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CHIARIFICATORI E ISPESSITORI CIRCOLARI

MODELLI CHIARIFICATORI E ISPESSITORI CIRCOLARI

CENNI SUL PROCESSO DI SEDIMENTAZIONE

L’efficienza della sedimentazione comporta una significativa riduzione allo scarico di BOD, COD, metalli pesanti, azoto, fosforo, etc. Le sostanze sospese presenti nel liquame al crescere della loro dimensione sedimentano più facilmente. La legge di Stokes evidenzia l’importanza della dimensione del fiocco per la velocità di sedimentazione.

La legge di Stokes:

dove:
V = velocità di sedimentazione in m/s
ρ = densità dei solidi kg/m³
ρ0 = densità dell’acqua kg/m³
g = 9,81 m/s2
μ = viscosità dell’acqua in Pa x s (a 15° C la viscosità dell’acqua è 1,06 x 10-3 Pa x s)
D = diametro della particella in m.

Nell’alimentazione al chiarificatore è possibile facilitare la formazione di fiocchi di grandi dimensioni installando deflettori che utilizzano l’energia cinetica dell’acqua per agglomerare i fiocchi tra di loro aumentandone la dimensione.

Nei sedimentatori secondari è inoltre molto importante il tipo di profilo delle pale raschianti ed il dimensionamento del pozzetto centrale di raccolta. 

Infatti, visto l’enorme volume di “fango” rispetto alla portata in ingresso (50%), si può ipotizzare che le caratteristiche del fango differiscano poco da quelle dell’acqua chiarificata (in condizioni statiche il chiarificato ed il fango si stratificano con superficie di separazione orizzontale), e che quindi il fango, a causa della lieve pendenza del fondo (˜4%), fluisca senza bisogno di aiuti verso il pozzetto centrale. Non bisogna tuttavia dimenticare che le particelle che toccano il fondo, e via via quelle che si posano sopra, aderiscono e perdono le proprietà di “fluido”: bisogna pertanto smuoverle e “spingerle” attivamente verso il pozzetto prima che lo strato aderito diventi troppo spesso e soprattutto prima che le condizioni anossiche sopravvenute producano una denitrificazione imponente, con formazione di zolle galleggianti. Si deduce pertanto che le pale, destinate a spingere il fango aderito al fondo, devono far giungere rapidamente ogni particella dalla periferia al pozzetto centrale; ciò si ottiene dando alla pala un profilo continuo e con forma logaritmica, la cui equazione in coordinate polari, è:

dove r e α sono le coordinate polari aventi per polo il centro della vasca ed ro è il raggio del pozzetto. In queste condizioni la pala smuove il fango ridandogli la caratteristica di “fluido” (annullando l’adesione) e lo spinge con una forza perpendicolare alla sua superficie (Pascal) che ha una componente radiale centripeta non nulla e costante.
L’angolo γ è definito dalla:

 
CENNI SUL PROCESSO DI ISPESSIMENTO

Una sospensione di solidi di concentrazione superiore a 500 ppm posta in una vasca sedimenta stratificandosi nel tempo. Si possono distinguere 4 zone a diversa concentrazione.

La prima zona è costituita dall’acqua chiarificata.

La seconda zona è caratterizzata dalla presenza di particelle che sedimentano liberamente senza ostacoli.

La terza zona è quella in cui la concentrazione dei solidi è uguale a quella della sospensione originaria. In questa zona le particelle di fango durante la sedimentazione si ostacolano a vicenda. In queste condizioni il movimento di una particella è legato a quello delle particelle adiacenti, si ha quindi un movimento di massa che porta alla formazione di grossi fiocchi di fango.

Nella quarta zona la concentrazione dei solidi è particolarmente alta e le particelle si trovano a contatto tra loro. In queste condizioni l’ispessimento è provocato dalla compressione esercitata dal peso delle particelle che provengono dall’alto.

Scopo dell’ispessimento è l’addensamento del fango la cui concentrazione viene incrementata tipicamente dallo 0,5-1 % al 5-6%.

Un ispessitore tradizionale è dimensionato tenendo conto del flusso di solido FS espresso in kgSS /(m2 x g)

Il valore medio di FS è 80 kgSS /(m2 x g)

Ad esempio se dobbiamo ispessire 1000 m3/g di fango al 1% e cioè 10.000 Kg SS /g, applicando il valore medio di FS che è di 80 kgSS /(m2 x g) ottengo:

10.000/80 = 125 m2

 

Da cui ricaviamo il diametro del bacino: 12,6 m.

Calcolo del volume:

Ipotizziamo un’altezza utile di 3 m. e ricaviamo il volume totale del bacino: 125 x 3 = 375 m3

Verifichiamo il tempo di permanenza del fango nel bacino:

Tempo = volume/portata = (375/1000)x24 = 9 ore

L’importanza del tempo è legata soprattutto al rischio di insorgenza di attività biologiche anaerobiche con conseguente emissione di odori molesti. Per contenere questo rischio è bene che il tempo di permanenza sia inferiore alle 24÷30 ore.