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Martedì, 12 Dic 2017

Produzione biogas e valorizzazione dei nutrienti dalle acque reflue organiche

 

Il tema della depurazione biologica dell’acqua reflua organica (A.R.O.) sia industriale, urbana o zootecnica, sempre suscita aspettative ed accese discussioni tra sostenitori ed oppositori delle diverse filosofie progettuali. Qual è il vero potenziale di questa tecnologia? Si possono migliorare gli schemi classici dei sistemi di depurazione? Sono applicabili alla realtà italiana?

 

 

 Prima di entrare nel tema, passeremo brevemente in rassegna i distinti tipi di processi biologici per la depurazione di A.R.O.


Processo Anaerobico

 

Consiste nell’introdurre l’A.R.O. da trattare in un contenitore, ermetico all’aria, che chiamiamo digestore. La temperatura che favorisce la crescita dei batteri deve mantenersi costante, e l’ A.R.O. deve permanere nel digestore, per un determinato tempo, fino a che la digestione della materia organica sia completata. Tale lasso si denomina Tempo di Ritenzione Idraulica (TRI) e può variare da alcune ore fino ad un mese, dipendendo dal contenuto di materia organica dei residui, dalla temperatura e dalla tecnologia di digestione utilizzata.    


Il risultato della digestione anaerobica è un fango stabilizzato (utilizzabile in agricoltura) e del biogas, costituito da una miscela di metano (CH4), ammoniaca (NH3), anidride carbonica (CO2) e di acido solfidrico (SH2). Il vantaggio di questo processo è la produzione di un gas utilizzabile come combustibile.   

 

I suoi svantaggi sono svariati:

  • In primo luogo la necessità di elevati TRI (vari giorni, incluso settimane), la quale comporta impianti consistenti. Ciò è valido per digestori tradizionali tipo CSRT (Continuously Stirred Reaction Tank, serbatoio reattore continuamente rimescolato). I digestori di nuova generazione tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, digestore anaerobico di manto di fanghi a flusso verticale) o EGSB (Expanded Granular Sludge Bed, letto di fango granulare espanso) risolvono invece brillantemente le limitazioni del CSRT presentando TRI dell’ordine di alcune ore fino a pochi giorni;
  • In secondo luogo, la necessità di mantenere il digestore alla temperatura compresa fra i 30ºC e i 45 ºC a spese di consumare parte del biogas, dover ricorrere a pannelli solari oppure a biomasse;
  • Elevati costi di impianto;
  • La sensibilità dei batteri metanogeni ad agenti contaminanti o cambi bruschi di temperatura, PH o composizione dell’ ARO;
  • Benchè in alcuni casi riduce fino al 95% la materia organica, tuttavia non elimina i nutrienti (azoto, fosforo e potassio), i quali sono la principale causa dell’eutrofizzazione dei fiumi e dei laghi;
  • La quantità di biogas prodotto dipende dalla proporzione di materia organica trasportata nell’ ARO. Acque “deboli” come quelle di tipo urbano producono poco biogas o quantità pressoché trascurabili.   

Processo Aerobico

 

Consiste in aerare l’ARO per favorire l’ossidazione della materia organica mediante l’azione di batteri aerobici. I vantaggi principali sono la velocità del processo, la semplicità e la robustezza delle attrezzature, nonché la capacità di eliminare sia la materia organica che i nutrienti. Il grande svantaggio è l’elevato consumo di elettricità per ottenere un’aerazione adeguata.     


Inoltre, trattandosi di impianti all’aria aperta (vasche, stagni, lagune), ed essendo impossibile ottenere il 100% di aerobiosi, inevitabilmente si sviluppano sottoprocessi fermentativi che producono cattivi odori, specialmente in estate. Si aggiunge a tutto ciò il fenomeno chiamato “fouling”, proliferazione di alghe filamentose che formano dei veri e propri tappi nei filtri, schiume e cattivi odori.

 

Quando piove, invece, i problemi di diluzione e la necessità di contenere eventuali tracimazioni diventano importanti.

 

La Fitodepurazione

 

Consiste in creare lagune o acquitrini artificiali nei quali far semplicemente fluire l’ARO. La materia organica e i nutrienti vengono assorbiti dalle piante acquatiche (giunchi, canne, canneti, galleggianti), che agiscono da filtro biologico. Il grande vantaggio di questi sistemi è l’assoluta semplicità e la scarsa manutenzione. In alcuni casi la biomassa generata è utile come combustibile. Un intervento di questo tipo offre l’oppurtunità di dare un carattere paesaggistico e biotopico all’intervento, eliminando gli impianti tipici della centrale di depurazione per sostituirli ad esempio con un parco fluviale.

 

Gli svantaggi sono: 

  • Impossibilità di controllare il processo, dovuto alla distinta attività metabolica delle piante durante il giorno / notte o inverno  / estate.
  • Necessità di grandi estensioni di terreno, la quale limita il suo utilizzo nel trattamento di acque reflue di piccole comunità, agriturismi, abitazioni isolate, ecc..
  • Enorme quantità di acqua persa per evapotraspirazione, fatto controproducente perché nelle nostre latitudini, specialmente in estate, aumenta la concentrazione dei contaminanti e a volte conduce alla morte delle piante per eccesso di salinità.

 

Sistema AFADS

 

 

 

 

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