Impianti per il trattamento di
acque reflue
mediante processi biologici
21/12/2015
Introduzione
OBIETTIVO DELLA DEPURAZIONE DELLE ACQUE REFLUE
Rimozione degli inquinanti ovvero di quelle sostanze contenute nelle
acque e che scaricate nell’ambiente danno origine a conseguenze
altamente indesiderate.
Tra gli altri sono di particolare rilevanza i seguenti:
• sostanza organica (disciolta e particolata)
• solidi sospesi
• azoto e fosforo
• metalli
• microrganismi (in particolare quelli patogeni).
I processi di depurazione delle acque reflue (civili, industriali
ed urbane) possono essere suddivisi in 2 categorie:
- di tipo chimico-fisico (applicazioni limitate);
- di tipo biologico (ampia diffusione).
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Effetto della presenza di microrganismi e sostanze
biodegradabili sull’ossigeno disciolto
In presenza di sostanze biodegradabili
e ossigeno i microrganismi iniziano a
degradare le sostanze organiche
consumando ossigeno.
Introduzione
Nella acque reflue i solidi presenti possono essere suddivisi in:
• sospesi
• colloidali
• disciolti
La distinzione avviene sostanzialmente in base alle dimensioni che hanno un
effetto determinante sul destino dei solidi durante il trattamento e sui
processi che possono essere impiegati per la rimozione.
Filtrabili
Disciolti
m
Dimensione
delle particelle mm
Non filtrabili
Colloidali
Sospesi
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
1
10
100
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
Rimovibili per coagulazione
21/12/2015
Rimovibili per
Sedimentazione
Introduzione
Campione
Cono Imhoff
Solidi
sedimentabili
Solidi
filtrabili fissi
 < 0.45m
Filtrazione
Evaporazione (105 °C)
Evaporazione
Evaporazione (105 °C)
Solidi totali
Solidi filtrabili
Solidi sospesi (SST)
Riscladamento (550 °C)
Riscladamento (550 °C)
Solidi filtrabili
volatili
Solidi volatili
Solidi totali
Solidi fissi
21/12/2015
 > 0.45m
Solidi
sospesi volatili
Solidi
sospesi volatili
Introduzione
I processi di depurazione chimico-fisici fanno ricorso a reagenti
chimici che favoriscono l’aggregazione degli inquinanti presenti
in forma di particelle sospese e colloidi (che non riuscirebbero a
sedimentare).
Le particelle aggregate vengono poi separate dall’effluente
attraverso la sedimentazione.
I processi di depurazione biologici prevedono l’utilizzo di
microrganismi che vengono realizzati in opportuni impianti
controllati e pilotati per il raggiungimenti di certi obiettivi.
I processi biologici sfruttano fenomeni naturali (fisici e
biologici) che vengono fatti avvenire in spazi e tempi ristretti.
