IV Trattamenti industriali

Trattamenti industriali
1.
Industrie alimentari
Le acque residue prodotte dalle varie industrie alimentari, benchè molto diverse da tipo a tipo di
industria, e talvolta anche da uno stabilimento a un altro dello stesso tipo, presentano tuttavia alcune
caratteristiche comuni, tali da consentire di classificarle sotto lo stesso titolo.
Anzitutto, i liquami provenienti dalle industrie alimentari, e delle fermentazioni sono caratterizzati da
un elevato contenuto di sostanze organiche biodegradabili e, di conseguenza, da un'alta domanda di
ossigeno. Essi pertanto si prestano di solito agevolmente a un trattamento biologico, preferibilmente
aerobio; tuttavia i rapporti tra il carbonio organico e le sostanze nutritizie non sempre sono quelli ideali
per questo tipo di depurazione e pertanto accade talvolta di assistere ad inconvenienti abbastanza
gravi, quali ad es. il bulking o voluminosità dei fanghi attivi e di humus, con relativi fenomeni di
intasamento od addirittura di putrefazione.
Per questo motivo è preferibile, se la situazione locale lo consente, eseguire una depurazione
combinata, nello stesso impianto, degli scarichi industriali e dei liquami della fognatura municipale; in
altri casi si possono aggiungere alle acque residue industriali opportuni correttivi, sotto forma di
reagenti adeguatamente dosati, oppure sostituire o integrare il trattamento biologico con un processo
chimico-fisico ponderatamente scelto secondo le circostanze.
Un'altra caratteristica comune a molti scarichi delle industrie alimentari consiste nell'elevato tenoredi
sostanze solide sospese, che pone il problema della loro separazione e dello smaltimento dei fanghi
così prodotti. Sono invece generalmente assenti sostanze tossiche e ciò favorisce indubbiamente
l'accoglimento di questi effluenti nelle fognature municipali.
Sovente, anche se non sempre, le industrie alimentari hanno un andamento stagionale, legato alle
vicende dell'agricoltura o, almeno, delle punte di produzione che si verificano in determinati periodi
dell'anno, con la conseguenza che gli impianti di depurazione devono essere progettati e
dimensionati in modo da sopportare senza difficoltà sovraccarichi anche sensibili.
Particolare cura, nel caso di trattamento combinato con liquami cloacali, deve essere posta nella
compensazione degli scarichi industriali in bacini opportunamente dimensionati, e nel loro
proporzionamento, allo scopo di evitare sovraccarichi che potrebbero porre fuori uso l'impianto
municipale di depurazione.
1a.
Industria lattiero-casearia
L'industria lattiero-casearia è soggetta a legislazione relativa all'industria alimentare. Questo significa
una cura particolare per le condizioni igienico-sanitarie. La pulizia è indispensabile sia per quanto
riguarda gli impianti produttivi che per le superfici produttive. Poiché molti processi necessitano di
elevate temperature spesso siamo in presenza di reflui molto caldi. L’effluente deve essere trattato
con tecnologie appropriate prima di essere sversato in un impianto di depurazione civile.
L'industria alimentare si distingue come un grosso consumatore di acqua.
II latte in ingresso viene ripulito, scaldato, scremato dipendentemente dal prodotto richiesto. Un ciclo
dì pulizia automatico provvede, solitamente, a mantenere batteriologicamente puri i macchinari, la
strumentazione e le condotte. Guasti a questi sistemi possono causare fuoriuscite nei liquami di
grassi o proteine, oppure acidi e basi. Per la pulizia automatica degli impianti si ricorre, di norma, al
cosiddetto "sistema CIP” (cleaning in place), che utilizza potenti reagenti chimici quali: soda caustica,
acido nitrico, candeggianti come l'ipoclorito di sodio o l'acqua ossigenata. I liquidi detergenti
mantengono temperature di 80...85°C. Dopo la pulizia i reagenti vengono recuperati e rigenerati per
l'utilizzo nel ciclo successivo.
