LINEA REFLUI INDUSTRIALI

Sollevamento grigliatura e dissabbiatura Desolforazione e pre-ossidazione I Stadio Biologico Digestori Aerobici Sedimentatori Primari Denitrificazione Ispessitori fanghi II Stadio biologico Sedimentatori II stadio bio Trattamento terziario Chiariflocculatore Ispessitori rilancio Ecoespanso Scarico finale Laboratori e uffici tecnici

L'impianto centralizzato di Santa Croce sull'Arno riceve gli scarichi idrici delle produzioni industriali di tutta l'area del Distretto Conciario Toscano situata sulla riva destra dell'Arno; ciò rende il flusso in ingresso a questa linea di trattamento del tutto assimilabile a una miscela di scarichi conciari, dal momento che ne costituiscono ca. il 95% in volume, il restante 5% è riconducibile a scarichi di lavorazioni minori o extra-flussi che giungono per mezzo di autobotti.

Le caratteristiche intrinseche di questi reflui sono critiche per un processo di depurazione convenzionale a fanghi attivi che, tuttavia, è stato a lungo adottato ricorrendo ad un trattamento terziario chimico-fisico molto consistente con relative problematiche connesse alle ingenti produzioni di fanghi inorganici. 

Dal 2002 grazie all'adozione del trattamento "Tutto Biologico" e i relativi interventi strutturali per la costruzione di un secondo stadio biologico, è stato possibile limitare l'ormai insostenibile problema dei fanghi conciari. Attualmente l'impianto ha a disposizione, per la sola gestione dei reflui e dei fanghi industriali, una volumetria complessiva pari a ca. 135.000m3 distribuita su 34 vasche con volumetrie variabili dai 100 ai 15.000m3 che permettono un tempo di residenza dei liquami nell'impianto di circa una settimana e garantiscono il rispetto dei parametri sullo scarico finale.

Le criticità connesse alla nota recalcitranza di questa tipologia di reflui hanno richiesto particolari accortezze che negli anni sono state costantemente studiate e ottimizzate, vediamo quindi come sono state implementate nell'assetto attuale dell'impianto.

1) Sollevamento grigliatura fine e dissabbiatura

I reflui industriali che giungono all’impianto vengono riuniti in una vasca di sollevamento così denominata perchè da qui accedono ai pretrattamenti fisico-meccanici che si trovano a ca. 6 metri sul piano di campagna, questo per sfruttare il deflusso per gravità nei primi stadi depurativi.

La grigliatura ha lo scopo di eliminare peli e particelle grossolane con dimensioni superiori ad 1,5 mm, l'impianto è dotato di 6 rotostacci

Il liquame grigliato prosegue quindi verso i 2 dissabbiatori ciclonici all'interno dei quali grazie allo sfruttamento contestuale della forza di gravità e della forza centrifuga avviene la precipitazione e separazione delle sabbie e dei solidi inerti residui nel liquame. 


3) Ossidazione biologica 1° stadio

Contrariamente all'ordine processuale, le strutture del primo stadio di ossidazione biologica sono state realizzate nel 2001 in occasione della conversione del processo di depurazione al Tutto Biologico. Il trattamento ossidativo a fanghi attivi convenzionale (CAS) si basa essenzialmente sullo sfruttamento di una biomassa (fango attivo) selezionata e acclimatata al substrato (liquame) per la degradazione degli inquinanti in esso contenute. che deve essere mantenuta sotto controllo al fine di garantirne la sopravvivenza e l'efficienza depurativa.

Il grande vantaggio di questo processo è che, nel caso specifico di Aquarno, non richiede l'aggiunta di additivi chimici se non in misura minima e in casi eccezionali, d'altro canto la sopravvivenza dei consorzi microbici aerobi responsabili della depurazione richiede una particolare attenzione per l'aereazione del liquame. Come gli esseri umani la biomassa presente nelle vasche necessita di ossigeno per assolvere i cicli metabolici finalizzati alla demolizione degli inquinanti presenti.

A fronte quindi di una minor richiesta di additivi chimici, il processo biologico richiede una maggior attenzione per quanto riguarda il controllo di processo che deve essere strettamente monitorato al fine di garantire la massima efficienza dei fanghi attivi che, essendo organismi viventi, sono suscettibili alla tossicità di alcune sostanze e ai relativi sbalzi di concentrazione.

Il primo stadio di ossidazione del Consorzio Aquarno è costituito da due vasche gemelle a geometria rettangolare da 15.000m3 ciascuna. L'aereazione è garantita da due tappeti di diffusori a microbolle da 6.600 unità ciascuno e alimentati da 4 compressori a portata variabile.

