Tecnologie per il trattamento delle acque industriali, sistemi chimici, biologici e fisici

14 Marzo 25

Le tecnologie per il trattamento delle acque industriali sono indispensabili per garantire la sostenibilità ambientale e l’efficienza operativa delle aziende. I sistemi da utilizzare variano in base alla natura degli inquinanti e agli obiettivi specifici del trattamento. In questo articolo realizzato dai nostri esperti analizziamo alcune tra le principali metodologie di depurazione e riuso delle acque industriali, con un focus su filtrazione chimica, processi biologici e tecnologie a membrana, valutando le condizioni ottimali per la loro applicazione.

Come funzionano i processi chimici di trattamento delle acque

Quando parliamo di tecnologie per il trattamento delle acque industriali i processi chimici sono forse i più noti. Tali sistemi rimuovono specifici contaminanti attraverso reazioni chimiche mirate. Tra le tecniche più diffuse ci sono la coagulazione e la flocculazione, che prevedono l’aggiunta di agenti chimici per aggregare particelle fini in fiocchi più grandi. Entrambe facilitano la successiva separazione degli inquinanti, per sedimentazione (caduta verso il basso) oppure flottazione (galleggiamento in superficie).

Queste tecnologie per il trattamento delle acque industriali sono efficaci nella rimozione di solidi sospesi e colloidali, nonché di metalli pesanti. L’elettroflottazione, all’interno di questo gruppo di tecniche, rappresenta una variante innovativa, in cui l’applicazione di una corrente elettrica induce la formazione di bolle di gas che favoriscono la separazione dei contaminanti senza però l’uso di reagenti chimici aggiuntivi. Quest’ultimo metodo, in particolare, offre vantaggi in termini di riduzione dei costi operativi e minimizzazione dei residui chimici.

L’ossidazione catalitica, infine, soprattutto se effettuata tramite catalizzatori di ultima generazione che permettono di ridurre la durata delle reazioni chimiche che degradano gli inquinanti, è molto efficiente perché elimina i contaminanti organici da acque potabili e acque reflue, affidandosi a impianti di dimensioni ridotte rispetto a quelli tradizionali.

L’ossidazione catalitica è un processo chimico in cui una sostanza viene ossidata (cioè reagisce con l’ossigeno) in presenza di un catalizzatore. In passato l’applicazione di questo processo alla depurazione delle acque era preclusa dall’eccessivo costo e dalla durata limitata dei catalizzatori presenti in commercio, oggi questi ostacoli sono stati superati dagli avanzamenti tecnologici.

Cosa sono i processi biologici di bioremediation

I processi biologici di bioremediation sfruttano l’attività di microrganismi per degradare sostanze organiche di scarto presenti nelle acque reflue. I sistemi a fanghi attivi sono tra i più comuni: qui i microrganismi in sospensione metabolizzano gli inquinanti organici. Un’evoluzione significativa e ormai di largo impiego è rappresentata dai bioreattori a membrana (MBR), che combinano il trattamento biologico con la separazione fisica mediante membrane di microfiltrazione o ultrafiltrazione. L’integrazione di microrganismi e membrane consente una maggiore efficienza nella rimozione dei solidi sospesi e una qualità superiore dell’effluente. Le acque risultanti non sono potabili ma possono essere riutilizzate anche al di fuori dell’industria. I sistemi MBR sono particolarmente vantaggiosi se sono richiesti (anche a livello industriale) standard elevati di depurazione.

Tra le tecnologie per il trattamento delle acque industriali si sta diffondendo, in ambito biologico, il Rotating Cell Biofilm Reactor (RCBR). Rappresenta un’evoluzione dei tradizionali sistemi che impiegano dischi biologici su cui vengono fatte crescere colonie di microrganismi adatte alla filtrazione. In questo approccio, elementi plastici tridimensionali, come tappi di bottiglia riciclati, fungono da supporto per la crescita del biofilm batterico filtrante. La rotazione lenta della cella plastica favorisce l’alternanza tra immersione nelle acque reflue ed esposizione all’aria, garantendo l’ossigenazione necessaria alla vita dei microrganismi senza l’uso di ulteriore strumentazione (soffianti). Questo sistema offre vantaggi sia in termini di efficienza energetica che di sostenibilità ambientale.

Breve focus sui processi a membrana

I processi a membrana per il trattamento delle acque industriali raggruppano un insieme di tecnologie di separazione fisica.  Sfruttano membrane semipermeabili che consentono la rimozione selettiva di contaminanti in base alle loro dimensioni e caratteristiche chimico-fisiche. Vediamo brevemente le principali tecniche.

• Microfiltrazione (MF): utilizza membrane con porosità comprese tra 0,1 e 10 micrometri, efficaci nella rimozione di batteri, alghe e particelle sospese. 
• Ultrafiltrazione (UF): impiega membrane con porosità tra 0,01 e 0,1 micrometri, è adatta per eliminare virus, colloidi e macromolecole organiche. 
• Nanofiltrazione (NF): le membrane in questo caso hanno porosità tra 0,001 e 0,01 micrometri, permettendo così la rimozione di ioni multivalenti e molecole organiche di medio peso molecolare. 
• Osmosi Inversa (RO): utilizza membrane con porosità inferiori a 0,001 micrometri, capaci di trattenere la maggior parte degli ioni e delle molecole, producendo acqua di elevata purezza. 

La scelta del processo a membrana dipende dalle caratteristiche dell’effluente desiderato e dagli obiettivi del trattamento. Ad esempio, l’ultrafiltrazione è spesso impiegata come pretrattamento per l’osmosi inversa, riducendo il fouling (incrostazione) delle membrane e migliorando l’efficienza complessiva del sistema. L’osmosi inversa è particolarmente indicata quando è necessario ottenere acqua con bassissima salinità, come nel caso del riutilizzo in processi industriali sensibili o nella produzione di acqua potabile.

Come scegliere tra le diverse tecnologie la più adatta?

La selezione della tecnologia di trattamento più appropriata richiede una valutazione approfondita di diversi fattori.

• Caratteristiche dell’effluente: la composizione chimica e fisica delle acque reflue influisce sulla scelta del processo. Ad esempio, elevate concentrazioni di sostanze organiche possono favorire l’adozione di processi biologici, mentre la presenza di metalli pesanti potrebbe richiedere trattamenti chimici specifici. 
• Obiettivi del trattamento: se l’obiettivo è il riutilizzo dell’acqua per scopi industriali o irrigui, potrebbe essere necessario implementare processi a membrana per garantire la qualità richiesta. 
• Costi operativi e di investimento: tecnologie come l’elettroflottazione o l’ossidazione chimica con catalizzatori di ultima generazione possono ridurre i costi operativi eliminando la necessità di reagenti chimici o di grandi impianti. I processi a membrana, invece, possono comportare costi iniziali più elevati ma offrire benefici a lungo termine in termini di efficienza e qualità dell’effluente per alcuni settori.

Idealmente, ogni settore produttivo che impiega ingenti quantità di acqua può trovare benefici nella scelta di una o più tecnologie per il trattamento delle acque industriali. Per capire qual è la strategia migliore è bene affidarsi a professionisti esperti in grado di pianificare un intervento mirato abbattendo i costi e massimizzando la resa.