Acqua, una delle preoccupazioni più importanti delle industrie diverse. Pertanto, la fornitura, il trattamento e il recupero sono essenziali. L'industria della produzione di carta e cartone è sempre stata sotto osservazione a causa dell'alto consumo di acqua nel processo di produzione da un lato e dell'inquinamento delle acque reflue prodotte dall'altro.

Caratteristiche delle acque reflue dell'industria della produzione di carta:

Tossicità

Alto COD delle acque reflue prodotte

Varietà quantitativa e qualitativa degli inquinanti chimici (circa 250 sostanze chimiche tra cui acidi resinosi, metalli pesanti, cianuri, fenoli e …)

È importante notare che tra le diverse fasi di produzione e preparazione della carta, tra cui la produzione della pasta, il lavaggio della pasta, la setacciatura e la sbiancatura, le principali fonti di inquinamento si generano nella fase di produzione della pasta, che include composti clorurati e organici.

Il sistema di trattamento delle acque reflue più adatto per l'industria della produzione di carta e cartone viene scelto dopo un'analisi completa delle normative ambientali e l'identificazione dei vari inquinanti. In effetti, tutti i metodi di trattamento delle acque reflue sono progettati per ridurre il carico inquinante, ma ciò che è importante è scegliere il metodo migliore e più appropriato.

Nella depurazione biologica delle acque reflue derivanti dall'industria della produzione di carta e cartone, la fase più importante del processo di trattamento è la neutralizzazione. Poiché un pH elevato influisce sulla crescita dei batteri. Successivamente, attraverso fasi come la sedimentazione iniziale, vengono rimossi i solidi sospesi e i solidi presenti nelle acque reflue, e passando attraverso diverse fasi si riduce la torbidità e il colore.

In generale, il trattamento biologico, le ossidazioni chimiche, la coagulazione, i processi di scambio ionico e i processi di adsorbimento superficiale sono tra le fasi più importanti utilizzate nel trattamento delle acque reflue dell'industria della produzione di carta.

I parametri più importanti delle acque reflue nel trattamento delle acque reflue delle industrie della produzione di carta:

Prima di esaminare i vari metodi di trattamento delle acque reflue per queste industrie, daremo un'occhiata ad alcuni dei parametri più importanti per la valutazione delle acque reflue trattate. Uno dei principali indicatori è la richiesta di ossigeno biologico o BOD e la richiesta di ossigeno chimico o COD . L'ingresso di acque reflue trattate con BOD e COD superiori ai limiti standard nei fiumi, sorgenti e altri ambienti acquatici porta al consumo di ossigeno disciolto presente nell'acqua, mettendo così a rischio la vita degli animali e delle piante acquatiche. Un altro fattore importante è il colore.

A causa dell'uso di vari processi di colorazione e decolorazione nell'industria della produzione di carta, uno degli inquinanti comuni presenti nelle acque reflue di queste industrie sono i coloranti e i solventi. Questi composti chimici e organici possono essere altamente tossici e causare danni all'ambiente e mettere a rischio la salute degli esseri umani e di altri organismi. Un altro indicatore importante che richiede particolare attenzione è la torbidità e il totale dei solidi sospesi (TSS). La presenza di solidi sospesi nelle acque reflue provoca disturbi nel passaggio della luce attraverso l'acqua e nella respirazione degli organismi acquatici. I metodi di rimozione di questi inquinanti dalle acque reflue sono generalmente semplici e possono essere rimossi utilizzando processi appropriati (sedimentazione, flottazione, metodi membranosi e …).

Altri parametri:

Una delle maggiori preoccupazioni nel trattamento delle acque reflue delle industrie della produzione di carta sono i composti stabili e resistenti. Questi composti organici non sono biodegradabili e rimangono nelle acque reflue anche dopo aver subito vari processi biologici aerobici o anaerobici. L'eliminazione di queste sostanze sarà possibile utilizzando processi di trattamento complementari appropriati (come l'ossidazione complementare o l'elettrocoagulazione). Il parametro successivo sono i composti contenenti zolfo. Il principale problema relativo a questi composti è la possibilità di reazione con i batteri riduttori di zolfo presenti nell'ambiente. Le condizioni anaerobiche possono portare alla produzione di gas tossico H2S e altri composti contenenti zolfo con odore sgradevole. Un altro fattore importante sono i sali e i composti ionici. La presenza di sali inorganici e composti ionici come il cloruro di sodio nelle acque reflue industriali porta a salinizzazione e aumento della conducibilità delle acque riceventi.