21/12/2015
Introduzione
Negli impianti di depurazione il trattamento delle acque reflue
avviene per gradi e si è soliti fare la seguente classificazione (in
ordine crescente di trattamento):
trattamenti preliminari, finalizzati alla rimozione di materiali
grossolani, che si basano su processi fisici;
trattamenti primari, finalizzati alla rimozione di materiali in
sospensione, che si basano su processi fisici e chimico-fisici;
trattamenti secondari, finalizzati alla rimozione di sostanza
organica in forma disciolta e colloidale, che si basano su processi
biologici, e fisici (in alcuni casi anche con l’ausilio di processi
chimici);
trattamenti terziari e/o sistemi avanzati, finalizzati alla rimozione
di specifici inquinanti e che possono sfruttare processi chimici,
fisici e biologici .
21/12/2015
Introduzione
Preliminare
Primari
Secondari
EFFLUENTE
PROCESSO A
BASSO CARICO
DISINFEZIONE
Terziari (avanzati)
EFFLUENTE
EFFLUENTE
DISINFEZIONE
DISINFEZIONE
FITODEPURAZIONE
GRIGLIATURA
TRITURAZIONE
DISSABBIAMENTO
SEDIMENTAZIONE
PROCESSI AD ALTO CARICO
FANGHI ATTIVI
LETTI PERCOLATORI
DISCHI BIOLOGICI
RIMOZIONE AZOTO
NITRIFICAZIONE - DENITRIFICAZIONE
SCAMBIO IONICO
CLORAZIONE BREAK POINT
STRIPPAGGIO GAS
FITODEPURAZIONE
SEDIMENTAZIONE
SECONDARIA
RIMOZIONE FOSFORO
PRECIPITAZIONE CHIMICA
FITODEPURAZIONE
TRATTAMENTO FANGHI
BIOLOGICI
ISPESSIMENTO
DIGESTIONE
DISIDRATAZIONE
NON BIOLOGICI
ISPESSIMENTO
CONDIZIONAMENTO
DISIDRATAZIONE
SMALTIMENTO
RIMOZIONE SOLIDI SOSPESI
COAGULAZIONE CHIMICA
FILTRAZIONE
TRATTAMENTO A MEMBRANA
FITODEPURAZIONE
RIMOZIONE METALLI
E COMPOSTI ORGANICI
ADSORBIMENTO CARBONI ATTIVI
STRIPPAGGIO
OSSIDAZIONE AVANZATA
RIMOZIONE SOLIDI DISCIOLTI
OSMOSI INVERSA
ELETTRODIALISI
DISTILLAZIONE
Introduzione
Un impianto di trattamento delle acque reflue (sia di tipo
biologico sia di tipo chimico-fisico) è sempre composto da una
linea acque e da una linea fanghi.
Nella linea acque si provvede alla depurazione del liquame
(rimozione degli inquinanti) trasformando sostanze disciolte,
particolate e sospese in composti (microrganismi ed altri
materiali) sedimentabili successivamente rimossi con
formazione di un EFFLUENTE (chiarificato) e di un FANGO.
Effluente chiarificato
Acque reflue in ingresso
Impianto di
depurazione
Residui di deurazione
Nella linea fanghi si provvede alla stabilizzazione del fango:
insieme di trattamenti finalizzati a ridurre l’attività
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biologica
dei fanghi (e quindi di tutti i fenomeni collegati).
I trattamenti biologici


