Un test per ottimizzare un bacino di decantazione secondaria

Stato attuale e stato dell'arte

Un bacino di decantazione secondaria ha il compito di separare i fanghi attivi dalle acque reflue depurate biologicamente mediante sedimentazione. I fanghi separati vengono raccolti al centro del bacino nell'imbuto dei fanghi, addensati staticamente e ricondotti al sistema biologico, mentre l'acqua depurata defluisce dalla superficie attraverso un cosiddetto canale di scarico.

Presso l'impianto di depurazione della Bassa Pusteria sono in funzione due bacini di decantazione secondaria identici, progettati più di 25 anni fa. Oggi questi bacini verrebbero probabilmente progettati in modo diverso, poiché da allora le conoscenze tecniche e la comprensione dei processi fluidodinamici in un bacino di decantazione sono notevolmente aumentate.

Da notare: nelle nostre vasche non c'è un fondo di guida che convoglia il flusso dall'opera di presa verso l'esterno della vasca.

Stato attuale e stato dell'arte — Planimetria dei bacini di decantazione secondaria esistenti, sezione

Condizioni operative diverse richiedono aperture di ingresso diverse

In passato questi bacini venivano progettati in modo statico per il massimo afflusso. Il carico reale è però estremamente dinamico: le quantità di afflusso possono variare notevolmente già nel corso della giornata, a cui si aggiungono influenze stagionali, indice di fango, sostanza secca e struttura dei fiocchi dei fanghi attivi.

Grazie alle moderne tecniche di misurazione e all'enorme potenza di calcolo dei computer, oggi è possibile effettuare complesse simulazioni di flusso basate su molti anni di esperienza, che consentono di riprodurre i flussi idraulici, le distribuzioni di velocità e i flussi di densità e di adattare i bacini ottimizzati dal punto di vista del flusso alle condizioni operative effettive.

Ecco un'ottima pubblicazione per tutti coloro che desiderano approfondire l'argomento. Sebbene risalga a quasi 20 anni fa, offre una buona panoramica:

Institut für Strömungsmechanik
und Elektronisches Rechnen im Bauwesen
der Universität Hannover
Bericht Nr. 73/2006
Sebastian Schumacher
Leistungsbestimmende Prozesse in Nachklärbecken
- Einflussgrößen, Modellbildung und Optimierung -

Oggi vengono spesso costruite anche opere di presa regolabili.

Condizioni operative diverse richiedono aperture di ingresso diverse — Simulazione dei flussi; Institut für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen der Universität Hannover, aus Bericht Nr. 73/2006, Sebastian Schumacher

problematiche

In condizioni operative “normali”, i nostri bacini di decantazione secondaria funzionavano senza problemi. Negli ultimi anni, tuttavia, a causa dei cambiamenti nei parametri dei fanghi (indice), si sono verificati spesso dei problemi: quando entrambi i bacini funzionavano in parallelo, si verificava spesso l'ostruzione dello scarico dei fanghi di ritorno in un bacino e una distribuzione non uniforme dei fanghi. Di conseguenza, i fanghi si accumulavano in un bacino e l'altro non veniva più alimentato. Ciò causava un forte abbassamento dell'RLS-TS e conseguenti problemi di addensamento e di attivazione. Sebbene questo intasamento potesse essere risolto abbastanza facilmente, era comunque un problema che non avrebbe dovuto verificarsi e non siamo riusciti a trovare una soluzione soddisfacente che funzionasse in modo affidabile. La soluzione più sicura era quella di lasciare in funzione un solo bacino, ma in questo modo si poteva verificare un sovraccarico e quindi un deflusso dei fanghi in caso di forti piogge.
Inoltre, con un indice elevato e le conseguenti scarse proprietà di sedimentazione, nel bacino si depositava una grande quantità di fango che lo spazzatore riusciva a trasportare solo con difficoltà nella tramoggia dei fanghi.

Durante i colloqui con diversi esperti, il problema è stato confermato, ma nessuno è stato in grado di valutare se fosse possibile un miglioramento. A tal fine sarebbe necessario effettuare una misurazione e una simulazione del flusso, che però potrebbero costare ben 20.000 euro e oltre. Successivamente, i risultati dovrebbero comunque essere verificati in condizioni operative reali.

problematiche — Bacino di decantazione secondaria prima del test

Propria struttura sperimentale

Così, dopo lunghe riflessioni, abbiamo deciso di agire: volevamo semplicemente verificare se fosse possibile ottenere un miglioramento nel funzionamento. A tal fine, abbiamo realizzato una struttura tubolare in acciaio inossidabile, la quale è stata rivestita con un telo in PVC per laghetti come guida del flusso, e l'abbiamo installata in uno dei due bacini di decantazione secondaria. I costi dei materiali sono stati relativamente contenuti e tutti i lavori di saldatura e montaggio sono stati eseguiti da noi. Per motivi di stabilità e sicurezza, tuttavia, non abbiamo voluto utilizzare la struttura regolabile in altezza come inizialmente previsto. L'installazione sperimentale ci sembra comunque molto riuscita, la vasca ha potuto essere nuovamente riempita e messa in funzione.
Ora possiamo confrontare il funzionamento delle due vasche, quella originale e quella modificata.

Allo stesso tempo, abbiamo integrato nel software una modifica alla strategia di alimentazione: normalmente ora alimentiamo le vasche alternativamente, solo una vasca rimane in funzione, la valvola di alimentazione dell'altra vasca rimane chiusa. La commutazione avviene automaticamente dopo un tempo impostabile. Solo se la quantità di afflusso lo richiede, entrambe le vasche vengono azionate in parallelo. Questa modalità di funzionamento ha già dato buoni risultati, escludendo la chiusura dello scarico dei fanghi.

Per un periodo di almeno un anno raccoglieremo dati e osserveremo se le nostre ipotesi saranno confermate e se gli effetti positivi supereranno quelli negativi, oppure se sarà preferibile ripristinare lo stato originario.

Pubblicheremo volentieri i risultati qui.