Realizzazione e caratterizzazione di un reattore biologico "Mabr" a scala di laboratorio. = Construction and characterization of a pilot scale "Mabr" biological reactor.

La richiesta crescente da parte dei detentori di impianti di trattamento reflui in merito alla necessità di aumentare le capacità trattabili, si articola nella necessità di trovare nuovi spazi non sempre di facile reperibilità. Nasce il bisogno di ricercare metodologie e tecnologie al fine di di migliorare la capacità di trattamento di impianti senza prescindere da modifiche troppo onerose e sostanziali, in modo da concentrare maggior produttività in sempre meno spazio. Il presente elaborato propone uno studio, svolto a scala di laboratorio, di un reattore equipaggiato con una promettente tecnologia di trattamento per le acque reflue: MABR, “Membrane Aerated Biofilm Reactor”. MABR consiste in una membrana ossigeno permeabile che, per conformazione, favorisce l’adesione di biomassa batterica sulla superficie formando quello che viene definito “biofilm”, un vero e proprio spessore di biomassa con caratteristiche variabili. La peculiarità della tecnologia risiede nella capacità di ossigenare con ottimi rendimenti la biomassa che aderisce sulla superficie, in modo da minimizzare i costi attribuibili all’areazione. MABR non si limita però a fornire ottimi rendimenti in termini di OTR (“Oxygen Transfer Efficiency”), efficienza di trasferimento di ossigeno, ma rende possibile predisporre un reattore dove, contemporaneamente, si favoriscono processi di natura aerobica e anaerobica. Questa peculiarità permette, in linea teorica, processi di ossidazione, di nitrificazione e denitrificazione in un’unica vasca, a differenza dei tradizionali processi CAS (“Classic Wastewater Treatment”) dove ne vengono richieste due. Il reattore è stato installato nel laboratorio del DIATI (Politecnico di Torino) con una membrana fornita dalla ZeeLungTM. Ogni modulo è composto da più gruppi di fibre cilindriche caratterizzate da un’anima cava nel quale viene insufflato ossigeno. I test sono stati svolti in pseudo fed-batch in cui, una volta al giorno, si è estratto 1/10 del volume di soluzione per poi reintegrarli con un alimento sintetico. L’alimento è stato caratterizzato con l’utilizzo di sali inorganici facilmente reperibili. Le concentrazioni scelte per il refluo sintetico hanno ripreso, in prima fase, valori tipici di acque in fognatura. Successivamente si è deciso di aumentare il carico in modo da verificare le potenzialità massime di trattamento sulle 24h, alimentando il reattore in modo che, su tutto l’arco di tempo fino alla nuova alimentazione, la biomassa avesse a disposizione nutrienti da ossidare. Lo studio auspica fornire un inquadramento in merito alle performance ottenibili, per unità di superficie di membrana, con un reattore MABR. Dai risultati si evince come si sia riscontrato un ottimo OTR unito ad una efficienza di trasferimento di ossigeno nell’ordine del 95-100%. I valori ottenuti sono stati esplicitati in funzione del tempo di durata della prova, e quindi rispetto allo spessore del biofilm, fino al raggiungimento di una pseudo-stazionarietà. Inoltre, sono stati ricavati risultati circa l’abbattimento riscontrato di nitriti nitrati e ossidazione ammoniacale, riportando le efficienze di nitrificazione e denitrificazione, anch’esse fortemente dipendenti dallo stato del biofilm. Tra le maggiori criticità e gli ostacoli alla diffusione della tecnologia MABR si annoverano la grande difficoltà di gestione dovuta al controllo dello spessore del biofilm ed un troppo elevato costo di produzione delle membrane.