Sistemi di scarico zero per acque reflue industriali

In Condorchem Envitech vantiamo una lunga esperienza nella progettazione di impianti a scarico zero, noto anche come scarico zero di liquidi, per il trattamento e il riutilizzo delle acque reflue industriali. Ogni progetto è personalizzato per soddisfare gli obiettivi e le esigenze specifiche del cliente, tenendo conto di diverse variabili, come la caratterizzazione dell'effluente, il volume delle acque reflue da trattare, le fonti di energia disponibili o il ROI del progetto.

Condorchem Envitech dispone di un solido team di esperti, supportato da centinaia di progetti realizzati con successo. Abbiamo realizzato oltre 400 progetti di evaporazione e cristallizzazione di acque reflue in tutto il mondo, alcuni dei quali includono un sistema di scarico liquido zero.

È importante sottolineare che gli evaporatori e cristallizzatori a vuoto sono attualmente le migliori tecnologie disponibili per l'implementazione efficace di un sistema a scarico zero.

Un sistema di scarico zero è il modo migliore per garantire che l'attività svolta da un'azienda non avrà alcun impatto sul suo ambiente e che le risorse naturali consumate, principalmente l'acqua, saranno riutilizzate.

Lo scarico zero è spesso sinonimo di risparmio economico, poiché l'investimento iniziale viene ampiamente ammortizzato dal risparmio derivante dalla significativa riduzione del consumo di acqua e dalla non necessità di un gestore dei rifiuti per lo smaltimento finale delle acque reflue o degli effluenti.

In Condorchem Envitech siamo specialisti nella progettazione, fabbricazione e messa in funzione di evaporatori a vuoto e cristallizzatori, le migliori tecnologie disponibili oggi per implementare un sistema di scarico liquido zero. Attraverso un design su misura e la combinazione adeguata delle diverse tecnologie disponibili, in particolare membrane di filtrazione, evaporatori e cristallizzatori, in Condorchem Envitech abbiamo già aiutato molti dei nostri clienti a raggiungere questo obiettivo.

Come abbiamo menzionato in precedenza, le tecnologie più frequentemente installate in un impianto di scarico zero di liquidi sono:

• Evaporatori a vuoto.
• Cristallizzatori.
• Membrane di filtrazione.

Così, tecnologie come la microfiltrazione e l'ultrafiltrazione sono frequentemente installate come pretrattamento, mentre processi come la nanofiltrazione e l'osmosi inversa agiscono come trattamento primario per recuperare circa l'80% di acqua pulita, permettendo al contempo di concentrare gli inquinanti in una corrente liquida di rifiuto. Successivamente, questo rifiuto dell'osmosi inversa viene sottoposto a un post-trattamento mediante tecnologie di separazione termica, evaporatori a vuoto e cristallizzatori, che si concentrano nel concentrare il rifiuto delle tecnologie a membrana e produrre acqua distillata, che può essere riutilizzata nel processo produttivo, e un residuo solido secco, che frequentemente può essere anch'esso riutilizzato come materia prima, sottoprodotto o addirittura fonte di energia.

L'evaporazione a vuoto è un processo affidabile, resistente ed efficiente che può produrre fino al 99% di acqua pulita minimizzando la quantità finale di rifiuti grazie alla sua grande capacità di concentrazione. Questa è la ragione per cui l'evaporazione e la cristallizzazione sono essenziali in tutti i sistemi di scarico liquido zero.

La maggior parte delle industrie utilizza acqua in qualche modo nei propri processi di produzione. Quest'acqua genera effluenti che devono essere trattati con l'obiettivo di ottenere nuovamente acqua pulita, che potrà essere riutilizzata tramite un sistema di scarico zero, o scaricata in natura in base agli interessi dell'azienda.

Tuttavia, il flusso degli effluenti e la loro composizione risultano molto variabili e questo è uno dei principali problemi nella progettazione di un sistema di scarico zero: comprendere l'effluente da trattare.

