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ELEMENTI FONDAMENTALI E SCOPO DEL TRATTAMENTODELLE ACQUE E RELATIVE TECNOLOGIEContenuto 1. CARATTERISTICHE DI BASE E SCOPO DEL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE.1.1 Introduzione 1.2. Obiettivi del trattamento delle acque. 1.3. Tipi di inquinanti 1.4. Identificazione delle impurità 1.5. Sequenza del trattamento 2. PROCEDIMENTI DEL TRATTAMENTO BASE2.1. PRE-SEPARAZIONE / FILTRAZIONE 2.2. SEPARAZIONE A DEPOSITO 2.3. FLOTTAZIONE (ARIA) 2.4. COAGULAZIONE - FLOCCULAZIONE 2.5. TRATTAMENTO BIOLOGICO 2.6. SEPARAZIONE DEI FANGHI DALL’ ACQUA 2.7. ALTRE TECNOLOGIE 3. TIPOLOGIE 4. APPENDICE 4.1. INTRODUZIONE 4.2. SCELTA DELLA TECNOLOGIA 4.3. PERIODO DI PROGETTAZIONE, COSTRUZIONE E INSTALLAZIONE 4.4. PERIODO DI AVVIO / FUNZIONAMENTO / MANUTENZIONE
1. CARATTERISTICHE DI BASE E SCOPO DEL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE
1.1. Introduzione
In questo capitolo viene esaminato lo scopo del trattamento. Vengono descritti a grandi linee i metodi del trattamento allo scopo di familiarizzare con questo argomento. 1.2. Obbiettivi del trattamento delle acque
a) Controllo dell’ inquinamento
Il sistema ecologico ha una grande abilità nel trattare le acque inquinate. Tuttavia lo sviluppo industriale ha creato una situazione dove l’ equilibrio naturale viene compromesso. Lo scopo del trattamento delle acque reflue è di ripristinare l’ equilibrio naturale riducendo il tasso di inquinamento ad un livello compatibile con la natura. Poiché la nostra acqua potabile deriva da risorse naturali è essenziale per la nostra salute e la nostra futura esistenza mantenere l’equilibrio ecologico. Inoltre la fauna ittica può essere compromessa da eccessivo inquinamento (già ben noto è l’avvelenamento da mercurio). Altri scopi di controllo dell’ inquinamento possono essere : prevenzione degli odori (esalazioni), difesa della salute pubblica (nuoto) e recupero di materiali costosi.
b) Preparazione dell’ acqua potabile
La buona qualità dell’ acqua potabile è la base della nostra esistenza. Deve essere chiara, inodore, incolore, esente da batteri e virus. A tale scopo, l’acqua che normalmente deriva da fiumi, laghi o pozzi deve essere sottoposta a vari livelli di trattamento.
c) Preparazione del procedimento
L’ acqua usata per l’alimentazione delle caldaie, per il raffreddamento o per la produzione di bevande analcoliche, birra, ecc., deve diventare pura, talvolta la qualità richiesta deve essere superiore a quella dell’ acqua potabile. L’ acqua derivante da fiumi, laghi o pozzi deve essere opportunamente trattata al fine di raggiungere la qualità desiderata.
d) Recupero del prodotto
In certi casi lo scopo del trattamento sarà il recupero del prodotto dalle acque reflue. Generalmente tale prodotto è di grande valore oppure il costo del recupero é inferiore al valore del prodotto.
Un esempio può essere il recupero di stagno e oro nelle miniere, e petrolio nell’industria petrolchimica. Grassi e proteine nell’industria alimentare.
1.3. Tipi di inquinantiIl tipo di procedimento o metodologia richiesto per il trattamento delle acque dipenderà dal tipo di inquinanti presenti nell’ acqua. Avremo la seguente classifica generale di inquinanti : Organica - sospesa : goccioline di olio/grasso nell’ acqua Organica - colloidale : latte, sangue Organica - disciolta : acqua zuccherina, sangue
Inorganica - sospesa : sabbia nell’ acqua Inorganica - colloidale : argilla nell’ acqua (colore scuro) Inorganica - disciolta : sale nell’ acqua
1.4. Identificazione delle impuritàNella maggior parte dei casi saremo in grado di identificare il tipo di impurità dell’ acqua. Un semplice colpo d’occhio può dirci se l’ impurità è :
- sospesa chiaro movimento dell’ impurità, acqua chiara visibile - colloidale aspetto lattiginoso, impossibile identificare fasi separate - disciolta soluzione chiara, può essere colorata ma chiara.