Oltre i numerosi sistemi di misurazione sul campo, il liquame viene regolarmente analizzato dal laboratorio interno per valutarne i parametri, sulla base dei quali sono possibili numerose operazioni di gestione dei flussi in ingresso ed in uscita dal comparto, come ad esempio ricircolo del fango dallo stadio di sedimentazione, la cui portata ha ripercussioni tanto sull'efficienza depurativa quanto sulla produzione di fanghi di supero.



2) Desolforazione e pre-ossidazione

Il liquame che giunge all’impianto è caratterizzato da modeste concentrazioni di solfuri che variano nell'arco della giornata e che per questo richiedono la loro omogeneizzazione, combinata ad alcuni trattamenti preliminari.  L'impianto è dotato di 2 grandi vasche circolari gemelle del volume di circa 10000 m³ ciascuna, in cui avviene rispettivamente l’ossidazione dei solfuri e una pre-ossidazione del liquame utile al successivo stadio di trattamento biologico.

La desolforazione  ha un duplice scopo: da un lato previene la formazione del solfuro di idrogeno (H2S) un gas maleodorante ed estremamente tossico, dall'altro elimina la tossicità indotta dalle elevate concentrazioni di solfuri in ingresso. Questo processo avviene dosando ossigeno puro nel refluo che deve essere mantenuto ad un pH>9 per evitare la formazione di idrogeno solforato. 

I reflui, una volta desolforati, sono trasferiti nella seconda vasca che può essere utilizzata sia come accumulo e rilancio di liquame ossigenato al primo stadio biologico, sia come stadio di pre-ossidazione. In quest'evenienza viene dosato ossigeno puro al fine di indurre un'iniziale biodegradazione degli inquinanti organici a opera della biomassa proveniente dalla sedimentazione del primo stadio biologico. 
L’ossigeno disciolto nei liquami industriali in queste due prime vasche è quasi completamente autoprodotto grazie a due sistemi separati con una produttività complessiva pari a 60 ton/giorno.


4) Sedimentazione fanghi biologici primari 


La miscela areata uscente dalle vasche di ossidazione biologica, contiene una grande quantità di fango biologico in sospensione, che deve essere separato dal liquame parzialmente depurato, prima di permettere il suo decorso verso i successivi trattamenti.

La sedimentazione dei fanghi avviene per gravità e, in tempi recenti, è stata rivista e modificata. Non prima di Gennaio 2015, infatti, è avvenuta l'inaugurazione delle 6 nuove vasche di sedimentazione da 1000m3 ciascuna e dotate di carriponte con raschiafanghi.

A ciascuna vasca di ossidazione corrispondono tre sedimentatori, alimentati simultaneamente per gravità grazie a un'apertura sul fianco delle stesse vasche. I fanghi sono raccolti in appositi volumi da cui possono procedere o all'ispessimento oppure vengono ricircolati nell'ossidazione.

Il liquame chiarificato esce per stramazzo dai sedimentatori e procede verso la denitrificazione.

5) Denitrificazione 

Il liquame uscente dalla sedimentazione biologica primaria viene trasferito alla denitrificazione dove la biomassa denitrificante rimuove l'eccesso di azoto nitrico convertendolo ad azoto gassoso. In questo processo non solo viene rimosso un potenziale elemento di criticità ma si provvede anche alla degradazione di un'ulteriore frazione di sostanze inquinanti.

Contrariamente agli stadi di ossidazione, la denitrificazione non richiede l'aerazione del liquame proprio perchè la biomassa chiamata ad assolvere la rimozione dei nitrati (NO3-) sfrutta l'ossigeno contenuto in queste molecole per autosostenersi. La geometria delle vasche è quindi sviluppata soprattutto in profondità con agitazione lenta garantita da mixer longitudinali a pale e assoluta assenza di aerazione. L'impianto di Santa Croce sull'Arno possiede 2 vasche da 4.500m3 ciascuna con assetto Carousel ovvero con flusso circolare attorno a un divisore centrale. La movimentazione del liquame è garantita da 4 mixer longitudinali a pale per ciascuna vasca.


6) Ossidazione biologica 2° stadio 

Una volta denitrificata la miscela di reflui e fanghi passa direttamente nel secondo stadio di ossidazione biologica. Attraverso un sistema di cataratte il flusso è ripartito su 3 vasche identiche per dimensioni, volumetrie e sistemi di aerazione. Ciascuna vasca ha una geometria simile a quella di denitrificazione con sistema di flussi Carousel, ma con dimensioni significativamente differenti. Il volume di ciascuna vasca è di 10.500m3, l'ossigenazione dei liquami è garantita da un sistema di aerazione del tutto simile a quello del primo stadio biologico, anche in questo caso 4 compressori a portata variabile provvedono ad alimentare il sistema di diffusione dell'aria,  costituito per ogni vasca da due tappeti di diffusori (uno per ogni corsia) da  4.800 unità ciascuno. La movimentazione all'interno di ogni vasca, invece,  è garantita da 8 mixer longitudinali a pale.

