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Impianti di trattamento degli effluenti
Le acque reflue industriali si riferiscono alle acque reflue, ai liquami e ai liquidi di scarto generati nel processo di produzione industriale, che contengono materiali di produzione industriale, prodotti intermedi e prodotti persi con l'acqua, nonché inquinanti generati nel processo produttivo. Con il rapido sviluppo dell'industria, i tipi e le quantità di acque reflue sono in rapido aumento e l'inquinamento dei corpi idrici sta diventando sempre più esteso e grave, minacciando la salute e la sicurezza umana. Per la protezione dell'ambiente, il trattamento delle acque reflue industriali è più importante del trattamento delle acque reflue urbane.
Le acque reflue industriali (acque reflue industriali) includono le acque reflue di produzione, i liquami di produzione e le acque di raffreddamento. Si riferiscono alle acque reflue e ai liquidi di scarto generati nel processo di produzione industriale, che contengono materiali di produzione industriale, prodotti intermedi, sottoprodotti e inquinanti generati nel processo di produzione che vengono persi con l'acqua. Esistono molti tipi di acque reflue industriali con una composizione complessa. Ad esempio, le acque reflue industriali dei sali elettrolitici contengono mercurio, le acque reflue industriali della fusione di metalli pesanti contengono piombo, cadmio e altri metalli, le acque reflue dell'industria galvanica contengono cianuro, cromo e altri metalli pesanti, le acque reflue dell'industria di raffinazione del petrolio contengono fenolo, le acque reflue dell'industria di produzione di pesticidi contengono vari pesticidi e così via. Poiché le acque reflue industriali contengono spesso una varietà di sostanze tossiche, l'inquinamento ambientale è molto dannoso per la salute umana, quindi è necessario sviluppare un utilizzo completo, trasformare il danno in beneficio e, in base alla composizione e alla concentrazione di inquinanti nelle acque reflue, adottare le relative misure di depurazione per lo smaltimento, prima dello scarico.
Classificazione delle acque reflue
Di solito si utilizzano tre metodi per classificare le acque reflue:
La prima è classificata in base alle proprietà chimiche dei principali inquinanti contenuti nelle acque reflue industriali. Le acque reflue inorganiche contengono principalmente inquinanti inorganici, mentre le acque reflue organiche contengono principalmente inquinanti organici. Ad esempio, le acque reflue derivanti dalla galvanica e dalla lavorazione dei minerali sono acque reflue inorganiche; le acque reflue derivanti dalla lavorazione di alimenti o petrolio sono acque reflue organiche.
La seconda è classificata in base ai prodotti e agli oggetti di lavorazione delle imprese industriali, come le acque reflue metallurgiche, le acque reflue della fabbricazione della carta, le acque reflue dei gas di coke, le acque reflue del decapaggio dei metalli, le acque reflue dei fertilizzanti chimici, le acque reflue della stampa e tintura tessile, le acque reflue delle tinture, le acque reflue della concia, le acque reflue dei pesticidi, le acque reflue delle centrali elettriche, ecc.
La terza è classificata in base ai principali componenti degli inquinanti contenuti nelle acque reflue, come acque reflue acide, acque reflue alcaline, acque reflue cianogene, acque reflue contenenti cromo, acque reflue contenenti cadmio, acque reflue contenenti mercurio, acque reflue contenenti fenolo, acque reflue contenenti aldeidi, acque reflue contenenti petrolio, acque reflue contenenti zolfo, acque reflue contenenti fosforo organico e acque reflue radioattive.
Le prime due classificazioni non fanno riferimento ai principali componenti degli inquinanti contenuti nelle acque reflue e non ne indicano la nocività. Il terzo metodo di classificazione indica chiaramente la composizione dei principali inquinanti presenti nelle acque reflue, il che può essere indicativo della loro nocività.
