Perché l’integrazione del DAF con altri processi di trattamento migliora la qualità delle acque reflue

DAF come prima linea di difesa per i processi a valle

Ogni impianto di trattamento delle acque reflue che gestisce effluenti industriali presenta un collo di bottiglia in qualche punto. Negli impianti di lavorazione alimentare, chimica e del petrolio, tale collo di bottiglia è spesso la prima operazione unitaria che riceve il flusso grezzo. Quando la flottazione con aria disciolta (DAF) è posizionata all’inizio della catena di trattamento, essa rimuove grassi, oli, lubrificanti e solidi sospesi fini che altrimenti ricoprirebbero i reattori biologici, intaserebbero i mezzi filtranti e costringerebbero le apparecchiature a valle a guastarsi precocemente. Un ingegnere di un impianto di rendering descrisse una volta come il bacino a fanghi attivi a valle della loro unità DAF si trasformasse ogni volta in un disordine schiumoso ogni qualvolta la linea di macellazione processava un lotto di animali particolarmente grassi. Dopo aver regolato la DAF per catturare oltre il novanta per cento dei grassi in entrata, la formazione di schiuma cessò e i soffianti di aerazione funzionarono per la prima volta in anni a carico costante. Le linee guida dell’U.S. Environmental Protection Agency per le acque reflue da macelli e pollame riconoscono che la rimozione dei solidi pesanti e del carico oleoso prima del trattamento biologico non è semplicemente una buona pratica: è essenziale per un funzionamento stabile. Agendo come ammortizzatore, la DAF consente ai processi a valle di concentrarsi su ciò che fanno meglio: degradare gli inquinanti disciolti e affinare l’acqua, anziché combattere una battaglia contro solidi per i quali non sono stati progettati.

Creazione di un ecosistema equilibrato per il trattamento biologico

I sistemi di trattamento biologico sono ecosistemi viventi e, come ogni ecosistema, necessitano di una fonte di nutrimento prevedibile. Un bacino di fanghi attivi che riceve un afflusso improvviso di olio emulsionato o un picco improvviso di solidi sospesi risponde con fenomeni di rigonfiamento filamentoso, crolli dei livelli di ossigeno disciolto e perdita della nitrificazione. Un’unità DAF posizionata tra il serbatoio di equalizzazione e il bacino di aerazione fornisce un effluente chiarificato con caratteristiche costanti. Uno stabilimento lattiero-caseario dell’America Centrale che produce latte condensato ha riscontrato che, installando un’unità DAF per rimuovere il grasso del burro prima del proprio reattore a cicli sequenziali (SBR), il profilo di ossigeno disciolto ha smesso di oscillare in modo estremo e l’SVI (sludge volume index) è sceso da oltre centottanta a meno di ottanta. Il fango risultante era più denso, si sedimentava più rapidamente e richiedeva una quantità notevolmente inferiore di polimero nel chiarificatore secondario. Pubblicazioni della Water Environment Federation evidenziano che un tasso di carico organico costante rappresenta uno dei parametri più affidabili per garantire la stabilità del trattamento biologico. La tecnologia DAF garantisce tale costanza rimuovendo la frazione galleggiante che la semplice sedimentazione gravitazionale non riesce a captare.

Protezione dei sistemi di membrane e abilitazione del riutilizzo affidabile dell'acqua

I reattori a membrana biologica, i sistemi di ultrafiltrazione e di osmosi inversa sono diventati comuni nel trattamento delle acque reflue industriali, poiché i limiti di scarico si stringono e il riutilizzo dell’acqua diventa una priorità aziendale. Queste membrane sono costose e altamente sensibili all’intasamento causato da oli, grassi e solidi colloidali. Un’unità DAF che fornisce un effluente con meno di venti milligrammi per litro di solidi sospesi totali può raddoppiare o triplicare l’intervallo tra le pulizie chimiche delle membrane. Un team di ingegneri presso un complesso petrolchimico ha riferito che, dopo aver inserito un’unità DAF tra il loro separatore olio-acqua e le membrane UF, l’aumento della pressione transmembrana si è notevolmente rallentato e l’uso di prodotti chimici per la pulizia è diminuito di oltre il quaranta per cento. Ciò si è tradotto in minori interruzioni produttive e in una maggiore durata delle membrane, modificando così la redditività del loro progetto di riutilizzo. Le linee guida dell’American Water Works Association sui processi di microfiltrazione e ultrafiltrazione raccomandano espressamente che il pretrattamento dei sistemi a membrana miri alla rimozione delle stesse particelle fini e degli stessi oli che l’DAF è progettato per catturare. Quando l’DAF viene integrato come fase di pretrattamento per le membrane, l’intero ciclo di riutilizzo diventa più prevedibile e richiede meno manutenzione.

