Realizzare un’unità ZLD (Zero Liquid Discharge = a scarico di liquidi nullo) significa progettare un impianto di trattamento reflui in grado di purificare e recuperare l’acqua di scarto di un sistema produttivo, per poterla reimmettere nello stesso.

ZLD non è quindi una specifica tecnologia, ma una filosofia: un trattamento di questo tipo si dimostra un investimento sicuro, in quanto garantisce non solo un importante beneficio ecologico ma anche un significativo ritorno economico.

La gamma di impianti proposti da Brofind in quest’ambito si divide in due categorie, in funzione della tipologia di inquinanti da rimuovere:

  1. IMPIANTI DI EVAPORAZIONE – CONCENTRAZIONE E CRISTALLIZZAZIONE: nel caso in cui la soluzione da trattare contenga solidi salini. Questi impianti possono essere eventualmente equipaggiati con unità di pre-trattamento a membrane (micro/ultra-filtrazione, osmosi inversa).
  2. IMPIANTI DI DEPURAZIONE BIOLOGICA: nel caso in cui il refluo contenga inquinanti organici. Questi impianti possono essere dotati di pre-trattamento con colonna di strippaggio.

La lunga esperienza di Brofind nel settore dell’ecologia ha portato all’installazione di impianti di questo tipo in vari settori dell’industria (imballaggi flessibili, chimica, metallurgica), con potenzialità di trattamento comprese tra 1.000 e 70.000 kg/h d’acqua.

Infine, vale la pena di menzionare le unità di trattamento acqua proposte da Brofind al servizio di alcuni impianti di recupero solvente (strippaggio e filtrazione su carbone attivo), che consentono di fatto di purificare e riciclare nella produzione l’intera portata di acqua utilizzata.

Caratteristiche e vantaggi offerti

  • Fornitura chiavi in mano
  • Progettazione e ottimizzazione dell’impianto basata sulle esigenze del cliente, in funzione dello specifico caso in esame
  • Selezione dei materiali impiegati in base all’applicazione e ai prodotti coinvolti
  • Progettazione ad hoc in caso di ridotto spazio disponibile
  • Realizzazione di unità pre-montate su skid, ove possibile
  • Quadro di controllo con PLC per la gestione automatica dell’impianto, predisposto per servizi di monitoraggio da remoto

Principio di funzionamento:

IMPIANTI DI EVAPORAZIONE – CONCENTRAZIONE E CRISTALLIZZAZIONE

Gli impianti di evaporazione hanno lo scopo di concentrare soluzioni di acqua contenenti solidi salini, fino a consentirne la cristallizzazione.

I prodotti derivanti sono:

  • Acqua purificata (evaporata e ri-condensata, quindi priva di sali), riutilizzabile in produzione;
  • Sali cristallizzati (con un minimo contenuto di umidità residua, variabile in funzione della richiesta specifica).

PRE TRATTAMENTO CON MEMBRANE

Se richiesto dalla specifica applicazione, Brofind è in grado di progettare e installare unità a membrane per il pre-trattamento di soluzioni acquose contenenti solidi salini.

Impianti di microfiltrazione, ultrafiltrazione e osmosi inversa possono infatti consentire un primo step di purificazione, riducendo anche in maniera significativa la portata di refluo concentrata da alimentare alle unità di evaporazione.

EVAPORATORI E CRISTALLIZZATORI

Questi impianti sono basati sul principio dell’evaporazione a multiplo effetto, in cui più evaporatori vengono eserciti in serie. Ciascuno di essi produce una corrente di distillato e una di soluzione salina – quest’ultima progressivamente più concentrata ad ogni stadio. Le tipologie di evaporatori e cristallizzatori da noi prodotti saranno spiegati di seguito.

Il principio di funzionamento prevede che ciascun effetto operi ad una pressione inferiore rispetto a quella del precedente cosicché l’energia necessaria a ciascun evaporatore possa essere fornita ad una temperatura via via inferiore sfruttando quindi direttamente il flusso evaporato dal precedente step. Di conseguenza, è richiesto un apporto energetico esterno solo al primo effetto (vapore di caldaia) e al condensatore situato a valle dell’ultimo effetto (acqua di raffreddamento), garantendo un notevole risparmio energetico globale.

La configurazione più comune prevede di operare con il fluido di processo in equicorrente con il fluido scaldante. La soluzione da concentrare viene quindi alimentata nella tubazione di circolazione del primo effetto e poi trasferita dal primo al secondo effetto, dal secondo al terzo, etc.

Qualora il refluo da trattare presenti un significativo aumento della viscosità al diminuire della temperatura e all’aumentare della concentrazione, è invece possibile operare con il fluido di processo in controcorrente rispetto al fluido scaldante. In questo modo, la soluzione più concentrata si troverà nell’effetto che opera a temperatura (e pressione) maggiore. La soluzione da concentrare viene quindi alimentata nella tubazione di circolazione dell’ultimo effetto mentre la soluzione concentrata viene trasferita dall’ultimo effetto al precedente, etc.

