Il bioreattore a membrana offre prestazioni migliori rispetto al tradizionale processo a fanghi attivi nella tecnologia

25 aprile 2022

dalla stampa per l'istruzione superiore

Per raggiungere meglio gli obiettivi ambientali, un numero crescente di impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) vengono adattati dal processo convenzionale a fanghi attivi (CAS) al processo con bioreattore a membrana (MBR) grazie all'ingombro ridotto dell'MBR e all'elevata qualità dell'effluente. Tuttavia, il passaggio dal CAS all’MBR è stato controverso a causa dell’elevato consumo di energia e dell’incrostazione della membrana nelle applicazioni MBR. È essenziale chiarire questo problema confrontando la tecnoeconomia dei CAS con quella dell’MBR.

Da un lato, il consumo energetico rappresenta la quota maggiore dei costi operativi ed è un fattore chiave che limita lo sviluppo sostenibile dei processi di trattamento delle acque reflue. L'MBR normalmente ha un consumo energetico maggiore rispetto a quello del CAS. D’altro canto, i costi elevati sono spesso associati a rendimenti elevati. L'MBR ottiene maggiori benefici ambientali da una migliore qualità degli effluenti rispetto al CAS. Pertanto, una valutazione tecnico-economica giustificata di MBR rispetto a CAS richiede una considerazione esaustiva sia dei costi economici che dei benefici ambientali. Tuttavia, la valutazione tecnico-economica degli impianti di depurazione precedentemente riportata mancava per lo più di un confronto sistematico tra i processi CAS e MBR, in particolare di un confronto rigoroso tra loro nello stesso impianto di depurazione.

Ora, un gruppo di ricerca dell’Università dell’Accademia cinese delle scienze ha studiato le caratteristiche tecnico-economiche di 20 impianti di depurazione a grandezza naturale che erano stati adattati da CAS a MBR attraverso l’analisi costi-benefici e l’analisi dell’avvolgimento dei dati. I risultati sono stati pubblicati su Frontiers of Environmental Science & Engineering.

Hanno scoperto che dopo il retrofitting dal CAS all’MBR, la qualità degli effluenti è migliorata significativamente, accompagnata da un aumento del consumo energetico da 0,40 a 0,57 kWh/m3, mentre la variazione dei costi operativi non è stata così significativa. Il beneficio ambientale marginale medio è aumentato notevolmente dopo l’adeguamento, portando ad un aumento dell’utile netto medio, che indica la fattibilità tecnico-economica dell’adeguamento. Dopo l'adeguamento, l'efficienza relativa dei costi è aumentata da 0,70 a 0,73 (il massimo teorico è 1), mentre l'efficienza energetica relativa non è cambiata in modo significativo. Nel frattempo, la tecnoeconomia è strettamente correlata allo standard di effluenti adottato. L'MBR è più redditizio del CAS dati gli standard più severi sugli effluenti.

Pertanto, proprio come considerato dai ricercatori, l’MBR funziona meglio del CAS in caso di rigorosi standard sugli effluenti e destinazioni sensibili agli inquinanti, e c’è ancora molto spazio per ridurre ulteriormente il consumo energetico dell’MBR.

Maggiori informazioni: Tingwei Gao et al, Caratteristiche tecnico-economiche degli impianti di trattamento delle acque reflue adattati dal processo convenzionale a fanghi attivi al processo con bioreattore a membrana, Frontiers of Environmental Science & Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1483-6