Condorchem Envitech offre soluzioni per il trattamento delle acque reflue saline prodotte nei processi di dissalazione dell’acqua di mare, nonché per il trattamento delle salamoie originate in determinati processi produttivi industriali.
Attualmente, esistono numerose tecnologie e soluzioni per il trattamento delle acque reflue saline generate durante la dissalazione dell’acqua di mare, così come per il trattamento delle salamoie prodotte in processi industriali.
La selezione del processo più adeguato dipende da diversi fattori come la composizione dell’acqua reflua, il volume da trattare, le fonti di energia disponibili o la destinazione finale dell’effluente trattato.
Queste alternative possono essere suddivise in:
- Processi di diluizione: in questo caso la salamoia generata viene diluita con gli effluenti di altri impianti di trattamento che hanno come destinazione lo scarico in oceano, la cui concentrazione salina è molto bassa e il cui flusso in uscita è superiore a quello della salamoia, al fine di garantire una diluizione adeguata. Normalmente si utilizzano effluenti di impianti di trattamento delle acque reflue o di centrali termiche.
- Processi di gestione: questi processi includono diversi trattamenti degli effluenti salini prodotti sia in impianti di dissalazione sia in altri tipi di settori. Il trattamento delle salamoie consente di garantire una maggiore sostenibilità ambientale e una riduzione del loro impatto sull’ambiente.
Di seguito vengono trattati i processi di gestione degli effluenti salini più rilevanti.
Gestione delle salamoie
La gestione della salamoia è senza dubbio un punto determinante per qualsiasi tipo di industria o settore in cui si generi un effluente salino, poiché, pur non essendo pericolosi, devono essere correttamente gestiti, perché il loro scarico non controllato può causare un elevato impatto ambientale.
Esiste una vasta diversità di industrie che per un motivo o per un altro generano salamoie, come nel caso degli impianti di dissalazione, quelli dedicati alle perforazioni di gas e petrolio, le centrali di generazione di energia, le concerie, le industrie di conserve alimentari, olive, salagioni, oli, prosciutti e salumi, nonché tutte quelle che trattano grandi volumi d’acqua (descalcificazione, demineralizzazione, osmosi inversa, ecc.).
La loro gestione non è sempre semplice e l’opzione più idonea dipende sempre da una lunga lista di fattori, come portata, concentrazione, situazione geografica, disponibilità di fonti energetiche residue, ecc. Tra le opzioni possibili per la gestione delle salamoie, senza dubbio la più sostenibile dal punto di vista ambientale consiste nell’affrontarne il trattamento.
Produzione di salamoie
La varietà di industrie che generano effluenti salini è ampia, di seguito vengono analizzate le più rappresentative:
I. Dissalazione dell’acqua di mare
La dissalazione consiste nell’ottenimento di acqua dolce per consumo umano, uso industriale o agricolo a partire dall’acqua di mare o salamoia. Questa pratica si è diffusa negli ultimi decenni in tutte quelle zone dove esiste un deficit idrico e l’approvvigionamento non è quindi garantito. Attualmente è possibile la produzione intensiva di acqua dissalata a prezzi moderati, fatto che in molti casi rappresenta la soluzione adottata per risolvere i problemi di approvvigionamento. Secondo UN Water, il meccanismo inter-agenzie per tutto ciò che riguarda l’acqua delle Nazioni Unite, a febbraio 2014 esistevano più di 16.000 impianti di dissalazione in tutto il mondo, con una capacità produttiva di circa 70 hm3/giorno.
Qualunque sia la tecnologia utilizzata per la dissalazione, in tutti i casi si produce un effluente di acqua dolce e un effluente residuo o rifiuto. Quest’ultimo conterrà una concentrazione elevata di sali, che dipenderà dall’acqua grezza dissalata e dall’efficienza della separazione, la quale dipende dalla tecnica utilizzata. Questo residuo non deve essere restituito all’ambiente senza trattamento a causa dell’elevato impatto che ciò comporterebbe, oltre a rappresentare un aumento progressivo dei costi di dissalazione, conseguenza diretta dell’aumento dei livelli salini delle acque di origine.
Pertanto, considerando la gestione come l’alternativa più adeguata, le tecniche che ottengono un’elevata efficienza di separazione genereranno un rifiuto molto concentrato in sali, e viceversa.
