Che cos’è MBBR e come funziona?

By: Tom Frankel
Post Date: Novembre 21st 2019

Sommario

1. CHE COS’È IL TRATTAMENTO BIOLOGICO DELLE ACQUE REFLUE?
2. CHE COS’È IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE MBBR?
3. COME FUNZIONA IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE MBBR?
4. QUALI SONO I VANTAGGI DEL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE MBBR?
5. COME SI CONFRONTA MBBR CON ALTRI PROCESSI BIOLOGICI?
6. PROCESSO A FANGHI ATTIVI VS. MBBR
7. PROCESSO DI FILTRO GOCCIOLANTE VS. MBBR
8. APPLICAZIONI INDUSTRIALI DI UN SISTEMA MBBR

Qualsiasi azienda che produce e successivamente deve trattare acque reflue può beneficiare di un processo di reattore a biofilm a letto mobile (MBBR). Un reattore a biofilm a letto mobile è definito come un processo biologico per il trattamento delle acque reflue, con alcune caratteristiche uniche che lo rendono un’alternativa vantaggiosa ai metodi tradizionali come i fanghi attivi o il filtro percolatore. MBBR è eccezionale quando si tratta di fattori quali convenienza, efficienza e flessibilità.

Questo articolo esaminerà da vicino il processo MBBR, spiegando come funziona, come si confronta con altre tecniche e come le varie industrie lo applicano.

Cos’è il trattamento biologico delle acque reflue?

Prima di spiegare i dettagli di MBBR, è utile comprendere la categoria generale in cui rientra questo tipo di trattamento delle acque reflue. MBBR è un processo biologico, al contrario di uno chimico o meccanico. Ecco un dettaglio tecnico di ciò che caratterizza un processo biologico.

I processi biologici per il trattamento dell’acqua utilizzano piccoli organismi come batteri o nematodi per favorire la decomposizione dei rifiuti. Considera tutta la materia organica presente nelle acque reflue. I processi biologici sfruttano i processi cellulari naturali per decomporre questi rifiuti.

L’introduzione di microrganismi specifici nelle acque reflue consente alla natura di fare il suo corso poiché questi microrganismi si decompongono e consumano i rifiuti con cui entrano in contatto. Nel caso di materiali di scarto complessi nell’acqua, i microrganismi possono trasformarli in sostanze più semplici, che possono poi essere filtrate attraverso un ulteriore trattamento.

In molti casi, il trattamento biologico delle acque reflue è la fase successiva dopo che è già avvenuto un processo di trattamento primario per rimuovere determinati materiali. Ulteriori processi possono entrare in gioco anche dopo un processo biologico. Utilizzati indipendentemente o come parte di un processo di trattamento delle acque più completo, i processi biologici di trattamento delle acque reflue sono efficaci, ecologici ed economici.

Che cos’è il trattamento delle acque reflue MBBR?

Dopo aver trattato le basi del trattamento biologico delle acque reflue, è giunto il momento di spostare l’attenzione su uno specifico metodo di trattamento biologico: il reattore a biofilm a letto mobile.

I ricercatori norvegesi hanno sviluppato la tecnologia MBBR alla fine degli anni ’80 e all’inizio degli anni ’90. L’obiettivo di MBBR era quello di compensare alcuni dei problemi che caratterizzano altri metodi di trattamento biologico delle acque reflue, e lo ha fatto in modo efficace. MBBR combina molti dei punti di forza dei processi biologici, in particolare un processo a fanghi attivi e mezzi a biofilm, eliminando o riducendo al minimo le carenze che tendono a presentarsi con i processi biologici per il trattamento delle acque reflue.

A causa dei numerosi vantaggi che offre, MBBR è diventata una modalità popolare di trattamento biologico delle acque reflue. MBBR utilizza supporti in plastica ricoperti di biofilm per decomporre i rifiuti. Oltre ad essere un mezzo efficace per rimuovere le sostanze organiche, MBBR è anche un metodo innovativo per la nitrificazione e la denitrificazione.

