Oggi gli impianti di trattamento delle acque reflue devono depurare con sempre maggior efficienza. Un funzionamento privo di problemi e l’efficienza energetica sono altre caratteristiche ad alta priorità. Per soddisfare queste esigenze è fondamentale che i mixer dell’impianto funzionino correttamente.

Ogni fase del processo di miscelazione, dal trattamento primario a quello dei fanghi, è essenziale per il risultato finale. In questo modulo sarà illustrato il trattamento biologico delle acque reflue.

Restringeremo il campo all’importante processo di miscelazione che ha luogo in questo tipo di impianti. Inoltre, esporremo il punto di vista di Grundfos su come specificare i requisiti di miscelazione per creare un sistema più affidabile ed energeticamente efficiente. Per iniziare, concentriamoci sull’obiettivo della miscelazione.

La miscelazione è una fase cruciale del trattamento delle acque reflue. Essenzialmente, gli scopi principali dei mixer per acque reflue sono miscelare le particelle solide al liquido, mantenerle in sospensione le particelle solide per evitare fenomeni di sedimentazione e creare le condizioni ottimali per il verificarsi dei processi biologici. Senza i mixer, le acque reflue non sarebbero sottoposte ai trattamenti necessari e non potrebbero quindi essere scaricate.

Ogni applicazione con mixer ha i propri requisiti in termini di caratteristiche del fluido, tipo di mixer e forma della vasca. Tuttavia, molti metodi tradizionali usati per specificare i requisiti del mixer non tengono conto di questi fattori e utilizzano la potenza di miscelazione specifica come parametro guida standard.

La potenza di miscelazione specifica è il rapporto tra potenza dell’albero e volume di liquido da miscelare (W/m3). Questo parametro, nel mercato attuale, viene stimato in base all’esperienza e a regole empiriche e garantisce che il mixer svolga la sua funzione. In questo modo vengono però trascurati i fattori esterni e aumenta quindi nettamente il rischio di sovradimensionare i motori con conseguente aumento del consumo energetico e la compromissione del processo e delle caratteristiche dei fanghi e dei fiocchi.

Una buona regola per l’ottimizzazione energetica dei mixer è definire la spinta minore possibile necessaria per l’applicazione. Da questa si ricavano i requisiti per scegliere un motore della giusta taglia per il mixer. Lo definiamo dimensionamento in base al rapporto spinta/potenza. Esaminiamolo più da vicino.

La spinta è un parametro chiave per la miscelazione ed è definita come la quantità totale di moto per unità di tempo trasferita al liquido. La spinta necessaria, invece, è la quantità di moto necessaria per ottenere i risultati desiderati in una specifica applicazione, tenendo conto di tutti i fattori rilevanti, ed è il fulcro del dimensionamento basato sul rapporto spinta/potenza.

La spinta necessaria dipende dall’obiettivo del mixer e dal flusso di massa necessario per raggiungere il giusto livello di miscelazione giusto.

Che si tratti di mantenere in sospensione particelle solide, miscelare liquidi, omogeneizzarli o creare un flusso, occorre comprendere esattamente quanta spinta l’elica deve trasferire all’acqua per ottenere il risultato voluto.

Altri fattori rilevanti sono la reologia del liquido, le dimensioni della vasca e ogni ostacolo che possa influire sulla creazione del flusso di massa, per esempio eventuali pilastri.

Una volta individuate queste variabili, è possibile calcolare la spinta necessaria e scegliere un mixer con il maggiore rapporto spinta/potenza: qual è il mixer che fornisce la spinta necessaria per l’applicazione con il consumo energetico più basso possibile?

Questo metodo di dimensionamento ha diversi vantaggi, primo tra tutti il risparmio energetico. Migliora però anche l’affidabilità, riducendo quindi al minimo i tempi di fermo per manutenzione. In definitiva, questi vantaggi consentono di ridurre i costi di esercizio. Anche i costi complessivi di acquisto possono diminuire, poiché l’ottimizzazione energetica consente di usare motori di taglia inferiore e lo stesso vale per gli altri componenti . A tutto ciò si aggiunge la maggiore affidabilità di un sistema dimensionato correttamente e si ottiene un mixer adeguato alle esigenze dell’impianto che funzionerà per anni senza problemi.

Non è un caso che al giorno d’oggi la spinta e il rapporto spinta/potenza siano fattori chiave dei test descritti nello standard ISO 21630 per i mixer sommersi.

Riassumendo,

se l’obiettivo è risparmiare energia, il metodo di dimensionamento convenzionale basato solo sulla potenza all’albero e sul volume del liquido rappresenta un approccio troppo riduttivo.

Determinando la spinta necessaria la scelta del mixer è più precisa e tiene conto dei fattori esterni specifici dell’applicazione.

Il dimensionamento basato sul rapporto spinta/potenza riduce consumi energetici e costi di acquisto, oltre ad aumentare l’affidabilità.