Le impurità sospese tipo sabbia e particelle di grasso si muoveranno in una direzione precisa (su o giù) e possono essere facilmente identificate nell’acqua chiara. In un’emulsione di acqua olio/grasso, o sangue, possiamo vedere solamente una fase e le impurità non possono essere individuate poiché le medesime formano un’unica fase con l’ acqua. L’ identificazione è sovente resa più difficile a causa di una combinazione di impurità. E’ molto comune trovare tutti e tre i tipi di impurità presenti in un’unica acqua reflua. L’ identificazione e la quantificazione può in tal caso essere fatta solamente tramite analisi chimiche e fisiche. 1.5. Sequenza del trattamentoPoiché la maggior parte delle acque reflue contiene parecchi inquinanti, si richiede di solito una sequenza dei metodi di trattamento al fine di raggiungere l’ obbiettivo finale. La sequenza comunemente usata è la seguente : Iniziare col rimuovere le particelle più grandi e finire con le più piccole : grossolane-sospese-colloidali-organiche disciolte-inorganiche disciolte Allo scopo di determinare le azioni necessarie e trovare il procedimento più economico si dovrà effettuare un’analisi completa dell’ acqua. In certi casi una combinazione di due attività all’ interno di un singolo procedimento può risultare più economica che due procedimenti separati. Tuttavia in generale ogni fase del procedimento sarà più efficace nel rimuovere il tipo di impurità di sua pertinenza. Se le impurità del passaggio precedente (rimozione di solidi colloidali in organiche disciolte) devono essere anch’esse eliminate si avrà una minore efficienza (trattamento biologico, filtrazione con sabbia, osmosi inversa). Il prossimo capitolo tratterà i metodi del trattamento base. La sequenza sarà in conformità con quella descritta qui sopra. 2. PROCEDIMENTI DEL TRATTAMENTO BASE
Esistono molte ditte nel campo del trattamento delle acque, tutte presenti sul mercato con differenti tipi di equipaggiamenti, tuttavia tutte le attrezzature e le metodologie saranno basate sui metodi attualmente disponibili per il trattamento delle acque. Le tecnologie avanzate controllano le impurità ed i metodi per migliorare e perfezionare l’ efficienza dei trattamenti base. I procedimenti del trattamento base sono : a) Pre-separazione/filtrazione b) Separazione a deposito c) Flottazione dell’ aria d) Coagulazione – Flocculazione e) Trattamento biologico f) Separazione dei fanghi dall’acqua g) Altre tecnologie. 2.1. PRE-SEPARAZIONE / FILTRAZIONE
FUNZIONAMENTO : Il filtro è generalmente la prima parte di un impianto trattamento acque e deve trattenere le particelle solide che potrebbero danneggiare l’impianto (pompe), bloccare la linea di lavorazione o depositarsi nei serbatoi. PRINCIPIO BASE : La filtrazione è basata sulla ritenzione dei solidi che sono più grandi dei buchi/fessure della superficie del filtro.
MODELLI PIU’ COMUNI : 1. Filtri a maglia larga : – Filtri a barra manuale – Filtri a barra automatica (rastrelli per acque)
- Caratteristiche : Questi filtri sono generalmente installati sui sistemi di drenaggio e non richiedono pompaggio. Tali filtri sono in grado di trattenere grossi frammenti, la larghezza standard della fessura è di 6-10 mm, la larghezza minima è 1 mm. La larghezza della fessura determina la dimensione delle particelle trattenute.
- Applicazioni : trattamento delle acque reflue, sistemi di raccolta dell’ acqua piovana. 2. Filtri a maglia sottile : - Filtri ricurvi - Filtri rotanti alimentati esternamente - Filtri rotanti alimentati internamente Caratteristiche : Questi filtri sono generalmente alimentati tramite pompe, quindi i detriti più grossi non dovranno essere superiori alla misura che la pompa è in grado di trattare. Questi filtri sono di solito costruiti in acciaio inossidabile, sia del tipo a forma di cuneo che del tipo a piastra perforata . I filtri devono essere corredati di un sistema di pulizia per minimizzare i rischi di occlusione. La larghezza standard della fessura è di 0.5-1 mm, la larghezza minima è 0.15 mm (150 micron).
- Applicazioni : macelli, industrie del pesce, concerie, cartiere, industrie della pasta, industrie tessili. 2.2. SEPARAZIONE A DEPOSITO
COMPITO : La separazione a deposito è un sistema a basso costo per rimuovere le particelle solide visibili dalle acque reflue. Ciò ridurrà il sovraccarico di qualsiasi trattamento chimico ed è essenziale come pre-trattamento prima di un procedimento biologico, poiché il medesimo può essere ostacolato da solidi e olio.