Come con altri processi di trattamento biologico, l’MBBR fa spesso parte di un sistema a più fasi per il trattamento delle acque reflue, con altri processi focalizzati su diversi aspetti della purificazione. Questo è il motivo per cui un diagramma di flusso del processo MBBR includerà spesso altri passaggi, come la rimozione della sabbia e la disinfezione. I singoli impianti possono personalizzare il processo MBBR stesso e il loro regime generale di trattamento delle acque reflue per soddisfare adeguatamente le loro esigenze di purificazione.

Come funziona il trattamento delle acque reflue MBBR?

Ecco una ripartizione più dettagliata di come funziona il processo MBBR. Un modo utile per comprendere questo processo è considerare i diversi componenti di progettazione MBBR che lavorano insieme per rendere possibile questa tecnica.

• Bacino: il processo MBBR avviene in un bacino, noto anche come reattore o serbatoio di aerazione. La dimensione di questo recipiente dipende dalle esigenze di filtrazione di una particolare pianta. L’affluente entra in questo bacino per il trattamento e può entrare in un secondo bacino per un’ulteriore lavorazione MBBR o per un altro tipo di processo di trattamento dell’acqua. I serbatoi di aerazione MBBR sono aperti nella parte superiore, esponendo l’acqua all’aria aperta, il che rende questo processo di filtrazione aerobico.
• Media: il bacino è pieno di migliaia di piccoli frammenti di plastica, chiamati media o vettori. Questi mezzi possono occupare dal 50 al 70% del serbatoio. Il loro design massimizza la superficie che forniscono alla crescita del biofilm su di essi. Molti portapacchi assomigliano a rotelle, oa forma di ruota, pasta. Imitano la densità dell’acqua, permettendo loro di mescolarsi in tutto il fluido, piuttosto che galleggiare o affondare.
• Griglia di aerazione: un’altra cosa che aiuta i media a muoversi efficacemente in tutto il serbatoio è una griglia di aerazione. Questo dispositivo è essenzialmente un ventilatore situato nella parte inferiore del serbatoio del reattore. La griglia di aerazione aiuta a mantenere i trasportini in movimento in modo che possano entrare in contatto con tutti i rifiuti presenti e decomporli in modo efficiente, e introduce più ossigeno nel serbatoio.
• Setaccio: Quando si immagina il sistema MBBR descritto finora, ci si potrebbe chiedere come i media rimangano nel serbatoio, piuttosto che scappare attraverso l’uscita. Sarebbe un problema se non fosse per un setaccio attaccato al serbatoio. Il materiale a rete consente il passaggio dell’acqua, ma mantiene i supporti in plastica all’interno del bacino.

Con un apprezzamento dei componenti che rendono possibile MBBR, è semplice capire come funziona questo processo. I microrganismi attaccati ai mezzi nel serbatoio consumano i rifiuti nell’acqua, lasciandola più pulita e sicura per il riutilizzo o lo smaltimento. Il tipo di microrganismi introdotti nel serbatoio dipenderà dal tipo di rifiuti che devono essere eliminati.

Come accennato in precedenza, MBBR non funziona solo per consumare rifiuti generici. Svolge anche un ruolo nella nitrificazione e nella denitrificazione. La nitrificazione è il processo di conversione dell’ammonio in nitrato e la denitrificazione si verifica quando l’ossigeno viene metabolizzato e il nitrato si trasforma in azoto gassoso. Poiché questi sono entrambi processi biologici, MBBR è un modo eccellente per facilitarli.

Ancora una volta, gli obiettivi del processo MBBR detteranno i tipi di microrganismi introdotti. Nel caso della denitrificazione, ad esempio, è preferibile utilizzare denitrificanti come Pseudomonas, Paracoccus o Alcaligenes.

In ogni caso che richieda un processo biologico per migliorare la qualità delle acque reflue, MBBR è un metodo prezioso da considerare.

Quali sono i vantaggi del trattamento delle acque reflue MBBR?

