Trattamento avanzato delle acque reflue tramite elettro-bioreattori a membrane vive incapsulate: applicazione a scala pilota
Authors: MASULLO ILARIA 
Published: May 2021

La depurazione delle acque reflue rappresenta una delle principali
esigenze per la tutela dell’ambiente e della salute dell’uomo.
L’attenzione del legislatore, del mondo tecnico e delle imprese è sempre
più rivolta alle possibilità di riutilizzare le acque depurate tramite
tecnologie sostenibili per l’ambiente e per l’uomo.

I bioreattori a membrane (MBR) rappresentano una soluzione tecnologica
del futuro in quanto consentono il raggiungimento di elevati rendimenti
depurativi tali da permettere il riutilizzo delle acque trattate. La
principale novità di questa tecnologia, consiste nell’uso di uno o più
moduli di membrana a ultrafiltrazione o microfiltrazione capaci di
separare da un fluido sostanze contenute in forma sospesa o disciolta
sotto l’azione di una forza motrice. L’attraversamento della membrana
comporta un meccanismo di filtrazione con la produzione di permeato di
elevata qualità e un concentrato che si accumula all’interno del
reattore stesso, e da cui viene allontanato periodicamente.

Tuttavia, la realizzazione di impianti a scala reale dei bioreattori a
membrane è ostacolata da diversi problemi tra cui quello principale
riguardante la formazione del fouling ossia lo sporcamento della
membrana, principale responsabile degli elevati costi causati dalla
necessità di pulire e/o sostituire le membrane.

Negli ultimi anni la ricerca scientifica ha proposto nuove soluzioni,
atte a mitigare il fouling di membrana, tra queste l’applicazione di
processi elettrochimici, come elettrocoagulazione, elettrosmosi ed
elettroforesi, combinati ai bioreattori a membrane (eMBR). Tali
meccanismi migliorano la rimozione degli inquinanti e regolano la
mobilità e la deposizione di agenti contaminanti sulla superficie della
membrana.

Tale soluzione rappresenta un approccio tecnologico promettente con
ottime prospettive nella mitigazione del fouling e nell’incremento delle
efficienze di depurazione del sistema.

Solo di recente l’attenzione è stata rivolta verso l’utilizzo di
membrane dinamiche autoformanti, in sostituzione delle tradizionali
membrane, che consentono una riduzione considerevole in termini di
investimento e dei costi operativi associati al processo, un facile
controllo del fouling, un alto flusso di permeato, un basso fabbisogno
di energia ed un’elevata capacità di trattamento.

La formazione della membrana dinamica avviene per mezzo di sostanze
presenti nella miscela liquida che durante la filtrazione si depositano
sulla superficie di supporto, costituita da materiali a basso costo,
come ad esempio dacron o nylon con elevate porosità, incrementando le
capacità depurative del sistema quando la membrana dinamica raggiunge la
sua completa formazione. Di contro però l’efficienza del sistema dipende
dalle proprietà dei fanghi quali viscosità e idrofobicità e dalla
velocità di areazione che causano un aumento dell’incrostazione della
membrana e a seconda del materiale di supporto utilizzato si ha che la
pulizia potrebbe essere accompagnata da una temporanea perdita di
qualità dell’effluente.

L’attività di tirocinio, svolta presso il Laboratorio di Ingegneria
Sanitaria Ambientale (SEED) dell’Università degli Studi di Salerno e
presso l’impianto di depurazione di Battipaglia (Sa) in località
Tavernola e gestito dall’ Asis Spa., si è concentrata sull’analisi delle
efficienze depurative di un elettro bioreattore a membrane a scala
pilota operante con refluo reale che utilizza per la fase di filtrazione
una membrana dinamica autoformante.

Sono stati analizzati i meccanismi di formazione della membrana dinamica
autoformante, le efficienze di rimozione dei contaminanti, l’andamento
dei precursori del fouling, l’andamento della pressione di transmembrana
nel tempo e la concentrazione dei solidi nella miscela areata, al fine
di valutare la fattibilità tecnica ed economica per l’applicazione a
scala reale dell’innovativo sistema proposto.