Zona anossica nel trattamento delle acque reflue

Prefazione:

Una "zona anossica" si riferisce a una regione all'interno di un impianto/sistema di trattamento delle acque reflue che manca di ossigeno disciolto (DO). In genere, l'acqua con meno di 0,5 ppm DO è considerata "anossica". Le condizioni anossiche si verificano quando i microrganismi (batteri) ossidano la materia organica a una velocità maggiore rispetto alla velocità di fornitura di DO.

Va notato che "anaerobico" è spesso usato in modo errato al posto di "anossico". "Anossico" indica specificamente l'assenza di ossigeno, mentre "anaerobico" indica l'assenza di accettori di elettroni come ossigeno, nitrati e solfati.

Il trattamento delle acque reflue è un processo critico che garantisce lo smaltimento sicuro o il riutilizzo delle acque reflue, proteggendo sia la salute umana che l'ambiente. Un componente chiave del trattamento delle acque reflue è il zona anossica, che svolge un ruolo fondamentale nella riduzione dei carichi di azoto e nel miglioramento dell'efficienza del trattamento .

Cos'è una zona anossica?

Una zona anossica è una sezione in un processo di trattamento delle acque reflue in cui i livelli di ossigeno sono intenzionalmente mantenuti bassi per promuovere la crescita di microrganismi che non richiedono ossigeno per il loro metabolismo.

Le zone anossiche si trovano tipicamente dopo la vasca di sedimentazione primaria e prima del processo di trattamento aerobico. Durante la denitrificazione, i microrganismi utilizzano nitrati e nitriti come accettori di elettroni, il che consente loro di abbattere la materia organica nelle acque reflue senza bisogno di ossigeno. Questo processo non solo riduce la quantità di azoto nelle acque reflue, ma produce anche azoto gassoso, che è un sottoprodotto innocuo che viene rilasciato nell'atmosfera.

Perché è importante la zona anossica?

L'eccesso di azoto nelle acque reflue può causare problemi ambientali come l'eutrofizzazione, in cui concentrazioni eccessive di nutrienti portano a un'eccessiva crescita di piante e alghe e riducono i livelli di ossigeno nei corpi idrici, il che può danneggiare la vita acquatica. Riducendo il carico di azoto prima del processo di trattamento aerobico, si migliora l'efficienza complessiva del trattamento e si riduce l'impatto ambientale delle acque reflue trattate.

Ciò può essere particolarmente importante nelle aree in cui le acque reflue trattate vengono scaricate in ecosistemi acquatici sensibili.

Progettazione e funzionamento delle zone anossiche:

La progettazione e il funzionamento delle zone anossiche sono fondamentali per la loro efficacia nel ridurre i carichi di azoto. La dimensione e la forma della zona anossica, la portata delle acque reflue e il tipo e la quantità di fonte di carbonio giocano tutti un ruolo nel determinare il tasso di denitrificazione. L'uso di adeguati sistemi di monitoraggio e controllo può anche garantire che la zona anossica funzioni in modo efficace.

Una zona anossica più ampia fornirà più spazio ai batteri denitrificanti per crescere e abbattere la materia organica, mentre una zona anossica più piccola può provocare una denitrificazione incompleta. Anche la forma della zona anossica può influire sulla sua efficacia, con alcuni progetti che promuovono una migliore miscelazione e distribuzione delle acque reflue e dei microrganismi.

Una velocità di flusso più lenta può consentire più tempo per la denitrificazione, mentre una velocità di flusso più elevata potrebbe non fornire tempo sufficiente per la completa denitrificazione. Il tempo di ritenzione idraulica (HRT) è un parametro chiave utilizzato per determinare la portata appropriata per le zone anossiche, con HRT più lunghe generalmente associate a tassi di denitrificazione più elevati.

I batteri denitrificanti richiedono una fonte di carbonio organico per effettuare la denitrificazione e la disponibilità e il tipo di fonte di carbonio possono influire sull'efficienza della denitrificazione. Alcune fonti comuni di carbonio includono metanolo, etanolo e acetato e la quantità e il tipo appropriati di fonte di carbonio dipenderanno da fattori quali il carico di azoto e il tipo di acque reflue da trattare.

Sfide e limitazioni:

Sebbene le zone anossiche possano essere efficaci nel ridurre i carichi di azoto, possono anche affrontare una serie di sfide e limitazioni. Una sfida è la disponibilità di una fonte di carbonio, che è essenziale per promuovere la denitrificazione. In alcuni casi, la quantità di fonte di carbonio può essere insufficiente per supportare l'attività microbica necessaria, che può limitare l'efficacia della zona anossica. Altre sfide possono includere la presenza di altri contaminanti nelle acque reflue, che possono inibire la denitrificazione e ridurre l'efficienza complessiva del processo di trattamento.

Disponibilità limitata di carbonio organico: Uno dei principali limiti delle zone anossiche è la limitata disponibilità di carbonio organico nelle acque reflue. La denitrificazione richiede una fonte di carbonio organico per i batteri denitrificanti da utilizzare come fonte di energia e, se la fonte di carbonio è limitata, l'efficienza della denitrificazione può essere ridotta.

Competizione con altri processi microbici: Le zone anossiche possono anche affrontare la competizione con altri processi microbici nel sistema di trattamento delle acque reflue, come la nitrificazione o la rimozione del fosforo. Questi processi possono consumare la fonte di carbonio disponibile e limitare la disponibilità di carbonio organico per la denitrificazione.

Sensibilità ai fattori ambientali: Le zone anossiche possono essere sensibili ai cambiamenti dei fattori ambientali, come la temperatura, il pH e la disponibilità di ossigeno. I cambiamenti in questi fattori possono influire sull'attività dei batteri denitrificanti e ridurre l'efficienza della denitrificazione.

Elevato fabbisogno energetico: In alcuni casi, le zone anossiche possono richiedere apporti energetici significativi per mantenere le condizioni ambientali desiderate. Ad esempio, possono essere necessari sistemi di ricircolo o aerazione per mantenere un'adeguata miscelazione e livelli di ossigeno nelle acque reflue.

Applicabilità limitata a determinati tipi di acque reflue: Le zone anossiche potrebbero non essere efficaci per il trattamento di alcuni tipi di acque reflue, come quelle con basso contenuto organico o quelle con alti livelli di azoto in una forma che non può essere facilmente convertita in nitrato o nitrito.

Sfide di manutenzione: Le zone anossiche richiedono manutenzione e monitoraggio regolari per garantire il corretto funzionamento e prevenire problemi come intasamento o contaminazione batterica.