PRINCIPIO BASE : Un separatore gravitazionale deve rimuovere le impurità (solidi e olio) che hanno una notevole differenza in peso specifico con l’ acqua e sono grandi abbastanza da depositarsi, galleggiare autonomamente (solidi sospesi) o possono essere centrifugati. E’ basato sulla legge di Stokes, che stabilisce che la velocità di separazione dipende dalla misura delle particelle e dal peso specifico. L’ area di separazione del separatore ne determina l’efficienza. Tale area è in relazione con la portata d’acqua. MODELLI PIU’ COMUNI : 1. Chiarificatori all’ aperto - rettangolari : separatori di olio API, - circolari : serbatoi Dortmund, depuratori con raschiatore - Caratteristiche : Nei serbatoi all’aperto l’ area effettiva è la stessa dell’area totale, tuttavia tali serbatoi possono essere molto grandi. La normale velocità di separazione varia da 0.5 m/h per i fanghi attivi a 5 m/h per i separatori d’olio (tipo API).
- Applicazioni : pre-separatori per industrie olearie, industrie amidacee, chiarificatori finali negli impianti per il trattamento delle acque reflue.
2. Decantatori a piastre / separatori d’olio - Piastre ondulate (counter current, cross-flow) - Tube settlers - CPI - Caratteristiche : Separatori d’olio e decantatori possono essere costruiti in maniera molto compatta installando piastre parallele sotto un angolo di 60°. Ciò può ridurre la superficie della base di 5-10 volte e migliorare la prestazione grazie al flusso ben controllato ed ai tempi brevi di ritenzione (il che evita la fermentazione di materiali organici). La velocità di separazione varia da 0.25-1.5 m/h, la misura delle particelle da 30 a 100 micron.
- Applicazioni : Industrie amidacee, raffinerie di petrolio, industrie automobilistiche, industrie di vernici, industrie metallurgiche.
2.3. FLOTTAZIONE (ARIA)FUNZIONAMENTO : Il FUNZIONAMENTO è simile a quello della separazione a deposito, solo che in questo caso è di tipo avanzata. Tale tecnologia si applica laddove i solidi e i grassi sono presenti contemporaneamente, rendendo difficile la separazione naturale. Un'altra caratteristica abituale è l’effettiva rimozione e l’inspessimento del materiale flocculato.
PRINCIPI BASILARI : La flottazione dell’aria accresce la separazione gravitazionale combinando le particelle con le bolle d’aria per dare sufficiente spinta di galleggiamento alle particelle. Le bolle d’aria possono essere introdotte tramite dispersione o tramite il procedimento dell’aria disciolta. Quest’ultimo procedimento fornisce bolle d’aria più piccole ed è più delicato, pur essendo più efficace.
MODELLI PIU’ COMUNI : 1. Flottazione di aria indotta - rettangolare e circolare
- Caratteristiche : L’ aria viene introdotta tramite aria dispersa, che viene pompata sotto pressione, all’interno del liquido. Le bolle d’aria sono di circa 100 micron. Il carico idraulico è generalmente 10-15 m/h. Può essere usato per rafforzare la separazione dei grassi.
- Applicazioni : industrie addette alla ristorazione, industrie olearie (per uso commestibile), industrie petrolchimiche.
2. Impianti aperti di flottazione ad aria disciolta - rettangolari - circolari
- Caratteristiche : L’aria viene disciolta in un flusso d’acqua a ricircolo sotto una pressione di 500 kPa. Tramite appositi impianti di aerazione (alcuni sono brevettati, tipo N.W.T.) vengono formate delle bollicine d’aria di 30-50 micron. Gli impianti all’ aperto sono comunemente usati per gli scarichi fortemente inquinati o flottazione di fanghi attivi. Il carico idraulico è mediamente sotto i 5 m/h, secondo la quantità di fango.