Inoltre, a causa della difficoltà del trattamento delle acque reflue e del danno che comportano, i principali inquinanti presenti nelle acque reflue sono riassunti in tre categorie: la prima categoria è il calore di scarto, proveniente principalmente dall'acqua di raffreddamento, che può essere riutilizzata; la seconda categoria è quella degli inquinanti convenzionali, ovvero sostanze prive di tossicità evidente e facilmente biodegradabili, tra cui materia organica biodegradabile, composti che possono essere utilizzati come bionutrienti e solidi sospesi, ecc. La terza categoria è quella degli inquinanti tossici, ovvero sostanze contenenti tossicità e non facili da biodegradare, tra cui metalli pesanti, composti tossici e composti organici non facili da biodegradare.
Infatti, un'industria può scaricare diverse acque reflue di diversa natura, e ciascuna di esse presenterà inquinanti e effetti inquinanti diversi. Le fabbriche di tintura, ad esempio, scaricano acque reflue sia acide che alcaline. Le acque reflue della stampa e della tintura tessile, a causa dei diversi tessuti e coloranti, presentano inquinanti ed effetti inquinanti molto diversi. Anche le acque reflue di un singolo impianto di produzione possono contenere diversi inquinanti contemporaneamente. Ad esempio, la distillazione, il cracking, la coking, la laminazione e altri dispositivi della torre di raffinazione producono acque di condensazione del vapore di petrolio, contenenti fenolo, olio e solfuro. In diverse imprese industriali, sebbene i prodotti, le materie prime e i processi di lavorazione siano completamente diversi, possono anche essere scaricate acque reflue di natura simile. Ad esempio, le raffinerie di petrolio, gli impianti chimici e gli impianti di gas da cokeria possono avere scarichi di petrolio e fenolo.
Pericoli delle acque reflue
1. Le acque reflue industriali confluiscono direttamente in canali, fiumi e laghi, inquinando le acque superficiali. Se la tossicità è relativamente elevata, può portare alla morte o addirittura all'estinzione di piante e animali acquatici.
2. Le acque reflue industriali possono inoltre penetrare nelle falde acquifere e inquinarle, contaminando così i raccolti.
3. Se i residenti delle zone circostanti utilizzano acque superficiali o sotterranee inquinate come acqua per uso domestico, ciò metterà a repentaglio la loro salute e, nei casi più gravi, la loro morte.
4. Infiltrazione di acque reflue industriali nel suolo, con conseguente inquinamento del suolo. Influisce sulla crescita di microrganismi nelle piante e nel suolo.
5. Alcune acque reflue industriali hanno anche un cattivo odore e inquinano l'aria.
6. Le sostanze tossiche e nocive presenti nelle acque reflue industriali rimangono nell'organismo attraverso l'alimentazione e l'assorbimento delle piante, per poi raggiungere il corpo umano attraverso la catena alimentare, causandogli danni.
Il danno ambientale causato dalle acque reflue industriali è notevole e l'"incidente di Minamata" e l'"incidente di Toyama" sono tra gli "otto maggiori incidenti di pubblica utilità" del XX secolo, causati dall'inquinamento delle acque reflue industriali.
Principio del trattamento
Il trattamento efficace delle acque reflue industriali dovrebbe seguire i seguenti principi:
(1) La cosa più fondamentale è riformare il processo produttivo ed eliminare il più possibile la generazione di acque reflue tossiche e nocive nel processo produttivo. Sostituire materiali o prodotti tossici con materiali o prodotti non tossici.
(2) Nel processo di produzione di materie prime tossiche e di prodotti e prodotti intermedi tossici, devono essere adottati processi e attrezzature tecnologiche ragionevoli e devono essere implementate operazioni e supervisione rigorose per eliminare le perdite e minimizzare le perdite.
(3) Le acque reflue contenenti sostanze altamente tossiche, come alcuni metalli pesanti, sostanze radioattive, elevate concentrazioni di fenolo, cianuro e altre acque reflue dovrebbero essere separate dalle altre acque reflue, in modo da facilitare il trattamento e il recupero delle sostanze utili.
