobiche. Se l'intero MBBR viene mantenuto aerobico, di solito l'odore è minimo. Tuttavia, se c'è un odore proveniente dal serbatoio di denitrificazione o dall'unità di sedimentazione, si interpreta che l'ossigenazione sia insufficiente - si aumenta l'aerazione o si chiude l'area problematica e viene installato un filtro di aerazione. L'odore può anche essere dovuto alla natura dell'acqua reflua in ingresso (ad esempio acque reflue che sono state immagazzinate troppo a lungo), nel qual caso l'aerazione durante il pretrattamento e l'equilibratura può essere la soluzione. 

Problemi di gestione dei fanghi: Sebbene ci sia la percezione che il sistema MBBR produca meno fanghi in eccesso rispetto al fango attivato classico, in realtà, se il biofilm accumulato non viene rimosso regolarmente, deve essere smaltito come fango secondario. A volte, se ci si affida a un'alta età del fango nell'impianto e il fango non viene rimosso per lungo tempo, si verificano problemi di fango galleggiante e torbidità nella vasca di sedimentazione. Pertanto, l'operatore dovrebbe rimuovere il fango in eccesso dal sistema a determinate scadenze (questo non è un problema, è un dovere; se non viene fatto, diventa un problema). Durante il disidratazione del fango prelevato, bisogna assicurarsi che non ci siano materiali plastici in esso - a volte un piccolo materiale o due che sfuggono alle griglie possono entrare nell'attrezzatura di disidratazione, questo dovrebbe essere controllato (ad esempio, potrebbe bloccarsi nella centrifuga). 

Consigli per l'ottimizzazione del processo MBBR 

Per far funzionare il sistema MBBR in modo efficiente, economico e con una lunga durata, possono essere applicate alcune strategie di ottimizzazione: 

Alimentazione a fasi e separazione delle fasi: Se vengono utilizzati più reattori più piccoli anziché un singolo reattore grande, ridurre un po' il carico organico nella prima fase e eseguire una nitrificazione a basso carico nella seconda fase aumenterà le prestazioni complessive. Per l'ottimizzazione, possono essere provati metodi come alimentare la maggior parte del trattamento delle acque reflue direttamente alla prima fase e una parte minore alla seconda fase (ad es. 70% della portata alla prima fase, 30% della portata all'ingresso della seconda fase e bypass parziale nella seconda fase). Questo può fornire un rapporto C/N più elevato nella seconda fase e aumentare l'efficienza della denitrificazione. Questo tipo di ottimizzazione della distribuzione del flusso può essere determinato da prove pilota. 

Aggiunta o Rimozione del Portatore: Il maggiore vantaggio del MBBR è che la quantità di portatore può essere regolata. Se la qualità dell'effluente è troppo buona (BOD troppo basso, NH₄) rispetto ai dati operativi e se il consumo energetico deve essere ottimizzato, parte del materiale può essere rimossa dal reattore (l'area della superficie del biofilm diminuisce, la velocità di reazione rallenta, ma anche il carico del ventilatore può essere ridotto). Al contrario, se il carico è aumentato nel tempo o se le prestazioni sono al limite, può essere aggiunto un portatore supplementare al reattore (se il design lo consente, ad esempio, dal 50% al 60% di riempimento) per aumentare la capacità di trattamento. Questa è una soluzione a costo molto inferiore rispetto all'espansione dell'impianto. Tuttavia, la sufficienza dell'aerazione dopo l'aggiunta dovrebbe essere verificata. 

Impostazioni di automazione e controllo: Le applicazioni avanzate di automazione offrono significativi risparmi energetici e stabilizzazione nel MBBR. Ad esempio, l'apporto d'aria controllato dall'ossigeno disciolto: Regolare la velocità del ventilatore con VFD in base ai dati della sonda DO può risparmiare dal 20 al 40% di energia operando a bassa velocità quando non è necessario. Allo stesso modo, la denitrificazione controllata da ORP può essere effettuata: La pompa di ricircolo interna può essere accelerata o decelerata per mantenere il valore di ORP del serbatoio anossico all'interno dell'intervallo target o la dosatura di carbonio esterna può essere ottimizzata. Il software di automazione registra anche i dati di tendenza e fornisce dati per l'ottimizzazione del processo all'operatore (ad esempio, spegnere i ventilatori quando il carico diminuisce nel mezzo della notte e notare che le capacità di ventilazione sono troppo alte). Pertanto, utilizzare sensori e algoritmi di controllo il più avanzati possibile rende il MBBR sia economico che sicuro. 

Controllo Periodico del Biofilm: Il monitoraggio regolare è essenziale per l'ottimale spessore e salute del biofilm. Si consiglia agli operatori di prelevare campioni dai supporti ed esaminarli al microscopio. Questo aiuterà a identificare indizi come la crescita eccessiva di batteri filamentosi (indicando un basso rapporto F/M, carenza di nutrienti) o carenza di protozoi (indicando un carico eccessivo). Il regime di alimentazione o il volume d'aria possono essere regolati in base all'equilibrio microbiologico. Ad esempio, se si vedono batteri filamentosi in eccesso, si può provare un leggero aumento del carico (maggiore F/M) o forse un trattamento anossico preliminare per creare un effetto simile a un selettore. Anche se questo livello di ottimizzazione è più avanzato, viene implementato negli impianti di grandi dimensioni per massimizzare i rendimenti. 