Fonti e caratteristiche delle acque reflue delle industrie della produzione di carta:

Il primo punto importante riguardo le acque reflue delle industrie della produzione di carta è prestare attenzione alla loro diversità e varietà rispetto l'una all'altra. A causa dell'elevata diversità dei processi, dei materiali e delle attrezzature utilizzate e dei prodotti finiti, le proprietà delle acque reflue prodotte in questo settore dell'industria sono molto ampie e diverse. La figura sottostante mostra le principali fonti e gli inquinanti comuni presenti nelle acque reflue di queste industrie.

Una delle prime fasi del processo di produzione della carta è l'ammollo del legno e la rimozione della sua corteccia. Le acque reflue prodotte in questo passaggio hanno un inquinamento molto inferiore rispetto ad altre fasi. L'applicazione principale della fase di produzione della pasta meccanica è per la produzione di carte in cui la separazione delle fibre di legno avviene meccanicamente (riviste e giornali).

Gli inquinanti principali presenti in questa fase sono i solidi sospesi e disciolti nell'acqua e anche piccole quantità di BOD e COD. Durante il processo di produzione della pasta chimica, una grande quantità di sostanze chimiche (solfato di sodio, saponi resinosi, acidi grassi), solidi sospesi e disciolti entra nel flusso delle acque reflue e una parte significativa delle acque reflue prodotte è relativa a questa fase. Le fasi di recupero e sbiancatura portano anche all'ingresso di una grande quantità di sostanze chimiche come solventi e detergenti, solidi sospesi e disciolti (come pezzi di carta) nel flusso delle acque reflue.

Gli obiettivi principali della maggior parte dei sistemi di trattamento sono i seguenti 3 obiettivi:

Rimozione dei solidi sospesi presenti

Rimozione degli inquinanti disciolti

Risoluzione del problema relativo alla tossicità delle acque reflue e dei reflui prodotti

Di solito, questo lavoro viene effettuato in due fasi. Inizialmente, utilizzando la separazione gravitazionale, alcuni inquinanti vengono rimossi e successivamente viene effettuato un trattamento primario (utilizzando chiarificatori e in alcuni casi flottazione). La seconda fase (trattamento secondario) è generalmente il trattamento delle acque reflue mediante metodo biologico.

Trattamento primario: chiarificazione mediante sedimentazione

I sistemi di separazione gravitazionale non dipendono solo dalla differenza di densità tra l'inquinante e il liquido, ma anche dalla dimensione delle particelle solide (che devono essere sufficientemente grandi). Di solito, il secondo caso viene risolto creando masse grandi e aumentando la velocità di sedimentazione. Le vasche di sedimentazione possono essere sia molto semplici che serbatoi dotati di skimmer e attrezzature per la raccolta dei fanghi. Il compito degli skimmer è raccogliere la schiuma e altri materiali leggeri presenti sulla superficie dell'acqua.

Le attrezzature per la raccolta dei fanghi dirigono continuamente i materiali sedimentati sul fondo del serbatoio verso il sistema di raccolta dei fanghi. In alcuni sistemi di sedimentazione, vengono utilizzati baffle per dirigere il flusso e fornire condizioni calme per il passaggio del flusso attraverso l'unità. Come ci si aspetterebbe, i fanghi primari derivanti dai processi di produzione della carta contengono grandi quantità di materiali cellulosi e minerali come carbonato di calcio e fango.