La maggior parte delle industrie lattiero-casearie pretratta autonomamente i propri reflui ricorrendo
spesso alla cosiddetta "neutralizzazione". I liquami vengono raccolti in vasche nelle quali , tramite cicli
di immissione di acidi e basi, giungono ad un valore di pH accettabile prima dello sversamento in
fognatura. In queste vasche vengono pure immerse altre sostanze atte a ridurre l'inquinamento
ambientale. Le industrie più grosse devono spesso attrezzarsi con un impianto di depurazione proprio
per non sovraccaricare il depuratore civile.
Trattamenti industriali 1
1b.
Produzione birra
I reflui di birreria presentano caratteristiche tutte proprie, quali variazioni di portata, alte concentrazioni
di sostanze come i carboidrati, valori di pH fluttuanti e influsso di reagenti di pulizia e disinfezione. Per
un impianto ben gestito con basse perdite di prodotto e riciclo di sottoprodotti valgono i seguenti dati.
consumo d'acqua specifico:
produzione liquami specifici:
richiesta specifica di BOD5:
0,4...0,8 m3/hl birra venduta
0,25...0,6 m3/hl birra venduta
ca. 0,5 Kg B0D5/hl birra venduta = 8 abitanti equivalenti
a 60 gr/hl"
La produzione di reflui dipende dal processo produttivo. II fondo che precipita nel tino durante la
cottura del mosto (ca. 120.000 mg B0D5/kg) contiene amidi e proteine. Con l'aggiunta di lievito di birra
il mosto ricco di zuccheri si trasforma in birra. Questo avviene nel fermentatore. Lo stesso avviene nei
serbatoi di stoccaggio dove i reflui con 130.000 mg B0D5/kg vanno in fognatura. Perdite di birra
avvengono durante il pompaggio, la filtrazione e l'imbottigliamento. Poiché la birreria, come tutte le
altre industrie alimentari, deve mantenere un elevato standard di igiene e pulizia, i serbatoi e le
condotte
vengono
pulite con l'ausilio di
soda e acido nitrico
ed
eventualmente
disinfettati. Gran parte
dei reflui sversati dalla
birreria
provengono
dalla pulizia delle
bottiglie e delle botti,
eseguita con soda
caustica ad elevata
temperatura. Da ciò
deriva il valore di pH
fortemente
alcalino
(pH> 10) dei liquami.
Gran
parte
delle
birrerie
adduce
i
liquami all'impianto di
depurazione
civile
solo
dopo
averli
pretrattati. Per poter
rientrare nei valori
limite
prefissati,
temperatura sotto i
35°C, valori di pH
compresi tra 6,5 e 10,
è
necessario
un
trattamento acque all'interno dell'azienda produttrice. II sistema più semplice è stoccare i reflui di tre
ore di produzione in serbatoi di compensazione chiusi. Se necessario si provvede alla
neutralizzazione acida con l'ausilio di acido solforico, acido carbonico derivante dalla fermentazione,
fumi di combustione.
Talvolta si procede pure ad una depurazione biologica parziale in vasche aerate, qualora il fango di
supero possa essere mandato al depuratore civile.
2.
Industria tessile
La vastità dei processi tecnologici impiegati nell'industria tessile produce liquami con caratteristiche
diversificate, ma che presentano una matrice comune:
• scarsa presenza di microrganismi
• bassa percentuale di molecole organiche azotate
• presenza di metalli pesanti solo se sono usati coloranti specifici
• elevata temperatura dei liquami, compresa tra 20°C e 30°C, talvolta anche maggiore!
• liquami generalmente alcalini
• la percentuale di fosfati dipende dal processo.
