Dimensionamento di apparecchiature per un impianto di trattamento reflui liquidi industriali

Tale  progetto  di  massima  ha  richiesto  nel  suo  complesso  di:  identificare  la
tipologia di processi e delle tecnologie da adoperare per il trattamento dei reflui
prodotti  dalle  industrie  campane;  realizzare  un  piano  di  gestione  tecnico-
amministrativa;  dimensionare  tutte  le  principali  apparecchiature  allo  scopo  di
studiare i costi di impianto e definire un lay-out definitivo .
Lo scopo di questo lavoro Ł proprio quello di operare il dimensionamento delle
principali  apparecchiature  nel  caso  in  cui  si  debbano  trattare  reflui  liquidi  di
composizione stimata a valle di una indagine di marketing precedente.
 
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Parte  I:  Descrizione  dei  processi  di  trattamento  dei  reflui
liquidi industriali.
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Capitolo 1 :  Caratteristiche generali dei reflui industriali
Con il termine  refluo industriale  si intende qual siasi acqua di scarico derivante
da operazioni industriali; ognuna di esse possiede caratteristiche proprie, le quali
devono essere  valutate al  fine di  scegliere  il  tipo di  trattamento piø adatto  da
utilizzare per la rimozione dei contaminanti e per il rilascio di un effluente che
possa essere reimmesso nell ambiente con un impatto non significativo.
Le principali caratteristiche di tali reflui dipendono dal tipo di attivit  industriale
da cui derivano e si distinguono in:
•fisiche
•chimiche
•biologiche
1.1 Caratteristiche fisiche 
• Contenuto  di  solidi  totali:  Ł  l insieme  del  materiale  in  sospensione,
sedimentabile, colloidale e in soluzione, presenti  nel refluo, cioŁ tutto quello
che  rimane  come  residuo  in  seguito  ad  evaporazione  ad  una  temperatura
compresa tra 103 C e 105 C. I solidi totali inoltre , possono essere distinti in
filtrabili  (colloidali e disciolti) e  non filtrabili o sospesi  (sospesi volatili, di
natura organica, e sospesi fissi, inorganici) ottenuti  facendo passare il liquido
attraverso un filtro con porosit  di 0.45 µm (per le norme italiane).
•Contenuto di solidi sedimentabili: vengono determinati ponendo il refluo in un
cono Imhoff  e  misurando il  materiale  sedimentato dopo 2 ore;  tale  quantit  Ł
indice di quanto fango verr  rimosso durante la sed imentazione primaria.
•Odori:  sono  dovuti  principalmente  alle  sostanze  gassose  che  si  formano  dal
processo di decomposizione delle sostanze organiche e solforate.
 Le  cause  principali  di  tali  emissioni  sono:  le  componenti  del  refluo,  le
trasformazioni  biochimiche  che  avvengono  nell impianto  di  trattamento  e  i
reagenti chimici utilizzati nel suo interno.
Il  fattore  che  viene  preso  in  considerazione  Ł la  percettibilit ,  cioŁ la  minima
concentrazione  di gas necessaria alla sua percezione. 
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•Temperatura: Ł un molto parametro importante in quanto incide sulla velocit 
delle  reazioni  chimiche,  sulla  vita  acquatica  del  corpo  idrico  ricettore  (se  lo
scarico  dell effluente  avviene  direttamente  in  corpo  idrico)  e  sulla  solubilit 
dell ossigeno in acqua. 
•Densit : Ł definita come la massa del refluo per unit  di volume. Di solito, per
gli  scarichi  industriali,  si  considera  una  densit  maggiore  di  quella  dell acqua
pura.
•Colore: il refluo ha un colore diverso a seconda della permanenza dello stesso
prima del trattamento. Un refluo fresco ha un colore marrone-grigio; quando viene
stoccato in sistemi di raccolta, il colore diventa sempre piø scuro fino a diventare
nero  (in  questo  caso  il  refluo  viene  detto  settico),  in  seguito  allo  stabilirsi  di
condizioni anaerobiche.
