Cinque principali metodi di trattamento fisico nel trattamento delle acque reflue

L’acqua è la fonte della vita, ma con l’accelerazione dell’industrializzazione i problemi di inquinamento idrico stanno diventando sempre più gravi. Il trattamento delle acque reflue è diventato una misura chiave per proteggere l’ambiente e mantenere l’equilibrio ecologico.

Il trattamento delle acque reflue è il processo di purificazione delle acque reflue per soddisfare gli standard di scarico o riutilizzare i requisiti di qualità dell'acqua. Le moderne tecnologie di trattamento delle acque reflue sono principalmente suddivise in tre categorie: trattamento fisico, trattamento chimico e trattamento biologico.

Tra questi, i metodi di trattamento fisico rappresentano spesso la prima scelta o la fase di pretrattamento nel trattamento delle acque reflue grazie alla loro attrezzatura semplice, al funzionamento conveniente e all'elevata-efficacia in termini di costi. Oggi esamineremo in dettaglio diversi metodi fisici comuni nel trattamento delle acque reflue.

La separazione per gravità è il metodo di trattamento fisico più basilare e ampiamente utilizzato. Il suo principio fondamentale è quello di sfruttare la differenza di densità tra le particelle sospese e l'acqua.

1. Metodo di sedimentazione (le cose più pesanti affondano)

Quando la densità dei solidi sospesi è maggiore di quella dell'acqua, essi affondano sul fondo sotto l'azione della gravità. Questo è un mezzo efficace per rimuovere sabbia, sedimenti chimici e fanghi dall'acqua. In base alla concentrazione dei solidi sospesi, la sedimentazione può essere classificata in quattro forme:

Sedimentazione libera: le particelle si depositano indipendentemente senza interferire tra loro. Comunemente utilizzato nelle camere di sabbiatura per rimuovere la sabbia.

Sedimentazione per coagulazione: le particelle si scontrano e si agglomerano durante la sedimentazione, aumentando di dimensioni e accelerando la sedimentazione. Spesso ottenuto aggiungendo flocculanti, ad esempio per rimuovere il terreno fine.

Sedimentazione superficiale (sedimentazione affollata): un'elevata concentrazione di solidi sospesi fa sì che le particelle si depositino in grappoli, formando un'interfaccia distinta. Comunemente utilizzato nel trattamento dell'acqua-ad alta torbidità.

Sedimentazione per compressione: concentrazione di particelle estremamente elevata sul fondo; l'acqua viene espulsa per gravità dagli strati superiori. Si verifica principalmente sul fondo delle vasche di sedimentazione.

2. Flottazione e flottazione dell'aria (le particelle più leggere galleggiano verso l'alto)

Quando la densità dei solidi sospesi è inferiore a quella dell'acqua (ad esempio olio, benzene), galleggiano in superficie formando schiuma. La flottazione dell'aria riduce ulteriormente la densità dei solidi sospesi consentendo alle bolle d'aria di aderire ad essi, rimuovendo così in modo efficiente le particelle di olio più grandi di 60 μm e i solidi a bassa densità dalle acque reflue.

Quando un oggetto ruota ad alta velocità, genera forza centrifuga. La separazione centrifuga utilizza questo principio, utilizzando centrifughe o idrocicloni per separare sostanze di masse diverse utilizzando le diverse forze centrifughe a cui sono sottoposte.

Principio: le particelle più grandi vengono lanciate verso la periferia, mentre le particelle più piccole rimangono all'interno, raccolte separatamente attraverso diversi punti di uscita.

Vantaggi: elevata velocità di separazione, buon effetto, comunemente utilizzato per il trattamento delle acque reflue oleose e delle acque reflue contenenti metalli pesanti.

La filtrazione è un metodo efficace per rimuovere i solidi sospesi, in particolare le particelle minuscole nelle sospensioni a bassa-concentrazione. Le acque reflue scorrono attraverso mezzi porosi, dove vengono intrappolate le impurità. In base ai media, può essere suddiviso in quattro categorie:

1. Filtrazione dello schermo

Media: barre dello schermo o schermata filtro.

Funzione: intercetta i solidi sospesi di grandi dimensioni, come erbacce, stracci, polpa, ecc., fungendo da prima linea di difesa nel trattamento delle acque reflue.