- Applicazioni : cascami di lana, separazione di fanghi attivi, industrie trattamento carni. 3. Impianti di flottazione (ad aria) a piastra - rettangolare - Caratteristiche : Il procedimento di aria dispersa è lo stesso dell’ impianto a cielo aperto. Le piastre parallele aumentano l’area di separazione, dando un sistema di flottazione compatta capace di trattare efficacemente grandi portate d’acqua (fino a 1000 m3/h in un’unità). Il normale carico idraulico è di 2-2.5 m/h, lo spazio necessario è di 8-10 m3/h/m2 (area). - Applicazioni : industrie trattamento carni, cartiere, industrie tessili, concerie, industrie casearie, raffinerie, impianti petrolchimici, industrie olearie (per uso commestibile). 2.4. COAGULAZIONE - FLOCCULAZIONE
FUNZIONAMENTO : La coagulazione e la flocculazione devono trasformare le particelle colloidali tipo emulsioni di olio, proteine (latte) e grassi in una sostanza separabile (tramite separazione a deposito o flottazione). Sono anche usate per precipitare materiali disciolti, tipo metalli leggeri, fosfati, ecc. La coagulazione-flocculazione consiste nel rimuovere la maggior parte o tutti i materiali non disciolti, riducendo così il carico ad un trattamento biologico. Serve anche a recuperare prodotti costosi, tipo proteine, grassi, oli. La selezione dei prodotti chimici per tale procedimento è vitale per il riutilizzo del materiale recuperato. Il procedimento è sempre usato in combinazione con un sistema di rimozione (separatori). PRINCIPIO BASE : Le particelle colloidali non possono essere separate tramite gravità poiché non sono separabili dall’ acqua. Ciò è causato da : 1) la misura delle particelle, che sono talmente piccole da essere sospese e non in grado di depositarsi o 2) uno strato all’esterno di ogni particella, che fa sì che esse si respingano a vicenda (potenziale Zeta). La flocculazione comprende due fasi : 1) Coagulazione : interagire in modo tale da ridurre il potenziale Zeta 2) Flocculazione : agglomerazione delle particelle.
I coagulanti sono prodotti ad alto potenziale, tipo il ferro (Fe3+), l’alluminio (Al3+) o molecole organiche. Essi vengono dosati con le acque di scarico a condizioni molto turbolente per effettuare la coagulazione. La coagulazione può durare da pochi secondi a parecchi minuti (di solito meno di un minuto). Dopo che la coagulazione è completata viene aggiunto il flocculante, una lunga catena di polimeri, al fine di formare un flocculo separabile. La selezione di coagulanti, flocculanti e condizioni di flocculazione può influenzare fortemente la qualità e i successivi impieghi dei fanghi. MODELLI PIU’ COMUNI1. Flocculatore a tubo
- Caratteristiche : Tutti i procedimenti, coagulazione, neutralizzazione, flocculazione, aerazione, monitoraggio, hanno luogo in un unico condotto. La turbolenza (miscelatura) viene adattata alle esigenze cambiando il diametro della tubazione. Non sono richiesti ulteriori miscelatori, non c’è distribuzione di tempo di ritenzione, permettendo così al progettista di dimensionare il reattore. Il normale tempo di ritenzione è 20-40 secondi. I vantaggi sono : compattezza, nessuna parte mobile, condizioni di processo ben definite. - Applicazioni : industrie
trattamento carni, cartiere, industrie tessili, casearie, impianti
petrolchimici, metallurgici,
industrie olearie (per uso commestibile).
2. Serbatoio di reazione - Caratteristiche : I serbatoi sono usati per procedimenti con lunghi tempi di reazione (>2 min.), laddove tali serbatoi necessitino di essere sovradimensionati per garantire sufficiente espletamento della reazione. Normali tempi di ritenzione : 5-15 min. E’ necessario un serbatoio per ogni fase del procedimento. Lo svantaggio è costituito dal fatto che all’interno del serbatoio il grado di miscelazione non è lo stesso ovunque. - Applicazioni : neutralizzazione con calce, coagulazione di acqua potabile.
2.5. TRATTAMENTO BIOLOGICO
FUNZIONAMENTO Il compito del trattamento biologico è generalmente di rendere accettabile la qualità delle acque reflue per scaricare a cielo aperto. Il trattamento biologico trasforma le materie organiche (disciolte), tipo zuccheri, amidi, in biossido di carbonio, acqua e biomassa. In condizioni anaerobiche la materia organica è parzialmente trasformata in metano. Il trattamento biologico è anche usato per ridurre o rimuovere i composti di azoto tipo ammoniaca, nitrati e l’azoto contenuto nelle proteine. Inoltre è possibile ridurre la concentrazione di fosfati.
PRINCIPIO BASE La biomassa è miscelata con l’acqua di scarico e contiene il “cibo” e l’aria. La biomassa assorbe la materia organica, prende l’ossigeno dall’ aria e digerisce il “cibo”. Di conseguenza si verifica la produzione di biossido di carbonio, acqua e nuove celle di biomassa. In condizioni aerobiche l’ammoniaca e l’azoto organico vengono trasformati in nitrati. La denitrificazione dei nitrati può essere raggiunta se la materia organica è disponibile e se c’è assenza di aria. La rimozione dei fosfati biologici può essere realizzata se richiesta e se le specifiche condizioni prevalgono.