Fattori essenziali nella progettazione:

• Portata e composizione dell'effluente da trattare
• Purezza dell'acqua trattata dopo il processo di depurazione.

Poiché ogni effluente è diverso, non è possibile progettare un sistema di scarico zero che funzioni come sistema unico e applicabile in modo generale. Pertanto, la composizione dell'effluente è essenziale nella progettazione di un sistema di scarico zero.

Un effluente mal descritto porterà a un progetto lontano dal suo livello ottimale, sia perché troppo grande e costoso, sia perché troppo piccolo per ottenere la separazione richiesta. La portata di solito determina la dimensione dell'impianto e, di conseguenza, il costo iniziale dello stesso.

D'altra parte, i componenti dell'effluente devono essere analizzati e preferibilmente in diverse occasioni per verificare se possono esserci composizioni differenti. A seconda del processo utilizzato, le composizioni possono variare leggermente.

Le misure più comuni da analizzare oggi sono la domanda chimica di ossigeno (DQO), la domanda biochimica di ossigeno (DBO), il carbonio organico totale (TOC), nonché l'analisi degli inorganici (anioni, cationi, silice).

Nonostante la versatilità riguardo alla natura dell'inquinamento di questo sistema di gestione, non lo è altrettanto in relazione alla quantità di portata da trattare. Per scarichi elevati (portate superiori a 50 m3/h) non è una tecnologia competitiva.

Si deve inoltre considerare che, quando l'effluente è ricco di componenti volatili, il distillato deve essere post-trattato per poter essere riutilizzato. E questo processo aumenta sensibilmente l'investimento iniziale.

Oggi la maggior parte degli impianti di scarico zero viene realizzata in diversi settori industriali e in attività legate alla produzione di energia, nonché in discariche di Rifiuti Solidi Urbani.

Le tecnologie utilizzate per concentrare e minimizzare l'effluente finale possono essere classificate in:

Tecnologie a Membrana

• Microfiltrazione e ultrafiltrazione: unità di pretrattamento preliminare
• Nanofiltrazione e osmosi inversa: recuperano fino all'80% dell'acqua, permettendo di concentrare l'inquinamento in una corrente liquida di rifiuto mentre producono un'acqua di elevata qualità.

Tecnologie di Separazione Termica

Si concentrano nel concentrare il rifiuto delle tecniche a membrana producendo acqua distillata, riutilizzabile nel processo, e un residuo solido secco, rendendo possibile l'obiettivo di non produrre infine alcun tipo di scarico.

• Evaporazione sotto vuoto: riduce al minimo lo scarico, con criteri di efficacia, robustezza e sostenibilità.
• Cristallizzatori: quando interessa che l'unico residuo sia un solido secco, l'evaporazione sotto vuoto viene utilizzata seguita da un cristallizzatore, che cristallizza il residuo dell'evaporatore.

L'evaporazione sotto vuoto è la tecnologia più utile per ottenere uno scarico zero. Tramite questa tecnologia si può recuperare circa il 95% delle acque reflue, ottenendo un'acqua distillata che può essere riutilizzata. I residui di salamoia rimanenti possono essere ridotti a solido in un cristallizzatore.

Tuttavia, l'evaporazione da sola può essere un'opzione costosa quando le portate sono considerevoli. Un modo per risolvere questo problema è l'integrazione delle tecnologie a membrana, specialmente osmosi inversa ed elettrodialisi reversibile, con l'evaporazione. Oggi è molto comune combinare entrambe le tecnologie nella progettazione di sistemi di scarico zero.

Attraverso la combinazione delle tecnologie a membrana con l'evaporazione e la cristallizzazione, i sistemi di scarico zero sono risultati più efficienti e meno costosi. Il modo in cui queste tecnologie vengono combinate dipende dall'effluente da trattare.

