Trattamento delle acque reflue dell'industria della pasta di legno e della carta
Concetto di trattamento delle acque reflue dell'industria della pasta e della carta
L’industria della pasta e della carta è uno dei maggiori consumatori di acqua nei settori industriali, producendo volumi significativi di acque reflue durante i processi di spappolamento, sbiancamento e produzione della carta. Le acque reflue contengono elevati livelli di materia organica, sostanze chimiche utilizzate nella lavorazione (ad esempio, lignina, composti clorurati e coloranti) e sostanze nutritive. L'obiettivo principale del trattamento delle acque reflue in questo settore è rimuovere gli inquinanti come materiali organici, solidi sospesi e sostanze chimiche tossiche per garantire che l'acqua scaricata soddisfi gli standard ambientali, consentendo il riciclaggio e il riutilizzo dell'acqua trattata all'interno del processo.
1Caratteristiche del trattamento delle acque reflue dell'industria della pasta e della carta
1. Carico organico elevato: le acque reflue di pasta di legno e carta sono ricche di materiale organico, come fibre di legno, cellulosa e lignina, che contribuiscono a livelli elevati di domanda chimica di ossigeno (COD) e domanda biochimica di ossigeno (BOD).
2. Presenza di composti tossici e recalcitranti: i composti organici clorurati, i composti fenolici e gli acidi resinici derivanti dai processi di spappolamento e sbiancamento sono comuni nelle acque reflue. Questi composti sono spesso tossici, non biodegradabili e richiedono un trattamento speciale per essere rimossi.
3. Elevato contenuto di solidi sospesi: le acque reflue spesso contengono quantità significative di solidi sospesi, comprese fibre di cellulosa e altro materiale particolato, che devono essere rimossi per prevenire intasamenti e danni ai processi di trattamento a valle.
4. Problemi di colore e odore: la presenza di lignina e coloranti può provocare acque reflue colorate, che sono esteticamente indesiderabili e dannose per l'ambiente. Sono comuni anche i forti odori derivanti dai composti contenenti zolfo (soprattutto dalla pasta kraft).
5. Nutrienti: le acque reflue possono contenere azoto e fosforo, in particolare negli effluenti derivanti dalla produzione di pasta chimica, che possono contribuire all'inquinamento da nutrienti nei corpi idrici riceventi.
6. Flusso e composizione fluttuanti: a seconda della fase del processo (ad esempio, spappolamento o sbiancamento), le caratteristiche delle acque reflue possono variare in modo significativo in termini di flusso, pH, temperatura e concentrazioni di inquinanti.
Caratteristiche del processo di trattamento delle acque reflue dell'industria della carta
1. Trattamento primario: la prima fase del trattamento prevede generalmente la separazione meccanica per rimuovere i solidi sospesi mediante vagliatura, sedimentazione o flottazione. Le fibre di grandi dimensioni, i detriti e le particelle solide vengono rimosse, riducendo il carico sui processi a valle.
2. Trattamento secondario (trattamento biologico): questa fase si concentra sulla degradazione biologica della materia organica. I sistemi a fanghi attivi o i processi MBBR sono comunemente utilizzati per ridurre i livelli di BOD e COD. Il processo MBBR, in particolare, utilizza il biofilm sui supporti di trasporto per migliorare la degradazione microbica dei composti organici complessi presenti nella pasta di legno e nelle acque reflue della carta. Il trattamento anaerobico può essere impiegato anche per scomporre la materia organica e ridurre il consumo di energia, in particolare negli effluenti ad alta resistenza.
3. Trattamento terziario: metodi di trattamento avanzati come la coagulazione-flocculazione, l'ozonizzazione o la filtrazione con carbone attivo vengono utilizzati per rimuovere i composti recalcitranti, il colore e qualsiasi residuo di sostanze inquinanti. La filtrazione su membrana o i processi di ossidazione avanzata (AOP) possono essere applicati per rimuovere i microinquinanti o per migliorare la limpidezza e la qualità dell’acqua per il riutilizzo.
