Contattori biologici rotanti: applicazioni

I contattori biologici rotanti, o dischi biologici rotanti, sono una tecnologia tanto semplice quanto efficace per il trattamento biologico aerobico di acque reflue civili e industriali. Quali sono le loro principali applicazioni? In generale, ovunque sia necessario rimuovere BOD e COD dalle acque. Tutto ciò utilizzando dischi di materiale plastico e batteri come risorsa principale per il trattamento.

Di seguito vediamo alcuni dei contesti in cui sono presenti più casi d’uso per l’utilizzo di questi sistemi “secondari”.

1. I biodischi nelle strutture ricettive e nelle infrastrutture

1.1. Alberghi

I sistemi ad ossidazione biologica possono essere applicati sia a strutture alberghiere con attività stagionale che annuale.

Le caratteristiche di tali sistemi sono maggiormente sfruttate nel primo caso (campeggi, villaggi turistici) ma in generale rispondono con grande efficacia alle esigenze del settore. È infatti sempre consigliabile avere impianti duttili in ogni condizione di carico, sia idraulico che biologico, e con il minor impiego di manodopera possibile per la manutenzione e la gestione.

Rispetto ad altri sistemi alternativi di depurazione biologica, quello a biodischi è meno rumoroso e, grazie alla sua compattezza e alla possibilità di interrarlo e coprirlo o di racchiuderlo all’interno di una costruzione, ha un migliore impatto ambientale.

1.2. Aeroporti

È uno degli svariati settori in cui sono stati installati biodischi per ossidazione biologica nel corso degli ultimi anni.

A volte, data la predisposizione dei rotori biologici a degradare biologicamente piccole quantità di idrocarburi, è possibile trattare le acque sanitarie unitamente a quelle (meteoriche) di piazzale.

In quest’ultima circostanza è fondamentale una buona disoleazione a monte dei contattori biologici rotanti.

Sono inoltre apprezzati per la compattezza, modularità (che consente facili ampliamenti dell’impianto) e la possibilità di riposizionamento.

1.3. Ospedali

L’assenza di aerosol, e quindi del pericolo di contaminazione batterica dell’aria, è sicuramente la caratteristica più interessante dei contattori biologici rotanti per questo tipo di installazione, soprattutto quando l’impianto è nelle vicinanze dell’unità ospedaliera.

Rispetto ad altri sistemi alternativi di depurazione biologica, quello a biodischi è inoltre meno rumoroso e, grazie alla sua compattezza e alla possibilità di interrarlo e coprirlo o di racchiuderlo all’interno di una costruzione, ha un migliore impatto ambientale.

1.4. Aree di servizio autostradali

È una delle applicazioni per la quale è stato eseguito il maggior numero di installazioni.

Una delle caratteristiche più importanti dei sistemi a dischi biologici è infatti la straordinaria capacità del sistema di adattarsi alle fluttuazioni, sia in termini di portata che di composizione del liquame da trattare, che spesso sono molto ampie in un’area di servizio.

In particolare, a fronte di sottocarichi il sistema reagisce spontaneamente senza subire contraccolpi.

Al contrario, in impianti precedentemente progettati e realizzati con tecnologia a fanghi attivi, la carenza di materia organica che si verifica a fronte di sottocarichi ha provocato il blocco del processo.

Ulteriori vantaggi offerti dai sistemi di ossidazione biologica a biodischi sono la poca manutenzione richiesta e lo scarso controllo da parte degli addetti al rifornimento di carburante. Infine, la compattezza dell’impianto a biodischi e la sua scalabilità lo rendono ideale per questo tipo di installazione.

1.5. Rifugi alpini

L’impianto deve essere collocato al chiuso e in spazi ridotti. Inoltre, la portata del liquame da trattare è estremamente discontinua ed è normale che, nei periodi di bassa stagione, non ce ne sia del tutto per diversi giorni.