Grazie all'implementazione di moderni sistemi di regolazione e misurazione dei principali parametri  di controllo, nonché al monitoraggio analitico del laboratorio interno, è possibile garantire la massima efficienza di questo determinante stadio di ossidazione, che provvede alla rimozione di una frazione di inquinanti più recalcitranti e ostili alla depurazione biologica. 

7) Sedimentazione fanghi biologici secondari

Analogamente alla sedimentazione dei fanghi biologici primari la miscela areata in uscita dal trattamento ossidativo viene inviata a uno stadio di separazione del fango dal liquido. I due sedimentatori da 4.000m3 ciascuno sono vasche circolari dotate di carroponte con sistema di prelievo del fango dal fondo.

Il liquame chiarificato esce per stramazzo lungo tutta la circonferenza e viene convogliato tramite apposita canala al trattamento terziario chimico-fisico che si trova esattamente al centro delle due vasche.

Il fango aspirato, invece, viene in parte ricircolato nelle vasche di ossidazione e in parte inviato alla fase di ispessimento prima di essere inviato ad Ecoespanso.


9) Ispessimento fanghi e trasferimento a Ecoespanso

I fanghi di supero estratti dai vari sedimentatori biologici dell'impianto e dal coagulatore sono molto diluiti e richiedono un ispessimento preventivo prima di poter essere inviati all'impianto di trattamento di Ecoespanso. L'ispessimento ha lo scopo di concentrare i fanghi nel limite delle possibilità impiantistiche, la riduzione volumetrica che avviene internamente all'impianto di Santa Croce sull'Arno ha inevitabili conseguenze anche sull'impianto di trattamento dal momento che sarà necessario rimuovere un minor quantitativo di acque e anche le quantità movimentate sono minori.

Nella pratica l'ispessimento non è altro che un ulteriore stadio di decantazione per gravità che avviene in 3 ispessitori (vasche circolari sviluppate perlopiù in altezza) da 2.800m3 ciascuno.

I surnatanti uscenti dagli stramazzi dei diversi ispessitori sono convogliati allo stadio di denitrificazione, mentre i fanghi sono prelevati ad intervalli regolari e trasferiti in una vasca di accumulo e rilancio verso Ecoespanso.

Quest'ultima vasca è un ispessitore analogo agli altri da cui il fango viene direttamente pompato fino all'impianto di trattamento attraverso un fangodotto.  

8) Trattamento terziario chimico-fisico  e chiariflocculazione

Il trattamento terziario è una combinazione di un processo di tipo Fenton e una successiva chiariflocculazione dei liquami trattati.

Il processo Fenton richiede l'impiego di sali di Ferro (II) (FeCl2), acqua ossigenata (H2O2), acido cloridrico (HCl) e latte di calce (Ca(OH)2), questo tipo di trattamento rientra nella classe dei Processi di Ossidazione Avanzata (AOP - Advanced Oxidation Processes) ed è modulato in base ai parametri di riferimento in uscita dai sedimentatori biologici secondari. In alternativa al trattamento Fenton, in quei casi in cui le caratteristiche del refluo lo permettano, è possibile procedere con una semplice chiariflocculazione che richiede soltanto l'impiego di  sali di Ferro (III) (FeCl3) e latte di calce.

La vasca del trattamento terziario è nel mezzo ai due sedimentatori biologici (in basso nella foto) e da qui il refluo viene rilanciato al coagulatore, una vasca di sedimentazione da ca. 8.000m3 in cui avviene la separazione del fango chimico fisico. Sulla linea di trasferimento viene anche dosato un polielettrolita per facilitare il successivo processo di chiarificazione del liquame. 

In uscita dal coagulatore le acque attraversano una vasca di clorazione dove, se necessario, viene dosato ipoclorito di sodio per garantire la disinfezione prima di essere scaricate nel corpo ricettore.

10) Scarico finale

Le acque civili e industriali, una volta depurate, confluiscono nello scarico finale dell'impianto che avviene nel rispetto dei limiti normativi imposti dalla Tabella 3 del D.Lgs 152 del 3 Aprile 2006.

In corrispondenza dello scarico è installata una stazione di campionamento dell'A.R.P.A.T. (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana) che periodicamente e regolarmente effettua controlli e analisi sui campioni prelevati all'impianto.