| LAGUNAGGIO
- VASSOI A FLUSSO SUPERFICIALE
Il sistema ad ossidazione
in lagune aerate differisce dal processo a fanghi attivi
poiché non si utilizza il ricircolo dei fanghi
per mantenere la flora batterica necessaria alla depurazione(valori
compresi tra i 6 e i 10 milioni di individui litro)
nella vasca di ossidazione; così come non si
ricorre alla sedimentazione finale.
I fanghi biologici sono prodotti dalla depurazione del
substrato entrante nel bacino di aerazione.
Tali bacini sono in genere realizzati in terra meglio
se impermeabilizzata. Nella fase attuale è preferibile
utilizzare teli in PVC incollati o saldati a caldo;
la fornitura di ossigeno è in genere fornita
da turbine galleggianti o da pompe sommerse con sistema
di diffusione a tubi tipo Venturi con prese d’aria
in atmosfera munite di filtri.
Le lagune possono essere di due tipi:
le lagune aerate, che a causa dei bassi valori dei solidi
sospesi totali (MLSS) e della conseguente bassa attività
biologica per unità di volume di bacino, hanno
il consumo di energia necessario per ottenere una sufficiente
miscelazione prevalente sul consumo necessario al trasferimento
dell’ossigeno per il processo biologico.
Nelle lagune non aerate, la biodemolizione può
avvenire sia aerobicamente tramite l’ossigeno
atmosferico trasferito dalla superficie aria - acqua
e/o tramite l’ossigeno prodotto dallo sviluppo
algale, sia attraverso i processi anaerobici.
Attraverso le varie condizioni che si possono realizzare
all’interno delle lagune non aerata si possono
suddividere in tre tipi :
aerobiche, aerobiche - anaerobiche o facoltative e anaerobiche.
Le lagune aerobiche hanno una profondità di circa
1 - 1,5 m tale da permettere la presenza di ossigeno
disciolto in tutti i punti della laguna; il liquame
deve essere però continuamente miscelato con
pompe o agitatori superficiali.
Nelle lagune facoltative profonde 1 - 2 m, si possono
distinguere tre zone: una zona superficiale aerobica
dove sono presenti e sviluppano batteri ed alghe, (tale
zona riduce il problema degli odori); una zona anaerobica
dove si depositano i solidi sedimentabili di sostanze
decomposte dai batteri anaerobici presenti sul fondo
del bacino; una zona intermedia dove sono presenti i
batteri facoltativi.
Le lagune anaerobiche sono profonde 2 - 5 m.
Per i bacini aerati e non, di piccole dimensioni, si
dovrà prevedere il punto di ingresso del liquame
nella posizione centrale, mentre per bacini di qualche
ettaro l’immissione può avvenire a 100
m dalla costa laterale. Per bacini che non hanno sistemi
di miscelazione dei liquami i punti di immissione dovranno
essere previsti in più punti.
Le pendenze degli argini sono funzione del tipo di terreno
e di materiale sintetico utilizzato e la loro altezza
dal pelo libero superficiale, in genere di 0,5 - 1 m,
è funzione della grandezza del bacino; gli scarichi
dovranno essere realizzati direttamente sotto la superficie,
per evitare problemi durante la stagione fredda.
La messa in funzione di una laguna, deve essere preceduta
e seguita da una serie di controlli che vanno dalla
verifica della tenuta, alla capacità di resistere
all’erosione delle sponde, alla verifica della
copertura vegetale delle sponde; in seguito l’avviamento
avviene come per un impianto a fanghi attivi. La messa
in marcia è bene che avvenga durante il periodo
più caldo dell’anno, con invio di liquame
in maniera intermittente e verifiche periodiche del
pH. Tale valore deve essere superiore a 7,5 onde favorire
la decomposizione del fango sul fondo. Il controllo
dei valori di COD , BOD5 e solidi sospesi, consente
inoltre di verificare il funzionamento e la messa a
regime della depurazione. Soltanto dopo aver verificato
tali condizioni si invierà in maniera continua
il liquame. La verifica ed il controllo biologico non
sono necessari in quanto il sistema si riadatta automaticamente
alle variazioni di carico tendendo a raggiungere lo
stato di equilibrio per le nuove condizioni.
In relazione alle caratteristiche biologiche di tale
processo alcune variazioni di fattori quali temperatura,
pH, carenza di nutrienti ecc. possono produrre disfunzioni
nel funzionamento della laguna.
Tra le disfunzioni sono da porre in rilievo quelle relative
a:
a) diffusione di cattivi odori;
b) blocco degli aeratori superficiali per formazione
di ghiaccio;
c) proliferazione di insetti.
La diffusione dei cattivi odori (a) è dovuta
generalmente all’aumento del carico organico in
arrivo, con riduzione del pH e dell’ossigeno disciolto;
le operazioni che possono essere compiute sull’impianto
sono la riduzione del carico organico con l’installazione
di idonei sistemi di areazione;
tale disfunzione (b) non compromette l’utilizzo
di sistemi a diffusione d’aria;
il sistema (c) per eliminare questo inconveniente è
quello di operare una disinfestazione delle erbacce
e del materiale galleggiante e di utilizzare in taluni
casi degli insetticidi.
I processi biologici fondamentali che possono avere
luogo nello stagno biologico sono:
- fotosintesi
- ossidazione aerobica
- decomposizione anaerobica
- azione fagotrofa dei predatori.