Il sistema a biodischi è il sistema ideale per questo tipo di installazione: è estremamente compatto, può essere collocato al chiuso e ha una straordinaria capacità di adattarsi alle fluttuazioni, sia in termini di portata che di composizione degli scarichi.

Non è quindi ipotizzabile né un sistema a fanghi attivi (spazio e rischi da sottoalimentazione; la carenza di materia organica, che si verifica proprio a fronte di sottocarichi, ne può provocare il blocco), né un percolatore (spazio e quote altimetriche).

La ridotta potenza elettrica richiesta unita al basso consumo ne rendono possibile l’alimentazione con energia prodotta da fonti alternative (es. pannelli fotovoltaici).

1.6. Villaggi turistici e campeggi

Nei casi peggiori l’impianto è operativo per tre o quattro mesi all’anno con affluenza crescente (da giugno ad agosto) e decrescente (da agosto a settembre).

L’unico sistema di depurazione biologica che, dimensionato per la massima capacità, possa operare in tutte le condizioni e senza interventi correttivi è certamente quello a biodischi.

Oltre a questo, è poi fondamentale avere un processo che si inneschi nel più breve tempo possibile all’affluire dei primi utenti o, addirittura, del personale di servizio prima dell’apertura.

2. I biodischi in stabilimenti civili e nelle comunità

2.1. Scarichi civili di stabilimenti

In questa applicazione è necessario optare per impianti flessibili che non risentano delle pause del fine settimana o dei periodi di ferie.

Quasi sempre è prevista una fase di equalizzazione per laminare anche parzialmente la portata che viene normalmente scaricata in 8/9 ore. È poi molto importante avere una tecnologia che richieda pochissima manutenzione e controllo e che possa essere gestita anche da personale non specializzato.

Il sistema di ossidazione biologica a biodischi offre indubbi vantaggi rispetto ad altri sistemi alternativi di depurazione biologica:

• straordinaria capacità di adattarsi alle fluttuazioni, sia in termini di portata che di composizione, del liquame da trattare;
• bassa potenza installata e basso consumo di energia (per la fase ossidativa: fino a 5-10 volte meno rispetto ai sistemi alternativi);
• bassi tempi di manutenzione e facilità di gestione;
• modularità in funzione dell’incremento della popolazione servita;
• bassa rumorosità e assenza di aerosol.

2.2. Mense collettive

Il trattamento con contattori biologici rotanti è normalmente proposto per la sua facilità di gestione e controllo in situazioni dove il personale scarseggia e non è qualificato.

La portata deve ovviamente essere equalizzata in quanto le acque sono scaricate solamente 3/ 4 ore al giorno. A differenza di altri procedimenti biologici, i biodischi non soffrono se non alimentati per lunghi periodi (fine settimana, ferie, ecc.).

Essenziale è un buon pre-trattamento contro i grassi e i solidi.

2.3. Piccole comunità

Il campo ottimale per l’impiego dei contattori biologici rotanti negli scarichi municipali è compreso tra 30 e 5.000 abitanti equivalenti, anche se storicamente sono state eseguite installazioni al di sotto e al di sopra di questo ventaglio.

In comunità ad alta fluttuazione turistica, scarsa disponibilità energetica, carenza di personale, possibilità di incrementi futuri, vicinanza dell’impianto al centro abitato, ecc., il sistema a biodischi offre indubbi vantaggi rispetto ad altri sistemi alternativi di depurazione biologica:

• straordinaria capacità di adattarsi alle fluttuazioni, sia in termini di portata che di composizione, del liquame da trattare. In particolare, a fronte di sottocarichi il sistema reagisce spontaneamente senza subire contraccolpi, a differenza di quanto può accadere con impianti con tecnologia a fanghi attivi;
• bassa potenza installata e basso consumo di energia (per la fase ossidativa: fino a 5-10 volte meno rispetto ai sistemi alternativi);
• bassi costi di manutenzione e gestione;
• scalabilità in funzione dell’incremento della popolazione servita;
• bassa rumorosità e assenza di aerosol.

