processo coagulazione-flocculazione

GALVANICHE
Processo Galvanico: GENERALITA’ E STEP PRODUTTIVI
1
2
3
PRODUZIONE MASSIMA DEL SETTORE
SCHEMA DI FLUSSO DI UN PROCESSO GALVANICO COMPLETO
1. PREPARAZIONE DELLE SUPERFICI DA TRATTARE SCHEMA DI FLUSSO
POSSIBILI PRODOTTI E REAGENTI UTILIZZATI:
1. SOLVENTI CLORURATI
2. DETERGENTI IN BASE ACQUOSA (SODA IN
SOLUZIONE ACQUOSA)
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
TENSIOATTIVI
ACIDO SOLFORICO
ACIDO CLORIDRICO
ACIDO NITRICO
ACIDO FLUORIDRICO
SOLFATO ACIDO DI SODIO
AMMONIO FLUORURO
SCHEMA DI FLUSSO DI UN PROCESSO GALVANICO COMPLETO
2. DEPOSIZIONE DEL RIVESTIMENTO METALLICO
BAGNI ACIDI
BAGNI ALCALINI
BAGNI ACIDI
SCHEMA DI FLUSSO DI UN PROCESSO GALVANICO COMPLETO
3. TRATTAMENTO DI FINITURA
REFLUI DAI PROCESSI GALVANICI
Gli effluenti di una fabbrica galvanica si possono raggruppare nelle seguenti categorie:
Acque alcaline: provenienti dai lavaggi successivi alle operazioni di sgrassatura, pulitura
elettrolitica, elettrodeposizione da bagni alcalini. Possono contenere cianuri, rame, zinco,
cadmio, carbonati, idrati, nitrati, silicati, fosfati alcalini, agenti tensioattivi, sostanze grasse.
Rientrano quindi in questa categorie anche le acque cianidriche, il cui trattamento va però
effettuato in maniera mirata.
Acque acide: provenienti dai lavaggi successivi alle operazioni di decapaggio, passivazione,
ossidazione anodica, elettrodeposizione da bagni acidi. Possono contenere rame, zinco,
nichel, ferro, stagno, piombo, acidi solforico, nitrico, cloridrico, prodotti di natura organica
(splendogeni, antipuntinanti, brillantanti, ecc.).
Acque cromiche: provenienti alle operazioni successive alla fase di cromatura e passivazione.
Contengono acidi cromico e solforico.
Acque di varia provenienza: provenienti da lavorazioni ausiliarie (es. smerigliatura,
verniciatura finale). Possono contenere solidi sospesi, detergenti inorganici alcalini,
tensioattivi, solventi di varia natura.
Acque non contaminate: provenienti da operazioni di raffreddamento o altro.
SCHEMA DI FLUSSO DI UN IMPIANTO DI TRATTAMENTO A SERVIZIO DELLA GALVANICA
SCHEMA ESEMPIO 1
SCHEMA ESEMPIO 2 (IMPIANTO CHIMICO/FISICO)
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO FENTON
Il processo che vede nel reattivo Fenton (una
reazione fra perossido di idrogeno e cloruro o
solfato ferroso in ambiente acido) il nucleo
centrale del trattamento, trova applicazione da
diversi anni nel trattamento degli scarichi
industriali.
1.
2.
3.
4.
Il ciclo operativo del trattamento comporta (dopo l’omogeneizzazione) (fig. 1)
l’acidificazione; la reazione di ossidazione avviene a pH acido (2.7/3) dosando acido
solforico concentrato
a seguire vi è l’aggiunta di perossido di idrogeno e sali ferrosi (fig. 2)
dopo il trattamento di ossidazione il refluo è trattato fino al raggiungimento di un pH
8.5/9.
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO FENTON
• Effetti di rimozione su rifiuti liquidi industriali misti
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO SCAMBIO IONICO
Il processo di scambio ionico determina lo scambio dello ione legato alla resina con uno in soluzione.
i.e. Resina cationica: R-H + Me+n  RMe + nH+
•
•
•
Il processo, esaurita la capacità di scambio della resina, cessa e la resina è esaurita.
Il processo è reversibile ovvero per azione di massa (forte concentrazione di H+ introdotto con il
rigenerante) l’equilibrio si sposta: RMe + nH+  R-H + Me+n
determinando soluzioni rigeneranti che contengono tutti gli ioni scambiati nella fase di esaurimento e
l’eccesso di rigenerante. Tale rifiuto deve essere trattato.