 I  reflui  industriali  sono  spesso  soggetti  a  variazione  di  colore  in  quanto  si
verificano  delle  reazioni  chimiche  come  ad  esempio  quella  dei  solfuri  con  i
metalli che gli conferisce un colore molto scuro .
•Torbidit :  Ł la misura della propriet  dell acqua reflua di trasmettere la luce.
Questa viene effettuata confrontando il campione di refluo con uno di riferimento
nelle stesse condizioni.
1.2Caratteristiche chimiche
Le caratteristiche chimiche vengono espresse in termini di contenuto di materiale
organico ed inorganico. Il materiale organico Ł costituito da proteine, carboidrati,
grassi e oli, tensioattivi, composti a basso peso molecolare (COV) e pesticidi.
Analisi  specifiche relative a tali parametri  vengono condotte nel caso in cui  si
voglia  controllare e  classificare gli  effluenti  industriali  ai  fini  dell accettazione
all impianto  e  talvolta  prima  dello  scarico  nel  corpo  idrico  ricettore;  la  loro
determinazione non Ł sempre possibile,  per cui si utilizzano indici  in grado di
esprimere il contenuto organico complessivo del refluo. I parametri piø utilizzati
sono: BOD, COD e TOC. 
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Il BOD,  cioŁ  la  domanda  biologica  di  ossigeno,  rappresenta  la  quantit  di
ossigeno disciolto che viene utilizzato dai microrganismi per ossidare la sostanza
organica presente nel refluo.
Il  COD, la domanda chimica di ossigeno, Ł la quantit  di ossigeno richiesta per
ossidare chimicamente le sostanze organiche (ossidabili biologicamente e quelle
non biodegradabili) presenti nel refluo.
Il  TOC, il carbonio organico totale, Ł una misura piø accurata del contenuto  di
sostanza organica. 
I materiali inorganici presenti nel refluo, si possono classificare in: 
Cloruri (derivanti  da  processi  erosivi  delle  rocce  e  del  suolo,  oppure  dagli
scarichi domestici); 
Basi deboli quali idrossidi, carbonati e bicarbonati (di calcio, magnesio, sodio,
potassio);
Composti azotati, quali ammoniaca, nitriti e nitrati;
Fosforo,  presente  nei  reflui  in  forma solubile,  particellare,  organica  (10% del
totale) ed inorganica (polifosfati e ortofosfati);
Composti inorganici tossici e metalli pesanti, cationi o anioni, provenienti dagli
scarichi industriali,  con elevata tossicit ;  gli  an ioni piø rilevanti sono cianuri e
cromati  (industrie  galvaniche),  mentre  tra  i  cationi  ricordiamo  rame,  argento,
cromo, boro. 
Gas disciolti, quali azoto, ossigeno, anidride carbonica, acido solforico e presenti
nelle  acque  reflue  perchŁ  derivano  dall aria  e  da  processi  di  decomposizione
anaerobica della materia organica. 
1.3Caratteristiche biologiche
Sono determinate dalla presenza di forme di vita quali:
•Batteri:  organismi  monocellulari  che  hanno  la  funzione  di  decomporre  e
stabilizzare la sostanza organica.
•Funghi:  organismi aerobi,  multicellulari,  eterotrofi;  decompongono il carbonio
nella biosfera anche grazie alla capacit  che hanno  di sopportare bassi valori di
umidit  e pH.
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•Alghe:  organismi  responsabili  dell eutrofizzazione,  in  condizioni  di  elevate
concentrazioni di nutrienti, soprattutto azoto e fosforo. Lo sviluppo eccessivo di
alghe limita la crescita di altri organismi acquatici.
•Protozoi: organismi monocellulari aerobi o anaerobi facoltativi, molto importanti
nei  processi  di  depurazione  perchØ  mantengono  un  equilibrio  tra  i  vari
microrganismi. 
•Piante e animali.
•Virus.
