Risposta rapida: Per prima cosa stabilisci se il tuo COD è particellare o solubile, perché la risposta decide tutto. Il COD particellare si elimina a basso costo con coagulazione e sedimentazione o flottazione. Il COD solubile richiede trattamento biologico, e solo il residuo più ostinato necessita di ossidazione avanzata — ed è qui che i budget vengono distrutti se applicata troppo presto.
Passo 1: Suddividi il tuo COD prima di scegliere l'attrezzatura
Il COD è una misurazione, non una sostanza. Due effluenti con valori di COD identici possono richiedere impianti completamente diversi. Prima di ogni altra cosa, fai in modo che il laboratorio riporti il COD totale e il COD filtrato (solubile) sullo stesso campione.
- COD particolato = totale meno solubile. È materia organica trasportata su solidi sospesi, ed è la frazione economica — coagulazione, flocculazione, sedimentazione o flottazione ad aria disciolta la rimuovono senza alcuna biologia.
- COD solubile è dissolto. Passa direttamente attraverso i filtri e i serbatoi di decantazione, e solo il trattamento biologico o l'ossidazione chimica riescono a intaccarlo.
Se la maggior parte del tuo COD è particellare e qualcuno ti propone un sistema di ossidazione avanzata, chiedi perché. Il contrario è altrettanto comune: un impianto con COD solubile elevato dotato solo di un chiarificatore non raggiungerà mai il suo limite, indipendentemente da quanto coagulante venga dosato.
Passo 2: Effettua prima la rimozione economica
Ogni chilogrammo di COD rimosso fisicamente è un chilogrammo che lo stadio biologico non deve aerare. L'aerazione è tipicamente il maggior consumatore di energia in un impianto aerobico, quindi l'ordine delle operazioni ha un effetto diretto sulla bolletta elettrica.
| Palco | Rimuove | Costo relativo per kg di COD |
|---|---|---|
| Screening e sedimentazione | COD particellare grossolano e sedimentabile | Il più basso |
| Coagulazione + flocculazione + DAF o chiarificatore | Particolato fine, colloidale, COD associato all'olio | Basso |
| Digestione anaerobica | COD solubile in massa ad alta concentrazione | Basso — e produce biogas invece di consumare aria |
| Trattamento aerobico | COD solubile residuo, più ammoniaca | Moderato — l'energia di aerazione è dominante |
| Ossidazione avanzata (ozono, Fenton) | COD refrattario che la biologia non riesce a trattare | Il più alto con un ampio margine |
Lavora questa lista dall'alto verso il basso, non dal basso verso l'alto. L'errore più costoso nella riduzione del COD è acquistare un sistema di ossidazione per svolgere un lavoro che un coagulante e un serbatoio di sedimentazione avrebbero fatto per una frazione del costo operativo.
Passaggio 3: Decidi se anaerobico, aerobico o entrambi
È la forza a deciderlo. I reflui ad alta forza — lavorazione alimentare, birrificazione, amido, olio di palma, alcuni flussi chimici — vengono normalmente trattati prima in via anaerobica. Aerare un carico così elevato è costoso e genera un grande volume di fanghi in eccesso; la digestione anaerobica ne rimuove la maggior parte con un costo energetico molto inferiore, produce molti meno fanghi e genera biogas.
Il trattamento aerobico poi rifinisce ciò che rimane e gestisce l'ammoniaca, che il trattamento anaerobico non rimuove. Per effluenti diluiti, il solo trattamento aerobico è di solito più semplice ed economico nel complesso. Il dimensionamento di entrambe le fasi è trattato in Come dimensionare un impianto di trattamento delle acque reflue industriali.
Passo 4: Verifica ciò che effettivamente limita la biologia
Quando la rimozione biologica del COD è insufficiente, la causa raramente è "vasca non abbastanza grande". Verifica prima questi aspetti:
- Nutrienti. La biologia necessita di azoto e fosforo in proporzione approssimativa al carbonio. Zucchero, amido e alcuni effluenti chimici sono ricchi di carbonio e poveri di nutrienti, e le prestazioni rimangono invariate finché i nutrienti non vengono dosati.
- pH. Al di fuori della banda operativa la biomassa rallenta bruscamente. Verificalo al reattore, non all'ingresso.
- Temperatura. I tassi biologici diminuiscono con l'abbassarsi della temperatura. Una pianta che attecchisce in estate può fallire in inverno senza che nulla altro sia cambiato.
- Tossicità. I prodotti chimici per la pulizia, i biocidi, i solventi e i disinfettanti inibiscono la biomassa. Un valore di ossigeno disciolto in aumento con aerazione invariata spesso significa che la biomassa ha smesso di funzionare — un avvertimento che viene frequentemente interpretato erroneamente come una buona notizia.
