Trattamento delle acque reflue per evaporazione sottovuoto

Da un webinar di Oriol Casas, C&G Iberica

Organizzato da Aqua España, associazione spagnola delle aziende del settore acqua, il webinar sull’evaporazione in vuoto come soluzione avanzata nel trattamento delle superfici, la galvanica e la vibrofinitura, sotto la guida di Oriol Casas (C&G Ibérica, società con pluriennale e stretta relazione con l’italiana C&G) ha riportato sotto i riflettori una tecnologia interessante di trattamento delle acque reflue, l’evaporazione in vuoto. Oltre al trattamento, il relatore ha affrontato il tema del riuso nello stesso processo delle acque trattate, che si effettuate di solito mediante lo studio di un “sistema” sinergico tra le migliori tecnologie disponibili (in spagnolo MTDS), in particolare quando si devono trattare reflui complessi (da deposizione galvanica, per esempio) o grandi volumi di reflui (figg. 1 e 2). In alcuni casi, tra l’altro, costa meno trattare e riutilizzare le acque reflue che non trattare le acque primarie all’ingresso dei nostri processi.

Una volta pretrattati i reflui è possibile separare l’acqua per riutilizzarla. In questa fase l’evaporazione sottovuoto, spiega Oriol Casas, è una tecnologia molto flessibile. In alcuni casi non è neppure strettamente necessaria la fase di pretrattamento.
L’evaporazione sottovuoto concentra in modo molto importante il contaminante residuo separato dall’acqua. Un concentrato di quantità compresa tra 1 e 3% rispetto al volume di acque reflue trattate rende il processo economicamente conveniente.
Per il calcolo dei costi di trattamento dei reflui, inoltre, è necessario conoscere e valorizzare anche i vantaggi non strettamente economici, per esempio l’autosufficienza, il contributo alla sostenibilità, la riduzione del rischio ambientale e delle relative sanzioni, e così via.

Rimanendo in tema di costi, ha continuato Oriol Casas, l’evaporazione sottovuoto è una tecnologia efficiente: normalmente non sono necessari additivi, i costi di processo coincidono con quelli energetici, e sono contenuti. La tecnologia consiste nel far bollire le acque reflue a bassa temperatura (poco superiori ai 30 °C) in una macchina sottovuoto (fig. 3).
Il tipo di contaminante delle acque reflue guida la scelta tecnologica. Perché sia efficiente recuperare acqua da riutilizzare, l’evaporazione sottovuoto lavora efficientemente con contaminanti con punto di ebollizione superiore a quello dell’acqua, per esempio, sali, oli, residui inorganici (fig. 4).
In alcuni casi l’evaporazione sottovuoto è efficiente anche se non permette di concentrare tutti i contaminanti contenuti nelle acque reflue, ma in questo caso possono essere necessari dei trattamenti complementari, prima o dopo l’evaporazione (fig. 5).

Quando si danno le condizioni ottimali del refluo, è possibile recuperare per il suo riuso tra il 90 e i 95% di acqua e ottenere concentrato, da gestire come rifiuti, molto ridotto (fino a 20 volte meno del residuo iniziale).
Sfruttando il principio del differenziale del punto d’ebullizione, è possibile recuperare non solo l’acqua, ma anche eventuali sostanze economicamente interessante recuperare.
Lo schema di funzionamento del processo (fig. 6) prevede l’avvio della pompa per fare il vuoto (trascina anche l’acqua reflua da trattare). Una volta raggiunto il vuoto previso, una pompa di calore invia acqua calda allo scambiatore calore (alla temperatura prima vista) e fredda alla zona di superiore di condensazione. Nelle macchine proposte da Oriol Casas il sistema funziona automaticamente (scarico del distillato e del concentrato senza rompere il vuoto della camera di evaporazione, apertura e chiusura delle valvole secondo parametri specificamente definiti, per mantenere il processo alle condizioni di massima efficienza), è gestito da PLC e facilmente gestibile via interfaccia grafica.

Sono possibili anche sistemi a effetto multiplo (doppio o triplo, fig. 7), quando i volumi sono molto elevati (anche superiori a 50mila m3/giorno di reflui da trattare). In questi casi il progetto prevede la minimizzazione dei costi di processo mediante il riutilizzo del calore delle differenti fasi successive, che lavorano in condizioni di vuoto crescenti (il sistema è bilanciato per avere un consumo calorico pari a quello necessario per la prima fase).
È possibile configurare la macchina a seconda degli obiettivi, per esempio ottenere un concentrato parzialmente o completamente secco (scarico liquido zero), recuperare sostanze economicamente importanti dai reflui, e altro.
A conclusione, Oriol Casas ha trattato dettagliatamente – presentando lay-out, dati di processo, obiettivi raggiunti – dei casi sintetizzati nella fig. 8), divisi in due “categorie”, trattamento delle acque di pretrattamento e trattamento dei lavaggi che seguono i bagni galvanici (dove spesso è economicamente utile ricuperare l’acqua e, soprattutto, i metalli trascinati nei lavaggi successivi).