II. Industria tessile
L’industria tessile si caratterizza per un elevato consumo di acqua, che deve essere di alta qualità. È consueto che l’acqua, sia di rete che di captazione propria, venga sottoposta a un processo di purificazione, generalmente di addolcimento. Storicamente, per eliminare la durezza dell’acqua sono state utilizzate resine a scambio ionico, che generano nel loro processo di rigenerazione un effluente ad alta concentrazione salina.
D’altra parte, nel processo di tintura della fibra tessile, sono necessarie elevate concentrazioni saline nel mezzo affinché il pigmento si fissi sul tessuto. Le acque di tintura, anche dopo essere state trattate, conservano un elevato contenuto di sali.
III. Discariche di RSU
Le discariche di rifiuti solidi urbani (RSU) generano effluenti di percolato, che devono essere trattati per poter essere scaricati senza causare impatto ambientale. Generalmente, dopo diversi processi, l’effluente trattato viene sottoposto a un processo di osmosi inversa, con l’obiettivo di ottenere una corrente di acqua pura da riutilizzare o scaricare, e una corrente più piccola con i contaminanti concentrati. Questo effluente presenta un’elevata concentrazione salina, poiché sono stati concentrati tutti i sali presenti originariamente nel percolato.
IV. Produzione alimentare
Al fine di conservare gli alimenti per lunghi periodi e proteggerli dall’attacco di microrganismi, storicamente sono state utilizzate tecniche di salatura e conservazione in salamoia. Le salamoie vengono solitamente preparate con acqua fredda, cloruro di sodio, nitrito di sodio, oltre a prodotti aromatizzanti.
Perché la salamoia eserciti il suo effetto conservante sono necessarie concentrazioni saline nel prodotto tra il 15% e il 20%. Pertanto, l’industria delle salagioni e quella dedicata alla conservazione degli alimenti in generale producono effluenti ad alta concentrazione di sale.
La produzione di sottaceti (olive, cetriolini, carote, cipolle, ecc. marinati con salamoia e aceto) è un’attività che genera effluenti con carica organica oltre a un’elevata salinità. Questi effluenti devono essere trattati prima dello scarico ed è consigliabile recuperare la massima quantità possibile di acqua per il riutilizzo nel processo.
V. Effluenti da impianti di trattamento dell’acqua
Una vasta gamma di industrie necessita di acqua di elevata qualità, ultrapura, per il suo utilizzo nel processo produttivo; è il caso delle industrie farmaceutiche, alimentari, tessili, ecc. Generalmente utilizzano resine a scambio ionico per addolcire l’acqua, oppure processi basati su membrane (nanofiltrazione o osmosi inversa) per trattamenti più completi. Gli effluenti generati in questi processi concentrano tutti i sali e le impurità eliminate dall’acqua grezza. Quando il consumo di acqua nel processo è elevato, si generano portate significative di effluenti residui, caratterizzati da un’elevata concentrazione di sali disciolti.
VI. Industria della concia delle pelli
L’industria dedicata alla concia delle pelli si caratterizza per il suo elevato potenziale inquinante sia per i reagenti utilizzati sia per gli effluenti generati nei diversi processi.
Generalmente, i processi seguiti nella concia delle pelli sono la salatura (con NaCl), l’addolcimento (utilizzando solfuro di sodio, polisolfuro di sodio o carbonato di sodio), l’appellamento (usando solfuro di sodio, solfuro di idrogeno di sodio, ammine, idrossido di calcio e soda caustica), la calcinazione (mediante bagno con soda caustica), la decalcificazione (utilizzando acido cloridrico, acido solforico, acido borico, cloruro di ammonio, acetato di ammonio ed esteri ciclici), la concia (sali di cromo e formaldeide), la tintura, l’ingrasso, l’asciugatura, il condizionamento e la finitura (usando pigmenti e anilina). Questi prodotti chimici impiegati nei diversi processi si incorporano alle acque reflue man mano che vengono utilizzati.
Le tecnologie utilizzate in questi processi sono sempre più pulite, consentono di risparmiare acqua, riutilizzare gli effluenti e ridurre l’inquinamento finale delle acque. Infine, una volta trattate le acque, la maggior parte dell’inquinamento viene eliminata. Tuttavia, i sali disciolti contenuti negli effluenti non vengono rimossi, quindi all’uscita dell’impianto di trattamento rimangono inalterati e le acque presentano concentrazioni di sali fino a 10.000 mg/L. Queste acque, con tale contenuto di sali, non possono essere scaricate né in corsi d’acqua pubblici né nella rete fognaria.