2.4. Spedizioni di ricerca

Un impiego non usuale dei sistemi di ossidazione biologica a biodischi è stato scelto, ed è tuttora adottato, dalla spedizione italiana (ENEA) in Antartide.

L’impianto è al servizio di circa 60 persone ed è collocato all’interno di containers (ovviamente riscaldati); viene attivato in ottobre e resta in funzione fino a febbraio. La richiesta fu per un impianto elastico, di facile avviamento e gestione e che fosse in grado di sopportare una certa salinità dei liquami, derivante dall’impiego di acqua di mare per i WC.

Il sistema a biodischi soddisfa pienamente tali requisiti. Inoltre, la ridotta potenza elettrica richiesta ed il basso consumo rendono possibile l’alimentazione dei rotori con energia prodotta da fonti alternative (es. pannelli fotovoltaici).

L’applicazione di questo impianto ha caratteristiche affini a quelli installati al servizio di rifugi alpini.

2.5. Centri sportivi

Possono comprendere piscine, campi da tennis, da golf, stadi, ecc. Le portate sono sempre molto discontinue nell’arco della giornata e spesso soltanto per alcuni giorni alla settimana. È perciò necessario avere un sistema che possa operare in diverse condizioni senza dover apportare correzioni all’impianto.

Una delle caratteristiche più importanti dei sistemi a dischi biologici è per l’appunto la straordinaria capacità del sistema ad adattarsi alle fluttuazioni, sia in termini di portata che di composizione, del liquame da trattare. In particolare, a fronte di sottocarichi il sistema reagisce spontaneamente senza subire contraccolpi; al contrario, in impianti con tecnologia a fanghi attivi la carenza di materia organica, che si verifica proprio a fronte di sottocarichi, ne può provocare il blocco.

Anche l’inserimento in particolari ambienti naturali è motivo di preferenza per il sistema a rotori biologici a dischi, apprezzato per la sua compattezza e per la possibilità di interrarlo parzialmente e coprirlo o di racchiuderlo all’interno di una costruzione.

2.6. Percolato di discarica RSU

Può essere considerata un’applicazione civile, anche se il solo trattamento biologico non è sufficiente ad espletare una depurazione completa. Normalmente viene integrato da una fase chimico-fisica e da altri pre o post trattamenti.

Considerata la imprevedibilità e la variabilità delle acque da trattare i contattori biologici rotanti offrono maggiori garanzie rispetto ad altri sistemi biologici, anche in caso di “shock” o avvelenamenti. Essi hanno una straordinaria capacità di adattarsi alle fluttuazioni degli scarichi, sia in termini di portata che di composizione. Inoltre, il processo si innesca molto rapidamente.

3. I biodischi in ambito industriale

3.1. Industrie farmaceutiche

Abbiamo realizzato in questo settore alcune installazioni importanti, anche di grandi dimensioni (16 rulli aventi ciascuno diametro 2,90 m).

In questi casi si tratta di acque molto cariche di sostanze inquinanti e i contattori biologici rotanti non rappresentano l’unico step nel processo di depurazione. Le sostanze organiche da degradare sono solitamente solventi, alcoli, esteri, aldeidi.

L’uso dei biodischi ha il vantaggio di occupare meno spazio e di essere più adattabile alle variazioni delle caratteristiche dell’influente, aspetto estremamente utile quando la produzione subisce ciclicamente dei cambi.

Confrontati con sistemi tradizionali a fanghi attivi, i rotori biologici mettono in evidenza la loro semplicità di gestione e controllo, che si traduce in minore necessità di personale specializzato nella gestione dell’impianto di depurazione.

Restano ovviamente escluse da trattamenti biologici le industrie produttrici di antibiotici.