Materiale
Densità
del
Forma delle volume
umido
particelle
(drenato)
Kg/L
Rigonfiamento
dovuto
allo
scambio
(%)
0.76-0.86
58-65
8-10
Sferette
Granulare
Granulare
0.70-0.75
0.70-0.80
0.85-0.95
45-50
50
40-45
20-80
10-25
0
120
45-65
60
Sferette
0.70
46-50
20
Sferette
0.72
70
15
Polistirene sulfonato
Resina omogenea (gel)
Sferette
6 % legami crociati
Scambiatori
Cationici debolmente acidi
Acrilico (pK 5) o metacrilico (pK6)
Resina omogenea
Resina fenolica
Zeolite (Al silicato)
Scambiatori
anionici fortemente basici
Polistirene di base tipo I
Omogeneo 8 % CL
Base acrilica
Gel omogeneo
Base di cellulosa
Etiltrimetilammonio
Capacità di scambio
Temperatura
massima
di Range di pH per
Secco
Umido
operatività
l’operatività
(Equivalente/Kg)
(Equivalente/L)
(°C)
Contenuto
di umidità
(drenata) %
sul secco
120-150
0-14
4.0-5.4
1.3-1.8
4-14
0-14
6-8
8.3-10
2.5
1.4
3.3-4.0
1.0-1.4
0.75
60-80
0-14
3.8-4.0
1.2
40-80
0-14
5.0
1.0-1.2
100
4-10
0.62
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO SCAMBIO IONICO
CAMPO DI APPLICAZIONE
RIMOZIONI
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO SCAMBIO IONICO
ESEMPI DI SCHEMI DI PROCESSO
Processo a scambio ionico a più componenti per il recupero di cromato dall’acqua di
risciacquo dei rivestimenti
Tipico sistema di deionizzazione a due letti
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO RIDUZIONE CROMO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
pH non superiore a 4 (circa 2,5)
agente riducente usato solitamente è acido solforoso diluito (reazione esotermica)
controllo continuo del pH, temperatura e ORP
reazione globale in circa 40 minuti
riduzione dei cromati viene sempre confermata da un controllo analitico
quantitativi di metabisolfito impiegati sono in genere in eccesso rispetto al fabbisogno stechiometrico
acque derivanti dal processo di trattamento sono fortemente acide (pH 1,5-3,0) e devono essere stoccate in serbatoio
idoneo (es. cisterna di vetroresina bifenolica).
l'impianto deve essere allocato in una struttura sotto aspirazione dotata di opportuno sistema di abbattimento fumi
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO TRATTAMENTO CIANURI (MTD PER RIFIUTI DA GALVANICA)
Cinetica del clorocianato diminuisce a
pH inferiori a 8, per pH a 8,5 avviene in
40 minuti (tempo di reazione dipende
da altri metalli in soluzione)
Il raggiungimento dell'equilibrio di reazione può, comunque, essere accelerato dalla presenza di un
eccesso di ipoclorito. Il dosaggio supplementare di ipoclorito ossida il cianato a biossido di
carbonio e azoto (CO2 + N2)
Per far avvenire la reazione in modo completo occorre utilizzare dosaggi di ipoclorito con un
eccesso che supera molto raramente il 20% rispetto al fabbisogno stechiometrico (2,5 equivalenti di
NaOCl per ogni equivalente di CN-).
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO TRATTAMENTO CIANURI (MTD PER RIFIUTI DA GALVANICA)
Da rilevare che l'ossidazione dei cianuri deve avvenire in un
reattore batch munito di agitatore meccanico ed alimentazione
automatica: l'impianto deve essere allocato in una struttura sotto
aspirazione e l'intero sistema (carico del reattore, dosaggio dei
reattivi, NaOH al 30% e NaOCl al 14-15%, e controllo di pH, rH e
temperatura) deve essere monitorato in continuo.
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO COAGULAZIONE-FLOCCULAZIONE
Strato di Stern
Strato diffuso
0
S
Potenziale
COAGULAZIONE
Per causare l’aggregazione delle particelle occorre ridurre le
cariche delle particelle o superare l’effetto di queste cariche
(abbassare il potenziale ZP).
1)
aggiunta di ioni determinanti il potenziale, i quali
saranno assorbiti e reagiranno con la superficie colloidale, o con
l’aggiunta di elettroliti che hanno l’effetto di ridurre lo spessore
dello strato elettrico diffuso e perciò il potenziale Z;
2)
aggiunta di molecole (polimeriche) organiche a lunga
catena, funzionalizzate ionicamente chiamate polieelettroliti,
che causano la rimozione delle particelle attraverso
l’adsorbimento ed il concatenamento;
3) aggiunta di sostanze chimiche che formano ioni di metallo
idrolizzato.

FLOCCULAZIONE
Nella flocculazione sono identificabili due meccanismi:
a) PERICINETICA - aggregazione da moto termico significativo
per sistemi da 1 a 2 mm
b) ORTOCINETICA - prodotta da gradienti di velocità nel
fluido ed agente sui microfiocchi ottenuti dalla fase a)
Potenziale
di Nerst
Potenziale
di Stern
Potenziale Zeta
Distanza
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO COAGULAZIONE-FLOCCULAZIONE
220
2.0
200
Ka=5.14 x 10-5 sec
2.0
Kb=1.08 x
180
10-7
m=1
sec
m=4
3.0
160
3.0
140
120
4.0
100
4.0
80
Valori di n01/ nm1
60
Affidabilità della flocculazione
40
20
0
0
1000
2000
3000
4000
Rottura dei fiocchi
Tempo, sec
Gradiente di velocità G
G, sec-1
Curve di prestazione dei flocculatori (m= numero di stadi)
Erosione dei fiocchi
Flocculazione
ottimale
Flocculazione
inadeguata
tempo
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO COAGULAZIONE-FLOCCULAZIONE
ESEMPIO DI FLOCCULATORI
ingresso
Concentratore fango
Strato di fango
Uscita fango
2
1
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO FILTRAZIONE SU SABBIA: CONFIGURAZIONI
filtro continuo a letto profondo a flusso ascensionale, controlavato in upflow
b-Filtro convenzionale a sabbia
stramazzo
Acqua di
controlavaggio
Linea aria da
compressori
EFFLUENTE
Vasca di sedimentazione
Strato di sabbia
LAVAGGIO
SABBIA
60-90 cm
90-120 cm
Strato di ghiaia
INFLUENTE
Filtro a ponte scorrevole
c-filtro a letto pulsante
SUPERFICIE D’ACQUA
VARIABILE
COLEGAMENTO
CON ATMOSFERA
Meccanismo di lavaggio a
ponte scorrevole
INFLUENTE
Acqua di scarico del
lavaggio
SUPERFICIE
D’ACQUA
VARIABILE
INFLUENTE
Pompa per
lavaggio
25 cm
SABBIA
SABBIA
Sistema di raccolta
acqua di lavaggio
28 cm
EFFLUENTE
CAMERE D’ARIA
Sistema di drenaggio
aperto all’atmosfera
durante la filtrazione
EFFLUENTE
SINGOLE CELLE DI
SABBIA
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO FILTRAZIONE SU SABBIA: ESEMPI
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO CARBONI ATTIVI
Parametri usati per caratterizzare i carboni attivi
ADSORBIMENTO SU CARBONI ATTIVI
• E’ una o.u. che permette il trasferimento
di composti dalla fase liquida ad una solida
• adsorbato l’inquinante adsorbito
• adsorbente la fase solida impiegata per la
rimozione dell’inquinante (carbone attivo)
• L’adsorbimento è un fenomeno di
interfaccia ( solido- liquido o solido- gas)
viene condotto su materiali ad elevata
superficie specifica
Proprietà dei carboni
1. Carbone in polvere (PAC)per la rimozione
in reattori batch degli inquinanti
2. Carbone granulare (GAC 0.5 – 1.5 mm) in
filtri a letto impaccato
proprietà
Dimensione particelle
significato
analisi standard di granulometria.
