Il ritorno dei fanghi è uno dei controlli operativi di base in un sistema di trattamento delle acque reflue a fanghi attivi. La quantità di fanghi restituiti dal chiarificatore secondario influisce sulla concentrazione di MLSS nel serbatoio biologico, sulla copertura dei fanghi nel chiarificatore e sulla qualità dell'effluente finale.
In pratica non esiste un'unica portata dei fanghi di ritorno valida per ogni impianto. L'impostazione deve essere regolata in base alle effettive condizioni operative del sistema.
Cosa fa una pompa di ritorno dei fanghi?
Dopo il trattamento biologico i fanghi attivi si depositano nel chiarificatore secondario. Parte di questi fanghi depositati vengono pompati nuovamente allo stadio di trattamento biologico, solitamente in un serbatoio anossico o anaerobico, per mantenere la concentrazione di biomassa richiesta.
La pompa dei fanghi di ritorno è responsabile di questa circolazione.
Uno dei parametri più utili per gli operatori è ilrapporto di restituzione dei fanghi (R):
R=Portata dei fanghi di ritorno ÷ Portata influente × 100%
Per il trattamento delle acque reflue municipali e i sistemi A²O, un rapporto di rendimento di circa50%–100%è comunemente usato come intervallo di partenza. Tuttavia, le acque reflue industriali possono essere molto diverse, quindi l'impostazione effettiva dovrebbe basarsi sulle caratteristiche di sedimentazione dei fanghi e sulle prestazioni dell'impianto piuttosto che su un numero fisso.
Anche il rapporto di rendimento dovrebbe essere rivisto al variare delle condizioni operative. Le caratteristiche dell'influente, MLSS, SVI e il livello del letto di fango nel chiarificatore secondario possono tutti influenzare il tasso di rendimento appropriato.
Come si può regolare il flusso dei fanghi di ritorno?
Esistono diversi modi per controllare una pompa per fanghi di ritorno. Il metodo utilizzato dipende solitamente dal tipo di pompa e dal sistema di controllo installato nell'impianto.
1. Controllo VFD
Un azionamento a frequenza variabile (VFD) è generalmente il modo più conveniente per regolare il flusso di una pompa per fanghi di ritorno. Cambiando la frequenza del motore si modifica la velocità della pompa e, di conseguenza, il flusso dei fanghi.
L’importante è non apportare grandi cambiamenti troppo in fretta.
Prima di modificare la frequenza, gli operatori dovrebbero controllare il flusso corrente degli affluenti, l'MLSS nel serbatoio biologico e il livello del tappeto di fanghi nel chiarificatore secondario. Un piccolo aggiustamento di circa0,5–1 Hz alla voltadi solito è più pratico che apportare una modifica importante in un unico passaggio.
Dopo aver modificato l'impostazione, concedere al sistema un po' di tempo per rispondere. In molti casi,30–60 minutiè un periodo ragionevole per la prima osservazione. È quindi possibile effettuare ulteriori regolazioni in base a ciò che sta effettivamente accadendo nel serbatoio e nel chiarificatore.
Il controllo VFD evita inoltre la necessità di strozzare continuamente la valvola di scarico e può fornire un controllo del flusso più fluido con un consumo energetico inferiore.
2. Regolazione della valvola di scarico
Per le pompe a velocità-costante senza VFD, la valvola di scarico può essere utilizzata per effettuare una regolazione di base del flusso. Una valvola a saracinesca o una valvola a farfalla è parzialmente chiusa per ridurre il flusso.
Questo metodo è semplice, ma non è l'ideale per un controllo preciso e continuo. La chiusura della valvola aumenta la resistenza nella linea di scarico, il che significa che la pompa utilizza più energia. Una strozzatura eccessiva può anche contribuire all'usura della tubazione e alla cavitazione della pompa.
Per questo motivo, la regolazione della valvola è meglio considerata come un metodo approssimativo o ausiliario quando il controllo VFD non è disponibile. In genere è opportuno evitare il funzionamento a lungo-termine con la valvola di scarico solo leggermente aperta.
