TRATTAMENTO DI ACQUE INDUSTRIALI CON FLOCCULAZIONE MEDIANTE ELETTROCOAGULAZIONE

La teoria

La flocculazione consiste in un processo chimico-fisico che porta alla formazione di un sistema colloidale, in cui la fase solida tende a separarsi formando dei fiocchi in sospensione.
Il processo è basato su fenomeni di adsorbimento dove il pH, la temperatura e la forza ionica sono fattori ambientali che influenzano fortemente la flocculazione, ma anche semplicemente la formazione di aggregati, ovvero i fiocchi in sospensione attraverso la precipitazione di elementi disidratati.
A livello impiantistico, la flocculazione viene sfruttata in trattamenti di purificazione delle acque sia grezze che reflue e in particolar modo quando si intende eliminare particelle colloidali difficilmente sedimentabili o filtrabili.

Affinché avvenga la flocculazione è necessario innanzitutto destabilizzare le cariche dei colloidi.

Ciò viene realizzato facendo uso di coagulanti (spesso si usa indifferentemente il termine flocculanti).

Questi sono composti di varia origine che esplicano la loro azione in valori di intervallo di pH ben definiti.

Una temperatura sufficientemente alta, un aumento della forza ionica e una forte agitazione sono fattori che favoriscono la coagulazione.

Il Principio Base

L’elettrocoagulazione è un metodo conosciuto già da tempo per il trattamento delle acque reflue industriali.

Nelle sue linee essenziale è costituito da una cella elettrolitica dove sono posizionate delle piastre di elettrodi in alluminio, che mediante l'applicazione di una idonea corrente elettrica si dissolvono lentamente entrando in soluzione con l’acqua da trattare (ossidazione anodica).

Questi ioni metallici, sotto forma di idrati, assorbono il materiale inquinante creando dei floculi, mentre al catodo si ha formazione di gas idrogeno (riduzione catodica), che da la possibilità ai floculi formati di restare a galla.

La nostra soluzione prevede la realizzazione di una cella elettrochimica dove la corrente continua passa attraverso delle piastre in una lega di alluminio particolare opportunamente dimensionate per ottenere il massimo della resa.

In questo processo si verificano le seguenti reazioni:

Anodo: Al0 = Al3+ + 3e
Catodo: H0+2e = 2 OH + H2

L’effetto del campo elettrico è tale da provocare anche la frantumazione delle grosse molecole organiche dei composti presenti nelle acque da trattare (ad esempio etossilati o tensioattivi non ionici) in frazioni a peso molecolare più basso, demolendo così il principio attivo e più in generale determinando la riduzione del C.O.D. solubile.

L’effetto combinato delle tre azioni sopra descritte:
- demolizione delle macromolecole,
- formazione di centri coagulanti quali gli idrossidi dei metalli già presenti in soluzione o forniti dalla solubilizzazione degli elettrodi,
- sviluppo di microbolle di gas che risalendo in superficie trascinano con se emulsioni, colloidi ed i fiocchi in formazione ha un’evidente azione sinergica sulla flocculazione in atto, aumentando così in modo sostanziale il rendimento del sistema.
I contaminanti indesiderati vengono rimossi successivamente per sedimentazione e filtrazione.
L’innovazione

Rispetto al trattamento dell'acqua con solfato di alluminio o poli-cloruro di alluminio, la generazione elettrochimica dell’alluminio ha diversi vantaggi.
L’alluminio è introdotto senza i corrispondenti ioni di solfato (o cloruro).
Inoltre non vi è alcuna necessità di alimentazione alcalinità per dare una reazione.
Eliminando anioni concorrenti grazie all’impiego di una fonte di alluminio ad elevata purezza, si ottengono dei residui metallici nettamente inferiori e conseguentemente viene prodotto meno fango (50÷70% in meno).
La regolazione della dose di ioni di alluminio in acqua può essere eseguita facilmente con la manopola per il controllo della corrente.
La quantità di alluminio disciolto dipende dalla quantità di energia elettrica che passa attraverso l'acqua, e può essere ricavato dalla legge di Faraday:

M = 1/96500 · A / V · l · t

dove:

M = massa di alluminio disciolto
A = massa atomica dell’alluminio (27)
V = valenza dell’alluminio (Al +++=3)
I = corrente in ampere
t = tempo in secondi

Inoltre sia l'anodo che il catodo si dissolvono chimicamente in acqua:

Al0 + 3H2 = Al (OH)3 + 1.5H2

Il nascente Al + + + reagisce con l'acqua per formare idrossidi insolubili e quindi il processo di destabilizzazione del colloide è analogo a quello ottenuta con sali metallici tradizionali.