Trattamenti industriali 2
Un importante criterio di valutazione dell'afflusso di liquami è il rapporto di bagno. II bagno è dato dal
materiale più le sostanze immesse. Un rapporto di 1:1 non produce praticamente reflui poiché i
reagenti chimici vengono immessi senza diluizione. Con un rapporto di 1:50 occorrono invece per
100Kg di merce, 5000 Kg di bagno (solitamente per colorazioni) che devono essere poi smaltiti in
fognatura.
Nei processi bagnati troviamo quattro operazioni basilari, che richiedono, ognuna reagenti chimici
specifici.
Operazione
Lavaggio
Trattamento
cottura alcalina,
candeggio
Colorazione
Lavaggio
Sostanze immesse/risultanti
- sostanze connesse alle fibre
(es. grassi animali, particelle di sporco)
-tensioattivi derivanti dai detergenti
- materiali risultanti da trattamenti
ossidativi o enzimatici
- soda caustica
-ossidanti quali acqua ossigenata,
ipoclorito di sodio, clorito di sodio
-sostanze raramente riducenti
(es. sodio ditionile)
- un grande numero di coloranti
- il lavaggio serve a rimuovere le sostanze
citate nelle operazioni precedenti
Rapporto di
bagno
1 : 5 fino a 1 : 50
1 :1 fino a 1 : 50
Finissaggio:
aggiunta di sostanze a
- es. tensioattivi o cere per favorire la
secco o con poca acqua al
lavorabilità meccanica
substrato (per substrato si
intende la merce a secco).
Materiali contenuti nei reflui
Quasi sempre i liquami devono essere trattati prima dello sversamento in fognatura. Talvolta basta
una loro omogeneizzazione. Generalmente nei reflui da industrie tessili è carente la frazione
organica, nutriente per la fauna batterica degli impianti biologici. Una miscelazione con impianti civili è
quindi conveniente. I trattamenti sono semplificati se si prevedono vasche di raccolta per le
sporadiche punte di portata. Per alcune sostanze sono necessari i soliti trattamenti specifici, quali
precipitazione, flocculazione, filtrazione e assorbimento.
Trattamenti industriali 3
3.
Cartiere
I reflui di cartiera contengono spesso particelle solide o sospese quali fibre e frammenti fibrosi, pezzi
di legno e corteccia, fango, cenere e cariche. La richiesta d'acqua e quindi la produzione
di liquami per la produzione di carta è enorme: per produrre una tonnellata di carta sono necessari
circa 200 m3 di acqua.
La filtrazione dei reflui riduce il consumo di acque primarie; vengono inoltre recuperati 0,5...5 Kg di
sostanze solide per ogni m 3 di acqua. II processo depurativo avviene in tre stadi: meccanico, chimico
e biologico.
II trattamento meccanico consiste nella sedimentazione, flottazione e filtrazione. II più comune è la
sedimentazione. I materiali precipitati vengono così rimossi dai liquami.
Per aumentare l'efficacia della sedimentazione sono utilizzati reagenti chimici quali, ad esempio, il
solfato di alluminio o i polielettroliti. A seconda del flocculante utilizzato può avere importanza la
misura del valore di pH.
La
velocità
di
depurazione
del
trattamento biologico
viene
fortemente
influenzata
da
temperatura, valore di
pH, presenza di nitriti
ed ossigeno disciolto.
I valori ottimali di
temperatura vanno da
20°C a 30°C e il
valore di pH da 6,5 a
8,5. La rimozione del
BOD in vasche senza
aerazione è molto
modesta; si devono
utilizzare
grosse
vasche con velocità di
flusso molto basse.
L'ossidazione
con
insufflazione migliora
enormemente
la
situazione. La misura
del valore di pH,
dell'ossigeno disciolto
e
della
portata
rivestono
grande
importanza. Vasche a
fanghi attivi vengono impiegate nel caso di grosse portate ad elevato contenuto di BOD. Limitare i
tempi di detenzione significa abbassare i costi di costruzione. I valori di ossigeno e pH devono essere
misurati e regolati.
4.