L’utilizzo di reattori a biofilm a letto mobile rispetto ad altri processi tradizionali di trattamento delle acque reflue può essere una mossa strategica per molti settori, poiché l’MBBR è dotato di una serie di qualità eccezionali.

• Compatto: MBBR è un’opzione eccellente per le strutture con vincoli di spazio, poiché in genere ha un ingombro molto inferiore rispetto ad altri sistemi. Un serbatoio di aerazione MBBR può trattare efficacemente la stessa quantità di acqua di un serbatoio molto più grande utilizzato per un processo più tradizionale. In primo luogo, offre questo vantaggio grazie alla superficie massimizzata che i supporti forniscono per la crescita del biofilm.
• Semplice: un altro vantaggio pratico di MBBR è che si tratta di un processo relativamente semplice. MBBR consente alla natura di fare il suo corso, il che riduce al minimo il ruolo dell’operatore. Vale la pena notare che gli operatori devono essere informati sul processo in modo che possano garantire che tutto funzioni correttamente a livello molecolare. Tuttavia, il processo stesso non richiede molti passaggi.
• Bassa manutenzione: MBBR è noto anche per essere un processo a bassa manutenzione. Le attività di manutenzione come il controlavaggio che un operatore dovrebbe eseguire in altri casi non sono generalmente necessarie con MBBR. Questo sistema è in gran parte auto-moderato, quindi gli utenti possono fidarsi che funzioni in modo efficace senza la necessità di una manutenzione continua e impegnativa.
• Flessibile: l’MBBR è naturalmente in grado di adattarsi, se necessario, ai carichi variabili e ai cambiamenti nell’affluente, poiché i microrganismi sui trasportatori rispondono ai cambiamenti. Consente ai sistemi MBBR di resistere a carichi d’urto oa picchi improvvisi nei livelli di pH. Uno studio del 2014 su MBBR ha dimostrato la capacità del sistema di rimanere altamente stabile di fronte a carichi d’urto organici, idraulici e salini e di tornare rapidamente alla normalità.
• Efficiente: uno dei vantaggi più significativi di MBBR è il suo impressionante livello di efficienza. Un sistema MBBR può funzionare molto più rapidamente rispetto a metodi alternativi per trattare l’acqua. Il tempo di ritenzione idraulica (HRT) per la rimozione del BOD e dell’azoto con un MBBR è di circa tre o quattro ore. I mezzi in continuo movimento e l’enorme quantità di biofilm rendono possibile questa bassa terapia ormonale sostitutiva.

In che modo MBBR si confronta con altri processi biologici?

Dopo aver discusso dei processi biologici di trattamento delle acque reflue e dei vantaggi distintivi dell’MBBR, è comunque utile notare come l’MBBR si confronti con altri processi biologici. Molti operatori di impianti o ingegneri consulenti interessati all’MBBR stanno attualmente utilizzando altri processi biologici nel trattamento delle acque reflue, quindi è utile fare alcuni confronti diretti.

Esistono molti tipi di processi di trattamento biologico delle acque reflue, ma due delle modalità più popolari di trattamento aerobico biologico delle acque reflue sono i fanghi attivi e il filtro percolatore.

Processo a fanghi attivi vs. MBBR

Il processo a fanghi attivi (ASP) condivide alcune somiglianze con MBBR. Con questo processo tradizionale, le acque reflue entrano in un serbatoio di aerazione che contiene alti livelli di ossigeno. Questo ossigeno aiuta nel processo di crescita microbica e decomposizione dei rifiuti organici. L’acqua si sposta quindi su una vasca di decantazione, dove i rifiuti rimanenti nell’acqua si separeranno dall’acqua, lasciandola più pulita.

Il processo a fanghi attivi è un metodo collaudato per il trattamento biologico delle acque reflue. Tuttavia, la ricerca ha dimostrato che, in condizioni ottimali, l’MBBR può rimuovere in modo più efficace la domanda di ossigeno chimico e può gestire in modo più efficace il carico organico rispetto all’ASP. MBBR sfrutta gli stessi punti di forza forniti da ASP e offre ulteriori vantaggi che lo rendono una tecnologia superiore.

