Un chiarificatore è il silenzioso motore di quasi tutti gli impianti di trattamento delle acque reflue: è la vasca in cui i solidi sospesi si separano dall’acqua, consentendo alla frazione pulita di proseguire il percorso. Se il chiarificatore è dimensionato correttamente, l’intero impianto funziona in modo stabile; se invece è sottodimensionato o se si sceglie il tipo sbagliato, i solidi vengono trascinati in ogni fase a valle. Questa guida spiega cos’è un chiarificatore, come funziona, la differenza tra chiarificatori primari e secondari e come scegliere il modello più adatto alle vostre acque reflue.
È destinato agli ingegneri e agli operatori di impianti che devono scegliere le attrezzature di chiarificazione. Laddove sia indicata un’opzione compatta e ad alta capacità, segnaliamo la macchina pertinente in modo che possiate adattare la tecnologia al vostro sito.
Che cos’è un chiarificatore?
Un chiarificatore è una vasca di decantazione che separa i solidi sospesi dall’acqua per effetto della gravità, producendo un effluente limpido nella parte superiore e fanghi concentrati nella parte inferiore. L'acqua entra lentamente in modo che le particelle più pesanti affondino, mentre un meccanismo a raschiatore raccoglie i fanghi depositati per la loro rimozione. Un chiarificatore per acque reflue viene utilizzato negli impianti municipali e industriali per ridurre i solidi sospesi e la torbidità prima o dopo il trattamento biologico.
Il principio è la forza di gravità. Se si rallenta l’acqua a sufficienza, dando alle particelle il tempo e lo spazio necessari, queste si depositano. Ogni elemento nella progettazione di un chiarificatore — le dimensioni della vasca, la distribuzione del flusso, il tempo di permanenza — serve a garantire ai solidi le condizioni di calma di cui hanno bisogno per depositarsi.
In breve: Un chiarificatore rallenta il flusso dell'acqua in modo che i solidi sospesi si depositino per effetto della gravità, lasciando l'acqua limpida in superficie e i fanghi sul fondo.
Come funziona un chiarificatore
Un chiarificatore funziona riducendo la velocità del flusso, in modo che le particelle sospese si depositino sul fondo, dove un raschiatore a movimento lento le spinge verso una tramoggia di raccolta dei fanghi per lo smaltimento. L’acqua chiarificata trabocca da uno stramazzo in superficie e prosegue verso la fase successiva. Le quattro fasi riportate di seguito descrivono un ciclo tipico.
- Entrata e distribuzione del flusso. L'acqua entra attraverso un pozzetto centrale o un deflettore di distribuzione che distribuisce il flusso in modo uniforme e ne riduce la velocità, consentendo così l'inizio della sedimentazione.
- Assestamento. Nella zona di sedimentazione tranquilla, le particelle più pesanti dell’acqua affondano verso il fondo. La coagulazione chimica a monte accelera la sedimentazione delle particelle fini.
- Raccolta dei fanghi. Un raschiatore rotante o mobile convoglia i fanghi depositati verso una tramoggia centrale o terminale per il loro pompaggio.
- Troppo effluente. L'acqua chiarificata sale e trabocca da una diga perimetrale, lasciando il serbatoio praticamente privo di solidi sospesi.
Chiarificatori primari e secondari
I chiarificatori primari e secondari svolgono la stessa funzione fisica in punti diversi dell'impianto. Il chiarificatore primario rimuove i solidi sedimentabili dalle acque reflue grezze prima del trattamento biologico. Il chiarificatore secondario separa i fanghi biologici dall'acqua trattata dopo la fase di aerazione. La tabella seguente illustra le differenze tra i due.
| Fattore | Chiarificatore primario | Chiarificatore secondario |
|---|---|---|
| Posizione | Prima del trattamento biologico | Dopo la fase di aerazione / fase biologica |
| Elimina | Solidi sospesi grezzi, sabbia, alcune sostanze organiche | Fiocchi biologici (fango attivo) |
| Tipo di fango | Fanghi primari | Fase secondaria / fango attivo di ritorno |
| Obiettivo principale | Ridurre l'impatto sulla biota a valle | Garantire un effluente finale limpido |
Tipi di chiarificatori
I chiarificatori sono disponibili in diverse configurazioni e la scelta del modello più adatto dipende dall'ingombro, dalla portata e dalla velocità di sedimentazione dei solidi. I tre modelli riportati di seguito soddisfano la maggior parte delle esigenze industriali e municipali.