L’obiettivo dei trattamenti biologici delle acque è quello di
coagulare e rimuovere i solidi non sedimentabili (colloidali e
disciolti) e di stabilizzare la materia organica. Nel caso
specifico di scarichi domestici l’obiettivo è quello di ridurre il
contenuto organico e solitamente anche i nutrienti presenti
(azoto e fosforo).
Ruolo dei microrganismi
La rimozione del BOD e del COD, la coagulazione dei solidi
non sedimentabili e la stabilizzazione della materia organica
sono ottenibili per via biologica con una serie di
microrganismi, in primo luogo batteri ma anche protozoi e
funghi. I microrganismi sono utilizzati per trasformare i
composti organici in gas e materiale cellulare sedimentabile.
I trattamenti biologici
La trasformazione delle sostanze organiche in biomassa (fango),
ovvero in materiale sedimentabile, richiede, necessariamente che
il trattamento biologico sia seguito da una fase di separazione
solido-liquido.
Tale fase è rappresentata da una sedimentazione (denominata
secondaria) che permette di rimuovere i microrganismi ottenendo
in questo modo un effluente limpido con significative riduzioni
del BOD in ingresso. I fanghi rimossi, spesso combinati con quelli
primari, sono quindi destinati ai successivi trattamenti di
stabilizzazione prima del loro smaltimento.
Cenni di microbiologia
21/12/2015
I trattamenti biologici
Le modalità impiantistiche di trattamento, nel caso dei processi
biologici, sono molto numerose.
I processi biologici possono essere classificati almeno in
base ai due seguenti criteri:
• presenza/assenza di ossigeno;
• fase in cui si trova la biomassa (dispersa o adesa).
i sistemi a massa sospesa: le colonie di microrganismi destinati alla
depurazione (fiocchi di fango) si trovano in sospensione all’interno
dell’acqua da trattare
sistemi a massa adesa: i microrganismi aderiscono, sotto forma
di pellicola biologica, ad un substrato di vario tipo.
Sono presenti anche situazioni ibride: le pellicole biologiche aderiscono
ad un supporto (massa adesa), ma i supporti sono mantenuti in
sospensione nell’acqua da trattare.
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I trattamenti biologici
Processi aerobici (presenza di ossigeno libero)
Biomassa sospesa
Processi a fanghi attivi, lagune aerate,
digestione aerobica
Biomassa adesa
Filtri percolatori, biodischi, reattori a letto
fisso
Processi anossici (presenza di ossigeno legato)
Biomassa sospesa
Denitrificazione a biomassa sospesa
Biomassa adesa
Denitrificazione a biomassa adesa
Processi anaerobici (assenza di ossigeno)
Biomassa sospesa
Biomassa adesa
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Processo anaeorbico, digestione
anaerobica
Letto anaerobico (fisso o mobile)
I trattamenti biologici
•Rimozione dei principali inquinanti ad opera dei trattamenti secondari
Percentuale di rimozione dei parametri
BOD
COD
SS
Ptot.
N-org.
N-NH3
80 - 95
80 - 85
80 - 90
10 - 25
15 - 50
8 - 15
Letto percolatore
(supporti di pietrisco)
65 - 80
60 - 80
60 - 85
8 - 12
15 - 50
8 - 15
Letto percolatore
(supporti in plastica)
65 - 85
65 - 85
65 - 85
8 - 12
15 - 50
8 - 15
80 - 85
80 - 85
80 - 85
10 - 25
15 - 50
8 - 15
Fanghi attivi
Dischi biologici
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Tipi di reattori
I tre principali tipi di reattori che vengono più comunemente utilizzati nel caso
di trattamenti biologici, sono:
1. reattori batch: il reattore viene caricato del fango nella fase iniziale e
quindi non viene più alimentato per tutta la reazione: il tempo di
permanenza è dunque uguale per tutte le particelle ed è pari al tempo che
intercorre tra il carico e lo scarico.
RIEMPIMENTO
REAZIONE
SEDIMENT.
ESTRAZIONE
Influente
Aria
Effluente
Spurgo
Spurgo
Aerata
In questo tipo di reattore ci sono condizioni uguali in tutto il volume
Tipi di reattori
2. reattori continui a pistone (plug-flow): si tratta di un reattore caratterizzato
dalla dimensione longitudinale predominante così da avere idealmente una
perfetta miscelazione in ogni sezione ortogonale a tale direzione.
L’influente viene pompato con continuità e permane in vasca per un tempo
calcolabile tramite il rapporto tra volume e portata introdotta.
Qi(t) e Qu(t): portate volumetriche in
ingresso e in uscita dal reattore
CAi(t) e CAu(t): relative concentrazioni
V: volume di fluido presente nel reattore
x: ascissa in senso longitudinale
In questo tipo di reattore ci sono condizioni diverse da una zona all’altra
Tipi di reattori
3. reattori continui a miscelazione completa: le particelle che entrano in
vasca sono disperse omogeneamente in tutto il volume così da garantire la