Più fine è il materiale, maggiore è la velocità di adsorbimento.
maggiori le perdite di carico
Coefficiente
di rapporto tra il diametro corrispondente al 90% e il diametro
uniformità
corrispondente al 10% del peso del materiale
Superficie
specifica Maggiore è la superficie specifica maggiore è la capacità
adsorbente
(m2/g)
superficie di area BET” a seconda del metodo usato per
calcolarla
Volume dei pori (ml/g) Il volume totale dei pori nel carbone
Densità
(kg/m3)
apparente
densità del letto lavato o drenato 0,5 g/cl
densità delle particelle (bagnato) 1,4 – 1, 7 g/cl
La densità delle particelle (bulk density) (g/cl o kg/m3)
Peso specifico
Numero di iodio
Peso specifico del materiale
La quantità di iodio adsorbita
E’:
o
relativa al volume dei pori di dimensione di 10-28 Å
o
indicativa della proprietà di adsorbire composti
organici a basso peso molecolare.
Numero di melassa
o
o
Contenuto di acqua (%)
Contenuto di ceneri (%)
misura i pori maggiori di 28 Å
indicativo della capacità del carbone di adsorbire
sostanze ad elevato peso molecolare
PROCESSI TRATTAMENTO REFLUI GALVANICI: CARATTERISTICHE UNITA’ OPERATIVE
PROCESSO CARBONI ATTIVI
Isoterma di Langmuir
• disponibili un numero di siti con stessa energia
• processo reversibile.
abC e
x

m 1  aC e
x/m=quantità adsorbita per unità di peso dell’adsorbente
a, b= costanti empiriche dipendenti dall’adsorbente e dall’adsorbato
Ce= concentrazione residua nella fase liquida
Isoterma di Freundlich
Numero illimitato di punti di adsorbimento
x
 Kf C
m
1
n
e
x/m= quantità adsorbita per unità di adsorbente
Kf,n= costanti empiriche
Ce= concentrazione residua nella fase liquida
L’ equazione può essere linearizzata per il calcolo di K e n.
BILANCIO IDRICO AZIENDA GALVANICA MEDIA RAPPRESENTATIVA
% CIRCA 90% IN SCARICO IN FOGNATURA, PRINCIPALMENTE DAI
PROCESSI DI RISCIACQUO
BILANCI DI MASSA AZIENDA MEDIA RAPPRESENTATIVA
BILANCI DI MASSA CROMO E NICHEL
Cromo
kg/a
TOTALE
DITTA ESTERNA
PEZZI
FANGHI
FOGNATURA
Nichel
TOTALE
PEZZI
FANGHI
FOGNATURA
%
3150
1627
630
883
10
kg/a
51.7
20.0
28.0
0.3
%
13900
12510
1370
20
90.0
9.9
0.1
AZIENDA MEDIA RAPPRESENTATIVA CON CICLO GALVANICO COMPLETO
RIFIUTI PRODOTTI
AZIENDA MEDIA RAPPRESENTATIVA CON CICLO GALVANICO COMPLETO
RIFIUTI PRODOTTI
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO
ELEZINCO S.r.l. AIA Decreto 13/VAA del 05/03/2013
Elezinco S.r.l. è dotata di 5 impianti
galvanici ed esegue le seguenti
lavorazioni:
• zincatura acida a telaio con
passivazione bianca - iridescente alta
resistenza trivalente - nera–tropicale
• zincatura alcalina senza cianuro a
rotobarile con passivazione bianca iridescente alta resistenza trivalente nera – tropicale;
• nichelatura-cromatura a telaio;
• ramatura - nichelatura - ottonatura nichel opaco - cromo trivalente a telaio ;
• ramatura - nichelatura - ottonatura a
rotobarile.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO ELEZINCO S.r.l.
Il complesso genera uno scarico idrico di tipo industriale ed uno di tipo
civile recapitanti entrambi in fognatura comunale.
