IMPIANTO DI DEPURAZIONE

Un’azienda diBayer e LANXESS

Gli impianti di depurazione della Business Unit Ambiente di CURRENTA sono specifici per il trattamento di acque reflue contaminate con sostanze organiche.

INTRODUZIONE

IMPIANTO DI DEPURAZIONE – Introduzione

L’acqua pulita è il componente più importante della nostra alimentazione. Per tale motivo ce ne prendiamo cura sem-pre con la massima attenzione. Ne riduciamo continuamen-te l’utilizzo ottimizzando i processi, evitiamo per quanto possibile la contaminazione delle acque da noi stessi usate e impieghiamo tecnologie estremamente efficienti – in parte sviluppate da noi – per la depurazione delle acque inquinate.

L’approccio responsabile alla risorsa acqua è una tradizio-ne del CHEMPARK. Già nel 1901 una “Commissione acque reflue” si occupava di questa preziosa materia prima e di servizio. Anche se oggi installiamo in tutto il mondo i sistemi più efficienti per la depurazione delle acque reflue, non siamo mai soddisfatti abbastanza di quanto realizzato, e cerchiamo di migliorare sempre di più i trattamenti che riserviamo a questa risorsa.

Acqua – indispensabile alla chimica

Per la chimica l’acqua è indispensabile: come componente di prodotti, come solvente, come mezzo refrigerante e di pulizia, come vettore energetico quando è sotto forma di vapore; e, naturalmente, svolge un ruolo essenziale per le persone che lavorano con noi.

Il CHEMPARK Leverkusen ha un fabbisogno di circa 240 milioni di metri cubi di acqua all’anno, di cui il 95% circa è prelevato, direttamente o indirettamente, dal Reno. Negli ultimi 10 anni il fabbisogno d’acqua è diminuito sensi-bilmente, nonostante i livelli di produzione siano rimasti pressoché invariati.

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La moderna depurazione delle acque reflue della Business Unit Ambiente di CURRENTA

Tre quarti di quest’acqua sono impiegati come fluido refrigerante negli impianti di produzione. In questo caso, l’acqua di raffreddamento non entra in contatto con i prodotti e quindi, dopo essere stata sottoposta ai neces-sari controlli da parte di enti indipendenti, viene riversata direttamente nel Reno attraverso una linea separata. Nel Reno vengono immesse direttamente anche le acque che non necessitano di trattamenti, poiché contengo-no sostanze inorganiche e solo una piccola o nessuna quantità di inquinanti organici, nonché l’acqua piovana non contaminata.

Solo il 10% circa dell’acqua utilizzata entra in contatto con i prodotti e necessita quindi di depurazione. Si tratta di acque reflue, acide o alcaline, contaminate con sostanze organiche e provenienti dagli impianti di produzione, dai laboratori e dai settori tecnici, nonché di acque sanitarie e di cucina.

Nel proprio impianto di trattamento biologico di Lever-kusen-Bürrig queste acque vengono depurate a fondo. A monte sono previsti inoltre pretrattamenti chimico-fisici. Infatti, già nelle unità di produzione vengono eliminate le sostanze che inibiscono la depurazione biologica o che non possono essere degradate per via biologica. Il refluo depurato viene convogliato alla fine nel Reno.

Il processo di depurazione delle acque reflue

Le acque reflue di natura civile o industriale possono essere depurate insieme in maniera ottimale. La moderna depurazione dei reflui prevede diversi stadi adeguati alle diverse tipologie di sostanze contenute nell’acqua:• separazione meccanica di materiale grossolano e sabbia (griglia, dissabbiatore);

• neutralizzazione (le acque reflue acide o alcaline sono neutralizzate in modo da non inibire la successiva fase di depurazione biologica);

• chiarificazione primaria per la separazione simultanea delle sostanze non disciolte e di quelle precipitate in seguito alla neutralizzazione;

• omogeneizzazione del refluo;• depurazione biologica, in cui le sostanze biodegradabili vengono “consumate” dai batteri. Questo processo gene-ra nuova massa batterica;

• chiarificazione secondaria per la separazione dei fanghi biologici dall’acqua depurata. Una parte di questi fanghi viene ricircolata allo stadio di depurazione biologica per mantenere al suo interno una concentrazione costante di biomassa, mentre la restante parte viene inviata alla sezione di trattamento fanghi.