completa assenza di gradienti di concentrazione.
Qi(t) e Qu(t): portate volumetriche in
ingresso e in uscita dal reattore
CAi(t) e CAu(t): relative concentrazioni
V: volume di fluido presente nel reattore
In questo tipo di reattore ci sono condizioni approssimativamente
uguali in tutto il volume.
Tipi di reattori
Vasche a pistone
Vasche a completo
mescolamento
Caratterizzazione del Substrato
Il substrato è caratterizzabile indirettamente attraverso il suo
equivalente in ossigeno o in carbonio  contenuto energetico
 BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Quantità di O2 necessaria per ossidare biologicamente il substrato
Riflette perfettamente i meccanismi naturali di biodegradazione
 COD (Chemical Oxygen Demand)
 Quantità di O2 necessaria per ossidare chimicamente il substrato
 Permette di ricavare “l’equivalente in Ossigeno” dei vari composti
organici
 Rende conto dello scambio di elettroni nelle reazioni di ossidoriduzione fra substrato e biomassa
 TOC (Total Organic Carbon)
 Misura totale di Carbonio organico
 Non indica lo stato di ossidazione delle varie componenti carboniose
 Non permette di ricavare “l’equivalente in Ossigeno”
Cosa fanno i microrganismi
I microrganismi hanno come scopo la loro riproduzione.
Per fare questo hanno bisogno in sostanza:
 di una fonte di carbonio che è il costituente principale
del materiale cellulare;
 Una fonte di energia che serve loro per alimentare le
reazioni utili alla loro riproduzione
SUBSTRATO
(cibo)
Anabolismo
ENERGIA
BIOMASSA
Cosa accade ai microrganismi durante i processi a
fanghi attivi
Crescita. I microrganismi utilizzano il substrato, l’ossigeno ed altri
nutrienti presenti nell’acqua per riprodursi quindi crescono e la loro
concentrazione (massa/unità di volume) aumenta. La rapidità con la
quale crescono è proporzionale alla concentrazione di substrato (cibo).
Decadimento. I microrganismi per produrre energia necessaria alle
funzioni di mantenimento, utilizzano una parte di sé stessi per cui
questo fenomeno contribuisce a far diminuire la concentrazione di
microrganismi.
Cosa accade al substrato durante i processi a
fanghi attivi
Diminuzione. Il substrato viene utilizzato dai microrganismi per cui la
sua concentrazione (massa/unità di volume) diminuisce durante il
trattamento.
Reattori a flusso continuo:dinamica del processo
Q = portata
V = volume
 Gli
X = concentrazione microrganismi
S = concentrazione substrato
stessi processi di crescita e decadimento
avvengono anche in un reattore a flusso continuo.
La concentrazione di microrganismi che troviamo
all’interno del reattore biologico deriva dal
bilancio dei vari fenomeni che interessano i
microrganismi.
Bilancio di massa
Il bilancio di massa è lo strumento fondamentale per prevedere
quella che sarà la concentrazione di microrganismi. Il bilancio di
massa applicato ad un reattore ci dice che:
Accumulo = Ingresso – Uscita + produzione interna (crescita netta)
Q, S0, X0
Q, S, X
X, V, S
La concentrazione di microrganismi X e del substrato in uscita S, in
questo caso, dipende dal tempo di permanenza nel reattore.
Maggiore è il tempo di permanenza e maggiore è la rimozione
del substrato.
Bilancio di massa
In uno schema di questo tipo, la concentrazione di microrganismi
sarebbe in continua variazione a causa della variazione di substrato
(cibo) in arrivo con le acque di fognatura.
Inoltre per avere un adeguato tempo di detenzione dei microrganismi
nel reattore sarebbero necessari dei reattori eccessivamente grandi
rispetto alla portata.
Si ricorre allora agli schemi con ricircolo. In questo schema la
miscela di microrganismi, dopo il reattore biologico, passa in un
sedimentatore dove le colonie di microrganismi sono separate
dall’acqua. Una parte dei microrganismi sedimentati viene
ricircolata nel reattore (la vasca di ossidazione).
In questo modo si può controllare la concentrazione di microrganismi
nel reattore e si aumenta il loro tempo di permanenza
nell’impianto per cui si ottiene una elevata rimozione del substrato
con reattori di volume relativamente piccolo.
Una parte dei microrganismi separati nella sedimentazione, invece,
deve essere rimossa al fine di mantenere nel reattore la desiderata
concentrazione di microrganismi. I microrganismi che vengono
allontanati rappresentano il fango di supero.
Schema di processo
Qw, X
Reattore
(vasca di ossidazione)
Con estrazione fango dal reattore
Sedimentatore
Q, S0
X, Vr,S
Reattore
(vasca di ossidazione)
Qe, S, Xe
Qr, Xr, S
Con estrazione fango dalla linea di
ricircolo
Sedimentatore
Q, S0
X, Vr,S
Qe, S, Xe
Qr, Xr, S
QW, Xr
Età del fango (c)