Le acque meteoriche sono raccolte e avviate al trattamento all’impianto di
depurazione; le acque di seconda pioggia derivanti dai due stabilimenti
recapitano rispettivamente sul Fosso Vallato (Elezinco I) e in pubblica
fognatura (Elezinco II).
«Tutti gli scarichi che arrivano all’impianto di
depurazione derivanti dalla parte dello
stabilimento denominata ELEZINCO II sono
contenuti all’interno di canalette rivestite in
resina antiacido; per quanto attiene alle
tubazioni di collegamento delle acque reflue
derivanti dalla parte di stabilimento
denominata ELEZINCO I,.., sono tutte fuori
terra e facilmente ispezionabili. L’impianto
nella parte relativa allo stabilimento Elezinco II
è dotato di un sistema di recupero/ricircolo
dell’acqua.»
impianto di depurazione di
tipo chimico fisico (240 m3/d)
con campionatore automatico
finale .
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO ELEZINCO S.r.l.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO ELEZINCO S.r.l.
Layout scarichi idrici
1. impianto di depurazione delle acque reflue industriali di tipo
chimico fisico
2. raccolta delle acque meteo dei piazzali e dei tetti e loro
collettamento all’impianto di
trattamento.
La portata media dell’impianto di depurazione delle acque
industriali è di circa 30 m³/h
L’impianto è così strutturato:
Vasca di accumulo e sollevamento dei lavaggi alcalini
n° 1 Vasca di sollevamento ed equalizzazione con elettroagitatore
1.
2.
3.
4.
5.
acque riportate nella lista con destinazione “lavaggi alcalini”
acque provenienti dalla disidratazione dei fanghi e dal dilavamento dei pavimenti
sversamenti accidentali provenienti dal bacino di contenimento dei serbatoi della soda caustica e
dell’ipoclorito
sversamenti provenienti dalla zona di caricamento dell’ipoclorito di sodio e della soda caustica
Vasca d’accumulo e sollevamento lavaggi acidi
n° 1 Vasca di sollevamento ed equalizzazione con elettroagitatore
1.
2.
3.
acque riportate nella lista con destinazione “lavaggi acidi”
sversamenti accidentali provenienti dal bacino di contenimento dei serbatoi degli acidi
sversamenti provenienti dalla zona di caricamento degli acidi
ACCUMULO
Vasca di sollevamento dei concentrati acidi
n° 1 Vasca di sollevamento ed equalizzazione con elettroagitatore
1.
bagni concentrati provenienti dal rinnovo periodico delle vasche di lavorazione
Vasca di sollevamento dei concentrati alcalini
n° 1 Vasca di sollevamento ed equalizzazione con elettroagitatore
1.
bagni concentrati provenienti dal rinnovo periodico delle vasche di lavorazione.
Sollevamento lavaggi alcalini
n° 1 Pompa di sollevamento, ad asse orizzontale, in materiale plastico, installate sul bordo della passerella di servizio,
dotate di barilotto d’adescamento.
Sollevamento lavaggi acidi
n° 1 Pompa di sollevamento, ad asse orizzontale, in materiale plastico, installate sul bordo della passerella di servizio,
dotate di barilotto d’adescamento.
Sollevamento concentrati acidi
n° 1 Pompa di sollevamento e dosaggio, del tipo peristaltico, a portata variabile, installate in prossimità della
passerella di servizio.
Sollevamento concentrati alcalini al trattamento
Per il sollevamento degli esausti di sgrassatura al trattamento specifico, sono presenti due pompe sommergibili,
fissate tramite una struttura di acciaio inossidabile, direttamente alla passerella di servizio.
Fase di riduzione dei cromati
Nella vasca di riduzione dei cromati, giungono le acque provenienti dalla vasca di sollevamento dei lavaggi acidi e dalla vasca di sollevamento
dei concentrati acidi.
La riduzione dei cromati, si ottiene per l’azione di agente riducente, il bisolfito di sodio, a valori di pH compresi tra 2 ÷ 2,5.
Fase di ossidazione dei cianuri
Nella vasca di ossidazione dei cianuri giungono le acque provenienti dalla vasca di sollevamento dei lavaggi basici e dalla vasca di
sollevamento dei concentrati basici.
L’ossidazione dei cianuri si ottiene tramite l’azione dell’ipoclorito di sodio a valori di compresi tra pH 10-11.
Fase di neutralizzazione
Nella vasca di neutralizzazione giungono sia le acque provenienti dalla sezione di sollevamento delle acque alcaline trattate provenienti dalla
lavorazione galvanica, sia quelle derivanti dalla riduzione dei cromati, comprese quelle provenienti dal controlavaggio dei filtri, per cui, visti i
differenti valori di pH a cui si effettuano le reazioni di trattamento, è presente un sistema per regolare il pH tra 8,8 ÷ 9,5 infatti, tale intervallo
rende possibile la precipitazione di tutti i metalli presenti.
Flocculazione
La fase di flocculazione è finalizzata all’aggregazione di tutti i “microfiocchi” precedentemente formati nella fase di alcalinizzazione
Sedimentazione ed ispessimento
La fase di sedimentazione, avviene su un sedimentatore a pianta circolare in acciaio al carbonio, completo di ponte raschiafango a trazione centrale.
Filtrazione finale
Filtro a sabbia mirato alla rimozione degli eventuali fiocchi di fango che potrebbero fuoriuscire dal sedimentatore finale.