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Cronologia della depurazione delle acque reflue

Le prime basi dei processi meccanici e biologici per gli impianti di depurazione dei reflui civili furono poste già verso la fine dell’Otto-cento. Il trattamento meccanico, biologico e chimico delle acque reflue industriali ha inizio invece verso la metà degli anni Cinquanta. Prima di questa data si riteneva generalmente che i reflui dell’indu-stria chimica non potessero essere trattati per via biologica.

1901

1909

1928

1954

1958

1966

1971

1975

1978

1980

2002

2007

La Bayer istituisce una “Commissione acque reflue” presso il sito produttivo di Leverkusen.

I dati sul carico inquinante delle acque reflue dello stabili-mento vengono rilevati mensilmente.

Le acque reflue vengono analizzate con regolarità (misura-zione di 29 componenti).

Viene creato un laboratorio per indagini sulle acque reflue e sull’aria esausta (laboratorio AWALU).

Viene realizzato presso gli stabilimenti di Dormagen il primo impianto di trattamento acque della Bayer AG, insieme alla EC (Erdölchemie GmbH).

Al progetto del 1958 segue la realizzazione di un impianto di depurazione meccanica e biologica delle acque reflue nello stabilimento di Leverkusen (area di Flittard). Subito dopo, l’esperienza acquisita viene impiegata per realizzare l’impianto consorziale di Leverkusen, nel quale vengono depurate le acque reflue del CHEMPARK e quelle della comunità del bacino inferiore del fiume Wupper.

Viene messo in funzione il primo lotto dell’impianto (oggi il secondo stadio di depurazione).

Entra in funzione l’impianto di trattamento biologico del CHEMPARK Uerdingen.

Nel CHEMPARK di Dormagen viene costruito il secondo impianto di trattamento meccanico e biologico.

L’impianto di Leverkusen viene ampliato con il secondo lotto, che comprende le torri di depurazione biologica di Bayer.

L’accordo di cooperazione per la depurazione delle acque reflue esistente tra Bayer Industry Services (oggi CURREN-TA) e l’autorità del bacino del Wupper viene esteso fino al 2011.

Viene terminato con successo il primo lotto delle nuove torri di depurazione biologica. Il progetto “Depurazione biologica a cascata” verrà terminato entro il 2010 e permet-terà di ridurre del 40% il carico di composti azotati nelle acque reflue.

Cifre e fatti

Entrata in funzione

Funzione

Unità principali

Potenzialità

Portata di refluo

Efficienza di abbattimento

Abbattimento dell’azoto

Abbattimento dei fosfati

Tempi di permanenza

1971: vasche biologiche

1980: torri biologiche

2005–2010: nuove vasche biologiche

Depurazione di acque reflue contaminate con

sostanze organiche

Neutralizzazione, chiarificazione primaria,

depurazione biologica, chiarificazione secondaria

1,7 milioni di Abitanti Equivalenti, di cui

CHEMPARK: 1,4 milioni AE

Bacino del Wupper: 0,3 milioni AE

CHEMPARK: 40.000 m3/d

Bacino del Wupper: 60.000 m3/d

fino a 195.000 m3/d in caso di pioggia

Bürrig (acque sanitarie, acque da compressione

fanghi, acque di lavaggio fumi di inceneritore,

percolato): circa 10.000 m3/d

95% (il restante 5% viene abbattuto grazie

all’attività autodepurante del Reno)

Grazie ai processi di denitrificazione e

nitrificazione vengono eliminate dall’acqua 800 t/a

di azoto in più rispetto al 1995.