Processo di filtraggio gocciolante rispetto a MBBR

Un altro trattamento popolare è il processo di filtraggio gocciolante. Questo processo utilizza un letto di materiale, come ghiaia, rocce, ceramica o plastica, per trattenere i microrganismi nell’acqua mentre passa sopra lo strato di materiale. Questi microrganismi creeranno nel tempo un biofilm che poi decomporrà la materia organica contenuta nelle acque reflue. Infondere periodicamente ossigeno nell’acqua può rendere l’ambiente più aerobico.

Questo processo non può competere con MBBR quando si tratta di efficienza o facilità di funzionamento. Nel caso di processi con filtri percolatori, un operatore esperto deve monitorare attentamente il processo. Gli zoccoli sono un problema comune con questo processo, ma si verificano raramente nel caso di MBBR.

Applicazioni industriali di un sistema MBBR

MBBR ha applicazioni industriali quasi illimitate. Qualsiasi industria che ha bisogno di trattare le acque reflue può trarre vantaggio da MBBR. Molte di queste industrie hanno piani di trattamento degli effluenti (ETP) che utilizzano processi meno convenienti o meno efficaci. I seguenti rappresentano alcuni esempi di sistemi MBBR in contesti industriali.

• Produzione di pasta di cellulosa e carta: l’industria della pasta di cellulosa e della carta pone requisiti elevati in termini di acqua. Circa l’85% di questa è acqua di processo, il che significa che le cartiere producono una grande quantità di acque reflue contaminate che richiedono un trattamento in loco. MBBR ha dimostrato di essere un mezzo efficace per il trattamento di queste acque reflue.
• Produzione di prodotti chimici: la produzione di prodotti chimici produce un’elevata quantità di acque reflue contenenti inquinanti organici. Queste acque reflue richiedono un trattamento prima di poter essere riutilizzate o rilasciate nei corsi d’acqua naturali. MBBR è un’opzione eccellente per gli stabilimenti di produzione chimica da considerare come parte del loro ETP.
• Fabbriche tessili: le fabbriche tessili devono avere ETP, poiché producono acque reflue che necessitano di depurazione. MBBR è un’opzione eccellente per le fabbriche tessili. Può rimuovere efficacemente coloranti e altri inquinanti ed è abbastanza compatto da essere maneggevole per le piccole strutture.
• Lavorazione lattiero-casearia: la lavorazione di prodotti lattiero-caseari come latte, formaggio e yogurt crea un grande volume di effluenti contenenti domanda biochimica di ossigeno (BOD), tra gli altri tipi di rifiuti. MBBR è una preziosa opzione di trattamento delle acque reflue per l’industria lattiero-casearia, poiché è eccezionalmente efficiente.
• Produzione di bevande: l’acqua è un ingrediente primario nella maggior parte delle bevande, ma anche le fabbriche di bevande utilizzano l’acqua per processi come il raffreddamento e la pulizia. Questi processi si traducono in acque reflue che devono essere trattate. MBBR è particolarmente ben attrezzata per tenere il passo con l’elevata domanda di volume per il trattamento delle acque in questo settore.

Una vasta gamma di industrie ha bisogno di trattare le acque reflue, quindi gli esempi di applicazioni industriali di MBBR abbondano. In molti settori diversi, operatori di impianti e ingegneri consulenti hanno scoperto in prima persona quanto prezioso può essere MBBR come parte del loro ETP.

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La tecnologia del reattore a biofilm a letto mobile ha fatto scalpore per il modo in cui combina i punti di forza dei processi biologici preesistenti di trattamento delle acque reflue e migliora questi processi per offrire un processo semplice e a bassa manutenzione che risponde efficacemente alle fluttuazioni e tratta in modo efficiente le acque reflue, il tutto all’interno di un sistema compatto.

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Tom Frankel

Mr. Frankel co-founded SSI in 1995 with experience in design and distribution of engineered systems. He is in charge of sales, marketing and operations in the company. Mr. Frankel holds multiple US patents related to diffusers. He is a graduate of Washington University in St. Louis.