Chiarificatori convenzionali circolari e rettangolari
Il design classico: un grande serbatoio circolare o rettangolare dotato di un raschiatore rotante o traslante. È semplice, affidabile e in grado di gestire portate elevate, ma richiede un ingombro notevole poiché l’intera area di decantazione si trova su un unico piano.
Clarificatori a lamelle (a piastre inclinate)
UN Chiarificatore a lamelle all’interno del serbatoio sono disposte a strati delle piastre inclinate, che moltiplicano la superficie effettiva di sedimentazione occupando solo una frazione dello spazio a pavimento. Le particelle si depositano sulle piastre e scivolano verso la tramoggia di raccolta dei fanghi. A parità di portata, un’unità a lamelle può avere dimensioni pari a una frazione di quelle di un chiarificatore convenzionale, il che la rende la scelta più pratica nei casi in cui lo spazio a disposizione sia limitato.
La flottazione come alternativa
Quando i solidi sono più leggeri dell'acqua — olio, grasso, fibre o flocculi leggeri coagulati chimicamente — la sedimentazione risulta difficile. In questi casi, un sistema di flottazione ad aria disciolta (DAF) fa galleggiare in superficie le sostanze contaminanti invece di farle depositarsi sul fondo. È la soluzione standard per i carichi oleosi o galleggianti che un chiarificatore a gravità non è in grado di trattenere.
Come scegliere un chiarificatore
La scelta di un chiarificatore per acque reflue dipende dalla quantità di solidi presenti, dalla portata e dallo spazio a disposizione. Valuta attentamente questi fattori prima di scegliere un serbatoio.
- Densità dei solidi. I solidi densi e a sedimentazione rapida sono adatti a un chiarificatore a gravità; i solidi leggeri o oleosi richiedono invece la flottazione.
- Impronta ecologica. Quando lo spazio è limitato, un chiarificatore a lamelle offre la stessa superficie di sedimentazione occupando uno spazio molto inferiore rispetto a una vasca convenzionale.
- Flusso e variabilità. Dimensionare in base alla portata di picco con un margine di sicurezza e aggiungere un dispositivo di equalizzazione a monte se la portata e la concentrazione di solidi variano nel corso della giornata.
- Carico superficiale. Adatta la portata di sfioro alla velocità di sedimentazione dei solidi: se la imposti a un valore troppo elevato, i solidi finiranno per superare lo sfioro.
- Gestione dei fanghi. Pianificare le modalità di addensamento e disidratazione dei fanghi raccolti; l’efficacia del chiarificatore dipende in larga misura dal processo di trattamento dei fanghi a valle.
Per avere un quadro completo del ruolo che il chiarimento riveste all’interno di un processo di trattamento, consulta il nostro Guida al trattamento delle acque reflue a ciclo chiuso.
Domande frequenti
Un chiarificatore è una vasca di decantazione che separa i solidi sospesi dall'acqua per effetto della forza di gravità. Il flusso dell'acqua rallenta, consentendo alle particelle di depositarsi sul fondo sotto forma di fango, mentre l'effluente limpido trabocca dalla parte superiore. Viene utilizzato per ridurre i solidi sospesi e la torbidità prima o dopo il trattamento biologico.
Un chiarificatore primario rimuove i solidi sedimentabili dalle acque reflue grezze prima del trattamento biologico. Un chiarificatore secondario separa i fiocchi biologici (fango attivo) dall'acqua trattata dopo l'aerazione, in modo da ottenere un effluente finale limpido. Stessi principi fisici, punti diversi dell'impianto.
Rallenta il flusso dell'acqua in modo che le particelle in sospensione si depositino sul fondo, dove un raschiatore le raccoglie in una tramoggia per i fanghi. L'acqua chiarificata trabocca da uno stramazzo in superficie e passa alla fase successiva. La coagulazione chimica a monte favorisce una più rapida sedimentazione delle particelle fini.
Un chiarificatore a lamelle utilizza piastre inclinate sovrapposte per moltiplicare la superficie di sedimentazione all’interno di un serbatoio di piccole dimensioni. Le particelle si depositano sulle piastre e scivolano verso la tramoggia; in questo modo, il chiarificatore tratta la stessa portata occupando solo una frazione dello spazio richiesto da un chiarificatore convenzionale. È ideale per siti in cui lo spazio a disposizione è limitato.
Per i solidi densi e a sedimentazione rapida, utilizzare un chiarificatore a gravità o a lamelle. Quando i contaminanti sono leggeri o oleosi — olio, grasso, fibre o flocchi leggeri coagulati chimicamente — è opportuno utilizzare un sistema DAF, poiché la flottazione li fa galleggiare anziché attendere che affondino. Molti impianti utilizzano entrambi i sistemi in sequenza.
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