3.2. Oil & gas

Fanno parte di questo settore sia le raffinerie che i depositi di carburante.

Poiché sono noti, in letteratura, articoli specifici sull’abbattimento degli oli, degli idrocarburi e dei fenoli con trattamento biologico a biodischi, è questo il settore industriale dove sono state effettuate le prime installazioni del nostro sistema e dove si hanno più referenze.

Le acque da trattare sono sia quelle di processo (nel caso delle raffinerie) sia quelle meteoriche, di drenaggio serbatoi e di “spiazzamento” (nel caso dei depositi).

Un’ulteriore motivazione per impiegare i sistemi a biodischi al posto di altre tecnologie biologiche è data dalla discontinuità dello scarico, soprattutto dove si trattano acque meteoriche. Come sappiamo, tale tecnologia non soffre anche se non sono alimentati per lunghi periodi.

Come nella maggior parte delle applicazioni industriali, i biodischi sono preceduti e seguiti da altre fasi di trattamento; il dosaggio di nutrienti è sempre previsto per un corretto funzionamento del processo biologico.

3.3. Latterie e caseifici

Le acque da depurare sono particolarmente biodegradabili, e spesso caratterizzate da carichi elevati. A seconda delle dimensioni dell’insediamento produttivo o del tipo di limiti da rispettare allo scarico, i contattori biologici rotanti possono essere utilizzati come unico trattamento oppure combinati con altro sistema biologico.

Tipicamente si prevede una sgrossatura con biodischi ed un finissaggio a fanghi attivi. Nel primo caso viene posta in risalto la semplicità di gestione e conduzione dell’impianto, indispensabile nei piccoli insediamenti; nel secondo caso la predisposizione dei rotori biologici ad operare anche ad alti carichi specifici influenti.

Confrontati con sistemi tradizionali, i rotori biologici rotanti mettono in evidenza la loro compattezza, la modularità (che rende possibili eventuali ampliamenti in tempi successivi), il basso consumo energetico, nonché la semplicità di gestione e controllo, che si traduce in minore necessità di personale specializzato.

3.4. Industrie tessili

Prevalentemente utilizzati nelle tintorie, i contattori biologici rotanti sono stati impiegati anche in stamperie, lanifici, feltrifici, ecc.

Il parametro chiave da degradare nella maggior parte dei casi è rappresentato dai tensioattivi, in particolare non ionici. Anche se è noto che nell’ossidazione biologica a biodischi i tempi di ritenzione non sono elevati, sono stati ugualmente riscontrati ottimi abbattimenti percentuali di queste sostanze inquinanti.

Le dimensioni ridotte, la semplicità di conduzione e il basso consumo energetico costituiscono i motivi per i quali spesso sono preferiti a sistemi alternativi di depurazione biologica.

Un altro vantaggio offerto da questo sistema è la sensibile riduzione del fenomeno legato alla formazione di schiume, resa possibile dalle basse velocità in gioco e dall’assenza di insufflazione d’aria.

3.5. Mattatoi

Sono impianti con acque particolarmente cariche di sostanze inquinanti, anche laddove viene recuperato il sangue; di qui l’esigenza di avere diverse fasi di trattamento.

I contattori biologici rotanti, come avviene nel settore lattiero-caseario, sono spesso utilizzati come primo stadio biologico di sgrossatura, seguiti da un ulteriore stadio biologico di ossidazione-nitrificazione.

L’attività di macellazione è sovente saltuaria (alcuni giorni alla settimana) e per poche ore al giorno; da ciò l’esigenza di avere un sistema sempre attivo, anche se non riceve influente per giorni, come quello a biodischi.

Inoltre, nei mattatoi è spesso richiesto un impianto che occupi il minore spazio possibile e che richieda la più semplice conduzione: la tecnica dei biodischi soddisfa ampiamente entrambe le necessità.

