Sistemi di Ossidazione Biologica: Trattamenti Biologici a Biomassa Adesa

Gli Impianti a Biomassa Adesa sfruttano il biofilm, un'aggregazione complessa di microorganismi che si sviluppano adesi ad una supporto con elevata superficie specifica.
Il biofilm, solitamente, viene coltivato su supporti fissi che possono essere formati da materiali e forme diverse.
Sul substrato, nella fase di inoculo che precede la fase di trattamento vera e propria, iniziano ad ancorarsi i primi batteri, che aderiscono alla superficie mediante deboli forze intermolecolari. La presenza sul supporto di questi primi batteri favorisce l'adesione di altre cellule batteriche che porta alla formazione del film di base che è la matrice di fondo che garantisce l'integrità e la compattezza del biofilm.
Una volta avvenuta la formazione del film di base, il biofilm cresce tramite processi di riproduzione cellulare e adsorbimento di batteri esterni che porta ad una stratificazione del biofilm stesso.
Fra i Bioreattori a Biomassa Adesa ne esistono di riempiti con: materiale polimerico o ghiaia, sotto forma di elementi di dimensione di qualche cm disposti alla rinfusa nel letto (filtri biologici sommersi), o corpi rigidi alveolari strutturati, costituiti da fogli ondulati fra di loro saldati e sagomati (percolatori a riempimento sintetico).

Un Impianto a Letto Percolatore è costituito da una struttura in calcestruzzo armato generalmente cilindrica, di altezza variabile da un metro ad alcuni metri.
Il letto percolatore vero e proprio è formato da una torre, alta da 1,50 a 3,50 mt, di vari materiali (pietrisco, materiale plastico, ecc.) della grandezza di 4÷8 centimetri o con manufatti in materiale plastico che funge da supporto per lo sviluppo della biomassa batterica attiva e attraverso il quale percola il liquame. La struttura presenta numerosi fori per agevolare l'accesso dell'aria.
In particolare, l'impianto include:
- Gruppo di distribuzione dell'influente (che deve essere stato preventivamente sottoposto a pretrattamenti) realizzato in modo da distribuire più uniformemente possibile il liquame su tutta la superficie del letto;
- Riempimento con caratteristiche di grande superficie, e con una conformazione e struttura tale da eliminare il possibile formarsi di percorsi preferenziali del refluo, che incidono negativamente sul rendimento depurativo del filtro;
-Ventilazione e di drenaggio di sottofondo;
-Dispositivo di ricircolo del liquame effluente ossidato, che per la tipologia di filtro proposto svolge il compito di garantire un corretto carico idraulico superficiale.

Il refluo da trattare, effluente dai pretrattamenti, viene sparso a pioggia sul letto percolatore mediante distributori mobili o fissi a seconda della pianta del letto percolatore (tonda o quadrata). Il refluo percola attraverso i corpi di riempimento senza sommergerlo in modo da lasciare libera circolazione all'aria, e si raccoglie sul fondo.
Il fondo dei letti percolatori è costituito da una piastra in cemento armato realizzata con conveniente pendenza verso il sistema di drenaggio che convoglia l'effluente fuori dal percolatore.
Adesa alla superficie dei corpi di riempimento costituente il letto filtrante, sopra il quale il liquame percola, si forma una pellicola biologica aerobica in cui sono presenti, oltre che al liquame in ingresso anche i batteri saprofiti capaci di degradare le sostanze organiche presenti.
L'accrescimento dei batteri presenti porta alla formazione di una pellicola sempre più spessa di 1÷3 mm con conseguente formazione di zone anaerobiche nello strato più interno e sviluppo di gas tipici delle reazioni metaboliche in condizioni anaerobiche, ad esempio N2 (azoto) e CH4 (metano), mentre nella parte più esterna a contatto con la corrente d’aria si sviluppano colonie eterogene e di microrganismi chemio-eterotrofi aerobi e facoltativi con rilascio di anidride carbonica (CO2).
Tali gas inducono il distacco dal materiale di riempimento della pellicola batterica che segue quindi il refluo fuori dal letto percolatore verso una sedimentazione secondaria, in cui il sistema liquame + pellicola decanta. La pellicola biologica che ricopre il pietrisco (obsoleto) o riempimento plastico è una mucillaggine bruna dello spessore di alcuni mm., costituita per la maggior parte di sostanza organica colloidale e gelatinosa.
Al principio del funzionamento dei percolatori, non ha luogo una depurazione biologica dei liquami poiché sul materiale filtrante non si è ancora formata la pellicola biologica che si forma normalmente dopo un periodo di maturazione che può variare da alcune settimane o anche alcuni mesi se l'entrata in funzione dell'impianto avviene nel periodo invernale.

Il riempimento deve assicurare la indispensabile aerobicità dell’ambiente, e quindi un buon tiraggio dell’aria (elevato grado di vuoto del letto).
Oggi, in un sistema di ossidazione a biomassa adesa, specie nel campo degli scarichi organici industriali, si utilizzano materiali di riempimento in plastica ad alta superficie specifica ed elevato grado di vuoto.

Gli impianti a filtri o letti percolatori aerobici sono realizzati in modo da rendere possibile, mediante un razionale ed abbondante afflusso d'aria, un elevato sviluppo di microrganismi aerobi.
Possono essere in cemento o in materiale plastico e devono essere dimensionati in base al numero di abitanti equivalenti che ne sono serviti.
I letti percolatori aerobici sono formati da una torre alta da 1,50 a 3 mt. di vari materiali (pietrisco, materiale plastico, ecc.) della grandezza di 6÷12 centimetri, che fungono da supporto per lo sviluppo della biomassa batterica attiva ed attraverso il quale percola il liquame.
La struttura presenta numerosi fori per agevolare l'accesso dell'aria. In particolare, i letti hanno le seguenti proprietà:
- Un sistema di distribuzione del refluo(che deve essere stato preventivamente sottoposto ad un pre-trattamento) realizzato in modo da distribuire più uniformemente possibile il liquame su tutta la superficie del letto;
- Un mezzo di riempimentocon caratteristiche di grande superficie, con una conformazione e una struttura tale da eliminare il possibile formarsi di percorsi preferenziali del refluo che incidono negativamente sul rendimento depurativo del filtro;
- Un sistema di ventilazione e di drenaggio di sottofondo.

Sopra alla superficie di ciascun elemento, costituente il letto filtrante dove il liquame percola, si forma una pellicola biologica aerobica in cui sono presenti i batteri saprofiti capaci di degradare le sostanze organiche presenti.
Il liquame, prima di essere inserito nel letto percolatore, deve essere pre-trattato, oltre ad essere sottoposto ad una sedimentazione primaria, indispensabile per rimuovere quelle parti che ostruirebbero alcune zone del letto. Il refluo da trattare, arrivato dalle vasche di sedimentazione primaria, percola attraverso il letto senza sommergerlo in modo da lasciare libera circolazione all'aria e raccogliersi sul fondo.
Il fondo dei letti percolatori è costituito da una piastra in cemento armato, realizzata con conveniente pendenza verso il sistema di drenaggio, che convoglia l'effluente depurato fuori dal percolatore.