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published in Diecasting Technology/Pressocolata & Technologia., edition of December 2000.
Abbattere i tensioattivi nei reflui mediante trattamento biologico
Normalmente, i reflui di percolamento sono in prevalenza costituiti da distaccanti veicolati in acqua, oli minerali e fluidi idraulici. I distaccanti veicolati in acqua sono utilizzati per evitare la metallizzazione e quindi l'ancoraggio della lega di alluminio sullo stampo in acciaio.
I distaccanti sono prevalentemente costituiti da emulsioni di olio minerale, cere polietileniche, oli siliconici, esteri e piccole percentuali di additivi antiossidanti, antiruggine, tensioattivi e biocidi.
La presenza di olio minerale non emulsionabile è principalmente imputabile alla eccessiva lubrificazione dei pistoni con conseguente gocciolamento d'olio dagli stessi. I fluidi idraulici derivano da perdite accidentali ed i più usati sono a base di miscele acqua-glicole. L'evoluzione dei prodotti chimici utilizzati nel processo di pressofusione per quanto riguarda i distaccanti e la lubrificazione dei pistoni, ha consentito di elaborare valide alternative costituite da formulati a base di polveri o granuli bassofondenti che gradualmente andranno sempre più affermandosi sul mercato.
Nonostante ciò i distaccanti tradizionali veicolati in acqua saranno ancora impiegati per diversi anni a causa delle molteplici difficoltà e gravosità della maggior parte delle lavorazioni non ancora affrontabili e risolvibili con i prodotti in polvere.
Un primo passo avanti per ciò che riguarda l'impatto ambientale dei distaccanti veicolati in acqua è stata la riduzione della formazione di aerosol sviluppato durante il contatto con gli stampi caldi e la lega fusa, mentre per i reflui il problema più significativo è ancora oggi la presenza di un alto contenuto in tensioattivi.
Le tecniche di smaltimento dei reflui mediante processo di distallazione, ultrafiltrazione, flottazione e così via consentono di gestire in forma economica masse relativamente piccole ma non sempre assicurano il raggiungimento dei parametri chimico-fisici e le concentrazioni delle sostanze inquinanti idonei ad effettuare l'immissione in rete fognaria o in acque di superficie del refluo trattato.
Obiettivo
Senza dover apportare sostanziali modifiche strutturali agli impianti esistenti, il presente lavoro si propone di ottimizzare le rese del trattamento chimico-fisico e soprattutto semplificare ed esaltare l'efficacia del trattamento biologico al fine di ottenere un refluo con le caratteristiche chimico, fisiche, biologiche e tossicologiche idonee per lo scarico.
Questo studio sulla gestione di un impianto chimico-fisico e biologico prevede l'inserimento di un test da effettuare sul refluo dopo il trattamento finale atto al rilevamento della possibile presenza di sostanze nocive all'ecosistema.
Normativa
Decreto legislativo 11/05/99 n. 152 "Disposizioni sulla tutela delle acque dall'inquinamento e recepimento della direttiva 91/271/CEE concernente il trattamento delle acque reflue e della direttiva 91/676/CEE relativa alla protezione delle acque dall'inquinamento provocato dai nitrati provenienti da fonti agricole" corredato dalle relative note (tab. 1).
Si evidenzia che i valore in tensioattivi totali (cationici + anionici + non ionici) è di 4 mg/l per scarico in pubblica fognatura mentre 2 mg/l per scarico in acque superficiali. I tensioattivi usualmente presenti nei distaccanti sono prevalentemente di natura non ionica e in minor quantità di natura ionica.
Metodo
Il refluo di percolamento proveniente dalle macchine per la pressofusione subisce normalmente un trattamento iniziale di disoleazione grossolana mediante vari sistemi, tra i quali l'uso di bande oleofile con contemporanea separazione per precipitazione delle particelle solide grossolane costituite prevalentemente da scagliette di alluminio.
Processo chimico-fisico
Il refluo viene trattato con una soluzione di cloruro ferrico al 45% in peso portando successivamente tutta la massa ad un pH di 11.5 mediante una soluzione al 35% di idrossido di sodio. Il refluo viene quindi sottoposto a energica miscelazione per 3 minuti, e in seguito addizionato di un polielettrolita anionico, in modo da accelerare la velocità di formazione del fiocco e di aumentarne le dimensioni. In questa fase l'agitazione del sistema deve essere lenta e della durata di 15 minuti. A questo punto si ottiene una rapida flocculazione con precipitazione sul fondo dell'impianto di fanghi rossastri, chiarificando completamente il refluo. L'utilizzo di un flocculante anionico in concentrazione di 10 ppm migliora notevolmente il processo di formazione del fiocco, diminuendo il volume del fango fino ad un valore del 25% del volume totale. I fanghi raccolti vengono pressati ed inviati allo smaltimento.
