Depurazione acque reflue da Acetaldeide con Plasma

Dicembre 20, 2019
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Depurazione acque reflue inquinate da Acetaldeide mediante Plasma Non Termico

INTRODUZIONE

Viene presentata una esperienza, condotta a livello pilota, finalizzata allo studio di un nuovo ciclo di trattamento di acque reflue altamente inquinate per aldeide acetica ed altri composti organici (es. diossano) attraverso Plasma Non termico (NTP).

 

In questo articolo descriviamo l’approccio ad un progetto per il trattamento di 50 m3/giorno di acque reflue provenienti da processi di sintesi polimerica per l’industria del packaging dove, allo stato attuale, le acque reflue più inquinate vengono trattate mediante strippaggio e combustione degli organici separati. Le acque di risulta, assieme ad atri streams di stabilimento, vengono poi convogliate ad un Bio-Filtro per il raggiungimento dei limiti di scarico in fognatura.

Hoene ha svolto una serie di test con Plasma Non Termico per valutare una possibile dismissione del sistema di abbattimento termico assai oneroso in termini di consumo energetico con una unità di ossidazione Plasma NTP in grado di mineralizzare il carbonio organico nello stream e produrre un ‘acqua di risulta con un rapporto BOD/COD favorevole per il trattamento biologico presente.

DEPURAZIONE ACQUE CON ACETALDEIDE: PLASMA VS STRIPPAGGIO – COMBUSTIONE

La depurazione mediante ossidazione biologica delle acque di risulta in uscita dalla colonna è, in questo caso, fortemente limitata dalla scarsa affinità alla bio degradazione di molecole quali acetaldeide e diossano, che ne impediscono un trattamento diretto con il Bio-filtro esistente. In uscita dalla colonna di strippaggio, le acque contengono ancora un certo carico organico e anche se il rapporto BOD/COD non è favorevole, vengono inviate, assieme ad altri stream diluiti, alla depurazione biologica.

Le caratteristiche delle acque reflue da trattare sono le seguenti nel processo attuale di strippaggio (Q: 3000 lt/h):

 

 In ColonnaOut Colonna
COD35.000 mg/l1.600 mg/l
BOD5.850 mg/l150 mg/l
Aldeidi1.000 mg/l20 mg/l

Plasma Non Termico (NTP): Hoene ha condotto test pilota con modulo plasma NTP delle acque che attualmente sono trattate per via termica ed ha ottenuto risultati al quanto promettenti sia in termini di efficienza nella rimozione di organici ma anche per quel che concerne il consumo energetico.

I risultati analitici ottenuti a seguito dei test eseguiti confermano l’ipotesi scientifica ovvero che i principali prodotti della degradazione possano essere CO, CO2 e CH3OH (come confermato dall’incremento sensibile della componente di BOD ).

La depurazione mediante Plasma Non Termico (NTP) si basa sulla azione di una scarica elettrica ad alto potenziale in grado di formare diverse specie di ossigeno reattivo (vedi figura sottostante) che degradano velocemente il carbonio organico (COD) in carbonio inorganico ovvero CO2 e CO oltre a CH3OH . In realtà la concentrazione di metanolo, sottoprodotto dell’ossidazione plasma, non rappresenta un problema poichè favorisce il trattamento biologico a valle della ossidazione avanzata con Plasma.

Plasma Oxidation
Ossidazione con Plasma

La conduzione del processo di depurazione di acque reflue mediante plasma NTP, a differenza dei sistemi biologici, è molto semplificata poiché consiste nel solo “dosaggio” di energia elettrica in funzione del carico inquinante da depurare. Uno o più moduli Plasma NTP vengono immersi in vasche (anche esistenti) e insufflano aria ionizzata (plasma) che depura l’acqua senza necessità di dosaggi di chemicals e senza alcun incremento della temperatura.

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CASO STUDIATO: DEPURAZIONE ACQUE CONTENENTI ACETALDEIDE

 

Strippaggio/combustione VS Plasma NTP

Il test è stato condotto con batch da 10 lt con un modulo pilota NTP da 200 W. L’obiettivo, come anticipato, era quello di verificare la possibilità di dismettere un sistema di trattamento termico con combustione di organici e relativo punto di emissione con una stazione di ossidazione avanzata Plasma NTP che potesse degradare il carbonio in parte come CO2 e CO ed in parte come metanolo per la digestione biologica a valle.

 Alimentodopo PlasmaRimozione %
COD35.000 mg/l4.050 mg/l88%
BOD5.850 mg/l2.020 mg/lt40%
Aldeidi1.000 mg/l50 mg/l95 %

I dati relativi al trattamento con plasma indicano una sostanziale e promettente rimozione del carico organico come COD ed anche una diminuzione importante della concentrazione delle Aldeidi mentre è interessante notare come il rapporto BOD/COD indichi una buona propensione per il trattamento biologico finale.

COSTI DI GESTIONE E DI INSTALLAZIONE

Come si evince dai risultati analitici, le acque in uscita dallo stadio di ossidazione con Plasma, presentano un rapporto BOD/COD favorevole ad un successivo stadio di trattamento biologico. Il Plasma ha degradato le molecole refrattarie (oltre alla aldeide acetica anche Diossano) trasformando il carbonio in parte in fase gassosa come CO2 e CO ed in parte in alcool metilico che è, come noto, un ottimo nutriente per impianti biologici.

Per quanto riguarda i costi di gestione, ci si riferisce principalmente al consumo energetico dei moduli Plasma (in questo caso 40 KW installati) mentre un vantaggio indiscutibile è rappresentato dalla estrema semplicità di installazione dei moduli stessi (plug & play) che, al di là del costo moderato, non richiedono particolari lavori strutturali.

 

Modulo Plasma
Modulo Plasma

Vantaggi Plasma

  • Consumo energetico moderato
  • Semplicità di installazione e gestione
  • manutenzione minima

In realtà le attività di manutenzione e di gestione nel caso del trattamento con Plasma sono sensibilmente semplificate poiché trattasi di un sistema completamente automatico la cui unica manutenzione è il cambio semestrale degli elettrodi (15 minuti per modulo- costo 600€ circa)


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