(4) Alcune acque reflue con portata elevata e inquinamento luminoso, come le acque reflue di raffreddamento, non dovrebbero essere scaricate in fognatura, per non aumentare il carico delle acque reflue urbane e degli impianti di depurazione. Tali acque reflue dovrebbero essere riciclate dopo un adeguato trattamento nell'impianto.
(5) Le acque reflue organiche con composizione e proprietà simili a quelle delle acque reflue urbane, come le acque reflue della fabbricazione della carta, della produzione dello zucchero e della lavorazione alimentare, possono essere scaricate nella rete fognaria comunale. È opportuno realizzare grandi impianti di trattamento delle acque reflue, che comprendano bacini di ossidazione biologica, vasche di depurazione, sistemi di trattamento dei terreni e altre strutture di trattamento semplici e realizzabili, realizzate in base alle condizioni locali. Rispetto ai piccoli impianti di trattamento delle acque reflue, i grandi impianti di trattamento delle acque reflue possono non solo ridurre significativamente i costi di costruzione e di esercizio, ma anche garantire buone condizioni operative ed effetti di trattamento grazie alla stabilità della quantità e della qualità dell'acqua.
(6) Alcune acque reflue tossiche che possono essere biodegradabili, come le acque reflue contenenti fenolo e cianuro, possono essere scaricate nella fognatura urbana secondo lo standard di scarico consentito dopo il trattamento nell'impianto e un ulteriore trattamento di degradazione bioossidativa da parte dell'impianto di trattamento delle acque reflue.
(7) Le acque reflue contenenti inquinanti tossici difficilmente biodegradabili non devono essere scaricate nelle fognature urbane e trasportate agli impianti di trattamento delle acque reflue, ma devono essere trattate separatamente.
La tendenza di sviluppo del trattamento delle acque reflue industriali è quella di riciclare le acque reflue e gli inquinanti come risorse utili o di implementare la circolazione chiusa.
Metodo di trattamento
I principali metodi per il trattamento delle acque reflue organiche refrattarie ad alta concentrazione includono l'ossidazione chimica, l'estrazione, l'adsorbimento, l'incenerimento, l'ossidazione catalitica, il metodo biochimico, ecc. Il metodo biochimico è caratterizzato da un processo maturo, attrezzature semplici, un'elevata capacità di trattamento, bassi costi operativi ed è anche il metodo più ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue.
Nei progetti di trattamento delle acque reflue, vengono utilizzati principalmente processi biochimici tradizionali, come il metodo A/O, il metodo A2/O o processi migliorati. Il processo a fanghi attivi nel trattamento delle acque reflue è il metodo di trattamento biologico più comunemente utilizzato per le acque reflue organiche. I fanghi attivi sono il metodo di trattamento biologico artificiale più efficiente, con ampia superficie specifica, elevata attività e buon trasferimento di massa.
Metodo di trattamento delle acque reflue industriali:
1. Ossido di ozono:
L'ozono ha effetti purificanti e disinfettanti grazie alla sua elevata capacità ossidante, motivo per cui questa tecnologia è ampiamente utilizzata nel trattamento delle acque reflue contenenti xantati. L'ossidazione con ozono è un metodo efficace per rimuovere gli xantati dalle soluzioni acquose.
2. Metodo di adsorbimento:
L'adsorbimento è un metodo di trattamento delle acque che utilizza adsorbenti per separare gli inquinanti dall'acqua. Il metodo di adsorbimento è ampiamente utilizzato grazie alla ricchezza di materie prime e all'elevato rapporto costo-prestazioni. Adsorbenti comuni sono carbone attivo, zeolite, cenere e così via.