MODELLI PIU’ COMUNI 1. Reattore a intermittenza (SBR = Sequence Batch Reactor))
- Caratteristiche : In un serbatoio SBR tutti i procedimenti vengono eseguiti in un singolo serbatoio. La normale sequenza è : Riempire+Aerare – Aerare – Depositare – Decantare. La rimozione di azoto e la rimozione di fosforo saranno eseguite tramite condizioni specifiche durante il ciclo di riempimento. La SBR è molto flessibile, facilmente adattabile alle varie condizioni e può sostenere bene gli eccessi di carico. E’ meno sensibile ai problemi di bulking dei fanghi. E’ estremamente semplice. Il flusso continuo può essere controllato usando due serbatoi SBR. Lo svantaggio può essere rappresentato dal breve periodo di decantazione (4-6 ora/batch ).
- Applicazioni : niente di speciale, meno comune per scarichi relativamente puliti (BOD di 100-300 mg/l). 2 . Convenzionale : Serbatoio di aerazione (+ zona senza ossigeno) + chiarificatore (comprensivo di vasche di ossidazione) - serbatoio di aerazione + depuratore - anoxic + serbatoio di aerazione + chiarificatore - vasca di ossidazione + chiarificatore - ognuna delle opzioni suddette con flottazione al posto del chiarificatore. - Caratteristiche : L’acqua reflua è trattata in un serbatoio a uno o due scomparti, a seconda della presenza e della necessità di azoto. Dopo che il trattamento biologico è completato la miscela di acqua reflua e biomassa confluisce in un chiarificatore, laddove la biomassa si deposita e lo scarico depurato viene eliminato. La biomassa viene riportata nel serbatoio di trattamento; il flusso d’acqua è continuo anche se ciò comporta un maggior rischio di bulking dei fanghi. La flottazione può essere usata al posto di un chiarificatore in caso di spazio ristretto o in caso di impellenti necessità. La flottazione riduce i problemi di accumulo dei fanghi. Aumenta la concentrazione dei fanghi, permettendo al serbatoio di aerazione di operare ad una più alta concentrazione di biomassa, riducendo in tal modo la misura del serbatoio. - Applicazioni : scarichi leggermente inquinati di industrie con 24 ore di emissione.
3. Sistemi a crescita assegnata - Biofiltri - Biodischi rotanti - Biostrati sommersi - Filtri a gocciolamento
- Caratteristiche : Nei filtri a crescita assegnata vengono installati alcuni strumenti, sui quali la biomassa continua a depositarsi. La conseguenza è la crescita specifica di biomassa. Il vantaggio consiste in un sistema compatto e una minore produzione di fanghi. Lo svantaggio consiste nel fatto che è più sensibile a sovraccarichi, maggiore investimento di capitali, rischio di ostruzione o intasamento dello strumento. Sovente sono necessari serbatoi molto capienti eliminando così il vantaggio dello spazio di questa soluzione. - Applicazione : Il sistema non è attualmente competitivo sul mercato. 4. Sistemi di trattamento biologici anaerobici - Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) - Filtro anaerobico - Caratteristiche : I sistemi anaerobici tipo UASB sono adatti ad acque reflue di grande portata (principalmente COD). Il vantaggio è rappresentato dalla produzione di gas metano che può essere usato per riscaldare l’acqua di scarico. Per acque reflue di piccola portata a bassa temperatura è inadeguato. Il procedimento opera al meglio a 32-37°C or a 50-55°C. La produzione di fanghi è molto limitata. Gli svantaggi sono rappresentati dalla complessità del sistema, dal costo di investimento, dall’addestramento del personale.
- Applicazioni : industrie amidacee, zucchero, fabbriche di birra. 2.6. SEPARAZIONE DEI FANGHI DALL’ ACQUA
FUNZIONAMENTO I vari fanghi che vengono prodotti nelle fasi di pretrattamento o trattamento biologico contengono generalmente tra 90 e 99% di acqua. Per la rimozione di questi fanghi conviene sovente ridurre tale volume per minimizzare i costi. In alcuni casi è necessario un contenuto minino di solidi asciutti.