Ulteriore riduzione > 40% di composti organici

azotati (v. nuova vasca biologica)

Grazie alla precipitazione simultanea,

concentrazione in uscita < 0,6 mg/l

condotta di adduzione Gisela: circa 1,5 h

neutralizzazione: circa 0,5 h

chiarificazione primaria: circa 3 – 5 h

stoccaggio: circa 15 – 20 h

torre biologica: circa 18 – 22 h

vasche biologiche I e II: circa 5 – 8 h

vasca di chiarificazione secondaria: circa 6 – 8 h

sedimentatori Dortmund: circa 8 – 10 h

tempo di permanenza totale del refluo

nell’impianto di trattamento: circa 2 – 3 giorni

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IMPIANTO DI DEPURAZIONE – L’impianto di Leverkusen-Bürrig

Separazione meccanica grossolana

Le acque reflue biodegradabili del CHEMPARK di Lever-kusen vengono convogliate all’impianto di depurazione di Bürrig in una condotta profonda 12 m e lunga 2 km; per compiere questo tratto impiegano due ore. Raggiunto l’impianto, vengono sottoposte ad una prima grigliatura grossolana che elimina le particelle di maggiori dimensioni.

Neutralizzazione

Poiché, per motivi legati alla produzione, queste acque sono in genere fortemente acide (pH di circa 1,5), per preservare i batteri dell’impianto si controlla il pH aggiun-gendo del latte di calce. In questo modo, oltre alla preci-pitazione delle sostanze inorganiche (tra cui i composti contenenti calcio, alluminio, ferro), si induce anche quella di una frazione di sostanze organiche.

Chiarificazione primaria

I prodotti della precipitazione indotta dal processo di neu-tralizzazione e altre sostanze solide sedimentano sul fondo durante lo stadio successivo, la chiarificazione primaria, e

vengono così separati meccanicamente. Il fango generato nella chiarificazione primaria viene inviato all’unità di tratta-mento fanghi, unitamente a quello generato nei successivi stadi del processo di depurazione (v. sotto).

Stoccaggio

Il refluo pretrattato meccanicamente e neutralizzato viene stoccato in un serbatoio intermedio che consente il livella-mento di concentrazioni e portata. Ciò migliora l’efficienza di abbattimento nella successiva unità di trattamento biologico.

Depurazione nella torre biologica

La struttura – I processi che hanno luogo durante la depurazione biologica delle acque sono confrontabili con i meccanismi naturali di autodepurazione di fiumi e laghi: i batteri si nutrono delle sostanze contenute nelle acque e, utilizzando l’ossigeno disciolto, le trasformano in anidride carbonica, acqua e biomassa.

Negli impianti di depurazione biologica questo processo ha luogo in volumi più piccoli e in tempi minori rispetto a quanto accade in natura.

Passo dopo passo: sezioni dell’impianto e ciclo delle acque reflue

L’IMPIANTO DI DEPURAZIONE DI LEVERKUSEN-BÜRRIG

La capacità di abbattimento dei batteri dipende dalla loro specializzazione, che si sviluppa dopo un certo tempo in acqua a seconda delle sostanze presenti. Inoltre, è neces-sario fornire ai batteri una quantità ottimale di ossigeno. Tutto ciò avviene in maniera particolarmente efficace nella torre biologica. Gli ingegneri di processo della Business Unit Ambiente di CURRENTA sono, infatti, riusciti ad alimen-tare l’ossigeno dell’aria, necessario ai processi di degra-dazione biologica, alla miscela di refluo e fango batterico con un notevole risparmio energetico. Utilizzando dei particolari iniettori, il cui principio di funzionamento è lo stesso delle pompe a getto d’acqua, l’aria compressa viene insufflata nelle torri di depurazione.

Questi iniettori sono una parte importante della torre bio-logica. Grazie a essi è stato, infatti, possibile sostituire con torri coperte alte 30 m le classiche vasche di trattamento aperte, caratterizzate da una superficie elevata, da una profondità compresa tra circa 3 e 7 m e da diversi sistemi di aerazione.