- Età del fango. Troppo breve e si perdono gli organismi più lenti; troppo lungo e la sedimentabilità peggiora.
Questi cinque spiegano la grande maggioranza delle fasi biologiche sottoperformanti, e quattro di essi non costano nulla da verificare.
Passo 5: Solo allora considerare l'ossidazione avanzata
Una parte del COD è refrattaria — la biologia non riesce davvero a rimuoverla. Intermedi di coloranti, alcuni residui farmaceutici e chimici e alcuni tensioattivi rientrano in questa categoria. Per questi, funzionano l'ozono, il Fenton o processi simili, con costi energetici e chimici elevati.
Due cose da sapere prima di acquistarne uno:
- L'ossidazione avanzata è di solito più economica come parziale trattamento — la rottura di molecole refrattarie in frammenti biodegradabili che una successiva fase biologica rimuove poi a basso costo. Ossidare completamente fino all'anidride carbonica è raramente la via economica.
- Esegui prima un test in banco sul tuo effluente reale. Il COD refrattario varia enormemente da sito a sito, e i dati sulle prestazioni dei fornitori sono generati sull'acqua di qualcun altro.
Non dimenticare i fanghi
Ogni fase di rimozione del COD sopra descritta produce solidi. La coagulazione genera fanghi chimici, la biologia produce biomassa in eccesso, ed entrambi devono essere allontanati dal sito. Un impianto che risolve il problema del COD e crea un problema di fanghi non gestito ha spostato il costo anziché eliminarlo — vedi Quanto fango produce un impianto di trattamento delle acque reflue e come si rapportano tra loro le cinque fasi di trattamento in termini di dimensioni.
Domande frequenti
Perché il mio COD è ancora alto dopo la coagulazione?
Quasi certamente perché il tuo COD è principalmente solubile anziché particellare. La coagulazione rimuove il materiale sospeso e colloidale; gli organici disciolti passano direttamente attraverso. Chiedi al laboratorio il COD totale e filtrato sullo stesso campione — se i due valori sono vicini, la coagulazione non avrebbe mai potuto risolverlo e hai bisogno di un trattamento biologico.
Il trattamento anaerobico riduce il COD più di quello aerobico?
Rimuove la maggior parte del carico a costi inferiori su effluenti concentrati, ma non completa il lavoro. La digestione anaerobica è lo stadio economico iniziale ad alta concentrazione perché utilizza molta meno energia e produce molto meno fango, ma il COD residuo e l'ammoniaca rimangono e necessitano di uno stadio aerobico successivo.
Che cos'è il COD refrattario e come faccio a sapere se ne sono affetto?
È materia organica che il trattamento biologico non rimuove. Lo si sospetta quando le prestazioni biologiche si stabilizzano ben al di sopra del limite mentre tutti i soliti fattori — nutrienti, pH, temperatura, tossicità, età del fango — risultano nella norma. Confermatelo con un test di biodegradabilità in laboratorio prima di spendere denaro in apparecchiature di ossidazione.
Posso ridurre il COD senza trattamento biologico?
Solo se il tuo COD è prevalentemente particellare. In quel caso coagulazione, flocculazione e flottazione o sedimentazione possono essere sufficienti. Se una frazione significativa è solubile, la scelta è tra trattamento biologico o ossidazione chimica, e l'ossidazione è molto più costosa da gestire.
Perché il mio abbattimento del COD peggiora in inverno?
I tassi di reazione biologici diminuiscono con la temperatura, quindi lo stesso reattore rimuove meno carico in condizioni di freddo. L'effetto è più marcato sugli organismi a crescita più lenta. Le opzioni includono l'aumento dell'età del fango, l'isolamento o la copertura delle vasche, oppure la progettazione dell'impianto fin dall'inizio per il caso invernale anziché per la media annuale.
Abbiamo aggiunto più coagulante ma l'acqua è peggiorata. Perché?
Un sovradosaggio di coagulante può ri-stabilizzare le particelle invece di destabilizzarle, quindi la qualità del fiocco diminuisce e la sedimentazione peggiora. Aumenta anche il volume dei fanghi senza rimuovere più COD. Esegui un jar test sull'influente attuale invece di regolare la dose per tentativi ed errori sull'impianto a scala reale.
Inviaci il tuo profilo COD, la portata e il limite di scarico e ti proporremo la sequenza degli stadi anziché una singola unità: richiedere una proposta di trattamento.
Questo articolo fa parte della nostra guida a fanghi di acque reflue municipali e industriali.