L’età del fango (SRT) rappresenta il tempo medio di residenza di una particella
solida all’interno dell’impianto ed è il parametro più importante nel controllo dei
processi a fanghi attivi. Per incrementare il tempo di residenza cellulare, rispetto
al tempo di residenza idraulica si introduce un ricircolo della biomassa nella
vasca di ossidazione una volta avvenuta la sua separazione dalla fase liquida
sottoforma di fango.
Vr X
VX
c 
c 
Qw X r
Qw X r  Qe X e
VX
Vr
c 
c 
Qw X  Qe X e
Qw
Età del fango (c)
L’età del fango determina:
- concentrazione del substrato in uscita;
S (mg/L)
1
Linea di washout
min
c

 SRT
c (giorni )
Nella figura si riporta l’andamento di S. Esiste un valore minimo del tempo dell’età del
fango al di sotto del quale non ha luogo alcuna rimozione del substrato, tale condizione si
ottiene ponendo S=S0. Tale tempo viene anche detto punto di washout, in quanto per valori
inferiori o uguali si ha il dilavamento del reattore dalla biomassa in esso presente.
Età del fango (c)


L’età del fango (SRT) è inoltre il parametro discriminante per decidere la
presenza o meno di determinati microrganismi nell’impianto.
Infatti se un microrganismo ha, nelle condizioni di funzionamento dell’impianto,
una velocità di crescita tale che:
1

 SRT
Rimozione C organico
Nitrificazione
È funzione della concentrazione dei substrati e della T


Allora il microrganismo è in grado di rimanere nell’impianto altrimenti verrà
dilavato in quanto la rapidità con cui lo si rimuove per mezzo del fango di supero
è maggiore della rapidità con cui il microrganismo riesce a crescere nelle
condizioni di funzionamento dell’impianto.
Naturalmente negli impianti in cui la separazione finale solido-liquido è affidata
alla sedimentazione, oltre ad una adeguata velocità di crescita il microrganismo
deve avere anche la capacità di flocculare altrimenti non riesce a sedimentare e
viene ugualmente dilavato dall’impianto.
Età del fango (c)

E’ inoltre importante sottolineare che l’età del fango caratterizza l’impianto nel
suo complesso ma nelle diverse sezioni le condizioni di funzionamento possono
essere molto diverse in termini di:
•
Concentrazione di substrato;
Concentrazione ossigeno disciolto;
•

per cui le condizioni che si realizzano nella prima sezione di trattamento
biologico possono favorire un tipo di microrganismo piuttosto che un altro con
ripercussioni poi su tutto il processo a valle in quanto un vantaggio competitivo
nella prima sezione è determinante per essere dominanti anche nelle sezioni di
valle.
Età del fango (c)
L’età del fango determina:
-la produzione del fango di supero;
Px (Kg solidi/gio rno)
Linea di washout
min
c
c (giorni )
Notiamo che oltre un certo valore (prossimo a cmin) la produzione di fanghi diminuisce
all’aumentare dell’età del fango, a causa di una più completa stabilizzazione della biomassa.
Età del fango (c)
L’età del fango determina:
- la concentrazione dei microrganismi (della biomassa attiva) e dei
solidi complessivi nel reattore biologico
X (Kg solidi/m 3 )
Linea di washout
min
c
c (giorni )
Età del fango (c)
L’età del fango determina:
-il consumo dell’ossigeno;
RO2 (kgO2 / giorno )
Linea di washout
min
c
c (giorni )
Età del fango (c)
L’età del fango è legata al fattore di carico organico:
Fc = Q S0/X V [Kg BOD5/ (Kg SSMA • d)]
che può essere definito come il carico di sostanze organiche
biodegradabili (cibo) che viene applicato al giorno, per la massa di
solidi sospesi presenti nella vasca di aerazione dell’impianto.

Tipo impianto
Età del fango
(giorno)
Fc
Tempo detenzione
(ore)
Aerazione
prolungata
Alcune decine di
giorni
0,02 – 0,15
80 – 10
A basso carico
Da poche
settimane a decine
di giorni
0,2 – 0,3
7–5
A medio carico
Da pochi giorni a
poche settimane
0,3 – 0,5
5–3
Ad alto carico
Pochi giorni (< 5)
> 0,5
3 – 1,5
Quanto scegliere un basso valore di Fc o alto
valore di età del fango

Necessità di elevati abbattimenti del BOD;
 Necessità di ridurre la produzione di fanghi;
 Necessità di fango di supero stabilizzato;
 Necessità di un effluente ben nitrificato;
 Presenza di sostanze difficilmente degradabili;
 Piccolo impianto con gestione precaria;
 Liquami fortemente diluiti;
 Liquami freddi.
Cosa c’è nel fango attivo

Nelle equazioni prima riportate si indicava con X la
concentrazioni di batteri. In realtà poi nel fango attivo,
altre ai microrganismi ci sono molti altri solidi che sono in
realtà non attivi.
Concentrazione di fango nella miscela aerata (Ca)

All’atto della messa in funzione dell’impianto
coincide con la concentrazione dei solidi
sospesi nei liquami (200-600 mg/l).
Ricircolando il fango dalla sedimentazione
secondaria si provoca il suo aumento. Si inizia
ad avere un buon rendimento depurativo
quando si raggiunge 1-1.5 Kg SS/m3. Si
possono raggiungere, in fase di funzionamento
a regime, valori fino a 10-12 Kg SS/m3.
Limiti nella concentrazione Ca