3. Metodo di ossidazione catalitica:
La tecnologia di ossidazione catalitica è un metodo che utilizza catalizzatori per accelerare la reazione chimica tra inquinanti e ossidanti nelle acque reflue e rimuovere gli inquinanti presenti. Il metodo di ossidazione catalitica comprende: il metodo di ossidazione fotocatalitica e il metodo di ossidazione elettrocatalitica. Questo metodo ha un'ampia gamma di applicazioni e risultati notevoli. È una tecnologia di ossidazione avanzata e ha un effetto eccellente sul trattamento di acque reflue industriali organiche difficili.
4. Metodo di coagulazione e precipitazione:
Il metodo di precipitazione mediante coagulazione è un metodo comune per il trattamento di depurazione profonda delle acque reflue mediante l'utilizzo di coagulanti. È necessario aggiungere all'acqua il coagulante e il coadiuvante coagulante per destabilizzare le sostanze colloidali difficili da precipitare e polimerizzare tra loro, in modo da consentirne la sedimentazione e l'eliminazione. I coagulanti comunemente utilizzati sono sali di ferro, sali ferrosi, sali di alluminio e polimeri.
5. Metodo biologico:
Il metodo biologico generalmente aggiunge microrganismi alle acque reflue xantate, controlla artificialmente le condizioni nutrizionali idonee alla loro produzione e sfrutta il principio di degradazione e metabolismo della materia organica per trattare le acque reflue xantate. I vantaggi tecnici del metodo biologico sono l'eccellente efficacia del trattamento, l'assenza o la minima contaminazione secondaria e i bassi costi.
6. Metodo di microelettrolisi:
Il metodo di microelettrolisi utilizza un sistema di microbatterie formato dalla differenza di potenziale nello spazio per raggiungere lo scopo della purificazione elettrolitica. Questo metodo è particolarmente adatto al trattamento di acque reflue organiche difficili da degradare. Presenta caratteristiche di elevata efficienza, ampio spettro d'azione, elevata velocità di rimozione del COD e migliore biochimica delle acque reflue.
Lo scopo del trattamento delle acque reflue è quello di separare in qualche modo gli inquinanti presenti nelle acque reflue, o di decomporli in sostanze innocue e stabili, in modo che le acque reflue possano essere purificate. Generalmente, per prevenire l'infezione da veleni e germi; per soddisfare i requisiti di diversi utilizzi, evitare oggetti visibili con odori diversi e sensazioni sgradevoli.
Il trattamento delle acque reflue è piuttosto complesso e la scelta del metodo di trattamento deve essere ponderata in base alla qualità e alla quantità delle acque reflue, al corpo idrico recettore scaricato o all'utilizzo dell'acqua. Allo stesso tempo, è necessario considerare il trattamento e l'utilizzo dei fanghi e dei residui generati nel processo di trattamento delle acque reflue e il possibile inquinamento secondario, nonché il riciclo e l'utilizzo del flocculante.
La scelta del metodo di trattamento delle acque reflue dipende dalla natura, dalla composizione, dallo stato e dai requisiti di qualità degli inquinanti presenti nelle acque reflue. I metodi generali di trattamento delle acque reflue possono essere suddivisi in metodi fisici, metodi chimici e metodi biologici.
Metodo fisico: l'uso di azioni fisiche per trattare, separare e recuperare gli inquinanti nelle acque reflue. Ad esempio, le particelle sospese con densità relativa maggiore di 1 in acqua vengono rimosse mediante il metodo di precipitazione e recuperate contemporaneamente; la flottazione (o flottazione ad aria) può rimuovere goccioline di olio emulsionato o solidi sospesi con densità relativa prossima a 1; il metodo di filtrazione può rimuovere le particelle sospese in acqua; il metodo di evaporazione viene utilizzato per concentrare le sostanze solubili non volatili nelle acque reflue.
