Gestione automatizzata degli impianti di trattamento di acque reflue grazie a un brevetto ENEA

Le acque reflue presentano spesso concentrazioni di inquinanti quali nitrati, ammoniaca, azoto e fosforo molto elevate e per poter essere riutilizzate è necessario procedere alla rimozione di questi composti mediante processi quali la denitrificazione e la nitrificazione che utilizzano batteri posti in determinate condizioni.

L’ENEA ha messo a punto e brevettato un apparato che con costi relativamente bassi permette di monitorare e controllare in linea il processo di denitrificazione che si svolge in continuo in vasca anossica, cioè priva di ossigeno, e il processo di nitrificazione, che si svolge in vasca di ossidazione, utilizzando unicamente sonde per la misura di pH e del potenziale di riduzione, in entrambe le vasche.

L’apparato è costituito da una vasca anossica in cui avviene un processo di denitrificazione, una vasca aerobica idonea a ricevere le acque da trattare dalla vasca anossica e in cui ha luogo un processo di nitrificazione e un sistema di ricircolo utile al trasferimento delle acque da trattare dalla vasca aerobica alla vasca anossica.

In particolare, per il processo di denitrificazione in vasca anossica, tramite l’elaborazione dei segnali di pH e ORP (Potenziale Ossido Riduttivo), è possibile definire lo stato operativo raggiunto in ogni istante dal processo di denitrificazione, distinguendo tre diverse condizioni di funzionamento, determinate dal reale rapporto COD/TN del refluo in ingresso. In funzione di tali condizioni è possibile controllare il processo di denitrificazione, agendo opportunamente sulla portata di ricircolo interno, quale variabile controllata, per mezzo di opportuni controlli tesi a mantenere il processo efficiente.

In maniera similare, è possibile monitorare il processo di nitrificazione in vasca di ossidazione utilizzando unicamente sonde per la misura dei segnali di pH e ORP. Infatti, attraverso l’analisi e l’elaborazione di tali segnali, è possibile rilevare le variazioni del carico inquinante in ingresso, in funzione del quale sarà regolata la quantità di aria insufflata in vasca tramite il sistema di areazione. Maggiore è il carico inquinante in ingresso, maggiore sarà l’aria insufflata. Questo fatto acquisisce maggiore significato negli impianti di taglia medio-piccola, per i quali, tipicamente, il carico inquinante in ingresso può essere caratterizzato, in termini di portata e concentrazioni, in tre modi: alto carico (il mattino), medio carico (il pomeriggio) e basso carico (la notte).

Attraverso l’analisi in continuo dei segnali di pH e ORP è possibile attuare una semplicissima gestione del sistema di aerazione, il quale è responsabile fino al 75% circa dei consumi energetici degli impianti, utilizzando  i cosiddetti regolatori PI a set-point variabile. Considerando un impianto senza nessun controllo sulla soffiante, il risparmio energetico va oltre il 60%. Considerando invece un impianto avente già un controllo di tipo PID costante, con set-point dell’ossigeno fissato a 2 mg/l, si può parlare di un risparmio nei consumi energetici di circa il 40%. In fase di ottimizzazione questi valori sono sicuramente destinati a salire.

Questa invenzione permette di dotare gli impianti di depurazione medio-piccoli, che costituiscono l’80% degli impianti, di sistemi di depurazione automatizzata con una rilevante riduzione dei costi di gestione. Infatti, per la realizzazione del sistema proposto ci si affida unicamente a sonde robuste, affidabili e a bassissimo costo, quali quelle per la misura di pH e ORP che consentiranno di realizzare sistemi di controllo a costi molto più vantaggiosi rispetto agli attuali.

L’invenzione può quindi essere utilizzata da gestori di impianti di impianti di trattamento di acque reflue, anche di realtà locali, e può essere appetibile per aziende che realizzano sistemi di controllo specifici e strumenti per misure varie nel settore della depurazione.
È anche da considerare che il brevetto riguarda il controllo di due processi separati che potrebbero essere anche implementati separatamente da società diverse. Infatti, ci sono aziende che realizzano e installano piattaforme HW/SW su impianti, che potrebbero essere molto interessate a utilizzare le politiche implementate in questa invenzione.

Scheda brevetto