La tecnologia a membrane MBR (Membrane Bio Reactor)

Come introduzione all’argomento, anticipiamo che la tecnologia MBR è una variante della tecnologia a fanghi attivi classica, ancora oggi utilizzata nella maggior parte degli impianti di depurazione delle acque reflue, caratterizzata da una resa più elevata dei sistemi tradizionali,  che quindi oltre a richiedere spazi costruttivi molto ridotti garantisce una qualità dello scarico elevatissima adatta a riutilizzo e potabilizzazione.

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I minori volumi richiesti la rendono particolarmente adatta per la realizzazione di impianti prefabbricati (a seconda delle capacità sono realizzabili anche in container) per la potabilizzazione sia civile che nell’industria alimentare.

Per poterne calibrare il dimensionamento e verificarne l’affidabilità, IMMMES ha realizzato numerosi impianti pilota, testando la maggior parte dei prodotti in commercio e provando diverse configurazioni  impiantistiche.

E’ una tecnologia applicabile con successo alla maggior parte delle tipologie di refluo, sia di provenienza civile sia da provenienza industriale.

Come funziona la membrana

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In estrema sintesi, la depurazione a fanghi attivi avviene ad opera di particolari specie batteriche.

Grazie alla fornitura di ossigeno dall’esterno, tali batteri si attivano e si riproducono nutrendosi della materia organica presente nel refluo, aggregandosi poi in colonie (chiamata biomassa o fiocchi di fango) con peso specifico maggiore dell’acqua.

A questa fase segue una fase di sedimentazione (separazione solido liquida) all’interno di un’apposita vasca, chiamata decantatore, nella quale la parte pesante (biomassa) sedimenta, mentre l’acqua chiarificata superficiale viene raccolta e inviata allo scarico.

La parte sedimentata (biomassa) nel decantatore viene invece raccolta e ricircolata nuovamente in testa al processo.

Poiché la biomassa si nutre e si riproduce tramite l’inquinante che affluisce al depuratore, essa aumenterà costantemente di concentrazione; per questo, periodicamente, la parte eccedente viene estratta dal processo ed allontanata (smaltimento o riutilizzo in agricoltura)

Come funziona un impianto a membrane

I processi biologici MBR, abbinano al processo convenzionale a fanghi attivi la filtrazione della biomassa attraverso delle membrane semipermeabili.

La fase di separazione solido liquida, ovvero la chiarificazione, non avviene più attraverso la sedimentazione nel decantatore, ma tramite la filtrazione attraverso le membrane.

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L’utilizzo degli MBR garantisce rendimenti superiori ai sistemi convenzionali, e in particolare una rimozione dei solidi sospesi e della carica batterica pressoché totali, oltre a semplificare e rendere più sicuro il processo.

Il sistema MBR non è influenzato dalla necessità di dover sempre garantire un ottimale qualità del fango, che altrimenti non sedimenta efficacemente, e soprattutto può operare con concentrazioni di biomassa notevolmente superiori, che danno una maggiore resa depurativa e, quindi, richiedono minori volumi. I volumi e l’impiantistica necessari si riducono ulteriormente per l’assenza del decantatore, e pertanto rendono questa tipologia di impianto particolarmente adatta alla prefabbricazione, o al potenziamento di impianti esistenti.

I vantaggi di un sistema MBR

il bioreattore a membrana è un’associazione tra la tecnologia a membrana di ultrafiltrazione ed il trattamento biologico. Il sedimentatore classico viene eliminato e sostituito da un sistema di filtrazione, che è possibile anche immergere direttamente nella vasca di ossidazione della biomassa. I principali vantaggi sono:

  • concentrazioni di biomassa attiva nel processo superiore di 3-4 volte quella in un impianto tradizionale (fino a 12 KgSS/m3)
  • rendimento depurativo 3 volte superiore
  • minori volumi necessari per i reattori biologici, minori opere edili, minore area necessaria per l’impianto
  • possibilità di potenziare gli impianti esistenti senza nuove opere civili
  • acque perfettamente limpide tutti i giorni per tutto l’anno
  • migliore qualità in uscita: COD (richiesta chimica di ossigeno) 3 volte inferiore ad un impianto tradizionale, SST (solidi in sospensione) 10 volte inferiore ad un impianto tradizionale
  • età del fango risulta perfettamente controllabile, minore impegno per garantire  la chiarificazione
  • a parità di carico volumetrico, risulta una minor produzione di fanghi (30-50%)
  • possibilità di recuperare l’acqua depurata tal quale e/o con OI
  • abbattimento dei costi di approvvigionamento dell’acqua e dei costi per lo scarico in fognatura