Ottimizzazione dei Supporti Chimici: I prodotti chimici utilizzati nel processo MBBR (ad es. alcali per la regolazione del pH, coagulante per la rimozione del fosforo, antischiuma per la schiuma, fonte di carbonio, ecc.) possono essere minimizzati quando necessario, e i costi operativi possono essere ridotti. A tal fine, le pompe dosatrici dovrebbero operare con controllo in retroazione se possibile (ad es. regolando la dose di alluminio in base all'analisi dell'ortofosfato in uscita). Anche se questo non è il caso, l'operatore può aumentare la frequenza delle analisi di laboratorio e rivedere manualmente le dosi quando necessario. Ad esempio, se alla fine di un periodo si vede che il P totale in uscita è sempre sotto 0,2 mg/L, allora si può procedere con l'ottimizzazione mantenendo la dose di cloruro di ferro intorno a 0,5 mg/L riducendola del 20% (se lo standard richiede 1 mg/L). Tali regolazioni fini riducono i costi chimici del processo e prevengono un carico chimico non necessario sull'ambiente. 

Recupero ed Integrazione Energetica: L'MBBR non è un sistema produttore di energia di per sé (al contrario, consuma energia con i soffiatori), ma se viene considerato come parte di un impianto di trattamento biologico, ci sono alcune possibilità di recupero di calore o energia. Ad esempio, l'aria in uscita dai soffiatori è piuttosto calda; è possibile utilizzare questo calore per riscaldare altre parti dell'impianto (con uno scambiatore di calore). Oppure, se il fango di scarto deve essere sottoposto a digestione anaerobica, il biogas può essere utilizzato per generare elettricità per azionare i soffiatori dell'impianto. Questi passaggi di ottimizzazione olistica garantiscono un funzionamento più sostenibile del processo MBBR e riducono i costi a lungo termine. 

Formazione e Monitoraggio degli Operatori: Infine, anche le migliori soluzioni tecniche non possono operare con piena efficienza senza un team operativo competente. L'ottimizzazione dei sistemi MBBR richiede che gli operatori comprendano le dinamiche di processo. È necessaria una formazione regolare, uno scambio di informazioni con strutture simili e la preparazione di chiare istruzioni operative. L'operatore dovrebbe registrare dati giornalieri come DO, pH, temperatura, corrente e risultati di analisi e monitorare le tendenze. Questo consente una rilevazione precoce dei cambiamenti stagionali o di problemi in sviluppo lento e aggiustamenti proattivi. 

Conclusione 

Il processo MBBR (Reattore a Biofilm a Letto Mobili) ha guadagnato un posto sia nel trattamento delle acque reflue industriali che municipali grazie alla sua alta efficienza, struttura flessibile e modulare. In questa guida completa, tutte le fasi del MBBR vengono discusse separatamente; i parametri critici da misurare in ciascuna fase, i loro metodi di interpretazione e l'attrezzatura utilizzata sono dettagliati. Inoltre, vengono spiegati i principali settori di applicazione del MBBR e le caratteristiche tipiche delle acque reflue su base settoriale, e sono specificati i tipi di inquinanti che possono essere rimossi con questo processo e le loro limitazioni. Gli standard di scarico ambientale validi in Turchia e nell'UE sono presentati in modo comparativo e i parametri di dimensionamento e i criteri operativi accettati come fondamentali nella progettazione del MBBR sono elencati in modo completo. 

Il successo dei sistemi MBBR richiede un'attenta gestione e un monitoraggio, nonché l'applicazione di corretti principi di progettazione. Per i progettisti, ci sono molte questioni che vanno dai dettagli idraulici alla selezione dei materiali, dalla cinetica del biofilm agli scenari di backup. Per gli operatori, è importante essere pronti a possibili problemi e adottare misure di manutenzione e ottimizzazione regolari. Quando ottimizzati correttamente, i processi MBBR possono fornire una qualità di scarico completamente conforme alla legislazione e mantenere questo standard per molti anni in modo stabile. Soprattutto considerando i limiti di scarico in continua evoluzione e sempre più severi nel nostro paese, l'uso di tecnologie moderne per il biofilm come il MBBR offrirà alle imprese grandi vantaggi sia in termini di conformità ambientale che di facilità di gestione. 

Le informazioni fornite in questa guida sono state compilate alla luce sia dei dettagli accademici che dell'esperienza pratica, tenendo conto delle situazioni che possono essere incontrate sul campo. Di conseguenza, quando il processo di trattamento MBBR è progettato e gestito correttamente, si distingue come un sistema che può tollerare carichi elevati, occupa una superficie compatta e fornisce una qualità di output stabile. La quota delle tecnologie di trattamento avanzato come l'MBBR continuerà ad aumentare nel raggiungimento degli obiettivi di gestione sostenibile dell'acqua sia in Turchia che nell'UE. In questo modo, le strutture industriali e i comuni potranno continuare le loro operazioni in modo efficiente e armonioso, adempiendo ai loro doveri di protezione delle risorse idriche.