Poiché l’alta colonna d’acqua contenuta nelle torri permet-te di sfruttare molto più efficacemente l’ossigeno dell’aria, si produce anche meno aria di scarico. Detta aria, che contiene anche sostanze organiche espulse, viene raccolta e bruciata in un impianto di trattamento termico per gas,

evitando così l’emissione di sostanze maleodoranti nel-l’atmosfera. Chiarificazione intermedia – Il refluo trattato nella torre biologica attraversa dei cicloni, che degassano la miscela di acqua e fango, per giungere allo stadio di chiarificazione intermedia, sospeso a una certa altezza, dove i fanghi attivi vengono separati dall’acqua. La maggior parte dei fanghi attivi viene ricircolata alle torri biologiche tramite pompe centrifughe; una quantità minore, costituita da fango in eccesso dovuto all’accrescimento della biomassa, viene invece estratta e inviata alla sezione di trattamento dei fanghi di depurazione.

Nitrificazione, denitrificazione – Per la degradazione di molecole contenenti azoto, come ad esempio i composti ammoniacali, sono necessari – oltre ai batteri presenti in grado di abbattere i composti organici – ulteriori ceppi batterici. In una prima fase, in presenza di ossigeno e per temperature superiori a 10 °C, i batteri nitrificanti converto-no i composti ammoniacali in nitrati, i quali, in un processo posto a monte, vengono trasformati in azoto molecolare che si libera nell’aria.

Poiché questa trasformazione può avvenire solo in assenza di ossigeno (processo anossico) e in presenza di composti

Il ciclo delle acque nell’impianto di depurazione di Leverkusen-Bürrig

Chiarificazione primaria

Silo calce

SerbatoioAcque reflue industriali Neutralizzazione

Denitrificazione

Torre biologicaChiarificazione secondaria

Aria

Vasca biologica aperta

Acque reflue civili

Trattamento fanghi

Trattamento aria

Uscita

Flottazione

Sedimentatori Dortmund

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Griglia-tura

organici, l’80% delle acque provenienti dalle torri biologi-che viene pompato in una vasca separata. Questa contiene pochissimo ossigeno e una sufficiente quantità di composti organici grazie alle acque reflue non ancora depurate che attraversano questa stessa vasca prima di essere convo-gliate alle torri. Tale processo viene indicato come denitrifi-cazione a monte.

Grazie a questo sistema è possibile estrarre dalle acque reflue più di 800 t di azoto all’anno. Inoltre, considerevoli quantità di azoto vengono smaltite insieme ai fanghi in eccesso.

Eliminazione dei fosfati – Durante la neutralizzazione con latte di calce, gran parte dei fosfati precipita e viene sepa-rata insieme ai fanghi della chiarificazione primaria. Inoltre, negli stadi di trattamento biologico, i fosfati vengono fatti precipitare grazie all’aggiunta di alluminio e sali di ferro.

Vantaggi della torre biologica – Rispetto alla vasca biolo-gica aperta e poco profonda, la torre biologica offre tutta una serie di vantaggi:• grazie agli iniettori, l’ossigeno dell’aria introdotta viene utilizzato in maniera ottimale;

• la ridotta quantità di aria di scarico comporta minori costi per il relativo trattamento termico;

• la struttura chiusa e il trattamento dei gas di scarico impediscono la diffusione di cattivi odori nelle zone limitrofe;

• grazie al sistema di iniettori si risparmia fino al 70% di energia;

• la perfetta miscelazione delle acque reflue con i fanghi attivi è garantita senza necessità di dispositivi aggiuntivi di agitazione meccanica;

• nella torre biologica non ci sono parti in movimento, per cui l’impianto è caratterizzato da una estrema facilità di manutenzione e sicurezza di esercizio;

• la struttura verticale garantisce un controllo sicuro e facile di eventuali perdite di tenuta, essendo impossibile che la percolazione del refluo nel sottosuolo passi inosservata;

• l’ingombro di una torre biologica è tra il 50% e il 70% inferiore rispetto agli impianti di trattamento biologico tradizionali.