Non in tutti i casi sono necessari tutti i processi rappresentati. I processi a membrana (MF, UF, EDR e OI) generano una grande quantità di acqua adatta al riutilizzo. E i processi termici (evaporazione e cristallizzazione) trattano i rifiuti prodotti nei processi precedenti, producendo più acqua adatta al riutilizzo e un residuo finale solido e secco.

Lo scarico zero di effluenti liquidi è l'alternativa più sostenibile, e talvolta anche la più redditizia, che qualsiasi industria può adottare nella gestione dei propri rifiuti liquidi.

Un sistema di scarico zero di liquidi implica la progettazione di un processo che combina diverse tecnologie che rendono possibile il riutilizzo delle acque reflue con un duplice scopo: da un lato, ridurre al minimo il consumo di acqua e, dall'altro, minimizzare o eliminare completamente il volume di rifiuti solidi che devono essere gestiti esternamente.

Pertanto, un impianto a scarico zero consente la concentrazione degli inquinanti mediante trattamenti termici e la produzione di un flusso d'acqua perfettamente distillata per il suo riutilizzo.

I principali vantaggi dell'implementazione di un sistema a scarico zero sono i seguenti:

• Riduzione dell'impatto ambientale dell'azienda riducendo al minimo la produzione di rifiuti liquidi.
• Risparmio economico nella gestione esterna del rifiuto.
• Risparmio nel consumo di acqua di rete, riutilizzando l'acqua prodotta nel processo. Questo vantaggio si traduce anche in una riduzione ancora maggiore dell'impatto ambientale dell'azienda.
• Risparmio economico riducendo il consumo di acqua di rete.
• Riduzione dell'impronta ambientale dell'azienda e miglioramento del suo impegno verso la sostenibilità.
• Conformità rigorosa alle normative ambientali più esigenti.
• Risparmio economico nella fiscalità dello scarico e nelle eventuali sanzioni amministrative per il mancato rispetto della normativa ambientale vigente.
• Aumento della flessibilità nella gestione degli effluenti liquidi prodotti, non dipendendo da alcun agente esterno.
• Nuove fonti di reddito mediante il recupero di sottoprodotti.
• Riduzione dei costi grazie al recupero di materie prime.
• Flessibilità del sistema in relazione ai cambiamenti nella composizione dell'effluente.
• Necessità di poco spazio, poiché sono sistemi compatti.
• Semplicità di gestione.
• Alto grado di automazione.
• Non necessità di personale tecnico specializzato.
• Basso costo del personale.
• Risparmio nel consumo di reagenti chimici.
• Elevato livello di autosufficienza nel consumo di acqua.
• Possibilità di sfruttare calori residui di altri processi, riducendo notevolmente i costi di esercizio.

In Condorchem Envitech puntiamo sui processi sostenibili orientati allo scarico zero (noto anche come scarico liquido zero). Il motivo è duplice: cercare di recuperare acqua di eccellente qualità e valorizzare o minimizzare la produzione di rifiuti.

Mediante tecniche di concentrazione combinate, come le membrane e l’evaporazione sotto vuoto, si può raggiungere una concentrazione di rifiuti sufficiente che ci permetta:

• Riutilizzare l’acqua ottenuta dopo il processo di trattamento.
• Commercializzare i rifiuti per altre applicazioni.
• Utilizzarli come combustibile alternativo tramite impianti di cogenerazione o altri sistemi.

La stragrande maggioranza delle attività industriali genera effluenti liquidi, in quantità maggiore o minore, che devono essere gestiti correttamente a causa del carico inquinante che contengono. Questi effluenti si generano quando si utilizza l’acqua per raffreddare o riscaldare, nelle pulizie delle attrezzature, all’interno del processo stesso, ecc.

La normativa ambientale è sempre più restrittiva e generalmente non permette che gli effluenti liquidi possano essere scaricati senza un trattamento preliminare. La soluzione convenzionale prevede l’installazione di una serie di processi fisico-chimici e/o biologici che trattano l’acqua il necessario per rispettare la normativa sullo scarico.