PRINCIPIO BASE L’ acqua viene estratta dal fango tramite filtrazione (pressa a nastro, pressa a filtro) o tramite forza centrifuga (centrifuga). Poiché l’operazione viene eseguita sulle particelle di fango è generalmente necessario trattare i fanghi tramite i flocculanti per raggiungere la separazione tra solidi e acqua. Dopo la depurazione si può arrivare ad una concentrazione dei solidi tra 12 e 40%. MODELLI PIU’ COMUNI 1. Centrifuga - Caratteristiche : Il fango viene versato in un tamburo, parzialmente conico, con una vite interna che comanda il movimento dei solidi sgocciolati e che ruota ad alta velocità (3000-5000 rpm) per spremere l’acqua fuori dai fanghi tramite forza gravitazionale. Generalmente il consumo di flocculante è maggiore rispetto agli altri sistemi ed il consumo di energia è un po’ più elevato. Non è richiesta acqua di lavaggio e la presenza dell’operatore può essere ridotta. In alcuni casi si possono espletare tre fasi (solidi, acqua, olio). - Applicazioni : fanghi chimici, fanghi attivi, grandi quantità. 2. Pressa a nastro - cinghia pretrattamento (di sgocciolamento) - pressa normale - pressa ad alta pressione.
- Caratteristiche : Il fango, che è pretrattato con flocculante, viene sgocciolato tra due nastri a setaccio, la pressione dei nastri ed il movimento determinano il risultato finale. Le presse a nastro garantiscono un’operazione costante con un’appropriata pulizia dei nastri. Il flocculante ed il consumo di energia è inferiore rispetto al decantatore.
- Applicazioni : fanghi chimici, fanghi attivi, quantità inferiori alla media. 3. Pressa a filtro - pressa a piastra - pressa a membrana
- Caratteristiche : Il fango è pretrattato, talvolta con calce o tramite filtri e convogliato in compartimenti corredati di filtri di tessuto. La pompa di alimentazione continua a pressurizzare il fango dopo che la pressa è piena, provocando la fuoriuscita dell’ acqua. Quando il limite di pressione viene raggiunto o quando non c’è più acqua da spremere, il procedimento è finito. Le piastre vengono aperte per lasciar cadere i cascami. E’ un procedimento molto laborioso che può essere automatizzato, ma richiede comunque attenzione. E’ possibile che si raggiunga un alto contenuto di solidi (fino a 40-45%). - Applicazioni : piccole quantità di fango, fanghi oleosi.
2.7. ALTRE TECNOLOGIE
In alcuni casi nel trattamento delle acque reflue vengono anche usate le sottoindicate tecnologie. L’utilizzo di tali tecnologie, qualora non impiegate in piccole quantità, è tuttora in fase sperimentale. 1. Micro filtrazione : filtro a membrana per rimozione dei solidi dall’acqua 0.1-20 micron 2. Ultra filtrazione : rimozione di grandi macromolecole, disciolte in acqua (5-20 nm) 3. Osmosi inversa : rimozione di sali tramite differenza di pressione osmotica 4. Filtrazione tramite sabbia : rimozione di solidi mediante il passaggio dell’acqua di scarico attraverso uno strato di sabbia 5. Filtro a carboni attivi : rimozione di macromolecole organiche tramite elementi porosi, tipo carboni attivi 6. Ossidazione avanzata : ossidazione chimica con ozono o perossido in combinazione con catalizzatori o luce UV, per rimuovere materia organica non biodegradabile, tipo idrocarburi alogenati.
3. TIPOLOGIE
Nel capitolo precedente abbiamo esaminato individualmente i tipi di inquinanti e valutato tutte le possibili tecnologie. Le acque reflue raramente contengono un solo tipo di inquinante e la selezione delle fasi di procedimento dipende da molti fattori. Non possono essere tutti valutati in questo documento. Qui di seguito vengono riportati tre casi, così come sono stati installati e come sono operanti, per visualizzare come le varie tecnologie si sono adattate all’interno di un sistema globale e quale è il risultato finale.
CASO 1 : Fabbrica di patatine fritte Questa fabbrica produce patatine fritte ricavate da patate fresche. I procedimenti di produzione includono lavaggio e pelatura delle patate, il che genera inquinanti tipo sabbia, argilla, amido, bucce; infine le patate vengono tagliate, cotte e fritte. Gli ultimi procedimenti generano grassi, amidi, materia organica disciolta. Lo scarico viene immesso in un torrente, deve quindi essere conforme alle leggi per gli scarichi in acque pubbliche. Tenendo in considerazione le esigenze su BOD e sull’azoto il trattamento finale doveva necessariamente essere biologico aerobico. La quantità di solidi sospesi era molto alta, e quindi è stato installato un filtro a sabbia come depuratore finale. Il trattamento aerobico è preceduto da un reattore UASB, che si presentava economico a livello COD e ad una media temperatura dell’ acqua. Per garantire un funzionamento soddisfacente dell’ UASB, è stato necessario rimuovere preventivamente la sabbia, l’argilla e l’amido solido.
