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n.18 maggio 2015
Case Study
L’impianto oggetto dello studio serve un
agglomerato urbano di tipo costiero ed ha
una potenzialità complessiva di 18.000
ab/eq. Il layout, come mostrato in Figura
1, è del tipo ‘Ludzack- Ettinger modificato’
con comparto di denitrificazione a valle
del reattore aerobico, si compone delle
seguenti sezioni: grigliatura, sollevamen-
to iniziale, dissabbiatore a sezione circo-
lare, vasca di equalizzazione a sezione
quadrata, due vasche di sedimentazione
primaria, sollevamento intermedio e va-
sca di sedimentazione secondaria.
In seguito ad un intervento di riqualifica-
zione strumentale, si è resa necessaria
l’installazione delle sonde redox per
entrambe le linee, nei due ambienti del
sistema biologico: denitrificazione e nitrifi-
cazione. In definitiva il sistema di acquisi-
zione risulta così costituito:
- portata in ingresso all’impianto (Qin);
- portate di ripartizione sollevate dalla
stazione di sollevato intermedio (Qin, 1,
Qin, 2);
- ossigeno disciolto nei comparti aerobici
delle due linee (OD1, OD2);
- potenziale di ossido-riduzione:
• Redox 1,in =
ingresso denitrificazione linea I;
• Redox 1,out =
uscita ossidazione linea II;
• Redox 2,in =
ingresso denitrificazione linea II;
• Redox 2,out =
uscita ossidazione linea II.
- energia totalmente assorbita dall’impianto;
- energia assorbita dalle apparecchiature di fornitura aria:
• INV1 e INV2 = soffianti regolate da inverter a servizio della prima
linea,
• INV3 e INV4 = soffianti regolate da inverter a servizio della seconda
linea.
La strumentazione di misura installata in campo è collegata ad un PLC
il quale attraverso un router Gprs è connesso in VPN con il server e
trasmette tutti i parametri di processo e automazione al centro di con-
trollo, configurato per espletare le funzioni di supporto alle decisioni
attraverso il monitoraggio real-time del processo.
La sperimentazione Redox
Lo studio dei parametri ORP e OD rappresenta una valutazione funzio-
nale al monitoraggio e al controllo dei processi biologici, in virtù della loro
natura esplicativa dello stato di avanzamento del processo ossido-ridut-
tivo [1]. Una più recente trattazione, inoltre, attesta che nei processi bio-
logici di rimozione degli inquinanti, il valore dell’ORP riflette le variazioni
di OD, le concentrazioni di substrato organico, l’attività dei microrganismi
e le cinetiche di reazione [2] e [3]. Un team di ricerca spagnolo [4] accen-
na al legame diretto dell’ORP con il rapporto COD/TKN in entrata e dalla
presenza di alcuni elementi tossici nel refluo, seppur in tracce. In accordo
con le sperimentazioni recenti operate da diversi team di ricerca è esclu-
sa la regolazione diretta dell’OD con le sonde redox. A seguito di ciò è
stato introdotto un nuovo parametro necessario per integrare le informa-
zioni conseguite con il data-set a base ORP, cioè il cosiddetto OUR
(Oxygen Uptake Rate). Si tratta di un parametro valutabile durante la
fase di spegnimento delle soffianti, mediante una metodologia dinamica
che integra i fondamenti microbiologici dell’attività respiratoria alle reali
esigenze del ciclo biologico [3]. La determinazione dell’OUR in seguito
allo stop di azionamento, passa attraverso la seguente espressione:
dove:
qO
2
= tasso di assorbimento specifico di ossigeno [mol O
2
kg
-1
s
-1
]
,
Cx = concentrazione di biomassa [kg m
-3
],
OUR = tasso di assorbimento di ossigeno [mol O
2
m
-3
s
-1
]
L’OUR è calcolato dalla pendenza del grafico costruito interfacciando la
concentrazione di OD in diminuzione durante l’interruzione del sistema di
aerazione con il tempo (Figura 2). L’esigenza di correlare l’OUR in asset-
to dinamico, fornirebbe indicazioni utili alla riformulazione del flusso di O
2
Figura 1 - Schema a blocchi
impianto depurativo
Figura 2 - Esempio di
elaborazione OD vs. t