Tuttavia, esiste un gran numero di situazioni in cui l’effluente trattato, o non può essere scaricato per ragioni geografiche, o richiede un notevole sforzo economico per essere smaltito. In altre situazioni, quando si producono effluenti liquidi di natura complessa, i sistemi di trattamento convenzionali necessari non sono competitivi a livello economico.

Di fronte a questi scenari, il concetto di scarico zero si sta affermando come l’opzione più sostenibile a livello ambientale e, in molte occasioni, anche a livello economico.

Quando possibile, l'implementazione di un impianto a scarico zero è altamente raccomandata, in quanto rappresenta la migliore soluzione per applicare i principi dell'economia circolare e l'uso responsabile delle risorse naturali.

I sistemi di scarico zero di liquidi sono flessibili e scalabili, poiché possono essere personalizzati per gestire qualsiasi tipo di rifiuto liquido. L'unico caso in cui possono presentare una certa complessità nel loro design è quando le acque reflue producono composti organici volatili. Uno dei vantaggi di un impianto a scarico zero è la sua versatilità nella gestione di un'ampia gamma di contaminanti e il suo vasto campo di applicazioni.

Il principale ostacolo all'installazione di un sistema di scarico zero di liquidi è solitamente il suo costo, poiché non è sempre la soluzione più economica. Per verificare se un sistema a scarico zero è efficiente e redditizio, è necessario analizzare il suo CAPEX e OPEX prima di prendere qualsiasi decisione.

Sebbene le tecnologie convenzionali possano essere tecnicamente valide in un gran numero di casi, ci sono situazioni in cui questi sistemi tradizionali non sono un'opzione conveniente. Ciò accade quando le acque reflue da gestire presentano una caratterizzazione complessa e i contaminanti non possono essere eliminati senza tecnologie di concentrazione a vuoto, che sono il nucleo di un impianto a scarico zero.

In altri casi, l'effluente trattato non può essere scaricato per motivi geografici (carenza d'acqua) o perché richiede un elevato investimento per rispettare la normativa ambientale sempre più rigorosa. In queste situazioni, si deve valutare un sistema di scarico zero.

Il campo di applicazione di questo sistema di gestione è ampio quanto il numero di attività diverse che generano effluenti liquidi, con qualche piccola limitazione.

L'applicazione tipica dei sistemi di scarico zero è nei casi in cui i trattamenti convenzionali non sono praticabili. Ciò accade quando gli effluenti sono complessi, salmastri, con presenza di emulsioni, tossici, ecc., o quando si desidera non produrre alcuno scarico liquido. Nei seguenti settori è frequente l'implementazione di sistemi di scarico zero:

• Industria alimentare
• Industria metallurgica (emulsioni, bagni di sgrassaggio, agenti distaccanti)
• Industria farmaceutica
• Industria chimica
• Industria del trattamento delle superfici
• Industria cosmetica
• Industria della profumeria
• Industria della pressofusione dell’alluminio
• Industria aeronautica
• Industria microelettronica
• Discariche di rifiuti solidi urbani
• La produzione di sottaceti, conserve e salagioni.
• Le emulsioni e i bagni di sgrassaggio dell’industria metalmeccanica.
• Il lavaggio delle attrezzature delle industrie chimica, farmaceutica, cosmetica e della profumeria.
• I percolati delle discariche di rifiuti solidi urbani.
• Gli agenti distaccanti nell’industria della pressofusione dell’alluminio.
• Le acque di lavaggio nella costruzione di schede e circuiti elettronici.

L’implementazione di un sistema di gestione basato sul concetto di scarico zero comporta il trattamento di tutti gli effluenti liquidi ogni volta che sia necessario fino a quando la loro qualità consenta il loro reinserimento nel processo, in modo che il rifiuto finale sia minimo.