Flottazione

La flottazione è un ulteriore stadio nel trattamento delle acque reflue. Con questo processo, bolle di gas vengono fatte aderire ai fiocchi di fango presenti nel refluo. Avendo una minore densità rispetto al fluido circostante, questi fiocchi emergono sulla superficie del liquido dove forma-no uno strato di schiuma, il cosiddetto flottato, che viene quindi rimosso.

Depurazione nella vasca biologica

L’acqua in uscita dallo stadio di chiarificazione interme-dia delle torri biologiche subisce un ulteriore trattamento insieme ai reflui civili della città di Leverkusen e delle comunità circostanti. Questo secondo stadio di depurazio-ne biologica avviene in vasche aperte a fanghi attivi, dove l’apporto di ossigeno e la miscelazione sono affidati ad aeratori di superficie. Le acque municipali, prima di essere immesse nelle vasche, subiscono un pretrattamento mec-canico tramite griglia, dissabbiatore e sedimentatore in un impianto di proprietà dell’autorità del bacino del Wupper.

Chiarificazione secondaria

Infine, il fango attivo viene separato in tre vasche di chia-rificazione secondaria e dieci sedimentatori Dortmund, e l’acqua depurata viene convogliata, sotto supervisione, nel Reno. I fanghi in eccesso della chiarificazione secondaria vengono inviati alla sezione di trattamento fanghi.

Trattamento fanghi

I fanghi di depurazione generati nell’impianto di Bürrig (fanghi da chiarificazione primaria di acque industriali e civili, e fanghi in eccesso) vengono concentrati, resi uniformi e disidratati con filtropresse a membrana. La torta di filtrazione è infine smaltita nell’apposito impianto di ince-nerimento per i fanghi di depurazione. Le ceneri ottenute al termine dell’incenerimento vengono depositate nell’adia-cente discarica.

La condotta percorribile “Gisela”, con cui le acque reflue del CHEMPARK vengono convogliate a Leverkusen-Bürrig.

Grazie ad approfondite ricerche, la Business Unit Ambiente di CURRENTA riesce sempre a soddisfare le complesse esigenze legate a uno smaltimento sostenibile.

CONTROLLO E SUPERVISIONE

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IMPIANTO DI DEPURAZIONE – Controllo e supervisione

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Il refluo iniziale, quello proveniente dai singoli stadi di chia-rificazione e l’acqua depurata in uscita dall’ultimo stadio dell’impianto vengono analizzati costantemente sia dal punto di vista biologico che chimico, in modo da garantire il funzionamento sicuro dell’impianto. L’acqua depurata viene controllata, per assicurarsi che tutti i valori rimangano all’interno dei limiti consentiti. In aggiunta, sulla base di ul-teriori parametri è possibile effettuare una continua verifica dell’efficienza di depurazione.

I dati ricavati dall’analisi della corrente affluente e di quella effluente forniscono, insieme alla portata, informazioni utili su quantità e composizione delle sostanze contenute nel refluo e quindi sull’efficienza di rimozione dell’impianto di depurazione. Le misure riguardano tra l’altro le sostanze sedimentabili, i parametri aggregati quali la richiesta chimi-ca e biochimica di ossigeno, importanti sostanze organiche e inorganiche e la salinità. Inoltre, si controlla costantemen-te la presenza in acqua di sostanze che possono inibire l’efficienza di abbattimento dei fanghi batterici.

Per le autorità preposte alla supervisione è stata predispo-sta una postazione accessibile in qualsiasi momento per il controllo delle acque trattate biologicamente. Nell’ambito degli obblighi di controllo da parte delle autorità, vengono prelevati campioni di effluente per verificarne il rispetto dei limiti di legge. Il prelievo dei campioni da parte delle autori-tà competenti può aver luogo in qualsiasi momento e senza preavviso, compresi i fine settimana e la notte.

La qualità dell’acqua trattata viene continuamente controllata.

A cura di

Currenta GmbH & Co. OHG

51368 Leverkusen

Germania

www.currenta.de

Ultima revisione: marzo 2010