Come filtrare agenti patogeni, residui di farmaci e microplastiche dalle acque reflue
L'Università di Scienze Applicate di Osnabrück ricerca una tecnologia a membrana per gli impianti di trattamento delle acque reflue
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Il trattamento delle acque reflue negli impianti di depurazione è essenziale per la protezione dell'ambiente e della salute. Prima che l'acqua trattata possa essere scaricata nei fiumi o nei laghi, deve soddisfare severi requisiti di qualità. Questi stabiliscono, ad esempio, la quantità esatta di carbonio o azoto che può essere ancora presente. Mentre le sostanze organiche come il carbonio possono essere biodegradate in modo affidabile, i residui di farmaci, gli ormoni, i germi e i virus multiresistenti e le microplastiche rappresentano una sfida particolare per gli impianti di trattamento delle acque reflue convenzionali.
L'Università di Scienze Applicate di Osnabrück sta quindi collaborando con MANN+HUMMEL Water & Fluid Solutions GmbH per la ricerca di moduli a membrana da utilizzare nei reattori di attivazione a membrana. "Questo processo offre molti vantaggi. Oltre a un'altissima qualità dell'acqua trattata e a una minore necessità di spazio negli impianti di trattamento delle acque reflue, i batteri, i virus, le microplastiche e alcuni residui di farmaci vengono trattenuti in modo affidabile", afferma la prof.ssa Sandra Rosenberger, docente di Tecnologia dell'energia sostenibile e responsabile del progetto presso l'università.
Ricerca sui reattori a fanghi attivi a membrana: il controllo ottimizzato del flusso e l'aerazione con bolle d'aria hanno lo scopo di evitare i depositi sulla superficie della membrana e di ridurre il consumo energetico
Hochschule Osnabrück
Trattamento delle acque reflue: Un processo a più fasi per un'acqua pulita
Il trattamento delle acque reflue avviene in diverse fasi. In primo luogo, vengono rimossi i solidi grossolani. Segue la depurazione in vasche di aerazione, in cui i microrganismi decompongono le sostanze organiche contenute nelle acque reflue. Questi microrganismi devono poi essere separati dall'acqua depurata. A questo scopo, gli impianti di trattamento delle acque reflue convenzionali utilizzano la sedimentazione: aspettano che i microrganismi si depositino sul fondo dei chiarificatori secondari per gravità e poi separano l'acqua chiarificata sopra di loro.
Al posto dei chiarificatori secondari possono essere utilizzati anche moduli a membrana. In questo caso, le membrane porose hanno il compito di trattenere i microrganismi e le particelle più piccole, come batteri o microplastiche, e di separarli dalle acque reflue trattate.
Ridurre i costi e risolvere i problemi tecnici
"Sebbene i reattori a fanghi attivi a membrana siano stati discussi fin dagli anni '90, finora sono stati utilizzati solo in presenza di requisiti estremamente elevati per la qualità dell'acqua o quando non c'è spazio sufficiente per grandi chiarificatori secondari o per ampliare l'impianto. Il motivo è da ricercare nei costi relativamente elevati", spiega Rosenberger. "Oltre ai costi, ci sono anche sfide tecniche: Le membrane fini si intasano facilmente con le particelle di fango e devono quindi essere pulite meccanicamente e chimicamente su base regolare".
Per rendere il processo più economico ed efficiente dal punto di vista energetico, l'università sta collaborando con il produttore di membrane MANN+HUMMEL Water & Fluid Solutions GmbH. Una questione centrale è evitare la formazione di depositi sulle membrane e ridurre il consumo di energia dovuto all'aerazione necessaria a questo scopo. Nelle ricerche in corso, per ridurre i depositi si utilizzano flussi di circolazione attraverso bolle d'aria. Il team del progetto sta studiando l'ottimizzazione del controllo del flusso e dell'aerazione per rendere questi processi più efficienti. Per gli esperimenti necessari è disponibile un serbatoio di vetro con una capacità di nove metri cubi d'acqua, in cui sono inseriti i moduli a membrana.
Cooperazione tra industria e università: accelerare la ricerca
"L'esperienza e le attrezzature tecniche dell'Università di Scienze Applicate di Osnabrück ci permettono di condurre indagini dettagliate su diverse configurazioni di moduli e sistemi di aerazione. Inoltre, la vasca di vetro ci permette di visualizzare i flussi e le bolle d'aria all'interno del reattore. Questo non è possibile nel funzionamento reale dell'impianto di trattamento delle acque reflue, ma rappresenta un notevole valore aggiunto per la ricerca", afferma Andreas Fischer di MANN+HUMMEL Water & Fluid Solutions GmbH.
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