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Capitolo 2 :   Tipologie di trattamento dei reflui industriali
I trattamenti a cui vengono sottoposti i  reflui industriali  possono essere  svolti
attraverso  sistemi  fisici,  chimici  e  biologici  e  raggruppati  in  quattro  categorie
convenzionali:
1.Trattamenti  preliminari: hanno lo scopo di rimuovere gli elementi grossolani
dal flusso acquoso che potrebbero danneggiare i macchinari  utilizzati nel resto
dell impianto.  Sono trattamenti  in  cui  prevalgono  forze  di  tipo  fisico  come la
grigliatura,  la  triturazione  e  la  dissabbiatura,  disoleatura,  miscelazione,
equalizzazione, flocculazione, flottazione, filtrazione.
2.Trattamenti  primari:  hanno lo scopo di rimuovere fisicamente una porzione
di  materiale  organico  e  di  solidi  sospesi,  come  la  grigliatura  fine  e  la
sedimentazione.
3.Trattamenti  secondari:  hanno lo  scopo di  rimuovere le  sostanze  organiche
biodegradabili e dei solidi sospesi che non sono rimossi nei trattamenti primari. 
Sono processi sia chimici che biologici.
4.Trattamenti terziari (non sempre richiesti): sono posti a valle dei trattamenti
biologici  e  hanno  la  funzione  di  rimuovere  specifiche  sostanze  inquinanti,  a
seconda del destino finale dell effluente.
La scelta del trattamento a cui sottoporre i reflui dipende dai seguenti fattori:
•Caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche dei reflui: deve essere valutata la
forma  predominante  in  cui  sono  presenti  le  sostanze  inquinanti  (colloidale,
disciolta, sospesa) e la loro biodegradabilit , non chØ la tossicit  dei componenti
organici ed inorganici.
•Limiti  di  scarico  vigenti:  deve  essere  rispettata  la  normativa  in  materia  di
scarichi  in  corpi  idrici  ricettori  o  in  pubblica fognatura;  inoltre  devono essere
considerate eventuali limitazioni future.
•Costi  di  trattamento  e  disponibilit  delle  aree  per  la  realizzazione
dell impianto: i limiti di scarico possono essere raggiunti mediante l impiego di
varie combinazioni di processi individuali; la combinazione ideale risulter  quella
economicamente piø valida. 
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2.1Trattamenti primari
2.1.1 Processi di trattamento primario
I trattamenti primari consistono in interventi di tipo fisici e chimico fisici, oltre a
rimuovere  una frazione di  solidi  grossolani  e sedimentabili),  costituiscono una
garanzia per salvaguardare il corretto funzionamento delle sezioni di trattamento
poste a valle.
I principali trattamenti primari cui sono sottoposti i reflui sono:  
Grigliatura:
Trattamento che consiste nella rimozione di corpi grossolani presenti nel refluo,
con  lo  scopo  di  proteggere  le  altre  apparecchiature  dell impianto.  Avviene
mediante  il  passaggio  del  refluo  attraverso  una  griglia  costituita  da  barre
metalliche o da setacci. Le sostanze trattenute vengono inviate generalmente ad
una pressa che allontana la frazione acquosa (immessa nella linea delle acque) da
quella solida che viene depositata in cassonetti. Tutte le apparecchiature possono
essere poste in ambienti chiusi in modo tale da aspirare l aria che viene inviata ad
un sistema di deodorizzazione [Battistoni,2003].
Dissabbiatura:
Trattamento  che  consiste  nelle  rimozione  di  sabbia,  intesa  come  l insieme  di
polvere fine, ghiaia, cenere e altri materiali pesanti con elevata sedimentabilit . La
rimozione  di  tali  sostanze  Ł  importante  per  proteggere  dall abrasione  le  parti
meccaniche in movimento, per ridurre il rischio di depositi nelle condutture e per
ridurre la frequenza di pulizia delle vasche (linea acqua) e del digestore (linea
fanghi).  La  sabbia  rimossa  Ł  sottoposta  ad  un  trattamento  di  lavaggio  per
eliminare le sostanze organiche e, infine, utilizzata come riempimento su terreno o
cementificata e condotta in discarica [Battistoni, 2003].