3.6. Industrie dolciarie

Le industrie dolciarie possono essere di svariate tipologie. Le nostre installazioni si riferiscono ad industrie che producono dolci da forno (biscotti, panettoni, ecc.).

I biodischi, spesso combinati con altre tecnologie, offrono garanzie di buon funzionamento al variare delle diverse produzioni stagionali in virtù della loro flessibilità ed elasticità.

La modularità del sistema, che consente facili ampliamenti, abbinata alla semplicità di gestione, hanno spinto diverse aziende e progettisti ad utilizzare questa soluzione.

3.7. Lavanderie

Confrontabili a volte con quelli di alcune industrie tessili, gli impianti sono indirizzati alla degradazione dei tensioattivi e delle sostanze organiche derivanti dai diversi tipi di articoli lavati (ristoranti, ospedali, ecc.).

I sistemi di ossidazione biologica sono proposti per la facilità di gestione e la scarsa sorveglianza richiesta, senza necessità di personale specializzato.

Non essendo necessari additivi (come nei trattamenti chimico-fisici) il costo di gestione è sensibilmente contenuto. Lo spazio ridotto occupato dalla sezione a biodischi e la loro possibilità di essere posizionati nei siti più svariati ha favorito un consistente sviluppo del sistema, soprattutto nelle lavanderie medio-piccole.

3.8. Industrie vinicole

La depurazione delle acque di scarico provenienti da queste aziende non è di facile attuazione, soprattutto se si considera che per un paio di mesi all’anno (vendemmia e travasi) i carichi organici possono essere più che decuplicati rispetto allo standard annuale.

In questi casi un’ottima soluzione è prevedere un impianto biologico a biodischi, funzionante per tutto l’anno ed una integrazione (biologica o non) per i mesi di punta. Così facendo si ottiene, per buona parte dell’anno, un consumo energetico molto basso ed un semplicissimo controllo dell’impianto.

3.9. Cartiere

La scelta del tipo d’impianto è influenzata dalle dimensioni della cartiera e dalla minore o maggiore chiusura del ciclo produttivo (percentuale di riciclo a monte) che determina la concentrazione dell’influente all’impianto di depurazione.

I contattori biologici rotanti sono adottati prevalentemente nei casi con basse o medie concentrazioni di COD (cicli più aperti) oppure come finitori, a valle di altro processo, nei casi con alte concentrazioni (cicli più chiusi).

In entrambi i casi i sistemi a biodischi sono preferiti per l’ingombro ridotto e perché non richiedono personale specializzato per la loro conduzione.

In cartiere che trattano carta da macero un ulteriore vantaggio è dato dalla facilità di adattamento ai diversi tipi di scarico risultanti.

3.10. Industrie chimiche

Le acque da trattare sono più o meno riconducibili a quelle dell’industria farmaceutica che è industria affine. Le aziende interessate sono quelle che producono sostanze derivanti da sintesi organiche e quindi molto spesso biodegradabili.

I contattori biologici rotanti trovano largo impiego soprattutto nell’abbattimento di idrocarburi, alcoli, esteri, ecc…; per queste sostanze le “performances” rispetto ad altri processi biologici sono più evidenti.

In questo settore i rotori biologici rotanti offrono inoltre la loro facilità di adattamento alle svariate tipologie dello scarico che muta in funzione della produzione del momento. Tra i vantaggi vanno sempre ricordati il minor spazio occupato e la facilità di gestione.

3.11. Allevamenti animali

Il processo varia a seconda del genere di animali allevati. Non esistono grossi problemi per bovini, ovini e polli, mentre nel caso dei suini sono necessari impianti combinati e molto esasperati per rientrare nei limiti di legge.

La semplicità di gestione e la poca sorveglianza richiesta pongono la tecnologia a biodischi come la prima con cui confrontarsi.

In alcuni casi sono impiegati solo come trattamento di sgrossatura in quanto non sono richiesti limiti restrittivi allo scarico.