VII. Trattamento dell’acqua per impianti di generazione di energia
Gli impianti di generazione di energia necessitano per il loro funzionamento di acqua di massima qualità, per poterla trasformare in vapore ad alta temperatura, che muoverà l’alternatore. Generalmente, l’acqua ultrapura utilizzata si ottiene sottoponendo l’acqua di rete o di captazione a un processo di trattamento. Come conseguenza di questo processo, si genera un effluente residuo che concentra tutte le impurità eliminate dall’acqua. Questi effluenti si caratterizzano per un’elevata concentrazione di sali, che devono essere trattati per poter essere scaricati.
VIII. Estrazioni di gas e petrolio
L’industria dedicata all’estrazione di gas e petrolio è anche in grado di produrre grandi effluenti di salamoia. Un elevato numero di giacimenti di gas e petrolio si trovano spesso accanto a vene di salgemma. La tecnica utilizzata per l’estrazione del petrolio consiste nella perforazione di pozzi attraverso i quali si inietta acqua dolce, che scioglie il sale e appare in superficie sotto forma di salamoia. Il recupero del petrolio si ottiene spostandolo verso la superficie mediante l’iniezione di acqua o salamoia. L’eccesso di salamoia deve essere trattato o scaricato in mare se si tratta di un giacimento sottomarino.
Trattamento delle acque saline, o salamoie
La gestione delle salamoie non è un compito semplice nella maggior parte dei casi. In base a fattori come la portata, la posizione geografica, la presenza o meno di altri contaminanti oltre ai sali, ecc., si dovrà optare per una o l’altra opzione. Spesso l’unica soluzione sarà il trattamento delle salamoie, anche se possono esistere altre vie di gestione diverse in base alle caratteristiche di ogni caso.
Di seguito viene effettuata un’analisi delle diverse opzioni di gestione possibili, con particolare attenzione alle tecniche che consentono il trattamento delle salamoie.
Trattamento delle acque saline mediante un sistema a scarico zero (ZLD)
Questa opzione è l’alternativa di gestione praticabile nel maggior numero di situazioni diverse, può adattarsi a qualsiasi scala di produzione di salamoie e, senza dubbio, è la più rispettosa dell’ambiente.
L’obiettivo di un impianto a scarico zero per il trattamento di un effluente di salamoia consiste nella conversione del residuo salino in una corrente di acqua di elevata qualità da un lato, e in sali solidi cristallizzati dall’altro. L’acqua può essere riutilizzata nel processo stesso per la sua elevata qualità, o in qualsiasi altra applicazione, e i sali cristallizzati gestiti per una possibile valorizzazione. Pertanto, mediante un sistema a scarico zero si trasforma il residuo liquido in due correnti diverse, innocue, valorizzabili e di facile gestione.
L’ottenimento di cloruro di sodio, solfato di calcio, idrossido di magnesio e cloruro di calcio è possibile mediante diversi processi di evaporazione in sequenza. Questa opzione è praticabile quando la salamoia è di origine marina e le produzioni sono moderate.
Il trattamento consiste, in funzione della concentrazione iniziale di sali della salamoia, in un primo processo di concentrazione dell’effluente mediante osmosi inversa. Se la concentrazione della salamoia è già elevata, la fase di osmosi inversa è superflua. Successivamente, la salamoia concentrata viene sottoposta a un processo di evaporazione al vuoto in cui si concentra ulteriormente e si genera una corrente d’acqua che può essere miscelata con quella prodotta nell’osmosi inversa. Infine, mediante un processo di cristallizzazione si ottengono i sali in stato solido, cristallizzati e asciutti (immagine 1). I sali possono essere valorizzati per il loro uso nel controllo delle gelate, nella rigenerazione delle resine, ecc.
Il processo di osmosi inversa può essere sostituito da un sistema di elettrodialisi, che consentirebbe anch’esso di concentrare l’effluente di salamoia e produrre una portata d’acqua con una concentrazione molto bassa di sali.
