Trattamenti delle acque reflue nell’industria meccanica

I reflui dell’industria meccanica possono contenere diverse sostanze inorganiche, talvolta anche molto pericolose per l’ambiente: per questo motivo i trattamenti delle acque reflue nell’industria meccanica sono processi articolati e impegnativi.

A seconda del processo produttivo si utilizzano infatti metalli, acidi, alcali e soluzioni che possono contenere sostanze tossiche come cadmio, mercurio, molecole ammoniacali, cloro, cromo, cianidi (produzione circuiti stampati), fluoro, piombo, rame, nickel, nitriti, sulfidi, zinco, idrocarburi, cobalto (nella smaltatura).

In molti processi industriali si impiegano diversi metalli pesanti (principalmente nickel, piombo, cadmio e zinco) che possono costituire un grave problema per l’uomo e per l’ambiente; la loro concentrazione nelle acque di scarico e anche nei fumi è soggetta a severi limiti di legge a causa della loro elevata tossicità. I settori che utilizzano questi metalli sono diversi: basti pensare all’industria metalmeccanica, galvanica, ma anche chimica e tessile (soprattutto nei coloranti che vengono impiegati nei processi)

Metodi per il trattamento delle acque reflue

Per abbattere queste sostanze indesiderate si utilizzano metodi di trattamento delle acque residue di tipo chimico-fisico. Il processo si svolge all’interno di opportune vasche e consiste in una serie di fasi realizzate per mezzo di reattori consecutivi, col dosaggio di opportuni reagenti, dimensionati in funzione dei tempi di contatto previsti e delle portate da trattare. Lo schema seguente riassume gli stadi principali tipici di un impianto per la trattazione reflui.

Le varie fasi elencate nello schema possono essere raggruppare in alcune categorie:

• accumulo e normalizzazione: i reflui sono raccolti in serbatoi multipli dotati di agitatori e successivamente trattati. Possono essere impiegati serbatoi per le soluzioni concentrate basiche (bagni da detersione e sgrassaggi e da attivazione), serbatoi per le soluzioni concentrate acide (bagni da neutralizzazione), serbatoi per le soluzioni semiconcentrate (da rigenerazione resine a scambio ionico e da lavaggi statici) e relative pompe dosatrici.
• processi di precipitazione dei metalli: ovvero separazione dal flusso idrico mediante precipitazione
  chimica.
• trattamenti specifici: vi rientrano vari processi (come ad esempio il processo Fenton, una reazione
  fra perossido di idrogeno e cloruro o solfato ferroso in ambiente acido, che porta all’ossidazione di
  molti contaminanti) oppure altri trattamenti come la chiarificazione e la flocculazione delle acque.
• trattamenti finali: sono necessari a causa della presenza di metalli non in sospensione ma sotto
  forma di complessi con le sostanze organiche residue nell’acqua trattata (tensioattivi, brillantanti, sequestranti provenienti da bagni di lavoro) che si legano ai metalli impedendone la precipitazione. Seguono trattamenti con filtrazione a membrana e osmosi inversa, utilizzati in cascata per trattare scarichi molto concentrati allo scopo di ridurre al minimo le quantità di rifiuti liquidi e migliorare la qualità delle acque di ricircolo.

Trattamento delle acque reflue nell’Industria galvanica

Un caso particolare è rappresentato dall’industria galvanica i cui reflui, accanto ad alcune sostanze organiche insolubili, possono contenere vari agenti inquinanti come cadmio, alluminio, composti ammoniacali, piombo, cloro, cianidi e altri metalli pesanti.

La gestione delle acque nel processo galvanico è un aspetto complesso, sia per quanto riguarda l’ottimizzazione dei consumi idrici sia per quanto riguarda la depurazione degli reflui, data l’ampia varietà dei prodotti chimici impiegati nelle diverse lavorazioni.

Un impianto galvanico si compone generalmente di numerose vasche nelle quali vengono immerse le parti metalliche da trattare: è di primaria importanza, anche a scopo produttivo, separare i bagni alcalini da quelli acidi. In ambiente acido e in presenza di composti pericolosi come i “cianidi”, ad esempio, i liquami possono sviluppare composti particolarmente tossici, come l’acido prussico, che richiede un trattamento dedicato.

Lo schema sottostante riassume i processi impiegati. Dato che l’impianto utilizza sostanze fortemente corrosive e pericolose (fra cui, ad esempio, l’acido cromico) è opportuno impiegare componenti idonei, sia per quanto riguarda le tubazioni e i raccordi sia per altri componenti quali pompe centrifughe (resistenti agli agenti chimici aggressivi, per esempio realizzate in PVDF o in PP) e valvole particolari per la regolazione degli additivi.

La rimozione dei composti indesiderati avviene in vasche dove tramite l’apertura e la chiusura di elettrovalvole si attivano agitatori e pompe per dosare l’additivo e normalizzare il pH nella soluzione controllata. Il processo si conclude con la fase di sedimentazione e raccolta acque reflue trattate, che verranno poi liberate nel condotto di scarico.

Industria metalmeccanica e lavorazione dei metalli

Nell’industria metalmeccanica è possibile distinguere due tipi di trattamenti ai quali corrispondono due canali di scarico di solito separati:

Scarichi oleosi residui: per oli non emulsionati, una decantazione seguita da coagulazione- decantazione o da coagulazione-flottazione è sufficiente a separare l’olio dall’acqua. Per le emulsioni, invece, si procede ad una acidificazione (pH=2) a temperatura elevata (T=85°÷90°C) in modo da rompere l’emulsione. Si fanno successivamente decantare e si neutralizzano le acque prima dello scarico.

Acque residue: gli scarichi sono separati fin dall’origine, con reti fognarie distinte, e inviati a impianti di depurazione distinti, posizionati in un’unica area per centralizzare la conduzione e facilitare lo scarico delle acque in un unico decantatore finale.

A seconda delle lavorazioni presenti nei vari processi si impiegano tipicamente acidi, alcali e soluzioni saline. Nello schema sottostante è rappresentato un impianto per la trattazione dei reflui nell’industria metalmeccanica: sono rappresentate le vasche contenenti le sostanze additive per il trattamento chimico e fisico e i processi coinvolti.

Due sono le sostanze che meritano attenzione: i canidi e il cromo. I cianidi sono probabilmente i più pericolosi veleni riscontrabili nei reflui e necessitano di un trattamento specifico: per mezzo dell’ossidazione sono trasformati in innocui cianati. Gli ossidanti usati nel processo sono l’ipoclorito di sodio (NaClO, vedi schema) e il solfito di ferro bivalente.

II cromo esavalente invece deve essere ridotto a trivalente, poiché solo questa molecola precipita come idrossido insolubile nel seguente stadio di neutralizzazione (come si nota nello schema sottostante).

I processi di riduzione o ossidazione, neutralizzazione e precipitazione necessitano di misure e regolazioni continue dei valori di pH, temperatura e concentrazione degli additivi. Per questo è necessario un controllo continuo dell’impianto, tramite una rete di sensori di misurazione (sensori di misurazione del pH, sensori di livello e di temperatura) nelle vasche di raccolta.

FONTI:

Dispense di Impianti Industriali, Trattamenti delle acque reflue – Politecnico di Torino Dispense Prof. A. Tonini, Principi di Depurazione acque industriali
Dispense prof. A. Monno, Tecnologia Meccanica – Politecnico di Milano