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Disoleatura:
Trattamento che consiste nella rimozione di oli e grassi, la quale diminuiscono
l efficienza di ossigenazione del  liquame e causano  l accumulo di schiume nel
bacino  di  aerazione,  in  sedimentazione  e  nei  digestori,  limitando  per  la
contemporanea rimozione di sostanza organica
Gli oli e i grassi possono essere rimossi determinandone l aggregazione nel fango
oppure in portati in sospensione, raccolti e smaltiti presso discarica o inceneriti
[Battistoni, 2003].
Equalizzazione  delle  portate  e  omogeneizzazione  degli
inquinanti:
I reflui provenienti da processi industriali, presentano nel tempo fluttuazioni sia di
portata che di carichi inquinanti. Questa variabilit  pu  essere la causa di notevoli
problemi  di  gestione  negli  impianti  non protetti  adeguatamente  dagli  shock di
carico idraulico e/o inquinante. Al fine di minimizzare queste fluttuazioni sono
adottati  i  processi  di  equalizzazione  delle  portate  e  omogeneizzazione  degli
inquinanti.
Per  quanto  riguarda  l equalizzazione  delle  portate,  si  effettua  in  vasche  di
accumulo in cui viene stoccata la porzione di refluo che eccede quella media di
progetto, che inviato all impianto quando si verifica una diminuzione di portata.
¨ importante che nelle vasche di accumulo il refluo  sia ben miscelato, per evitare
fenomeni di sedimentazione, ed aerato, per evitare condizioni settiche.
L’equalizzazione  delle  portate  determina  come  effetto  indiretto  la  parziale
omogeneizzazione  delle  concentrazioni  degli  inquinanti.  La  quantit  di
quest’ultimi  Ł  data  infatti  dal  prodotto  della  concentrazione  per  la  portata,  ed
equalizzando  uno  dei  due  termini  si  ottiene  una  parziale  equalizzazione  del
prodotto.
La vasca viene perci  generalmente sovradimensionat a per garantire un volume
invasato minimo tale da agevolare la diluizione dei contaminanti, oppure viene
prevista una successiva vasca di omogeneizzazione [Battistoni, 2003].
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Coagulazione e Flocculazione:
Consiste  nell aggregazione  dei  materiali  colloidali  (particelle  con  diametro
compreso tra 10-3 mµ  e 1 mµ , difficilmente separabili per gravit ) con formazi one
dei   fiocchi .  La  stabilit  dei  colloidi  dipende  pr incipalmente  dalla  carica
superficiale  dovuta  alla  composizione  chimica  del  refluo  e  del  colloide.  Per
favorire la coalescenza cioŁ l aggregazione dei colloidi e, quindi, la formazione
dei  fiocchi,  Ł  necessario  neutralizzare  tale  carica.  Il  processo  che  permette  la
formazione dei  fiocchi  Ł detto  coagulazione che  determina  la  neutralizzazione
della  carica  superficiale  attraverso  l aggiunta  di  sostanze  quali  elettroliti,
polielettroliti  (polimeri ad alto peso molecolare contenenti gruppi adsorbibili,in
grado  di  formare  ponti  tra  particelle  isolate)  o altre  sostanze chimiche  (Calce,
Allume, FeCl3, FeCl2, FeSO4*7H2O) [Battistoni, 2003].
La carica  positiva di  questi  prodotti,  ha un effetto  destabilizzante,  perchØ Ł in
grado di annullare la carica in genere elettronegativa delle particelle colloidali in
sospensione. Il contatto avviene per adsorbimento, e le particelle colloidali, cos 
neutralizzate,  non  tendono  piø  a  respingersi  a  vicenda,  ma  tendono  ad
agglomerarsi [Masotti,1996].
Dalla  Tabella  -1,  ove  sono  riportati  i  principali  cationi  con  i  rispettivi  poteri
coagulanti,  si  nota  che  il  potere  coagulante  maggiore  appartiene  ai  metalli
trivalenti.[Masotti,1996]
Ione Potere coagulante
K+ 1,2
H+ 25,0
Ca++ 63,0
Cu++ 52,0
Fe+++ 2500,0
Al+++ 5000,0
Tabella -1 Potere coagulante di diversi cationi [Masotti, 1996]
 
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