CASO 2 : Macello e stabilimento per la lavorazione della carne Le acque reflue di questo tipo di industria contengono peli, pelle, ossa, scarti di carne, grassi, sangue, tessuti cellulari, sabbia e sedimenti derivanti dalla pulizia. Anche questo trattamento deve essere conforme alle leggi per gli scarichi in acque pubbliche. Il trattamento finale è biologico aerobico con nitrificazione e denitrificazione, poiché l' acqua contiene un alto tasso di azoto. Il pretrattamento consiste in una flottazione di grasso per proteggere il trattamento biologico. In alternativa si sarebbe potuto procedere ad una fase di flocculazione al fine di ridurre la portata del trattamento biologico. La produzione di fanghi e i metodi di eliminazione insieme ad una maggiore complessità di operazioni erano argomenti a sfavore. L’ UASB non è adatto per alti tassi di azoto contenenti scarichi poiché crea uno squilibrio nel trattamento aerobico in BOD e azoto. (L’UASB non elimina l’azoto). Come primo passo vengono rimossi i rifiuti tramite un filtro per salvaguardare l’impianto di flottazione.
CASO 3 : Pulizia di serbatoi La pulizia interna dei serbatoi dà origine ad ogni tipo di inquinanti, specialmente laddove gli impianti di lavaggio sono adibiti alla pulizia di ogni tipo di serbatoio. Lo scarico viene immesso nella fogna pubblica ma non è ancora a norma di legge. Il trattamento finale è aerobico, mediante reattore ad intermittenza, per garantire la massima resistenza agli eccessi di carico. Il pretrattamento viene effettuato tramite un impianto di flocculazione-flottazione che deve rimuovere la massa di tutte le sostanze chimiche e tossiche, e nondimeno adattare il carico al trattamento biologico. Un grande serbatoio prima della fase flocculazione-flottazione esegue lo stesso adattamento allo scopo di facilitare l’intero processo, con un minimo di modifiche dei dosaggi chimici. Per prevenire strati galleggianti e sedimentazioni l’acqua viene passata dapprima attraverso un separatore a deposito per raccogliere le scorie del materiale. Ciò impedisce anche la perdita del prodotto nell’ acqua di scarico. Per l’acqua altamente tossica viene usato uno speciale pretrattamento con flocculazione-flottazione e carboni attivi.
TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE
La strategia per installare, far funzionare e controllare un impianto per il trattamento delle acque reflue con il miglior uso delle risorse e dei mezzi a disposizione assicurando nel contempo la massima garanzia nell’ ottenere gli scarichi
richiesti a norma di legge
4. APPENDICE
4.1. INTRODUZIONE
La buona conduzione di un impianto per il trattamento delle acque reflue incomincia con la selezione delle fasi del procedimento. Oltre agli aspetti tecnici e legislativi ci sono altri aspetti che sono importanti per garantire una corretta conduzione dell’ impianto, sicura e costante nel tempo e che soddisfi i requisiti imposti dalla legge con il minimo esborso. In questo documento presentiamo i punti più importanti della conduzione dell’ impianto. Tale documento non considera sistemi pronti per l’uso. 4.2. SCELTA DELLA TECNOLOGIANella fase di scelta della tecnologia vengono presi in considerazione i fattori più importanti nella conduzione dell’ impianto. I punti principali sono : - ENERGIA ELETTRICA Disponibilità di energia elettrica; analizzare cioè se sono installati motori ad alta potenza, se la fornitura di energia è adeguata o se i cavi e le stazioni sussidiarie potranno sovraccaricarsi.
- PRODOTTI CHIMICI Analizzare i prezzi, le condizioni di consegna e la disponibilità di prodotti chimici. Raffrontare i prezzi dei prodotti chimici con i costi dell’energia elettrica, allo scopo di verificare la convenienza del trattamento chimico in rapporto al trattamento biologico.
- ORGANIZZAZIONE La struttura dell’organizzazione può influire sulla scelta della tecnologia. Per esempio, gli operatori possono essere disponibili durante il giorno mentre il reparto di manutenzione è disponibile 24 ore su 24. In tal caso le attività operative devono essere eseguite durante le ore diurne.
- ABILITA’ DELL’ OPERATORE Differenti metodi di trattamento richiedono differenti livelli di abilità e la disponibilità all’interno della ditta o in loco; il costo può influire sulla decisione.
