MBR

Descrizione tecnologia:
La tecnologia MBR (Membrane Bioreactor) è un processo a fanghi attivi e a biomassa sospesa applicato alle acque reflue al fine di ottenere la trasformazione e/o la rimozione biologica dell’azoto. Parti integranti del processo MBR sono il processo aerobico (ossico) in cui avviene la nitrificazione (processo biologico a due fasi attraverso il quale l’ammoniaca viene prima convertita in nitriti e solo successivamente in nitrati: NH4+(aq) --> NO2- --> NO3-) ed il processo anossico di denitrificazione (l’azoto nella forma di nitrati viene convertito per via biologica ad azoto gassoso: NO3- --> N2(g)). Le reazioni biologiche che avvengono nel processo MBR sono le stesse della “tecnologia denitro-nitro convenzionale (DN/N)” ed al processo SBR. Ciò che differenzia il processo MBR dai precedenti è la presenza di una unità di separazione a membrana, che può essere sia interna sia esterna al reattore biologico, e che funge da unità di separazione dei solidi. In tale sistema quindi la segregazione dei solidi sospesi (fango) dal chiarificato non avviene a mezzo di un tradizionale sedimentatore, bensì su apposite membrane di ultrafiltrazione.

Attuali ambiti di applicazione:
Settore della depurazione di reflui civili ed industriali.

Grado di sviluppo nel settore zootecnico:
Maturità commerciale anche se la diffusione in ambito prettamente zootecnico è attualmente limitata, con impianti presenti soprattutto in realtà zootecniche suinicole caratterizzate da un elevatissimo rapporto numero di capi/superficie agricola utilizzabile. La diffusione di tale tecnologia è stata in effetti frenata dalla possibilità di utilizzare agronomicamente i reflui dopo un opportuno periodo di stoccaggio, eventualmente preceduto da semplici trattamenti di separazione S/L, senza dover ricorrere a sistemi di trattamento più onerosi o senza la necessità di applicare sistemi di vera e propria depurazione.

Matrici trattate:
Fase liquida derivante da trattamento preliminare di separazione S/L applicata a liquami zootecnici e/o digestato. Le matrici sottoposte a MBR oggetto di studio nell’ambito del Progetto, sono costituite da:
  • Fase liquida ottenuta da separazione S/L di digestato prodotto a partire da silomais in co-digestione con liquame di bovini da carne;
  • Fase liquida ottenuta da separazione S/L di liquame prodotto da vacche da latte;
  • Fase liquida ottenuta da separazione S/L di digestato prodotto a partire da varie matrici.
Dal punto di vista dei composti azotati trattati in maniera specifica dalla tecnologia MBR, essi sono riconducibili a tutte le forme di azoto presenti nel refluo da trattare, ed in particolare all’azoto presente in forma ammoniacale.

Prodotti ottenuti:
Refluo liquido impoverito della componente azotata (ed in particolare ammoniacale) e fango in cui si trovano concentrate le forme organiche dell’azoto. Da questo punto di vista il trattamento MBR, essendo condotto con membrane di ultrafiltrazione, dà luogo a prodotti riconducibili a quelli ottenuti con il trattamento di ultrafiltrazione stesso: permeato costituito da acqua e piccole molecole in essa disciolte e concentrato o retentato in cui sono presenti macromolecole, colloidi, molti batteri, alcuni virus, proteine. Grazie al trattamento di depurazione, l’azoto presente nel refluo liquido viene prima convertito in azoto nitrico per poi essere denitrificato ad azoto gassoso. Possibili prodotti intermedi nel processo di denitrificazione – se non correttamente conclusa o gestita – sono costituiti da ammoniaca (NH3(g)) e ossidi di azoto, tra cui va ricordato il protossido di azoto (N2O(g)), potente gas serra.

Posizione nella linea di trattamento:
La tecnologia MBR, qualora introdotta in un sistema di gestione dei reflui zootecnici, rappresenta una tecnologia di trattamento finale o intermedia se, dopo il trattamento di depurazione biologica, come molto spesso avviene, la rimozione dell’azoto viene ulteriormente affinata mediante l’adozione di altri trattamenti (es. osmosi inversa). Nell’ambito del Progetto, azioni di monitoraggio specifiche sulla tecnologia MBR riguardano le seguenti linee di trattamento:
[Insilato di mais, Reflui di bovini da carne] --> Digestione Anaerobica --> Digestato --> Separazione S/L --> Fase liquida --> MBR (con membrane da ultrafiltrazione) --> Osmosi inversa. (Monitoraggio di impianto a scala reale).
Reflui di bovini da latte --> Separazione S/L --> Fase liquida --> MBR (con membrane da ultrafiltrazione) --> Osmosi inversa (e/o Fitodepurazione). (Monitoraggio di impianto a scala reale).
Varie matrici --> Digestione Anaerobica --> Digestato --> Separazione S/L --> Fase liquida --> Tecnologia di depurazione biologica a cicli alternati (in reattore unico) (sperimentazione a scala pilota).

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