SBR e MBR: un'alternativa tecnica sostenibile

Un reattore batch di sequenziamento (SBR) è un sistema di trattamento biologico delle acque reflue a fanghi attivi, la cui caratteristica principale è che tutti i processi necessari al trattamento vengono eseguiti in sequenza nello stesso reattore.

Questo tipo di processo presenta alcuni vantaggi, motivo per cui è stato implementato in molti impianti industriali da decenni. Uno dei principali vantaggi di questi processi è che non richiedono investimenti elevati e hanno costi operativi moderatamente bassi. Tuttavia un SBR presenta diverse limitazioni, come la sua discontinuità, che richiede un precedente serbatoio di stoccaggio, l’incapacità di ottenere una qualità dell’effluente sufficientemente elevata da conformarsi ai limiti di scarico e la bassa stabilità di funzionamento, che è molto sensibile al carico e al flusso. variazioni. Un'altra caratteristica essenziale di questo tipo di processo è il fatto che i fanghi vengono separati dall'acqua depurata mediante sedimentazione nel reattore stesso, quindi il processo dipende in larga misura dalla sedimentabilità dei fanghi biologici. Esiste quindi un elevato rischio di rigonfiamento, che produce una perdita di biomassa attiva e ha effetti negativi sulla qualità dello scarico.

In questo articolo ci concentriamo sulle tecnologie MBR con membrane esterne.

I principali vantaggi dell'MBR sono il design compatto, il funzionamento semplice e altamente automatizzato, il suo ingombro ridotto e i piccoli volumi biologici richiesti. Gli impianti offrono un'elevata stabilità del processo, anche in caso di variazioni di carico, grazie a microrganismi altamente specializzati e ad un'elevata qualità di scarico priva di solidi. La ragione di ciò è la conservazione sicura della biomassa attiva con l'aiuto di moduli di ultrafiltrazione.

Al contrario, i processi MBR richiedono solitamente investimenti più elevati rispetto ad altre tecnologie di trattamento delle acque.

Quando si sceglie una particolare tecnologia di trattamento, è necessario prendere in considerazione diversi fattori, come le caratteristiche di ingresso delle acque reflue, la qualità di scarico richiesta, lo spazio disponibile e i costi di investimento che il cliente può accettare.

Sulla base di queste considerazioni, ciascuna tecnologia ha le sue corrispondenti applicazioni e nicchie di mercato. Le principali differenze tecniche tra SBR e MBR, che consentono la selezione della tecnologia appropriata, sono le seguenti:

Caratteristiche del processo: Il sistema SBR è un processo discontinuo (processo batch) che funziona con concentrazioni di biomassa inferiori a 5 g/l MLSS per garantire una corretta sedimentazione e altezze normali del serbatoio fino a 6 m. L'MBR, invece, è un processo continuo (funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7) che funziona con concentrazioni fino a 25 g/l MLSS e altezze dei serbatoi fino a 10 m, poiché la separazione avviene tramite membrane e non tramite sedimentazione. A causa di queste differenze, i processi MBR richiedono volumi biologici e impronte inferiori rispetto ai processi SBR.

Qualità dell'effluente: L'effluente di un MBR è completamente privo di solidi sospesi poiché l'ultrafiltrazione rappresenta una barriera fisica. Per questo motivo, i microrganismi sono anche più specializzati (maggiore età dei fanghi), consentendo di raggiungere un'elevata domanda chimica di ossigeno (COD) e tassi di eliminazione dell'azoto. In generale, i processi MBR raggiungono qualità di effluenti significativamente più elevate rispetto ai processi SBR (COD inferiore del 50-60% rispetto ai processi SBR alle stesse condizioni e concentrazioni di azoto inferiori a 10 mg/l). Per quanto riguarda i tassi di denitrificazione, sebbene la concentrazione di nitrati nell'effluente sia comparabile in entrambe le tecnologie, l'SBR presenta un rischio maggiore di inibizione del processo biologico rispetto all'MBR a causa della combinazione di elevate concentrazioni di ammonio ed elevati valori di pH durante la denitrificazione anossica fase.

Produzione di fanghi di supero: a causa della maggiore concentrazione di biomassa e dell'età dei fanghi, la quantità di fanghi di supero prodotta in un processo MBR è significativamente inferiore a quella di un processo SBR.

Stabilità del processo: i processi SBR sono molto più sensibili alle variazioni nella composizione delle acque reflue, che spesso causano cambiamenti nella biomassa, influenzando la sedimentazione e portando di conseguenza ad una perdita di biomassa e al deterioramento della qualità dello scarico. Il sistema di separazione biomassa MBR con membrane è meno influenzato dalle caratteristiche reologiche dei fanghi, consentendo un elevato grado di adattamento alle variazioni di ingresso senza influenzare il processo. D'altra parte, poiché l'MBR è un processo continuo, l'impostazione dei parametri operativi (pH, ossigeno disciolto, temperatura, dosaggio di prodotti chimici) è stabile e continua nel tempo, il che rende il controllo e il funzionamento dell'impianto più facili rispetto a un SBR.