Disidratazione fanghi
La filtropressa è posta in posizione soprelevata affinché i fanghi prodotti possono essere posti direttamente all’interno di cassoni scarrabili senza ulteriori manipolazioni.
Il chiarificato ottenuto durante la disidratazione dei fanghi, viene inviato direttamente alla vasca d’equalizzazione dei lavaggi alcalini.
Equalizzazione finale
L’acqua trattata dal sistema di filtrazione finale viene immessa nella vasca d’equalizzazione finale.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO
Silga S.p.A. AIA Decreto 78/VAA del 28/07/2011
COMPLESSO CON 8 STABILIMENTI PER:
- trattamento superficiale dei metalli (galvanica)
- produzione di circuiti stampati (multistrato, flessibile, PTH, no PTH)
- attività accessorie
FLUSSI IDRICI E REFLUI GENERATI
• Acque servizi igienici: fognatura consortile
• Acque meteoriche: alla fognatura consortile
• Acque industriali: le acque di lavaggio della galvanica verranno inviate all’impianto di depurazione chimico-fisico
esistente da 70 mc/h, per poi essere scaricate in pubblica fognatura
Il ciclo produttivo genera cinque tipologie di reflui industriali che viaggiano su fognature separate fino al depuratore:
1. acque derivanti dalle rigenerazioni e dai controlavaggi delle resine a scambio ionico dell’impianto DEMI per la
produzione di acqua demineralizzata utilizzata nei lavaggi del ciclo produttivo
2. reflui di lavaggio acidi
3. reflui di lavaggio alcalini
Dove necessario le acque da inviare all’impianto di depurazione vengono
4. reflui concentrati acidi
collettate all’interno di tubazioni in PVC che scorrono dentro un canale
5. reflui concentrati alcalini
ispezionabile in cemento rivestito in materiale antiacido.
La fognatura è sempre posizionata all’interno di un canale in cemento
rivestito, ma è ispezionabile solo in corrispondenza dei relativi pozzetti.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO Silga S.p.A.
APPROVVIGIONAMENTO IDRICO
Il complesso Silga S.p.A. impiega sostanzialmente acqua di rete per le utenze civili (c.a. 4.4001 mc/anno) e tre diverse tipologie di acqua,
caratterizzate da diversi livelli di qualità, per le utenze industriali:
1. acqua di rete o acqua di falda per le operazioni normali
2. acqua demi per lavaggi di particolare accuratezza o per i quali è richiesta una bassissima conducibilità
3. acqua di ricircolo dei lavaggi per operazioni di minor accuratezza
L’approvvigionamento industriale, pari a c.a. 276.000 mc/anno (con riferimento all’anno 2008), deriva per il 24% dall’acquedotto e per il 76% da
attingimento da pozzo.
La necessità di acqua si attesta in circa 522
m3/d dei quali circa 39,5 m3/h attinti da pozzo
e circa 12,5 m3/h relativi ai sistemi di recupero
interno delle acque di lavorazione derivanti
dalla quota prelevata dal gestore pubblico
quasi tutta per produrre
acqua demi usata nei lavaggi
gli effluenti dai lavaggi vengono
inviati ad impianti di recupero per
produrre ulteriore acqua demi
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO Silga S.p.A.
APPROVVIGIONAMENTO IDRICO
Per minimizzare il prelievo di acqua di rete per la produzione di acqua demineralizzata, questa viene prodotta
anche da un impianto di riciclo interno, che tratta le acque provenienti dai lavaggi delle attività galvaniche.
L’acqua di rete pubblica viene dapprima passata su filtro a sabbia e a cartuccia, di seguito osmotizzata ed
accumulata in serbatoi. Sulla base delle richieste dalla produzione viene prelevata e demineralizzata su resine
a scambio ionico (cationica ed anionica) e avviata all’accumulo pronta per essere impiegata nei lavaggi delle
linee galvaniche. Le acque derivanti dalle rigenerazioni e dai controlavaggi dei due impianti sono
convogliate all’impianto di depurazione chimico fisico ed ivi trattate.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO Silga S.p.A.
Tutte le acque reflue industriali vengono avviate al depuratore che poi recapita in pubblica fognatura (max 70
m3/h).
I reflui provenienti dai lavaggi con caratteristiche acide, i concentrati acidi e gli eluati di rigenerazione acidi,
vengono collettati in una vasca nella quale si opera la riduzione del cromo VI a cromo III con aggiunta
stechiometrica di bisolfito (NaHSO3) ed acido solforico.
I reflui provenienti dai lavaggi aventi caratteristiche alcaline, i concentrati alcalini con cianuri e gli eluati di
rigenerazione basici, vengono avviati, con stadi diversi per ciascuna corrente, ai rispettivi trattamenti che, a
differenza dalla componente acida, risultano differenziati:
1. i concentrati alcalini vengono avviati ad un trattamento a batch per l’ossidazione dei cianuri (dosaggio di
NaClO, poi HCl fino a raggiungere pH 7 e successiva decantazione);
2. i lavaggi alcalini vengono trattati in un altro distretto unitamente agli eluati basici di rigenerazione sempre
per abbattere i cianuri (dosaggio di soda e NaClO)
3. le due correnti (acide e basiche) sono poi equalizzate, neutralizzate (si ha il dosaggio di soda o acido
solforico per raggiungere il pH di 9-9,5) e viene inoltre dosato il bisolfito necessario per eliminare l’eccesso
di ipoclorito (NaClO);
4. a questo stadio si aggiunge la corrente generata dal chiarificato del trattamento a batch dei concentrati
alcalini e lo scarico del controlavaggio filtri;
5. lo stream subisce poi il trattamento di solfurazione tramite dosaggio di solfuro di sodio, la successiva
flocculazione con polielettrolita e l’avvio ad una prima fase di decantazione dalla quale si genera un primo
fango di depurazione che viene avviato all’ispessimento ed un chiarificato che viene rilanciato in una
ulteriore fase di trattamento tesa all’eliminazione dei metalli e successiva coagulazione tramite acidificazione
con acido solforico e polielettrolita;
6. seconda quantità di fango che viene avviato come il primo all’ispessimento ed un refluo;
7. una chiarificato che viene avviato, previo passaggio su sabbia e carbone, allo scarico in pubblica fognatura.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO Silga S.p.A.
IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE GALVANICHE: CASI STUDIO Silga S.p.A.
BIOMASSE
D.A.M.
Alimentazione
D.A.T.
Digestato solido
Digestato t.q.
D.W.
Digestato liquido
LINEE GUIDA IMPIANTI A BIOMASSE REGIONE EMILIA ROMAGNA DGR 1495/2011
3.1 Misure strutturali
Tra le misure strutturali particolare attenzione deve essere riservata a:
I. Stoccaggio dei materiali da inviare a digestione anaerobica
Stoccaggio materiale da inviare alla digestione
1- Per quanto riguarda lo stoccaggio di biomasse palabili in arrivo all’impianto destinate ad
insilamento, le strutture dovranno essere conformi a quelle normalmente utilizzate per
questo tipo di processo. Per quanto riguarda, invece, le altre biomasse da destinare
all’alimentazione del digestore, lo stoccaggio dovrà essere effettuato in contenitori coperti
per evitare dispersioni sia di COV sia di particolato.
2- Qualora il tenore di sostanza secca dei suddetti materiali sia inferiore al 60% lo
stoccaggio deve avvenire in contenitori chiusi a tenuta, salvo un’apertura minima per gli sfiati
che dovranno essere opportunamente trattati.
3-Inoltre la pavimentazione, quando presente, deve essere impermeabilizzata e sagomata in
modo da favorire il rapido sgrondo di eventuali percolati. Questi dovranno essere inviati
direttamente al digestore od in alternativa, conservati in contenitori chiusi, in attesa del loro
caricamento.
4-Per le biomasse non palabili, in arrivo all’impianto (liquami zootecnici di origine extra
aziendale, sughi zuccherini, sottoprodotti agroindustriali) la conservazione in attesa del
caricamento dovrà essere effettuata in vasche/contenitori chiusi a tenuta, salvo un’apertura
minima per gli sfiati che dovranno essere opportunamente trattati. In tale contesto, sono
esclusi i liquami zootecnici di origine aziendale qualora inviati direttamente alla fase di
digestione anaerobica.
LINEE GUIDA IMPIANTI A BIOMASSE REGIONE EMILIA ROMAGNA DGR 1495/2011
3.1 Misure strutturali
Tra le misure strutturali particolare attenzione deve essere riservata a:
II. Stoccaggio ed eventuali trattamenti del digestato
Stoccaggio del digestato
1- Lo stoccaggio del digestato e/o delle frazioni solide e chiarificate risultanti da un eventuale trattamento di separazione dovrà
garantire il contenimento delle emissioni di odori, ammoniaca e gas serra causati dalla presenza di sostanza organica non digerita
che determina un potere di biometanazione residuo del digestato stesso. La capacità dei contenitori è calcolata in rapporto ai
quantitativi di materiali trattati dall’impianto e non può essere inferiore al volume di digestato prodotto tal quale o chiarificato in
centottanta giorni (180 gg) per impianti con terreni in Zone Vulnerabili da Nitrati e centoventi giorni (120 gg) per impianti con
terreni in Zone Ordinarie.
2-Per quanto concerne la eventuale frazione palabile si farà riferimento ad un tempo di stoccaggio pari a novanta giorni (90 gg).
La progettazione di tali sistemi, ad esclusione dei casi in cui Aziende esistenti, singole o associate, già dotate di contenitori di
stoccaggio aventi adeguate volumetrie impiegano azoto zootecnico di origine aziendale in misura uguale o superiore all’80% del
totale, dovrà prevedere:
a. uno stoccaggio del digestato tal quale o della frazione chiarificata (Digestato liquido) in una o più vasche/contenitori coperti
con eventuale trattamento dell’aria esausta o captazione del biogas e utilizzo del medesimo per produzione energetica;
oppure:
b. uno stoccaggio del digestato tal quale o della frazione chiarificata ripartito in almeno tre bacini, caricati in serie, disposti
secondo un layout che consenta un periodo di stasi della biomassa senza aggiunta di biomassa fresca (nei bacini 2 e 3) per un
adeguato periodo, come da schema.
LINEE GUIDA IMPIANTI A BIOMASSE REGIONE EMILIA ROMAGNA DGR 1495/2011
OBBLIGHI:
1- la copertura del contenitore n. 1 con
trattamento dell’aria esausta o captazione del
biogas e utilizzo del medesimo per produzione
energetica
2- la dimensione del contenitore 1 deve essere
pari ad almeno il volume di digestato prodotto
in 30 giorni
LINEE GUIDA IMPIANTI A BIOMASSE REGIONE EMILIA ROMAGNA DGR 1495/2011
Sono da ritenere assimilabili al contenitore n. 1, e quindi utili al computo
del periodo di stoccaggio richiesto (rif. al precedente punto II), le vasche
coperte di post digestione, qualora siano utilizzate nel ciclo di
riempimento/svuotamento dettato dal calendario di utilizzo agronomico
del digestato.