Unità di flottazione con aria disciolta

Oltre alla sedimentazione, la flottazione è un altro metodo per chiarificare le acque reflue delle industrie della produzione di carta. Il sistema comunemente utilizzato è l'unità di flottazione con aria disciolta o DAF. Come mostrato nella figura sottostante, questo dispositivo introduce un flusso d'acqua saturo di aria nell'acqua risultante dal processo di produzione della carta. Con l'ingresso di questo flusso nel serbatoio, piccole bolle d'aria escono dalla soluzione e iniziano a salire sulla superficie. Queste bolle portano con sé i solidi che si attaccano ad esse. Successivamente, questi solidi vengono rimossi dal sistema tramite skimmer.

Trattamento delle acque reflue dell'industria della produzione di carta

I sistemi DAF sono uno dei metodi più economici per trattare le acque reflue contenenti grandi quantità di solidi (5000 – 300 milligrammi per litro). Con un uso corretto e appropriato dei sistemi DAF e l'impiego di coagulanti e flocculanti adeguati, è possibile rimuovere dall'acqua reflua dell'industria della produzione di carta l'80-95% dei solidi sospesi e anche altri inquinanti come particelle di inchiostro, lipofili, particelle colloidali e …

Trattamento secondario: fanghi attivi

Il metodo più comune per rimuovere le sostanze organiche dalle acque reflue (con oltre 100 anni di storia) che include l'aerazione e il ritorno di una parte dei fanghi all'inizio del processo (ingresso del sistema) è il sistema dei fanghi attivi. La figura sottostante è uno schema dell'unità di chiarificazione che può essere utilizzata in questo metodo.

In alcuni casi, se è necessario un rendimento più elevato o se lo spazio necessario per i chiarificatori gravitazionali non è disponibile, i bioreattori a membrana (MBR) o altri bioreattori con letto mobile o fisso possono essere utilizzati come sostituti. Inoltre, nei casi in cui si utilizzi un filtro a sabbia per separare i fanghi, la microfiltrazione (MF) o l'ultrafiltrazione (UF) non presenteranno problemi di bulking. Inoltre, l'uso di metodi a membrana nei processi biologici consente il funzionamento dei reattori con concentrazioni più elevate di solidi secchi e quindi produce meno fanghi biologici, migliorando così la degradazione delle sostanze organiche. Questi fattori portano a una riduzione del tempo di permanenza idraulico.

Concentrazione dei fanghi

I fanghi secondari prodotti durante i processi di trattamento biologico nel trattamento delle acque reflue delle industrie della produzione di carta sono principalmente costituiti da cellule biologiche e dai prodotti della loro degradazione, per questo motivo la loro separazione dall'acqua è molto difficile. In questo tipo di fanghi, ogni cellula biologica agisce come un pallone d'acqua. Uno dei metodi più comuni per compensare l'incapacità di disidratazione adeguata in questi fanghi è la miscelazione dei fanghi secondari con fanghi primari, che sono principalmente costituiti da materiali fibrosi. Questo porta a un liquido misto con una maggiore capacità di disidratazione.

Vengono utilizzati vari metodi per aumentare la quantità di solidi nei fanghi secondari. Questo rende più facile il trasporto, l'uso efficiente o lo smaltimento più semplice. Questi metodi includono la raccolta dei fanghi dal fondo del serbatoio chiarificatore (tramite scraper), l'uso di vari dispositivi di compressione e centrifughe, di cui uno dei più efficienti è la pressa a vite (MDSP).

Trattamento complementare

In molti casi, per raggiungere gli standard di scarico stabiliti dall'agenzia ambientale, è necessario utilizzare metodi di trattamento complementari. In particolare, si può dire che i composti colorati e resistenti alla degradazione biologica presenti nelle acque reflue prodotte nel settore della decolorazione e sbiancatura nell'industria della produzione di carta, passano indenni attraverso le due fasi di trattamento precedenti e non vengono rimossi dalle acque reflue. Alcuni dei metodi di trattamento complementari più importanti utilizzati in questo settore includono coagulazione, adsorbimento mediante carboni attivi, sistemi di ossidazione avanzata (complementari), tecnologie a membrana, elettrocoagulazione e …

Trattamento delle acque reflue dell'industria della carta e della cartone.

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