Lavorazione metalli
Reflui da lavorazione metalli provengono dai seguenti settori produttivi:
- galvaniche
- circuiti stampati
- decapaggi
- costruzione accumulatori
- anodizzazione
- smaltatura
- brunitura
- officina meccanica
- zincatura a caldo
- tornitura
- temperatura
- verniciatura
A seconda della lavorazione si utilizzano acidi, alcali e soluzioni saline. Le soluzioni saline possono
contenere sostanze tossiche che devono essere rimosse:
cadmio, mercurio, (produzione batterie), molecole ammoniacali, cloro, cromo, cianidi, (produzione
circuiti stampati), fluoro, piombo, rame, nickel, nitriti, sulfidi, zinco, idrocarburi, cobalto (nella
smaltatura).
Trattamenti industriali 4
I cianidi sono probabilmente i più pericolosi veleni riscontrabili nei reflui. Per mezzo dell'ossidazione
sono trasformati in innocui cianati. Gli ossidanti usati sono l'ipoclorito di sodio e il solfito di ferro
bivalente.
II cromo esavalente deve essere ridotto a trivalente, poiché solo questa molecola precipita come
idrossido insolubile nel seguente stadio di neutralizzazione.
Per la decontaminazione i processi di riduzione o ossidazione, neutralizzazione e precipitazione
necessitano di misure e regolazioni continue dei valori di pH e Redox. E' importante l'impiego di
elettrodi di pH e Redox protetti dall' avvelenamento (ponte elettrolitico, orbisint, sensopac, ecc.) e
insensibile allo sporcamento.
Accanto ai trattamenti tradizionali si propongono, oggigiorno, processi atti al riciclo dei reflui nella
produzione.
I processi applicati sono: micro e ultrafiltrazione, osmosi inversa e scambio ionico. Per essi è
importante la misura di conducibilità.
6. Galvaniche
Un caso particolare della lavorazione dei metalli è rappresentato dall'industria galvanica, i cui reflui,
accanto ad alcune sostanze organiche insolubili, possono contenere i seguenti agenti inquinanti.
- cadmio
- alluminio
- composti ammoniacali
- piombo
- cloro
- cianidi
- ferro
- fluoro
- rame
- nickel
- zinco
- argento.
Distinguiamo
in
processi galvanici
"alcalini" e "acidi".
Un
impianto
galvanico
si
compone
generalmente
di
numerose vasche
nelle quali vengono
immerse le parti
metalliche
da
trattare.
Vi sono due tipi di
liquami:
a) acque da bagni
di lavaggio
La concentrazione
degli
agenti
inquinanti
in
soluzione
è
compresa tra 100
mg/I e 900 mg/I.
b) soluzioni saline
da bagni esausti
I bagni vengono svuotati periodicamente.
La concentrazione di agenti inquinanti è dell'ordine di gr/I.
E' di primaria importanza separare i bagni alcalini da quelli acidi. In presenza di cianidi in campo acido
i liquami possono sviluppare l'altamente tossico acido prussico. A seconda della solubilità i metalli
vengono precipitati con latte di calce. I processi impiegati sono simili a quelli precedentemente
descritti nella lavorazione metalli.
7.
Industria conciaria
L'industria conciaria è una delle più antiche lavorazioni di materiale naturale. Essa è caratterizzata da
un elevato consumo d'acqua.
Trattamenti industriali 5
I reflui di conceria sono generalmente di colorazione grigio-verdastra, torbidi e spesso putridi. A causa
delle diverse fasi di lavorazione il valore di pH passa da valori alcalini (pH 12) a valori acidi (pH 2-3). II
contenuto di inquinanti organici è elevatissimo con presenza anche di solfuri e cromo.
II trattamento dei reflui passa attraverso numerosi stadi: - grigliatura
- omogeneizzazione (in vasche di stoccaggio circolari dotate di agitatori rotanti)
- prechiarificazione con rimozione del cromo - precipitazione dei solfuri
- sedimentazione finale
- invio al trattamento biologico
Per la precipitazione dei solfuri si impiegano solfato di ferro e acido solforico. Dopo il dosaggio il
solfuro di ferro viene rimosso per mezzo di sostanze flocculanti quali, ad esempio, i polielettroliti.