Per quanto concerne i contenitori n. 2 e 3, deve essere conseguita una
riduzione delle emissioni ammoniacali in atmosfera adottando una della
tecniche di riduzione illustrata nella tabella che segue:
Il volume massimo di ogni singolo nuovo contenitore per materiali non palabili non potrà
essere superiore a 6.000 metri cubi per evitare difficoltà di omogeneizzazione del
digestato e di ripresa dei sedimenti dal fondo.
Per la frazione palabile del digestato è obbligatoria la copertura dell’area di stoccaggio e
tamponature laterali.
LINEE GUIDA IMPIANTI A BIOMASSE REGIONE EMILIA ROMAGNA DGR 1495/2011
Un'altra potenziale sorgente di odori è costituita dal trattamento di separazione dei digestati in due
frazioni, quando tale operazione è effettuata con mezzi a forte efficienza e impiego energetico, come le
centrifughe.
In questi casi si dovrà ricorrere ad interventi strutturali che consistono in:
- ambienti completamente chiusi e in depressione, con aspirazione e trattamento dell’aria esausta prima
della sua immissione in atmosfera.
In tale contesto, all’uscita dell’impianto di trattamento, i valori guida a cui fare riferimento per le emissioni
odorigene sono:
- Concentrazione di odore espressa come unità odorimetriche: 400 uoE/Nm3 misurata con olfattometria
dinamica secondo UNI EN 13725/2004
- Composti ridotti dell’azoto espressi come NH4: 5 mg/Nm3
Per verificare l’entità delle emissioni odorigene, in presenza di centrifughe, si dovranno prevedere almeno
numero 2 autocontrolli/anno, da eseguirsi con almeno tre campionamenti nell’arco temporale di 1 ora di
funzionamento dell’impianto di separazione nelle condizioni di esercizio più gravose.
I sistemi di separazione solido/liquido e di trattamento dell’aria esausta dovranno essere oggetto di adeguata
manutenzione.
LINEE GUIDA IMPIANTI A BIOMASSE REGIONE EMILIA ROMAGNA DGR 1495/2011
SISTEMI DI RACCOLTA E TRATTAMENTO DELLE ACQUE
Per la gestione delle acque complessivamente generate nell’area d’impianto, occorre far riferimento alla specifica normativa di settore che è
rappresentata dal Dlgs 152/06 e s.m.i.; DGR 286/05; DGR 1860/06; DGR 1053/03.
Gli impianti di trattamento/raccolta delle acque dovranno essere sottoposti annualmente ad operazioni di verifica, controllo e manutenzione e di
tali interventi dovrà essere conservata idonea documentazione da rendere disponibile a richiesta degli organi di controllo.
Misure gestionali
• attenzione dovrà essere riservata alla movimentazione dei materiali all’interno dell’area perimetrata dell’impianto e alla
gestione degli stoccaggi:
Evitare imbrattamenti dei piazzali per perdite di materiale solido o di percolato da parte dei mezzi adibiti alla
movimentazione (carri, pale meccaniche, muletti, ecc).
Trasporto e il carico dell'insilato deve avvenire con mezzi chiusi e a tenuta per evitare perdite di percolato. Deve inoltre
essere utilizzata apposita benna/trancia insilato.
Nel caso di scarico da autobotti il liquido deve essere immesso nel contenitore sotto al pelo libero oppure utilizzando un
circuito chiuso.
Lo stoccaggio dei materiali in arrivo all’impianto, con tenore di sostanza secca < al 60%, ad esclusione degli insilati, dovrà
essere di breve durata (non oltre 72 ore), onde prevenire fenomeni di anaerobiosi, fonte primaria di emissioni
maleodoranti.
Infine, lo stoccaggio del digestato separato solido dovrà essere effettuato in modo tale da evitare fenomeni di anaerobiosi
nei cumuli che pertanto dovranno essere di dimensioni contenute e periodicamente rivoltate.