La sostanza organica contenuta nel liquame che entra
in un stagno biologico va incontro a reazioni biochimiche
che portano alla sua trasformazione sotto forma di fango,
alla successiva decomposizione di quest’ultimo
ed alla parziale sintesi di nuove cellule viventi.
Una volta depositatosi, se è disponibile O2 disciolto,
il fango viene decomposto dai batteri aerobi e può
subire una completa ossidazione; se invece non vi è
disponibilità di O2 libero il fango va incontro
solo a parziale decomposizione di tipo anaerobico.
Oltre alla flora batterica di natura aerobica o anaerobica,
nello stagno aerobico o facoltativo sono presenti anche
le alghe verdi e i predatori.
Le prime traggono energia dalla luce solare e utilizzano
CO2, composti azotati e fosforici (prodotti dalla decomposizione
batterica delle molecole organiche più complesse),
per sintetizzare nuove cellule algali con produzione
di O2 gassoso come catabolica, e questi a sua volta
contribuisce a mantenere il liquido in condizioni aerobiche.
Gli organismi predatori fanno invece principalmente
parte dello zooplancton, costituito da piccoli animali
che si nutrono di batteri ed alghe producendo O2 come
catabolita gassoso.
In questo modo si attua un sistema ciclico attraverso
il quale la sostanza organica biodegradabile viene in
parte convertita in materiale cellulare ed in parte
gassificata.
Il bilancio energetico di un tale sistema ciclico delle
laguna aerobica coinvolge due fonti di provenienza,
e varie forme di destinazione.
La maggior parte delle energie che entra nel sistema
è quella solare che si libera in parte come calore,
ed in parte è utilizzata dalla biomassa attiva,
il liquame costituisce poi la seconda fonte di energia,
la quale viene veicolata parte in batteri, alghe e predatori,
in parte viene dispersa in calore e parte esce dal sistema
con l’effluente finale.
Per gli stagni aerati, la fonte principale di energia
è l’apporto dei sistemi di miscelazione
e di ossigenazione artificiale.
La produzione di fango è dovuta a diversi fenomeni
, la sedimentazione dei materiali pesanti, la bioflocculazione
(o bioassorbimento), l’autoflocculazione e la
sintesi di nuove cellule.
Il lungo periodo di ritenzione a cui è sottoposto
il liquame nello stagno fa si che i solidi sedimentabili
vengano rimossi totalmente ,la bioflocculazione, fisico
biologico per cui le sostanze organiche finemente particolate
e colloidali, ad opera di una popolazione molto ricca
e varia di microrganismi, vanno a costruire fiocchi
facilmente sedimentabili.
Tale fenomeno è facilitato per temperature al
di sopra dei 4°C e da una buona miscelazione della
fase liquida.
I vari fattori che concorrono alla determinazione di
uno stagno sono:
fattori idraulici: da cui si ricava il tempo di riduzione
idraulico convenzionale;
fattori chimici: come ogni processo biologico le caratteristiche
chimiche del liquame influiscono notevolmente sul funzionamento;
fattori climatici: l’entità delle precipitazioni
è facilmente valutabile dai dati meterologici
in circa 1000 mm/anno.
Gli stagni realizzati hanno una profondità media
di 1,00 metri ed operano sfruttando fenomeni biologici
diversi in funzione della loro profondità, della
intensità luminosa e della trasparenza del mezzo.
Adatti a trattamento di scarichi con concentrazioni
di BoD5 analoghe a quelle dei liquami domestici e consentono
rendimenti di depurazione che possono superare il 90%
sul filtrato.
Negli strati superiori, per effetto della fotosintesi
algale, si ha un’intensa ossigenazione del liquame,
che consente l’instaurarsi di una attiva fermentazione
batterica del tipo aerobico; negli strati profondi e
nei sedimentati, non essendo disponibile ossigeno disciolto,
il processo è del tipo anaerobico - facoltativo.
L’estensione in profondità di questi due
strati è continuamente variabile nel corso della
giornata: è individuabile un livello di separazione
che è più profondo nelle ore diurne e
più superficiale durante la notte : per adattarsi
a questa situazione, la flora batterica è di
tipo facoltativo.
Naturalmente se l’incidenza del vento nel corso
della giornata è notevole, tale stratificazione
è modificata.
Il maggior apporto di ossigeno è di origine fotosintetica;
le quantità sono variabili con:
- intensità luminosa;
- latitudine;
- stagione;
- temperatura;
- trasparenza del liquame.
Alle ns. latitudini la produzione di O2 fotosintetico
può oscillare tra 20 e 100 Kg O2/ ha x giorno.
Come più sopra accennato anche il vento può
contribuire parzialmente all’ossigenazione del
liquame, si stima però che tale apporto non superi
10 Kg O2 /ha x giorno.
Poiché le variazioni stagionali possono produrre
sbalzi di temperatura tali che provocano formazione
di ghiaccio sulla superficie con conseguente diminuzione
di penetrazione della luce solare, ed in considerazione
delle notevoli variazioni di carico apportate dalla
discontinuità della produzione agroalimentare,
abbiamo integrato il progetto con due aeratori di fondo.
Il supporto per le fermentazioni batteriche aerobiche
è fornito con ossigeno formato da due tubi venturi
di tipo statico sommersi.
Hanno il vantaggio , oltre a quello di non produrre
fastidiosi effetti aerosol, quello che per temperature
esterne inferiori ai 6°C, di trasferire il calore
apportato dall’aria compressa.
Lo scopo degli organi di aerazione non è solo
quello di fornire ossigeno , ma anche di mantenere rimescolata
l’idromassa.
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