Il metodo di base per il trattamento delle acque reflue consiste nell'utilizzare diversi mezzi tecnici per separare, rimuovere e riciclare gli inquinanti contenuti nelle acque di scarico e nelle acque reflue, oppure convertirli in sostanze innocue per purificare l'acqua.
Esistono molti metodi per trattare le acque reflue, che in genere possono essere classificati in quattro categorie: trattamento biologico, trattamento fisico, trattamento chimico e trattamento naturale.
1. Trattamento biologico
Grazie al metabolismo dei microrganismi, gli inquinanti organici presenti nelle acque reflue sotto forma di soluzioni, colloidi e sospensioni fini vengono convertiti in sostanze stabili e innocue. A seconda dei diversi microrganismi, il trattamento biologico può essere suddiviso in due tipi: trattamento biologico aerobico e trattamento biologico anaerobico.
Il trattamento biologico aerobico è ampiamente utilizzato nel trattamento biologico delle acque reflue. In base alle diverse modalità di processo, il trattamento biologico aerobico si divide in due tipi: il metodo a fanghi attivi e il metodo a biofilm. Il processo a fanghi attivi è di per sé un'unità di trattamento e presenta diverse modalità operative. Le apparecchiature di trattamento del metodo a biofilm includono biofiltri, tavole rotanti biologiche, serbatoi di ossidazione a contatto biologico e letti fluidizzati biologici, ecc. Il metodo a stagno di ossidazione biologica è anche chiamato metodo di trattamento biologico naturale. Il trattamento biologico anaerobico, noto anche come trattamento di riduzione biologica, è utilizzato principalmente per il trattamento di acque reflue e fanghi organici ad alta concentrazione.
2. Trattamento fisico
I metodi di separazione e recupero degli inquinanti sospesi insolubili (inclusi film oleosi e goccioline d'olio) nelle acque reflue mediante azione fisica possono essere suddivisi in separazione per gravità, separazione centrifuga e ritenzione su setaccio. Le unità di trattamento che appartengono al metodo di separazione per gravità includono sedimentazione, flottazione (flottazione ad aria), ecc., e le relative apparecchiature di trattamento sono camera di sedimentazione, vasca di sedimentazione, trappola per grassi, vasca di flottazione ad aria e relativi dispositivi ausiliari, ecc.; la separazione centrifuga è di per sé un tipo di unità di trattamento, i dispositivi di processo utilizzati includono centrifuga e idrociclone, ecc.; il metodo di ritenzione su setaccio ha due unità di processo: ritenzione su griglia e filtrazione. La prima utilizza griglie e setacci, mentre la seconda utilizza filtri a sabbia e filtri microporosi, ecc. Il metodo di trattamento basato sul principio dello scambio termico è anch'esso un metodo di trattamento fisico e le sue unità di trattamento includono evaporazione e cristallizzazione.
3. Trattamento chimico
Un metodo di trattamento delle acque reflue che separa e rimuove gli inquinanti disciolti e colloidali presenti nelle acque reflue o li converte in sostanze innocue attraverso reazioni chimiche e trasferimento di massa. Nel metodo di trattamento chimico, le unità di processo basate sulla reazione chimica di dosaggio sono: coagulazione, neutralizzazione, redox, ecc.; mentre le unità di processo basate sul trasferimento di massa sono: estrazione, strippaggio, adsorbimento, scambio ionico, elettrodialisi e osmosi inversa, ecc. Queste ultime due unità di processo sono collettivamente denominate tecnologia di separazione a membrana. Tra queste, l'unità di trattamento che utilizza il trasferimento di massa presenta sia un'azione chimica che una relativa azione fisica, pertanto può essere separata dal metodo di trattamento chimico e diventare un altro tipo di metodo di trattamento, chiamato metodo fisico-chimico.
