Automazione della rimozione dell'azoto dalle acque reflue

I principali componenti dell'azoto sono l'ammoniaca e i nitrati. Nella biologia degli impianti di trattamento delle acque reflue, i batteri convertono l'ammoniaca in nitrati attraverso l'aggiunta di ossigeno (nitrificazione). Questo processo continua fino all'esaurimento (quasi) totale dell'ammoniaca.

I nitrati vengono quindi convertiti da altri batteri in azoto molecolare (denitrificazione), il quale viene rilasciato nell'atmosfera e viene perciò eliminato dalle acque reflue. Durante il processo di denitrificazione non viene aggiunto altro ossigeno, per assicurare che i batteri consumino l'ossigeno presente nei nitrati.

La difficoltà principale è quella di stabilire quanto ossigeno sia richiesto, e quando, nel processo di nitrificazione per ottenere un livello ottimale di riduzione dell'azoto. L'ossigeno viene iniettato nella vasca di aerazione con l'uso di compressori, i quali richiedono enormi quantità di energia elettrica – fino al 70% dell'intero fabbisogno di energia dell'impianto. L'aggiunta di una quantità eccessiva di ossigeno determina uno spreco di energia, con un conseguente incremento dei costi. Un'aggiunta insufficiente di ossigeno causa invece il deterioramento dei valori di uscita.

Il sistema Liquiline Control può controllare la riduzione dell'ammoniaca e dei nitrati in base al carico influente. In base alla concentrazione di nutrienti, il sistema controlla l'afflusso d'aria nella vasca di aerazione, ad esempio regolando la velocità dei compressori. Questo avviene indipendentemente dal fatto che la fase biologica si svolga in modo continuo o intermittente.

I valori di misura che vengono considerati sono l'ossigeno nella fase di nitrificazione, l'ammoniaca (e i nitrati, se necessario) nelle zone di transizione e la quantità di acque reflue correntemente in circolo nell'impianto di trattamento. Le zone di transizione includono le zone tra le fasi di nitrificazione e denitrificazione e le zone all'ingresso e all'uscita della fase biologica.

Il valore target dell'ossigeno, e perciò l'afflusso di aria nella vasca di aerazione, viene adattato dinamicamente alle variazioni del carico influente. Di notte, durante le fasi a basso carico, viene iniettata solo una piccola quantità di aria; durante i picchi di carico, dovuti ad esempio a una forte umidità atmosferica, la quantità d'aria iniettata è superiore. Nel caso degli impianti ad azionamento intermittente vengono tenuti in considerazione anche i tempi minimi o le fasi di nitrificazione e denitrificazione.