Il processo a fanghi attivi è un processo per il trattamento delle acque di scarico e delle acque reflue comunemente chiamate effluenti utilizzando batteri (per degradare le sostanze organiche biodegradabili) e aria (ossigeno per la respirazione).
I fanghi attivi si riferiscono a una miscela di microorganismi e solidi sospesi. La coltura batterica è coltivata nel processo di trattamento per scomporre la materia organica in anidride carbonica, acqua e altri composti inorganici. Il tipico processo a fanghi attivi ha i seguenti componenti di base:
1) chiarificatore primario per separare i solidi trasportati insieme al liquame/all’effluente
2) un reattore in cui i microorganismi sono tenuti in sospensione, aerati e in contatto con i rifiuti che stanno trattando
3) separazione liquido-solido; e
4) un sistema di riciclo dei fanghi per riportare i fanghi attivi all’inizio del processo.
Ci sono molte varianti di processi di fanghi attivi, comprese le variazioni nel metodo di aerazione e il modo in cui il fango viene restituito al processo.
Il processo di fanghi attivi offre un’efficiente rimozione di BOD, COD e nutrienti se progettato professionalmente e gestito correttamente. Il processo stesso è flessibile e numerose modifiche possono essere adattate per soddisfare requisiti specifici (ad esempio per la rimozione dell’azoto).
È un complesso mix di microbiologia e biochimica che coinvolge molti tipi diversi di microbi. Nell’impianto di fanghi attivi (ASP) i batteri secernono sostanze appiccicose che rivestono le particelle minuscole trasportate nelle acque di scarico. Le particelle si attaccano insieme per formare fiocchi di materiale simile al gel, creando un supporto sul quale e nel quale esistono i microbi. Questo è il fango attivato di colore marrone cioccolato. Il fango attivato viene aerato per dissolvere l’ossigeno che permette alla materia organica (BOD) di essere utilizzata dai batteri. La materia organica, o cibo, si attacca ai fanghi attivi. L’ossigeno dissolto nell’acqua permette ai batteri di utilizzare il cibo (BOD) e anche di cambiare l’ammoniaca in nitrato. Il serbatoio dovrebbe essere abbastanza grande da permettere un tempo di contatto sufficiente (tempo di ritenzione) tra l’acqua di scarico e i fanghi attivi affinché tutti i cambiamenti chimici abbiano luogo.
Fanghi attivi di ritorno (RAS)
Quando i fanghi attivi raggiungono la fine del processo sono ancora una biomassa altamente attiva ma sono ora mescolati con effluenti purificati. Viene trasferita in vasche di sedimentazione (chiarificatori secondari) per permettere la separazione dall’effluente purificato che può essere scaricato nel fiume o in qualche forma di trattamento terziario. La biomassa sedimentata, chiamata Return Activated Sludge (RAS), viene poi riportata all’inizio del processo di aerazione dove assorbirà il liquame fresco per ricominciare il processo. Questo permette al processo di funzionare come un ciclo continuo.
Fango attivato in eccesso (SAS)
Poiché il RAS che si mescola con il liquame fresco produce una crescita graduale dei fanghi attivi presenti, è necessario sprecare una certa quantità ogni giorno. Questo fango attivato in eccesso (SAS) viene sprecato prelevando continuamente una parte del RAS per lo smaltimento dei fanghi.
Di seguito è riportato un tipico foglio di flusso che descrive tutti i componenti del processo dei fanghi attivi
Metodi di aerazione:
Aerazione diffusa: Il liquame viene fatto scorrere in vasche profonde con sistemi di aerazione a griglia diffusori che sono attaccati al pavimento. L’aria viene pompata attraverso i blocchi e la cortina di bolle che si forma ossigena il liquido e fornisce anche la necessaria azione di miscelazione. Dove la capacità è limitata o il liquame è insolitamente forte o difficile da trattare, l’ossigeno può essere usato al posto dell’aria. Tipicamente, l’aria è generata da qualche tipo di soffiante o compressore.
Aeratori di superficie: Tubi montati verticalmente con un diametro fino a 1 metro che si estendono da appena sopra la base di un serbatoio di cemento profondo fino a poco sotto la superficie del liquame. Un pozzo tipico potrebbe essere alto 10 metri. All’estremità della superficie il tubo è formato in un cono con palette elicoidali attaccate alla superficie interna. Quando il tubo viene ruotato, le palette fanno girare il liquore verso l’alto e fuori dai coni, aspirando nuovo liquore dalla base del serbatoio. In molti impianti ogni cono è situato in una cella separata che può essere isolata dalle altre celle se necessario per la manutenzione. Alcuni impianti possono avere due coni per cella e alcuni grandi impianti possono avere 4 coni per cella.
Le considerazioni generali includono: caratteristiche delle acque reflue, condizioni ambientali locali (inclusa la temperatura), possibile presenza di sostanze tossiche o altre sostanze inibitorie (il processo riceverà effluenti industriali o liquami, per esempio), requisiti di trasferimento dell’ossigeno e cinetica di reazione (tempo di detenzione nel sistema, legato alla qualità e quantità delle acque reflue ricevute, requisiti degli effluenti, requisiti di trattamento dei fanghi e altri fattori elencati sopra).