Filtrazione per per l’eliminazione del fosforo con il Filtro a Sabbia HUBER CONTIFLOW®

Filtri a Sabbia HUBER CONTIFLOW® CFSF 51

Nel 2017 il governo federale tedesco ha approvato il „nuovo ordinamento per il trattamento dei fanghi di depurazione“. Il nuovo ordinamento impone una limitazione all’utilizzo dei fanghi di depurazione come concime agricolo. Il fango di depurazione contiene fosforo, materia prima non rinnovabile che favorisce l’eutrofizzazione. L’eutrofizzazione indica una sovrabbondanza di sostanze nutrienti in un ambiente acquatico, in particolare azoto e fosforo. Valori limite di scarico più severi per gli impianti di depurazione permettono di ridurre l’iperfertilizzazione delle acque superficiali e al tempo stesso di aumentare la concentrazione di sostanze recuperabili presenti nel fango di depurazione. Viene così garantito un utilizzo accorto del nutriente non rinnovabile fosforo. Da queste premesse è possibile capire quale enorme importanza abbia questa materia prima per uomini e animali.

Il fosforo è un nutriente indispensabile per l’industria dei fertilizzanti. Questa materia prima è presente soprattutto nelle rocce, ma né in Germania né nel resto d’Europa sono presenti giacimenti di fosforo. Per questa ragione l’industria tedesca deve necessariamente importare la risorsa. Nel 2014 il fosforo è stato inserito dall’Unione Europea nell’elenco delle „materie prime essenziali“. Una possibilità per rendersi più indipendenti dalle importazioni consiste nell’utilizzare nel modo più efficiente possibile i composti del fosforo. In considerazione della sua elevata concentrazione nelle acque reflue, il recupero del fosforo presente nel fango di depurazione e la riduzione dei valori limite allo scarico degli impianti di depurazione sono sempre più al centro dell’attenzione.

Ogni cittadino tedesco produce circa 1,8 g di fosforo al giorno. Da ciò derivano concentrazioni in afflusso agli impianti di depurazione comprese fra 5,0 e 15,0 mg/l di fosforo totale [Pt]. Il fosforo consta di due frazioni principali, quella disciolta e quella sospesa.

Filtro a Sabbia HUBER CONTIFLOW® CFSF 51 HUBER – Schema di funzionamento

Fondamentalmente si distinguono due modalità di eliminazione del fosforo: l’eliminazione biologica e l’eliminazione fisico-chimica. Nel seguito viene descritto in dettaglio il processo fisico-chimico. I processi di tipo fisico (sedimentazione nell’ambito del processo di decantazione primaria e secondaria o filtrazione, ad esempio filtrazione a sabbia) che vengono eseguite durante il processo di trattamento nell’impianto consentono di rimuovere il fosforo sospeso. Il fosforo disciolto al contrario non può essere estratto senza l’aiuto di sostanze chimiche. Nel percorso verso l’impianto di depurazione questa frazione viene convertita quasi completamente in ortofosfato inorganico. Per trattenere quest’ultima parte è necessario il suo passaggio allo stato sospeso. il processo chimico viene detto reazione di precipitazione. La concentrazione delle sostanze separabili mediante filtrazione nelle acque reflue aumenta. Le reazioni di precipitazione possono aver luogo in vari punti dell’impianto di depurazione (precipitazione primaria, contemporanea o secondaria).

A seconda del valore di monitoraggio desiderato e delle sostanze chimiche impiegate (soprattutto alluminio o sali ferrosi) vengono definiti il punto e la quantità di dosaggio. Per ottenere un valore di fosforo negli effluenti <= 1,0 mg/l, viene per esempio molto spesso utilizzata una precipitazione in simultanea durante/a monte della fase biologica. I sovradosaggi stechiometrici degli agenti precipitanti vengono definiti in base alla concentrazione da ridurre. Questo rapporto viene definito fattore beta. Quanto maggiore è la diffusione fra la concentrazione in ingresso e la concentrazione in uscita desiderata, tanto maggiore sarà la quantità di agenti precipitanti da utilizzare.

Per ottenere valori di fosforo effluenti <= 0,1 mg/l, in molti casi è necessaria l’introduzione di un quarto stadio di trattamento per l’eliminazione mirata della materia prima. A questo proposito, un’efficiente tecnologia di processo è rappresentata dalla filtrazione per mezzo del filtro a sabbia HUBER CONTIFLOW® la quale consiste nell’aggiunta di agenti precipitanti nel flusso di alimentazione di un filtro a sabbia. Per eseguire questa procedura di eliminazione del fosforo in modo economicamente efficiente, occorre ridurre preliminarmente a < 1,0 mg/l la concentrazione di fosforo mediante un processo di precipitazione a monte (ad esempio una precipitazione in simultanea).

A causa dell’elevata rapidità della reazione dell’agente precipitante con l’ortofosfato, il letto filtrante del filtro a sabbia HUBER CONTIFLOW® può essere utilizzato direttamente come volume di reazione per la trasformazione chimica e la ritenuta del fosforo sospeso. In questo modo vengono soddisfatti i valori allo scarico fissati per il fosforo e per le sostanze separabili.

Grande impianto tecnico di filtrazione - 6 filtri a sabbia HUBER CONTIFLOW® CFSF 51

Descrizione del funzionamento

Il filtro a sabbia HUBER CONTIFLOW® è un filtro a letto profondo azionato da una corrente ascensionale che oltre alla costante azione di filtrazione e alla pulizia intermittente del letto filtrante (granulometria della sabbia di 1,0 – 2,0 mm) soddisfa i requisiti molto rigorosi in termini di qualità dell’effluente. Il filtro possiede un'efficienza molto elevata, poiché per il processo di lavaggio della sabbia non sono necessarie pause di funzionamento o risciacqui.

A seconda della situazione locale, il processo può avvenire in una vasca in acciaio o in calcestruzzo. Grazie al suo design modulare e alle diverse dimensioni disponibili, è possibile garantire il trattamento ottimale per ogni afflusso. In base alla qualità dell’effluente che si desidera ottenere o alla concentrazione di alimentazione vengono utilizzate velocità di filtrazione che possono raggiungere anche i 14,0 m/h.

L’alimentazione del filtro a sabbia HUBER CONTIFLOW® avviene per mezzo di una linea che conduce a un distributore di alimentazione a stella posto nella parte inferiore del filtro a sabbia. Da questo punto l’acqua reflua da trattare scorre attraverso il letto di sabbia (altezza del letto di sabbia per lo più 2,0 m) dal basso verso l’alto. Durante il passaggio dell’acqua reflua, le sostanze solide che essa contiene (le sostanze solide comprendono anche il fosforo sospeso) vengono trattenute dal filtro. Il filtrato esce dalla vasca attraverso una via di scarico posta nella parte superiore del filtro.

Man mano che sul letto filtrante si accumulano sostanze solide, la pressione in entrata necessaria per l’attraversamento del filtro aumenta (Δhmax < 1200 mm). Quando viene raggiunto un determinato valore di pressione, le sostanze solide (incluso il fosforo sospeso) vengono trasferite verso l’alto nella cosiddetta unità di lavaggio con l’ausilio di un pistone pneumatico. Qui ha luogo il distacco delle sostanze solide dal filtro a sabbia grazie alle diverse velocità di decantazione.

Le sostanze solide vengono lavate e separate insieme ad una porzione del flusso filtrato, la cosiddetta acqua di lavaggio. La sabbia pulita precipita poi nuovamente verso il basso sul letto di sabbia generando un circuito interno di sabbia nel filtro HUBER CONTIFLOW®.
 

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