8.
Cave, miniere, cementifici
II settore comprende l'industria estrattiva così come quella della lavorazione materiali per l'edilizia.
Essa include prodotti quali: cemento, calce e gesso, ed anche materiali ceramici grossolani (laterizi,
gres, refrattari) e fini (piastrelle e abrasivi).
Le aziende medio-grandi trattano direttamente i loro reflui. Con poche eccezioni i liquami contengono
sostanze facilmente sedimentabili come: ghiaia, sabbia, calce e dolomia. Per questo sono
generalmente separati dai reflui civili e raccolti e trattati a parte.
Spesso viene addotta ai sedimentatori, assieme ai reflui di produzione, anche la portata di pioggia
derivante dal dilavamento di grandi aree operative o di coperture dove può essersi depositata
polvere, sabbia o altre sostanze minerali. Spesso l'acqua depurata viene riciclata in produzione. Se
nelle acque scaricate sono presenti degli idrocarburi, a causa, ad esempio, di officine meccaniche,
sono da prevedersi appositi separatori.
Generalmente i liquami dell'industria estrattiva non hanno bisogno di pretrattamenti, prima della
sedimentazione.
La forma e le dimensioni dei sedimentatori o dei bacini di sedimentazione, dipendono dal contenuto di
sostanze solide e dal tempo di determinazione dei liquami. I sedimentatori vanno svuotati
periodicamente mentre i bacini generalmente no.
La sedimentabilità può essere migliorata con l'aggiunta di sostanze flocculanti. I fanghi derivanti dalla
sedimentazione sono spesso disidratati al 40...50% per mezzo di nastropresse o di separatori a
centrifuga. I fanghi disidratati possono essere, con poche eccezioni, smaltiti tranquillamente. Le
eccezioni riguardano fanghi contenenti metalli pesanti insolubili e smalti proveniente dall'industria
ceramica o cromo esavalente derivante dal fibrocemento.
9.
Chimica e petrolchimica
I reflui dell'industria chimica e petrolchimica presentano caratteristiche fortemente variabili a seconda
del processo e del sito produttivo. Si passa da acque praticamente pulite (di raffreddamento) fino a
reflui fortemente tossici. Quella che segue è una lista parziale di processi produttivi caratterizzati da
elevate portate di liquami.
produzione soda
produzione farmaceutica
produzione perborati
produzione composti di bario
ossidi disperse
produzione idrocarburi
produzione fibre chimiche
produzione fertilizzanti
raffinerie
I trattamenti depurativi dipendono fortemente dall'origine dei reflui e dai loro contenuti. Alcuni dei più
usato processi di depurazione sono:
setacciatura
sedimentazione con o senza additivi chimici
flottazione dopo flocculazione e precipitazione
filtrazione
scambio ionico
ossidazione
osmosi inversa
assorbimento
distillazione
neutralizzazione
detossificazione
processi biologici: trattamento aerobico e
anaerobico
Nell' installazione di sensori di misura per portate, livelli ed analisi è da porre la massima attenzione
alla resistenza alla corrosione da agenti contenuti nei liquami quali acidi o basi.
Trattamenti industriali 6
Se sono presenti pure idrocarburi e oli si devono controllare anche le guarnizioni e gli o-ring delle
armature e delle parti in movimento. Ogni paese disciplina lo sversamento di reflui in acque pubbliche
secondo proprie prescrizioni che includono, a seconda della tipologia produttiva: metalli pesanti,
COD, ittiotossicità, temperatura, pH, cloro attivo, Redox, indice di fenolo, idrocarburi da campione
omogeneo non sedimentabile, azoto da nitrati ed una lunga serie di altri parametri.
Trattamenti industriali 7