Per il trattamento completo delle acque reflue, l’ elettro-cella è seguita dai consueti processi di separazione.
Lo Schema di impianto

Vasca di elettrocoagulazione

Nella vasca sono collocati gli elettrodi che rilasciano idrossido di alluminio sotto l'effetto della corrente che fluisce. Le dimensioni e il design sono calcolate sulla base del flusso richiesto.
Gli elettrodi sono collegati da barre di alluminio posti sul bordo della vasca.
Il collegamento consente di inviare la corrente elettrica al singolo elettrodo, in questo modo viene creata la singola cella. Il principio base è il seguente:
Il sistema assorbirà una corrente proporzionale alla conducibilità delle acque reflue; secondo la legge di Faraway gli Ampere assorbiti dissolveranno una quantità proporzionale di alluminio.

Vasca di flocculazione

Traboccando, le acque reflue trattate passeranno al serbatoio di flocculazione, in cui viene aggiunto un polimero per consentire gruppi di aggregazione di dimensioni maggiori.

Filtraggio

Traboccando, un rotolo di carta da filtro riceverà l'acqua / gruppi in sospensione e permetterà il filtraggio.
Quando il livello della sospensione arriverà a toccare il livello superiore, significa che la velocità di filtraggio diventa troppo bassa, così, automaticamente la carta avanzerà al fine di aumentare la velocità di filtraggio.
Carta e fanghi saranno raccolti insieme in un contenitore di plastica.
L’acqua filtrata e trattata viene raccolta in un serbatoio temporaneo dove una pompa di scarico provvede ad inviare l'acqua filtrata ad un serbatoio di stoccaggio per il riutilizzo o allo scarico.

Pannello di controllo

Un pannello di controllo gestisce tutto l’automatismo del procedimento controllando ogni singolo dettaglio e bloccando il procedimento in caso di eventuali anomalie

Vantaggi Tecnologici

Questo impianto è rivolto al trattamento delle acque reflue fortemente inquinate, soprattutto quando l'acqua di riutilizzo è necessaria.

I principali vantaggi di questo metodo sono:
- BASSO investimento rispetto alla tecnologia concorrente (evaporatori o chimico/fisico)
- NESSUNA modifica dei parametri dell’acqua (pH e conducibilità non cambiano)
- TRASCURABILE uso di prodotti chimici
- PICCOLA produzione di fanghi di risulta
- BASSI costi di manutenzione
- RIDOTTISSIMO consumo di energia elettrica
- PRODOTTI assolutamente non pericolosi
- RENDIMENTI di abbattimento costantemente superiori al classico trattamento chimico-fisico
- INGOMBRO dell’impianto estremamente contenuto
Caratteristiche dei nostri impianti

La nostra macchina di punta ELECO1000, attualmente impiegata per il trattamento di acque di flexografia, presenta le seguenti caratteristiche:

- Dimensioni: 2500x1700x2800 mm.
- Corrente massima applicata: 12 V/ 240 A
- Elettrodi: 34 = 13,6 mq
- Capacità di produzione: 750-1000 litro/ora (a seconda della qualità delle acque reflue)
- Fanghi di formazione: 100 g/ora
- Umidità media fanghi: 75%
- Consumo polimero: 20 gr/ ora
- Consuma massimo di potenza dell’elettro-cella: 2,88 Kw/ora
È disponibile anche una versione ridotta ELECO400 con capacità di produzione: 200-400 litro/ora.

La versatilità del sistema di elettrocoagulazione, ci permette di progettare e realizzare macchine su specifica richiesta del cliente, in funzione del tipo e delle portate di acqua reflue da trattare.