Decadimento delle prestazioni della
sedimentazione secondaria o costoso
sovradimensionamento;
 Valori elevati di turbolenza nella vasca di
ossidazione al fine di evitare la sedimentazione
dei fanghi, con rischio di “rottura” dei fiocchi;
 Elevato dispendio energetico per il
mantenimento in sospensione di una soluzione di
solidi molto concentrata.
 Di norma la concentrazione di solidi nella
miscela aerata sta nel range tra 2,5 e 6 kgSS/m3.
Sedimentazione secondaria
Nella vasca di sedimentazione secondaria si ha la
separazione tra i solidi (fango) e l’effluente che verrà
scaricato dall’impianto.
E’ un’operazione di fondamentale importanza.
Un malfunzionamento della sedimentazione secondaria
può compromettere in modo irrimediabile tutto il
processo depurativo.
Le funzioni di tale fase di trattamento sono “strategiche”:
-
-
Funzione di chiarificazione;
Funzione di ispessimento del fango da ricircolare e da
spurgare.
Carico idraulico superficiale
Data l’importanza della sedimentazione secondaria, devono essere
assunti valori molto prudenziali, solitamente apri a 0.5-0.6 la
velocità delle particelle a più lenta velocità di sedimentazione,
per tenere conto dei possibili fenomeni di cattiva
sedimentabilità (bulking, pin-point, rising, …).
Nel calcolo del carico idraulico è sufficiente considerare la sola
portata Q, senza quella di ricircolo che in effetti viene deviata e
raccolta prima di partecipare al moto si sedimentazione vero e
proprio.
L’uso di prove di sedimentazione o la costruzione di un impianto
pilota è molto utile per la progettazione di grandi impianti.
Carichi idraulici. Valori di dimensionamento.
Tipo di trattamento
Carico idraulico
con portata media
[m3/m2 h]
Carico idraulico
con portata di punta
[m3/m2 h]
Fanghi attivi con trasferimento
aria (esclusa aerazione
prolungata)
0,8 – 1,6
2 – 2,5
Fanghi attivi con trasferimento
ossigeno disciolto
0,8 – 1,6
2 – 2,5
Aerazione prolungata
0,4 – 0,8
1,2 - 1,6
Letti percolatori
0,8 – 1,2
2 – 2,5
Biodichi (effluente secondario)
0,8 – 1,6
2 – 2,5
Biodischi (effluente nitrificato)
0,8 – 1,2
1,6 – 2,5
Carico solidi sospesi
Tipo di trattamento
Carico solidi
Carico solidi
sospesi con portata sospesi con portata
media
di punta
[kg/m2 h]
[kg/m2 h]
Fanghi attivi con trasferimento
aria (esclusa aerazione
prolungata)
4-6
10
Fanghi attivi con trasferimento
ossigeno disciolto
5-7
10
Aerazione prolungata
1-5
7
Letti percolatori
3-5
8
Biodichi (effluente secondario)
4-6
10
Biodischi (effluente nitrificato)
3-5
8
Volume del fango (SV) e Sludge Volume Index


Se un campione di fango attivo, generalmente un litro, viene versato in un
cilindro graduato di vetro, il volume sedimentato dopo trenta minuti rappresenta il
Volume del Fango esprimibile in ml/l (SV30). Questo parametro è una stima del
volume occupato dal letto di fango nel sedimentatore dopo trenta minuti dal suo
ingresso.
L’indice del volume del fango, SVI, è il parametro più diffuso per la
caratterizzazione della sedimentabilità dei fanghi attivi. Esso rappresenta il
volume (in ml o cc) che occupa 1 gr di sostanza secca del fango, lasciato
decantare per 0.5 ore per cui:
SV30
SVI 
X

dove SVI è l’indice del volume del fango o di Mohlman, V30 è il volume di fango
sedimentato in un cilindro graduato dopo 30 minuti dall’immissione del
campione e X è la concentrazione di solidi sospesi nel campione ad inizio prova.
Sludge Volume Index (SVI)
SVI (mL/g) = SV30 (mL/L) / MLSS (g/L)
Sludge Volume Index (SVI)
time = 0e
time =30 min
SVI = 380 mL/g
Sludge Volume Index (SVI)
SVI =
(volume di fango dopo 30 min., ml/l) x 1000
solidi sospesi miscela aerata , mgSST/L