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Processo comune di trattamento delle acque reflue
1. Sgrassatura delle acque reflue
Gli indicatori di inquinamento, come il contenuto di olio, il CODcr e il BOD5 nel liquido di scarto della sgrassatura, sono molto elevati. I metodi di trattamento includono l'estrazione acida, la centrifugazione o l'estrazione con solvente. Il metodo di estrazione acida è ampiamente utilizzato: si aggiunge H2SO4 per regolare il valore del pH a 3-4 per la demulsificazione, si procede con la vaporizzazione e l'agitazione con sale, e si lascia riposare a 45-60 °C per 2-4 ore; l'olio galleggia gradualmente formando uno strato di grasso. Il recupero del grasso può raggiungere il 96% e la rimozione del CODcr è superiore al 92%. Generalmente, la concentrazione di massa dell'olio nell'acqua in ingresso è di 8-10 g/L, mentre la concentrazione di massa dell'olio nell'acqua in uscita è inferiore a 0,1 g/L. L'olio recuperato viene ulteriormente lavorato e convertito in acidi grassi misti che possono essere utilizzati per la produzione di sapone.
2. Acque reflue derivanti da processi di calcinazione e depilazione
Le acque reflue derivanti dalla calcinazione e dalla depilazione contengono proteine, calce, solfuro di sodio, solidi sospesi, il 28% del CODcr totale, il 92% di S2- totale e il 75% di SS totale. I metodi di trattamento includono acidificazione, precipitazione chimica e ossidazione.
Il metodo di acidificazione è spesso utilizzato nella produzione. In condizioni di pressione negativa, si aggiunge H2SO4 per regolare il valore del pH a 4-4,5, generando gas H2S, che viene assorbito con una soluzione di NaOH, generando alcali solforati riutilizzabili. Le proteine solubili precipitate nelle acque reflue vengono filtrate, lavate e asciugate, diventando un prodotto. Il tasso di rimozione dei solfuri può raggiungere oltre il 90%, e il CODcr e i solidi sospesi (SS) vengono ridotti rispettivamente dell'85% e del 95%. Il costo è basso, il processo produttivo è semplice, facile da controllare e il ciclo di produzione è abbreviato.
3. Acque reflue della concia al cromo
Il principale inquinante delle acque reflue della concia al cromo è il metallo pesante Cr3+, con una concentrazione di massa di circa 3-4 g/L e un pH leggermente acido. I metodi di trattamento includono la precipitazione alcalina e il riciclo diretto. Il 90% delle concerie nazionali utilizza il metodo di precipitazione alcalina, aggiungendo calce, idrossido di sodio, ossido di magnesio, ecc. al liquido di scarto della concia al cromo, facendo reagire e disidratando per ottenere un fango contenente cromo, che può essere riutilizzato nel processo di concia dopo essere stato disciolto in acido solforico.
Durante la reazione, il valore del pH è compreso tra 8,2 e 8,5 e la precipitazione è ottimale a 40 °C. Il precipitante alcalino è ossido di magnesio, il tasso di recupero del cromo è del 99% e la concentrazione di massa di cromo nell'effluente è inferiore a 1 mg/L. Tuttavia, questo metodo è adatto a concerie su larga scala e le impurità come olio solubile e proteine presenti nel fango di cromo riciclato possono compromettere l'effetto conciante.
4. Trattamento completo delle acque reflue
4.1. Sistema di pretrattamento: Comprende principalmente impianti di trattamento come griglie, vasche di regolazione, vasche di sedimentazione e vasche di flottazione ad aria. La concentrazione di materia organica e solidi sospesi nelle acque reflue delle concerie è elevata. Il sistema di pretrattamento viene utilizzato per regolare il volume e la qualità dell'acqua; rimuovere i solidi sospesi; ridurre parte del carico inquinante e creare condizioni ottimali per il successivo trattamento biologico.
4.2. Sistema di trattamento biologico: ρ(CODcr) delle acque reflue delle concerie è generalmente 3000-4000 mg/L, ρ(BOD5) è 1000-2000 mg/L, che appartiene alle acque reflue organiche ad alta concentrazione, il valore m(BOD5)/m(CODcr) è 0,3-0,6, che è adatto al trattamento biologico. Attualmente, in Cina sono più ampiamente utilizzati il canale di ossidazione, l'SBR e l'ossidazione biologica a contatto, mentre l'aerazione a getto, il reattore a biofilm batch (SBBR), il letto fluidizzato e il letto di fanghi anaerobici a flusso ascendente (UASB).
Data di pubblicazione: 17 gennaio 2023