- SMALTIMENTO DEI FANGHI Lo smaltimento o il riutilizzo dei fanghi dipende dalla sua composizione, ma ancor di più dalla situazione locale. Le scorie originate dal cibo possono essere usate per nutrire gli animali, ma ciò non è sempre pratico o attuabile. Lo smaltimento e il trattamento dei fanghi possono essere un fattore molto importante nella conduzione dell‘ impianto. 4.3. PERIODO DI PROGETTAZIONE, COSTRUZIONE E INSTALLAZIONEL’utente finale, cioè il produttore, può assegnare il contratto ad un appaltatore principale o decidere di assegnare il contratto a vari appaltatori (campo tecnologico, civile, elettrico). In entrambi i casi dovrà nominare un direttore di progettazione all’interno della propria organizzazione per controllare il lavoro di progettazione. Oltre agli aspetti tecnici e di hardware, deve essere designata una persona responsabile dei permessi necessari (può essere la stessa persona). Vari specialisti all’interno della ditta possono essere coinvolti nella fase di progetto per garantire che l’impianto sia in conformità con le procedure e i regolamenti della ditta, esperti nel campo di norme e procedure, venditori preferenziali (per lo stoccaggio delle parti di ricambio). Ciò sarà di grande aiuto nella conduzione dell’ impianto. Durante questo periodo dovranno essere scelti gli operatori dell’ impianto. Per un impianto ad alta complessità è consigliabile che gli operatori ricevano addestramento da parte del fornitore o seguano un corso similare in loco prima che l’impianto venga installato. Per ovvi motivi è usuale che l’addestramento venga svolto durante l’installazione, l’avvio e la fase di inizio. E’ buona norma garantire la presenza degli operatori durante l’installazione e l’avvio poiché questa è generalmente una fase che comprende le prove, le cose vengono modificate e talvolta sperimentate. In tale occasione l’operatore può apprendere abbastanza in fretta i particolari e la complessità dell’ impianto. Durante il periodo di costruzione e di installazione la ditta si terrà in contatto con il fornitore dell’ impianto per quanto riguarda il sistema di controllo. Sono disponibili parecchie opzioni : - campioni e analisi tramite il proprio laboratorio - idem tramite laboratorio esterno - adeguata attrezzatura per il trattamento dei campioni installata presso l’impianto - controllo a distanza tramite monitor e modem da parte del fornitore. In tutti i casi ci saranno controlli locali e visivi, nonché le prove richieste, a seconda del tipo di tecnologia usata. Dovrà essere stabilito un programma di controllo dell’ impianto. A questo punto bisognerà decidere se occorrono ulteriori apparecchiature e strumenti per soddisfare le esigenze dell’ impianto. In questo periodo dovranno essere stabiliti i controlli chimici, tipologici, di concentrazione e di volume, in modo da poter scegliere i fornitori più appropriati e definire prezzi e consegne. Per il trattamento biologico generalmente viene richiesta della biomassa derivante da impianti similari; sarà compito del direttore di progettazione del cliente finale fornire tale biomassa e convogliarla verso l’impianto.
4.4. PERIODO DI AVVIO / FUNZIONAMENTO / MANUTENZIONEPrima dell’ avvio dell’ impianto è buona norma fare una verifica di tutte le operazioni e le apparecchiature elettriche. I prodotti chimici non dovranno ancora essere inseriti nei serbatoi di deposito. Come detto prima, gli operatori dovranno essere addestrati durante l’avvio dell’ impianto. Poiché sovente l’intera responsabilità è condivisa con un’altra persona (o reparto) all’interno dell’azienda, è importante coinvolgerla (o coinvolgerlo) nel programma di addestramento. Un elemento importante è la lingua. Se i fornitori dell’ impianto sono stranieri la comunicazione sarà generalmente svolta nelle lingue più comuni (inglese o tedesco); è importante verificare che gli operatori siano padroni di tale lingua. In caso contrario si dovrà trovare una soluzione appropriata (traduzione da parte della persona responsabile o traduttore) per garantire che tutte le informazioni siano trasmesse correttamente. Durante l’avvio e la fase di inizio si dovrà stabilire uno schema di controllo finale. Questo può essere basato sui dati effettivi e sulla regolazione dell’ impianto. Si dovrà sviluppare uno specifico piano di controllo della fase di inizio per i sistemi del tipo trattamento biologico, poiché portare il trattamento biologico ad una fase stabile richiede tempo e modifiche. Il programma di manutenzione sarà consegnato con i manuali, ma dovrà anche essere discusso durante l’avvio e il funzionamento dell’ impianto. |
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Aggiornato il: 13 febbraio 2004 |