Il refluo viene neutralizzato con acido solforico o cloridrico ed immesso nell'impianto biologico. Il trattamento chimico-fisico consente di eliminare tutte le sostanze organiche presenti nel refluo tranne i tensioattivi e, se presente, il glicole. Questi due elementi influiscono anche sul valore del C.O.D. (consumo Chimico di Ossigeno): tale parametro, al termine del trattamento chimico fisico su refluo da noi trattato, corrisponde a 210 mg/l contro il valore di partenza di 4.170 mg/l.
Trattamento biologico
I liquami provenienti da una precedente sezione chimico-fisica sono inviati ad un impianto biologico. Le tecniche de depurazione biologica mirano a riprodurre i fenomeni di autodepurazione esistenti nell'ambiente naturale: l'effluente da trattare è messo in contatto con una biomassa depuratrice in un mezzo aerato. Il refluo in entrata con pH 7 circa si presenta limpido, incolore e privo di particelle in sospensione. Nell'impianto biologico si sono acclimatati e sviluppati ceppi di batteri specifici per l'abbattimento dei tensioattivi. I ceppi batterici più efficaci da noi sperimentati sono costituiti da formulazioni di batteri saprofiti e non patogeni, fissati su supporti inerti a base di soia fosfato ed oligoelementi in cui la concentrazione dei microrganismi non è inferiore a 109 e da composti a base di carbonato di calcio di origine marina, pietre vulcaniche porose, oligoelementi, batteri saprofiti e non patogeni fissati al supporto. La concentrazione totale dei microrganismi in quest'ultimo formulato non deve essere inferiore a 106. I ceppi sopraindicati non producono effetti negativi per l'ambiente; stimolano i processi naturali di biodegradazione e tendono al ripristino dell'equilibrio biologico. Questi batteri per poter lavorare con la massima efficacia necessitano il continuo monitoraggio di alcuni parametri quali il rapporto tra carbonio, azoto e fosforo (teorico C:N:P=100:5:1). Dopo il trattamento biologico il refluo presenta tutti i parametri rientranti nei valori previsti dal Decreto legislativo 11/05/99 n. 152 per lo scarico in rete fognaria o in acque di superficie. La descrizione chimica del refluo di partenza (tab. 2) e i risultati ottenuti dopo il trattamento chimico-fisico e biologico sono illustrati nelle successive tabelle: la concentrazione dei reagenti (tab. 3), l'alimentazione di batteri (tab. 4) e i dati risultanti dall'analisi del refluo trattato (tab. 5). Il refluo di partenza è costituito da un campione medio prelevato nell'arco di 8 ore lavorative di un distaccante semisintetico diluito in acqua al 2% in volume (diluizione usualmente utilizzata). Durante il prelievo non si sono verificate perdite accidentali di fluidi idraulici (acqua-glicole).
Test di tossicità del refluo allo scarico con alga
Per avvalorare ulteriormente il trattamento biologico, è indispensabile assicurare la qualità dal punto di vista tossicologico del refluo allo scarico.
I risultati ottenuti da un saggio semplice e rapido utilizzando particolari tipi di alghe (Selenastrum capricomutum, Scenedesmus Quadricauda, Daphnia Magna, Ceriodaphnia Dubia), permettono di poter valutare la tossicità più o meno acuta delle acque in uscita da un impianto biologico. Inoltre questo tipo di saggio riveste particolare importanza in quanto consente di determinare quantità infinitesime di sostanze tossiche, ciò che le comuni analisi chimico-fisiche di laboratorio non riescono a determinare. Tutto ciò va a favore dell'ecosistema. Il metodo prevede la determinazione dello sviluppo di ossigeno e quindi del proliferare o meno delle alghe introdotte in campioni di refluo. Si tratta di un test previsto dal Decreto legislativo 11/05/99 n. 152 per lo scarico in rete fognaria o in acque di superficie. Le alghe utilizzate tendono a svilupparsi in maniera inversamente proporzionale al tenore della concentrazione delle sostanze tossiche presenti nel refluo.
Conclusione
La parte critica e soggetta a molte variabili di questo studio riguarda proprio il trattamento biologico che ha richiesto una lunga ricerca per l'individuazione del ceppo batterico più idoneo per l'abbattimento dei tensioattivi. I risultati raggiunti ci hanno spronato ad approfondire ulteriormente lo studio sul trattamento biologico il quale a nostro avviso potrebbe addirittura sostituire in parte il trattamento chimico fisico iniziale. Inoltre i test con alghe avvalorano ulteriormente l'efficacia del trattamento effettuato. Bisogna aggiungere che la tipologia dei reflui può variare in modo significativo da fonderia a fonderia; si potrebbero rilevare parametri chimico-fisici e valori di partenza molto più drastici di quelli da noi riscontrati. L'importanza di questa esperienza riguarda l'implementazione del trattamento biologico al fine di trattare il refluo prevalentemente con batteri riducendo il più possibile le concentrazioni dei prodotti chimici attualmente utilizzati nel processo di trattamento quali il cloruro ferrico, l'idrossido di sodio, acidi di varia natura, ecc. ecc. L'intento degli autori è quello di continuare tale sperimentazione sul piano industriale in situazioni concrete di esercizio. Le prove già in corso presso alcune realtà operanti nel settore della pressofusione hanno dato risultati positivi.
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