Metodi chimici: recupero di rifiuti solubili o sostanze colloidali mediante reazioni chimiche o azioni fisico-chimiche. Ad esempio, i metodi di neutralizzazione vengono utilizzati per neutralizzare acque reflue acide o alcaline; il metodo di estrazione utilizza la "distribuzione" dei rifiuti solubili in due fasi con diversa solubilità per recuperare fenoli, metalli pesanti, ecc. Il metodo REDOX viene utilizzato per rimuovere inquinanti riducenti o ossidanti dalle acque reflue e uccidere i batteri patogeni nei corpi idrici naturali.
Metodo biologico: utilizza l'azione biochimica dei microrganismi per trattare la materia organica presente nelle acque reflue. Ad esempio, la filtrazione biologica e i fanghi attivi vengono utilizzati per trattare le acque reflue domestiche o le acque reflue di produzione biologica per purificare la materia organica convertendola e degradandola in sali inorganici.
I metodi sopra descritti hanno un proprio ambito di adattamento, devono imparare gli uni dagli altri e integrarsi a vicenda. Spesso è difficile utilizzare un metodo che possa ottenere un buon effetto di governance. Quale tipo di metodo viene utilizzato per trattare un determinato tipo di acque reflue? Innanzitutto, bisogna valutare la qualità e la quantità delle acque reflue, i requisiti di scarico, il valore economico del recupero dei rifiuti, le caratteristiche dei metodi di trattamento, ecc., e poi, attraverso indagini e ricerche, esperimenti scientifici, e in conformità con gli indicatori di scarico delle acque reflue, la situazione regionale e la fattibilità tecnica.
Misure di prevenzione e controllo
Rafforzare la gestione delle fonti di inquinamento industriale per implementare vari sistemi di gestione ambientale, rafforzare la gestione ambientale delle imprese industriali, prestare attenzione al controllo dell'inquinamento delle grandi e medie imprese e rafforzare la gestione ambientale delle piccole e medie imprese. Continueremo a implementare il sistema di dichiarazione e registrazione, il sistema di tariffazione e il sistema di autorizzazione per lo scarico di inquinanti da parte delle imprese, rafforzare il monitoraggio delle fonti di inquinamento, standardizzare gli scarichi fognari, monitorare regolarmente il funzionamento degli impianti di trattamento delle acque reflue industriali ed eliminare capacità produttive, processi e attrezzature obsoleti. I nuovi progetti saranno gestiti e approvati rigorosamente in conformità con i requisiti per il controllo totale degli scarichi inquinanti.
Migliorare il sistema di tariffazione delle acque reflue e promuovere il funzionamento degli impianti di trattamento delle acque reflue industriali. Apportare gli opportuni adeguamenti al sistema di tariffazione delle acque reflue, ridefinire il principio di tariffazione delle acque reflue, il metodo di tariffazione e i suoi principi di gestione e utilizzo, stabilire un nuovo meccanismo di tariffazione delle acque reflue, in modo che il sistema di tariffazione delle acque reflue sia favorevole al funzionamento degli impianti di trattamento delle acque reflue industriali da parte delle imprese.
Misure tecniche per la prevenzione e il controllo dell'inquinamento delle acque reflue industriali
1. Miglioramento del prodotto: adeguare la struttura del prodotto e ottimizzare la composizione della formula del prodotto;
2. Controllo della fonte di generazione dei rifiuti: ottimizzazione di energia, materie prime e processi produttivi, trasformazione e innovazione delle apparecchiature di processo
3. Utilizzo completo dei rifiuti: riciclaggio e riutilizzo;
4. Migliorare la gestione della produzione: sistema di responsabilità dei posti, sistema di formazione del personale, sistema di valutazione), elaborazione terminale (determinazione del grado di elaborazione, tecnologia di elaborazione e ottimizzazione del processo, pianificazione standard)
Riciclo delle acque reflue industriali
Il trattamento e il riutilizzo delle acque reflue industriali rappresentano uno dei metodi più importanti per il risparmio idrico, e possono includere sistemi di raffreddamento, rimozione delle ceneri, circolazione dell'acqua, riscaldamento e altri. Il sistema di raffreddamento dell'acqua viene utilizzato principalmente in circolazione, a gradini e a cascata, in base ai diversi requisiti di qualità dell'acqua del sistema. Il sistema termico viene utilizzato principalmente per il recupero e l'utilizzo del vapore. Il drenaggio di altri sistemi viene utilizzato principalmente per la rimozione idraulica di ceneri e scorie dopo il trattamento, mentre le acque reflue destinate alla produzione e all'uso domestico vengono ulteriormente trattate come acqua di risposta al sistema di raffreddamento.