Ad esempio supponiamo di voler valutare lo SVI di una miscela aerata che ha
4000 mgSST/L di solidi sospesi. Supponiamo che dopo 30 minuti di
sedimentazione in un cilindro da 1 L, il fango occupi 400 ml.
SVI = (400 x 1000) / 4000 = 100 ml/g
Sludge Volume Index (SVI)

Il parametro SVI è stato per molto tempo utilizzato per valutare se un fango attivo
è affetto da bulking. In funzione di tale parametro, una classificazione delle
caratteristiche di sedimentabilità è quella di tabella.
SVI [ml/g]
Caratteristiche
di
sedimentabilità
< 80
Eccellente
80 – 150
Moderate
>150
Pessime
Vediamo quindi come il valore di SVI di 150 ml/g sia da considerarsi un po’
come il valore spartiacque tra fango con bulking e senza bulking anche se
in altre classificazioni si ritiene che un fango sia senza dubbio affetto da
bulking per valori di SVI > 200 ml/g.
Sludge Volume Index (SVI)

Vediamo con questo esempio come la concentrazione iniziale può influenzare
pesantemente la valutazione del parametro SVI.
SVI =
(volume di fango dopo 30 min., ml) x 1000
mg/L di solidi sospesi
Una miscela aerata ha 4000 mg/L di solidi sospesi. Dopo 30 minuti di
sedimentazione in un cilindro da 1 L, il fango occupa 400 ml.
SVI = (400 x 1000) / 4000 = 100
Buona sedimentabilità (SVI < 100)
Una miscela aerata ha 10000 mg/L di solidi sospesi. Dopo 30 minute di
sedimentazione in un cilindro da 1 L, il fango occupa 1000 ml.
SVI = (1000 x 1000) / 10000 = 100
Buona sedimentabilità (SVI < 100)
FALSO
Sludge Volume Index (SVI)

Il fango attivo e le sue caratteristiche di sedimentabilità può essere classificato
secondo altri criteri in base allo SVI e alla velocità di sedimentazione a zona
come illustrato in Tabella.
Tipo di fango
SVI [ml/g]
ZSV [m/h] con
X=3g/l
Con buone
caratteristiche di
sedimentabilità
< 100
>3
leggero
100-200
<1.2
bulking
> 200
< 1.2
Il problema principale dello SVI è che è un valore puntuale. Esso infatti non
tiene conto delle effettive proprietà di sedimentabilità dei fanghi cioè non
dà informazioni su come viene raggiunto il risultato finale.
Velocità di sedimentazione a zona

E’ la velocità con cui l’interfaccia solido-liquido si muove verso il basso durante
una prova di sedimentazione svolta in un cilindro.
Figura 2.6 SST
Sludge Volume Index (SVI)

Come si vede in Figura due curve di sedimentazione diverse possono presentare
valori uguali dello SVI.
I fattori che influenzano il valore dello SVI sono molti, fra tutti i principali
sono:
 la concentrazione iniziale di fango;
 dimensioni del cilindro;
 la miscelazione durante la prova.
 non c’è un legame univoco con la ZSV.
Sludge Volume Index (SVI)



Variazione del parametro SVI in
funzione della concentrazione di
solidi sospesi nel campione ad
inizio prova.
Si vede che fino ad un certo valore
della concentrazione iniziale il
valore di SVI rimane abbastanza
costante ma oltre tale valore si ha
prima un incremento e poi un
decremento.
Tale valore ‘limite’ dipende dalle
caratteristiche di sedimentabilità ed
è abbastanza elevato (circa 6
gSST/l) per fanghi con buona
sedimentabilità e basso (anche sotto
2 gSST/l) per fanghi con cattiva
sedimentabilità.
Sludge Volume Index (SVI)




Per quanto riguarda la miscelazione del fango nel cilindro durante la prova, è
dimostrato che accorcia il periodo di riflocculazionee riduce gli effetti di parete
che influenzano il test.
Per eliminare l’influenza di questi fattori sul valore dello SVI standard,
vengono utilizzate due procedure nel test che forniscono due parametri diversi
per procedura ma non per concetto:
l’indice del volume del fango miscelato o stirred sludge volume index(SSVI);
l’indice del volume del fango diluito o diluted sludge volume index(DSVI).