2. Filtrazione microporosa

Mezzi: tessuto filtrante, dischi filtranti, tubi filtranti sinterizzati, ecc.

Funzione: Rimuove le particelle fini, comunemente utilizzate nella filtrazione di precisione.

3. Filtrazione a membrana (rappresentante dell'alta-tecnologia)

Supporti: membrana semi-permeabile appositamente progettata.

Funzione: rimuove selettivamente batteri, virus, materia organica e soluti disciolti dall'acqua sotto pressione o campo elettrico. Le tecnologie chiave includono l’osmosi inversa, l’ultrafiltrazione e l’elettrodialisi, rendendola una tecnologia fondamentale per il trattamento avanzato.

4. Filtrazione a letto profondo

Mezzi: mezzi filtranti granulari come sabbia di quarzo e antracite.

Funzione: l'acqua scorre attraverso il media filtrante a letto profondo, dove i solidi sospesi sono intrappolati nei pori. Comunemente utilizzato per il trattamento avanzato dopo il trattamento biologico, garantendo che l'effluente soddisfi gli standard di riutilizzo.

La cristallizzazione per evaporazione viene utilizzata principalmente per le acque reflue organiche o ad alto- sale, ottenendo la separazione e il recupero delle sostanze attraverso il cambiamento di fase fisica.

1. Principio di evaporazione: sfruttando la differenza nei punti di ebollizione tra i componenti di una soluzione mista, il riscaldamento provoca la vaporizzazione e la fuoriuscita di sostanze con punto di ebollizione- inferiore, che vengono poi condensate e recuperate. Le moderne tecnologie come MVR (Ricompressione Meccanica del Vapore) riducono significativamente il consumo di energia riciclando il vapore secondario.

2. Principio di cristallizzazione

Utilizzando la proprietà che la solubilità cambia con la temperatura, l'acqua viene rimossa attraverso l'evaporazione o il raffreddamento, facendo sì che la soluzione raggiunga uno stato sovrasaturo, con conseguente precipitazione dei cristalli. Questo non solo tratta le acque reflue, ma consente anche il recupero delle risorse di sali inorganici o materia organica.

Il metodo di adsorbimento utilizza l'ampia area superficiale specifica e l'attività superficiale di materiali porosi come carbone attivo, zeolite e farina fossile per adsorbire la materia organica disciolta, il colore, l'odore e alcuni ioni di metalli pesanti nell'acqua. Gli inquinanti vengono fissati saldamente nei pori dell'adsorbente, ottenendo una purificazione profonda dell'acqua.

Questa tecnologia è particolarmente adatta per il trattamento di inquinanti a bassa-concentrazione ma recalcitranti, come fenoli, residui di pesticidi e coloranti, ed è comunemente utilizzata per il trattamento profondo delle acque reflue industriali o per la purificazione dell'acqua potabile-ai punti-di utilizzo. I materiali saturi possono essere riutilizzati attraverso la rigenerazione termica o chimica, riducendo efficacemente i costi operativi.

Sebbene i metodi di trattamento fisico si basino su principi semplici, rappresentano una pietra miliare indispensabile dei sistemi di trattamento delle acque reflue. Dalla sedimentazione per gravità fondamentale alla separazione a membrana-all'avanguardia e alla cristallizzazione per evaporazione, le tecnologie fisiche svolgono un ruolo cruciale in vari scenari di trattamento delle acque grazie alla loro elevata efficienza, economia e rispetto dell'ambiente. Che si tratti del pretrattamento delle acque reflue urbane o della purificazione profonda e del recupero delle risorse delle acque reflue industriali, i metodi fisici forniscono soluzioni affidabili e sostenibili.

Con i progressi nella scienza dei materiali e nelle tecnologie di risparmio energetico, i metodi di trattamento fisico vengono costantemente aggiornati, innovazioni come nuovi materiali per membrane antivegetative, sistemi MVR a basso consumo energetico e apparecchiature centrifughe a controllo intelligente emergono continuamente, determinando miglioramenti sia nell'efficienza che nell'economia del trattamento. I metodi fisici giocheranno senza dubbio un ruolo sempre più importante in vari scenari.