La maggior parte delle aziende dispone di impianti di depurazione, ma solo le acque reflue di produzione e quelle domestiche vengono trattate direttamente dopo lo scarico. Solo poche aziende possono effettuare il trattamento e il riutilizzo delle acque reflue, ma il tasso di riciclo non è elevato, con conseguente grave spreco di risorse idriche. Pertanto, le acque reflue e i reflui delle imprese industriali possono essere riutilizzati, soprattutto per il processo produttivo, il che ha un grande potenziale da sfruttare.
Nella produzione e nel funzionamento delle imprese, in base ai diversi requisiti di qualità dell'acqua in ciascun processo, l'uso in serie dell'acqua può essere realizzato nella massima misura, in modo che ogni processo ottenga ciò di cui ha bisogno, e può essere ottenuto l'uso a cascata dell'acqua, in modo da ridurre il prelievo di acqua e minimizzare lo scarico di acque reflue; possono anche essere adottati diversi metodi di trattamento dell'acqua in base alle diverse proprietà delle acque reflue e delle acque reflue, che possono essere utilizzate in diverse fasi di produzione, in modo da ridurre la quantità di acqua dolce prelevata e ridurre lo scarico di acque reflue.
Il potenziale di risparmio idrico derivante dal trattamento e dal riutilizzo delle acque reflue è notevole. L'industria manifatturiera di attrezzature per il trasporto può includere acque reflue oleose, acque reflue da elettroforesi, acque reflue da fluidi da taglio e acque reflue da liquidi di pulizia, riciclaggio per l'ecologizzazione, la vita varia e la produzione. Nel processo di produzione biologica nell'industria petrolchimica, la condensa del vapore può essere riciclata e utilizzata come integrazione idrica del sistema di circolazione. L'acqua di pozzo utilizzata per la produzione viene riciclata e utilizzata come reintegro idrico nel sistema di circolazione; inoltre, è possibile aumentare la profondità di riutilizzo dell'acqua nel dispositivo di elaborazione, l'acqua trattata come acqua del sistema di circolazione; alcuni refrigeratori e componenti speciali richiedono il raffreddamento dell'acqua di processo, ma è possibile anche considerare il riutilizzo dell'acqua. L'industria della stampa e della tintura tessile è un settore industriale con un elevato consumo di acqua. Le acque reflue scaricate da diversi processi produttivi possono essere trattate e quindi riutilizzate in questo processo, oppure tutte le acque reflue possono essere trattate centralmente e riutilizzate in tutto o in parte. L'industria della birra può installare un dispositivo di recupero della condensa, riducendo efficacemente il consumo di acqua della caldaia; L'acqua di lavaggio delle bottiglie del laboratorio di inscatolamento può essere riciclata per l'acqua alcalina Ⅰ, l'acqua alcalina Ⅱ della lavatrice per bottiglie, l'acqua della macchina di sterilizzazione, l'igiene delle attrezzature e degli impianti, ecc. L'acqua di produzione viene trattata e precipitata, pompata a pressione in ogni punto di distribuzione dell'acqua, e può essere utilizzata per la rimozione della polvere di pietra della caldaia e la desolforazione, le scorie, lo scarico del WC, il risciacquo di campi verdi e incolti, il lavaggio delle auto, l'acqua dei cantieri edili, ecc. Le acque reflue di lisciviazione del grano possono essere trattate e riutilizzate per la rimozione della polvere della caldaia e la desolforazione.
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