Se si dispone di una fonte di energia residua, questa può essere sfruttata nel processo di evaporazione al vuoto, ottenendo risultati eccellenti a un prezzo molto competitivo.
Esiste anche un’alternativa attuale all’osmosi inversa che è la forward osmosis, o osmosi forzata. Questo tipo di tecnologia consente di trattare acque marine o salamoie con un minor consumo energetico e una riduzione del rifiuto prodotto, per cui gli evaporatori successivi saranno più piccoli. Riduce a sua volta i costi di investimento e di esercizio nelle applicazioni a scarico zero rispetto ad altre tecnologie e può essere utilizzata in una vasta gamma di applicazioni. Si tratta di una tecnologia emergente che ha dimostrato grande efficienza nel trattamento delle acque saline.
Gestire gli effluenti salini mediante un sistema a scarico zero è particolarmente vantaggioso quando, oltre ai sali, esistono altri contaminanti di difficile trattamento. È il caso degli effluenti provenienti dai percolati delle discariche di rifiuti solidi urbani, degli effluenti generati dall’industria della concia delle pelli o degli effluenti prodotti nella preparazione di sottaceti. Negli impianti di trattamento dell’acqua – per produrre acqua ultrapura – è anche un’alternativa idonea, soprattutto nei casi in cui si genera energia residua che può essere sfruttata per il processo di evaporazione al vuoto.
Iniezione profonda (ISP)
La tecnica dell’iniezione in pozzi profondi (ISP) consiste nell’iniettare il residuo liquido nel sottosuolo attraverso un pozzo profondo. Può essere utilizzata per gestire le salamoie, così come altri residui liquidi, purché si determini che non vi sia impatto ambientale nel sottosuolo. Ciò avviene quando si verificano le seguenti quattro condizioni, necessarie e sufficienti:
- Esiste una formazione permeabile in grado di accogliere il residuo.
- Esiste una formazione impermeabile che mantiene il residuo confinato per un tempo sufficiente fino alla sua innocuità.
- Le condizioni di entrambe le formazioni non cambiano con lo sviluppo dell’operazione.
- L’operazione di ISP non compromette altre risorse più importanti.
Pertanto, questa tecnica di gestione sarà praticabile quando, da un lato, si soddisfano le quattro condizioni e, dall’altro, la portata di salamoia è sufficientemente significativa da giustificare economicamente l’intervento.
Lagune di evaporazione
La tecnica di confinare le salamoie in una vasca è un’opzione utilizzata in zone aride dove è disponibile sufficiente superficie. In base alla portata di salamoia, si può progettare l’area superficiale e la profondità minima della vasca. Uno dei punti critici della tecnica è l’inquinamento ambientale delle falde acquifere vicine a causa della possibile fuga di percolati.
Pozzi
Consiste nell’estrazione di acqua da pozzi vicini al mare, con alti contenuti di sale, per il suo uso principalmente in complessi alberghieri di zone con scarsità di acqua dolce.
Questo tipo di acqua ha 3 usi distinti:
- Raffreddamento dei sistemi di aria condizionata del complesso.
- Fornitura di acqua di rete per il complesso.
- Raffreddamento dei filtri utilizzati prima del trattamento con osmosi inversa.
Una volta utilizzata, tutti gli effluenti risultanti vengono raccolti in un deposito che viene reinserito in un altro pozzo con un contenuto totale di sale leggermente superiore a quello in ingresso.
Questo tipo di sistemi è specifico per acqua marina ed è di uso comune in queste zone.
Conclusioni
Una vasta gamma di processi genera importanti effluenti di salamoia, che costituiscono un residuo liquido che non può essere scaricato direttamente nell’ambiente a causa dell’elevato impatto ambientale che ciò comporta.
Non è sempre facile trovare una via di gestione competitiva. Esistono diverse alternative per la loro gestione, come l’iniezione profonda, le lagune di evaporazione, l’ottenimento di prodotti valorizzabili e il trattamento della salamoia mediante un sistema a scarico zero. Tra tutte le opzioni possibili, quest’ultima si presenta come la più universale, poiché può essere applicata nella maggior parte delle situazioni, è la più rispettosa dell’ambiente, non produce alcuno scarico, genera un effluente di acqua di elevata qualità, che può essere riutilizzata nel processo produttivo, e si ottiene sale cristallizzato che può essere valorizzato.