CARATTERISTICHE EFFLUENTI DA DIGESTIONE ANEROBICA BIOMASSE
CARATTERISTICHE EFFLUENTI DA DIGESTIONE ANAEROBICA BIOMASSE
Risultati
Materiali & Metodi
Introduzione
Conclusioni
PROCESSO BIOLOGICO DI NITRITAZIONE/DENITRITAZIONE IN CONTINUO
DEIEZIONI BOVINE
DEIEZIONI SUINE
DEIEZIONI SUINE + SIERO
Da 01/09/2012
A 12/11/2012
Da 27/11/2012
A 07/07/2013
Da 08/07/2013
A 30/09/2013
IN
mg/l
IN
mg/l
Kn
INKn
mg/l
Alk
5965
3860
0,136
0,307
7350
TSS
4308
1226
COD
14275
3011
3564
via
nitrito
100%
via
95%
vianitrito
nitrito
80%
COD sol
4673
1580
TKN
1230
1042
TKN sol
984
940
N-NH4
945
885
P tot
43
41
P-PO4
16
22
0,10
6190
E%
Kn
TSS
COD
Kd
Kd
0,09
0,140
0,247
99%
95%
80%
2704
2911
2740
1556
Ntot
solo via86
nitrati
Ptot 49
64
83
57
0,005
52
54
78
88
82
73
74
69
52
PROCESSI BIOLOGICI AVANZATI
PER IL TRATTAMENTO DI REFLUI
AD ALTO CONTENUTO
DI NUTRIENTI
E VALUTAZIONE DELLE
EMISSIONI GASSOSE
Dottorato di Ricerca in Scienze dell’Ingegneria
Ingegneria dei Materiali, delle Acque e dei Terreni XIII ciclo
Dottoranda
Martina Santinelli
Relatore
Prof. Paolo Battistoni
Coordinatore
Prof. Erio Pasqualini
2 dicembre 2014
Materiali & Metodi
Introduzione
Risultati
Conclusioni
PROCESSO BIOLOGICO DI NITRITAZIONE/DENITRITAZIONE IN CONTINUO …
REQUISITI
 OD < 2 mg/l
 pH ~ 7,5-8,5
 N-NH4in (ideale tra 0,5 e 2 g/l)
VANTAGGI
 Risparmio di OD ~ 25%
 Riduzione fino 40% di RBCOD
 Velocità cinetiche 1,5-2 volte delle std
… applicato all’AUTOMATISMO del processo consolidato a CICLI ALTERNATI
FasiFasi
aerobiche
ed anossiche
in continuo ed alternate,
aerobica
& anossica
per operare la nitrificazione e denitrificazione via
nitrito
Controllo sulla base di segnali di OD e ORP
FASE
FASE
AEROBICA
ANOSSICA
7
200
6
150
OD
50
4
0
ORP (mV)
ORP
OD (mg/l)
100
5
PROFILI DI OD/ORP  FINE N-NH-504 MIXER ON
3
-100
-150
2
-200
1
0
07/11/2008
-250
-300
PROFILI DI ORP  FINE N-NOX, SOFFIANTI
ON
OD
ORP
Materiali & Metodi
Introduzione
Risultati
Conclusioni
Sperimentazione dal 17/04/2012 al 13/01/2014
FASE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
T(d)
a
b
a
b
c
a
b
-
43
7
19
19
16
8
40
73
28
120
87
85
43
62
Alimentazione
inoculo surnatante da fanghi urbani
urbano (2/3) e zootec-agroind (1/3)
urbano (1/3) e zootec-agroindu (2/3)
bovino-agroindustriale
bovino-agroindustriale filtrato
bovino
bovino (centrifugato due volte)
bovino
bovino+suino
suino
suino (dal 12/04 nuovo carico)
suino+siero di latte
bovino+siero
bovino+agroind (origine esterna)
RBCOD
si
no
no
no
no
no
si
si
no
si
si
si
si
no
V
(L)
HRT
(d)
3060
3900
3900
11
18
15
76
75
71
0,09
0,15
0,18
3300
2400
2400
12
20
18
68
68
74
0,05
0,06
0,07
2400
21
76
0,05
2400
2400
2400
27
27
36
76
75
75
0,08
0,08
0,08
RISULTATI DELLE FASI DI ALIMENTAZIONE CON MATRICI:
1) BOVINA
2) SUINA
3) SUINA+SIERO
VSS/SS
NLR
(%)
(KgN/m3d)
Risultati
Materiali & Metodi
Introduzione
Conclusioni
PROCESSO BIOLOGICO DI NITRITAZIONE/DENITRITAZIONE IN CONTINUO
DEIEZIONI BOVINE
DEIEZIONI SUINE
DEIEZIONI SUINE + SIERO
Da 01/09/2012
A 12/11/2012
Da 27/11/2012
A 07/07/2013
Da 08/07/2013
A 30/09/2013
IN
mg/l
OUT
mg/l
IN
mg/l
OUT
mg/l
Kn
INKn
mg/l
Alk
5965
2535
3860
1491
0,136
0,140
0,3071704
0,247
7350
TSS
4308
1709
1226
500
COD
14275
6368
3011
1649
COD sol
4673
2910
1580
807
TKN
1230
206
1042
262
TKN sol
984
158
940
207
N-NH4
945
100
885
154
P tot
43
30
41
20
P-PO4
16
8,5
22
10
0,10
Kd
Kd
OUT
mg/l
0,09
3564
391
via
nitrito
100%
99%
via
95%
vianitrito
nitrito
80% 95%
80%
E%
Kn
TSS
COD
6190
1095
2704
809
2911
122
2740
88
0,005
1556
68
64
57
83
52
54
78
Ntot
82
73
solo via86
nitrati 1688
Ptot 49
74
52
6 69
Introduzione
Materiali & Metodi
Risultati
Conclusioni
FILIERA CORTA
Filiera corta
digestato solido
DEIEZIONI
Bovino
Suino
FILIERA LUNGA
Suino + Siero
Digestato
solido
%N
%P
36
95
39
86
22
86
Effluente
Digestato liquido
%N
%P
64
5
61
14
78
14
digestato solido
Filiera lunga
IL VALORE AGGIUNTO DELLA FILIERA LUNGA PER UNA
AZIENDA AGRICOLA SI MISURA SULL’IMPIEGO DEI
SOTTOPRODOTTI DI TRATTAMENTO, QUALI IL DIGESTATO
SOLIDO E LIQUIDO.
DEIEZIONI
Bovino
Suino
Suino + Siero
Digestato
solido e fango
%N
%P
37
96
43
92
23
95
Effluente Finale
%N
12
17
3
%P
4
8
5