3. Utilizzo di più pompe insieme
Alcuni impianti di trattamento hanno due o più pompe di ritorno dei fanghi installate in parallelo. In questa situazione, il flusso di ritorno totale può essere regolato combinando il controllo di avvio/arresto della pompa con la regolazione del VFD.
Ad esempio, una pompa può gestire il funzionamento normale e fornire la regolazione fine. Una seconda pompa può essere avviata quando la portata richiesta diventa notevolmente più elevata.
In genere non è una buona idea far funzionare più pompe a frequenze molto basse solo per ottenere una portata ridotta. A seconda delle caratteristiche della pompa, ciò può ridurre l'efficienza operativa.
Un approccio pratico alla regolazione della pompa
Prima di modificare il flusso dei fanghi di ritorno è utile registrare alcuni parametri operativi fondamentali:
Portata influente
Concentrazione MLSS nel serbatoio biologico
SVI
Livello del tappeto di fanghi nel chiarificatore secondario
Concentrazione di SS negli effluenti
Queste cifre forniscono all'operatore un quadro di ciò che sta accadendo prima che venga effettuata la regolazione.
Il passo successivo è decidere quale problema deve essere corretto. Il MLSS è troppo basso? È troppo alto? La coltre di fango si sta alzando? L'effluente sta diventando torbido?
Una volta che l'obiettivo è chiaro, regolare gradualmente il flusso di ritorno anziché apportare una modifica significativa basata su una singola misurazione.
Un altro punto importante è che l’effetto della regolazione dei fanghi di ritorno non è immediato. I fanghi devono circolare attraverso il processo biologico e il chiarificatore secondario prima che si possa vedere il pieno effetto. Pertanto, apportare numerose modifiche in un breve periodo può rendere difficile il controllo del sistema.
Come pratica operativa generale, consentirealmeno circa un'oraprima di verificare nuovamente i parametri principali, a meno che non vi sia un problema di funzionamento urgente che richieda un intervento immediato.
Dopo che il sistema ha avuto il tempo di rispondere, controllare se l'MLSS si sta spostando verso l'intervallo desiderato, se la coltre di fango è stabile e se l'effluente rimane limpido.
Cosa dovresti fare in condizioni diverse?
Quando MLSS è troppo basso
Se la concentrazione di MLSS nel serbatoio biologico è inferiore a quella richiesta, l'aumento del flusso dei fanghi di ritorno può riportare indietro più fanghi attivi depositati dal chiarificatore secondario.
Tuttavia, aumentare il tasso di rendimento a tempo indeterminato non è la risposta. Un flusso di ritorno molto elevato può aumentare il carico idraulico e la turbolenza nel chiarificatore secondario. Ciò potrebbe interferire con la sedimentazione e aumentare il rischio che i fanghi vengano trasportati con l'effluente trattato.
Il tasso di rendimento dovrebbe quindi essere aumentato gradualmente osservando le prestazioni del chiarificatore.
Quando il MLSS è troppo alto
Quando il MLSS diventa troppo elevato e i fanghi sono eccessivamente invecchiati, può essere opportuno ridurre il flusso dei fanghi di ritorno.
Tuttavia, il controllo dei fanghi di ritorno è solo una parte del controllo della quantità di fanghi nel sistema. Se l'inventario totale dei fanghi è troppo elevato,spreco di fanghi in eccessoè anche necessario.
In altre parole, la riduzione del flusso di ritorno non dovrebbe essere utilizzata come sostituto di un adeguato spreco di fanghi.
Quando la coltre di fango continua a sollevarsi
Uno strato di fango in continuo aumento nel chiarificatore secondario richiede attenzione.
L'aumento del flusso dei fanghi di ritorno può aiutare a rimuovere i fanghi sedimentati dal fondo del chiarificatore e ad abbassare il livello del mantello. Ciò può essere utile quando il problema immediato è un eccessivo accumulo di fanghi.
Ma l’impostazione della pompa non è necessariamente la causa principale.
L'operatore dovrebbe anche considerare il carico degli affluenti, le caratteristiche di sedimentazione dei fanghi, l'SVI e il possibile rigonfiamento dei fanghi. Se il problema di fondo non viene affrontato, il semplice aumento del flusso di ritorno può fornire solo un sollievo temporaneo.