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RCBR – Rotating Cell Biofilm Reactor
Processo di trattamento per i reflui provenienti dagli
impianti di biogas
Eco-Sistemi Srl
Piazza Manifattura, 1
38068 Rovereto (TN) Italy
Tel.+39 0464 443387; +39 348 2637051
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Web: www.eco-sistemi.org
P.IVA:08108570964
Processo di trattamento di ECO-SISTEMI per i reflui provenienti dagli impianti
a biogas
I liquami provenienti dagli impianti a biomasse a valle della separazione solido-liquido sono fortemente carichi di
azoto e poveri di composti organici a base di carbonio. Dal punto di vista del trattamento biologico si potrebbero
definire come un refluo "sbilanciato" rispetto ai nutrienti.
Riassumiamo in sintesi le reazioni biologiche (semplificate) che coinvolgono carbonio ed azoto nel processo
depurativo:
Rimozione del carbonio
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O
Questa prima reazione descrive l’ossidazione della materia organica a matrice carboniosa ed è anche chiamata
respirazione cellulare in quanto avviene consumo di ossigeno, il quale entra in gioco nella disgregazione di una
molecola complessa (qui rappresentata dal glucosio, C6H12O6) allo scopo di produrre l’energia necessaria alla vita
della cellula.
Rimozione dell’azoto
L’azoto è elemento di fondamentale importanza per gli organismi, essendo contenuto negli amminoacidi e quindi
nelle proteine. Il suo interesse biologico è anche determinato dalle varie forme in cui viene utilizzato e trasformato
dagli esseri viventi.
Nelle acque di scarto l’azoto si presenta prevalentemente sotto forma di ammoniaca, NH3, oppure NH4+ (ammonio).
Essendo l’ammoniaca un composto dannoso per l’ecosistema ad elevate concentrazioni, in particolare per falde
acquifere ed acque superficiali, è opportuno prevedere nel processo depurativo il suo allontanamento dalle acque
prima che queste vengano conferite in ambiente. Il composto finale in cui viene trasformato è azoto molecolare, N2,
che si libera in atmosfera come gas inerte. La formazione di azoto molecolare partendo dall’ammoniaca coinvolge
diverse specie batteriche e reazioni biologiche, a seguito semplificate:
Nitrificazione dell’ammoniaca (fase 1)
NH4+ + ½O2 -> 2H+ + H2O + NO2Questo primo passaggio è a carico di un genere batterico denominato Nitrosomonas.
Nitrificazione dell’ammoniaca (fase 2)
NO2- + ½O2 -> NO3Questo secondo passaggio avviene invece grazie all’azione dei batteri appartenenti al genere Nitrobacter.
© 2014 Eco-Sistemi S.r.l • Piazza Manifattura 1 - 38068 Rovereto (Italy) • P.IVA:08108570964
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I nitrati così prodotti non sono tossici come l’ammoniaca, tuttavia possono ulteriormente essere ridotti ad un
composto assolutamente inerte come l’azoto molecolare attraverso un processo di denitrificazione biologica che
avviene in assenza di ossigeno a carico della flora batterica eterotrofa (che si nutre di sostanza organica per vivere
liberando anidride carbonica come prodotto di reazione alla stregua della respirazione cellulare), questa la reazione
schematica:
Riduzione dei nitrati o denitrificazione
5CH3OH + 6NO3- -> 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OHNel processo di denitrificazione, oltre alla riduzione dei nitrati si ha contemporaneamente l’ossidazione di molti
composti organici presenti nelle acque reflue e quindi anche il consumo degli inquinanti contenuti nelle stesse. Come
rappresentato dalla reazione sopra riportata, la denitrificazione avviene con l’apporto indispensabile di una fonte di
carbonio (qua indicata dalla molecola di metanolo, CH3OH).
Il problema degli impianti a biomasse, come sopra enunciato, è rappresentato dalla scarsità di composti
biodegradabili del carbonio disponibili nel refluo da trattare in relazione alla quantità di azoto presente sotto forma di
ammoniaca o nitrati a seconda della tipologia di refluo da trattare.
La mancanza di carbonio, infatti, fa si che il processo di rimozione dell’azoto si arresti alla sua ossidazione a nitrato,
quindi, rende sconsigliabile l’utilizzo del processo biologico tradizionale per l’eliminazione dell’azoto in questo tipo di
reflui, a meno di ricorrere a costosi arricchimenti del refluo con additivi organici (tipo il metanolo) che sopperiscano
alla mancanza di carbonio mutuandolo da una fonte esterna.
La soluzione tecnologica di ECO-SISTEMI, nel pieno rispetto della sostenibilità del processo, è invece di tipo
naturale. In pratica viene implementato nella filiera di trattamento un reattore ad alghe alimentato con le acque di
uscita della depurazione, ricche di nitrati che ne favoriscono lo sviluppo. Le alghe a loro volta, stimolate dal fertile
ambiente di coltura e dall’habitat in cui vengono coltivate, crescono rapidamente fissando il carbonio necessario alla
loro struttura direttamente dall’atmosfera – la fotosintesi clorofilliana è infatti il contrario della reazione di
respirazione cellulare – creando la biomassa ricca di carbonio necessaria alla denitrificazione del refluo:
Fotosintesi clorofilliana
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2
Come sistema di depurazione vengono utilizzati i versatili moduli RCBR configurabili sia in modalità anossica per la
fase di denitrificazione, sia in modalità ossidante per la fase di ossidazione del carbonio e nitrificazione dell’azoto e
questo rende l’impianto espandibile teoricamente all’infinito grazie alle connessioni plug & play di cui sono dotate le
stesse macchine. Uno stadio di decantazione progettato appositamente da ECO-SISTEMI a valle del reattore
biologico RCBR opera la separazione dei fanghi di processo che vengono ricircolati in testa al comparto di reazione
oppure reintrodotti a monte del digestore di biomassa come fanghi di supero.
Il processo può essere sensorizzato ed automatizzato con sonde specifiche e dotato di controllo remoto per la
verifica dei consumi e dell’andamento dell’intero impianto.
© 2014 Eco-Sistemi S.r.l • Piazza Manifattura 1 - 38068 Rovereto (Italy) • P.IVA:08108570964
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Schema del processo di trattamento di ECO-SISTEMI per i reflui provenienti
dagli impianti a biogas
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