Sinergie chimiche che riducono i costi operativi in tutta la struttura

Un impianto di trattamento dovrebbe essere più della semplice somma delle sue parti, e l’integrazione del DAF con i processi a valle crea opportunità di sinergia chimica. In alcuni impianti di finitura metalli e impianti chimici, i sali di ferro o alluminio utilizzati come coagulanti nell’unità DAF possono passare oltre e agire come agenti di condizionamento nel successivo stadio di disidratazione dei fanghi, riducendo il fabbisogno complessivo di polimero. Un’azienda del settore alimentare che impiegava un DAF prima di un addensatore a flottazione ad aria disciolta per fanghi attivi di scarto ha scoperto che suddividendo il dosaggio di polimero riusciva a utilizzare lo stesso prodotto chimico in entrambe le unità, riducendo la spesa annuale complessiva per polimeri di circa il quindici per cento. Altri impianti recuperano il materiale in superficie (float) dal DAF e lo mescolano con i fanghi primari per migliorare la disidratabilità della miscela, abbattendo i costi di smaltimento. La chiave per sfruttare queste sinergie è l’integrazione del processo. Quando il DAF è dimensionato e posizionato correttamente all’interno della catena di trattamento, la chimica di una fase sostiene quella della fase successiva, anziché contrastarla.

Assorbimento dei carichi d'urto con un approccio a barriera multipla

La produzione industriale è caotica. Un traboccamento di serbatoio, uno scarico di lotto o un ciclo di pulizia possono inviare una massa di acque reflue altamente concentrate attraverso lo scarico più velocemente di quanto qualsiasi singolo dispositivo di trattamento possa gestire. Una catena di trattamento a barriera multipla che utilizzi in prima posizione la flottazione a microbolle (DAF) assorbe questi picchi di carico, poiché il ciclo di condizionamento chimico e di flottazione può essere rapidamente regolato. Se il carico in ingresso raddoppia improvvisamente, l’operatore o il sistema di controllo automatico aumenta la dose di coagulante e il rapporto di ricircolo, e la DAF continua a produrre un effluente accettabile. Ciò concede alle fasi biologiche o a membrana a valle il tempo necessario per adattarsi senza essere sovraccaricate. Uno stabilimento chimico che produce polimeri emulsionati ha descritto un incidente in cui la pulizia di un serbatoio ha inviato un picco di rifiuti appiccicosi e ad alto contenuto di COD verso l’impianto di trattamento. L’unità DAF ha catturato la maggior parte dei solidi polimerici, mentre il reattore a biofilm su supporto mobile a valle ha appena percepito l’evento. L’alternativa — un impatto diretto sul supporto del biofilm — avrebbe richiesto settimane di recupero. Il concetto di trattamento a barriera multipla è raccomandato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità nelle sue linee guida sul riutilizzo delle acque reflue, e la DAF funge da prima barriera robusta in tale catena.

Come gli ingegneri EVU hanno integrato i sistemi DAF per prestazioni a lungo termine

Il successo di una linea di trattamento integrata dipende non solo dalla scelta della tecnologia, ma anche da quanto bene ogni componente è progettato per funzionare in sinergia con gli altri. EVU ha costruito la propria reputazione sulla progettazione di sistemi di flottazione con aria disciolta (DAF) che si inseriscono perfettamente in più ampie schemi di trattamento delle acque reflue. Ogni unità DAF è dimensionata in base al carico specifico di inquinanti proveniente dal processo a monte e ai requisiti dell’equipaggiamento a valle, che si tratti di un reattore a regime discontinuo (SBR), di un sistema a membrana o di uno scarico nella fognatura comunale. L’azienda utilizza materiali resistenti alla corrosione e progetti standardizzati di saturatori che garantiscono una qualità costante dell’acqua bianca, mentre i suoi pannelli di controllo includono i segnali di ingresso e di uscita necessari per l’integrazione in una rete SCADA estesa all’intero impianto. L’attività produttiva di EVU è strutturata per consegnare soluzioni DAF integrate entro tempi di consegna prevedibili, e il supporto tecnico prosegue fino alla messa in servizio e oltre. Per i responsabili degli impianti che necessitano che l’intera linea di trattamento operi come un unico sistema affidabile, collaborare con un produttore che comprende sia l’unità DAF sia l’ecosistema circostante fa la differenza tra una semplice raccolta di apparecchiature e un processo veramente integrato.