4. Gestione dei fanghi: l'industria genera una grande quantità di fanghi a causa dell'elevata concentrazione di solidi e materiale organico nelle acque reflue. I fanghi devono essere disidratati e trattati prima dello smaltimento sicuro o del riutilizzo (ad esempio, nel recupero energetico).
Requisiti speciali per i mezzi MBBR quando utilizzati in serbatoi di aerazione biologica per il trattamento delle acque reflue dell'industria della pasta di legno e della carta
1. Area superficiale elevata per la crescita del biofilm: dato l'elevato carico organico nelle acque reflue di pasta di legno e carta, i terreni MBBR devono fornire un'ampia area superficiale per la crescita del biofilm microbico. Ciò consente una degradazione efficiente di sostanze organiche complesse come la lignina e la cellulosa.
2. Resistenza alle incrostazioni e alle fibre: le acque reflue contengono fibre e solidi sospesi che possono causare incrostazioni sui mezzi MBBR. I supporti devono avere un design che resista all'ostruzione da parte delle fibre e garantisca prestazioni costanti senza frequenti interventi di manutenzione o pulizia.
3. Tolleranza ai carichi organici elevati: il biofilm sui mezzi MBBR deve essere in grado di gestire elevate concentrazioni di composti organici senza esserne sopraffatto. I mezzi dovrebbero promuovere la crescita di microrganismi che possono degradare sia composti facilmente biodegradabili che più recalcitranti come la lignina e le sostanze organiche clorurate.
4. Durabilità in condizioni difficili: i mezzi MBBR devono essere chimicamente stabili e durevoli in diverse condizioni delle acque reflue, comprese le fluttuazioni di pH, temperatura e concentrazioni di inquinanti. Il mezzo deve essere resistente alla corrosione dovuta a condizioni acide o alcaline.
5. Trasferimento efficiente dell'ossigeno: il trasferimento dell'ossigeno è fondamentale nei serbatoi di aerazione biologica, in particolare per i processi di degradazione aerobica. I mezzi MBBR dovrebbero promuovere una buona miscelazione e garantire che l'ossigeno sia distribuito uniformemente in tutto il biofilm per supportare i microrganismi aerobici nella decomposizione degli inquinanti.
6. Supporto per il trattamento anaerobico e aerobico: in alcuni casi, nel trattamento delle acque reflue della pasta di legno e della carta vengono utilizzati sia trattamenti aerobici che anaerobici. Potrebbe essere necessario che i terreni MBBR supportino diverse comunità microbiche a seconda della fase del trattamento, rendendo importante l'adattabilità dei terreni.
Conclusione
L’industria della pasta e della carta produce grandi volumi di acque reflue con elevato contenuto organico, solidi sospesi e sostanze chimiche recalcitranti che richiedono un trattamento efficace per ridurre al minimo l’impatto ambientale. Il processo di trattamento comprende generalmente metodi primari, secondari (biologici) e terziari per rimuovere gli inquinanti, ridurre COD e BOD e risolvere problemi di colore e odore. La tecnologia MBBR è particolarmente adatta per il trattamento biologico in questo settore grazie alla sua capacità di gestire carichi organici elevati e composti complessi. Tuttavia, il successo dei sistemi MBBR nel trattamento delle acque reflue di pasta di legno e carta dipende dalle caratteristiche dei mezzi utilizzati. I mezzi MBBR devono fornire un'elevata superficie per la crescita del biofilm, resistere alle incrostazioni, sopportare condizioni difficili delle acque reflue e supportare un efficiente trasferimento di ossigeno. Selezionando i mezzi MBBR appropriati, l'industria può ottenere un trattamento efficiente delle acque reflue, garantendo la conformità alle normative ambientali e consentendo il riciclaggio e il riutilizzo dell'acqua all'interno della struttura.