In entrambe le configurazioni, nel mantello del primo effetto, condensa vapore di caldaia che fornisce l’energia necessaria ad evaporarvi la quota di progetto. L’evaporato di processo del primo effetto viene invece inviato a condensare nello scambiatore del secondo, quello generato nel secondo viene inviato al terzo, etc.

La condensazione dell’evaporato di processo in uscita dall’ultimo effetto avviene in un apposito condensatore, in scambio termico con acqua di raffreddamento.

A regime, il fluido in circolazione mantiene la concentrazione di progetto cosicché dall’ultimo effetto il prodotto viene scaricato in continuo mediante controllo di densità, tramite pompa atta a trattare anche solidi sospesi.

La potenzialità dell’intero sistema è regolata controllando l’alimentazione del vapore di caldaia.

Il vapore di caldaia condensato viene raccolto in un serbatoio per essere riciclato nella stessa. Analogamente, il condensato di processo (essenzialmente acqua demineralizzata) viene accumulato in un serbatoio per essere inviato ad alcuni servizi interni minori (lavaggio demister, flussaggio livelli) e ai limiti di batteria per il riutilizzo in produzione.

Il desiderato grado di vuoto viene mantenuto tramite apposita pompa da vuoto ad anello liquido, che estrae e scarica i gas incondensabili del sistema.

L’ottimizzazione degli impianti forniti da Brofind prevede inoltre di valutare la fattibilità e convenienza di alcuni accorgimenti di risparmio energetico, quali il desurriscaldamento del vapore di caldaia condensante nel primo effetto e il pre-riscaldamento dell’alimentazione con il condensato di processo e con il condensato di caldaia.

Evaporatori a film cadente:

In alcune applicazioni, nei primi effetti non è prevista la presenza di solidi sospesi. In questi casi è quindi possibile utilizzare evaporatori del tipo a film cadente, in grado di massimizzare l’efficienza energetica.

In queste unità il liquido viene alimentato dall’alto e scorre cadendo all’interno dei tubi sotto forma di film: l’evaporazione non ha luogo direttamente sulla superficie del tubo, ma all’interfaccia liquido-vapore del film stesso, altamente turbolenta; il liquido e il vapore vengono poi separati nel vessel di raccolta sul fondo. Le perdite di carico sono contenute e l’aumento della temperatura di ebollizione minimo, mentre i coefficienti di scambio termico sono elevati anche con basse differenze di temperatura.

Evaporatori e cristallizzatori a circolazione forzata:

Gli effetti nei quali è prevista la presenza di solidi sospesi sono cristallizzatori del tipo a circolazione forzata, progettati per poter operare anche in presenza di solidi precipitati.

Queste unità sono basate sul principio di trasferire il calore alla soluzione di processo nel modo più progressivo possibile, in modo da mantenere lunghi cicli di esercizio e ottimizzare lo scambio di calore. Viene pertanto mantenuta un’elevata portata di fluido di processo in circolazione, a cui si forniscono calorie con un bassissimo salto di temperatura, in modo da:

  • Rendere omogeneo il trasferimento di calore;
  • Ridurre gli sporcamenti delle superfici; 
  • Ottimizzare la crescita omogenea dei cristalli.

L’utilizzo di tubi di grande diametro consente inoltre di evitarne l’intasamento, mentre l’alta velocità di circolazione riduce gli sporcamenti e migliora i coefficienti di scambio termico.

Lo scambiatore viene mantenuto sotto adeguato battente di liquido per impedire l’ebollizione nello stesso, riducendo rischi di  sporcamento indesiderati, mentre l’evaporazione avviene nell’evaporatore sovrastante. In testa a questo viene montato un demister per limitare trascinamenti di soluzione nel vapore, periodicamente lavato con il condensato di processo.

Il particolare design degli apparecchi, infine, minimizza l’eventuale formazione di schiume in presenza di composti organici.

Evaporatori a singolo effetto:

Nel caso in cui l’apporto energetico richiesto sia relativamente basso (es. bassa portata da trattare), è possibile utilizzare un singolo effetto di evaporazione/cristallizzazione in cui realizzare l’intero salto di concentrazione della soluzione alimentata.

In questi casi è inoltre possibile incrementare l’efficienza energetica installando un termocompressore (eiettore) alimentato con vapore di caldaia a media pressione (fluido motore) consentendo di ricomprimere parte dell’evaporato di processo (fluido aspirato), per produrre il vapore di servizio dell’unità (fluido di mandata). Questo sistema consente di ridurre significativamente il consumo di vapore di caldaia, così come quello di acqua di raffreddamento al condensatore.

Centrifuga:

I solidi cristallini in sospensione ottenuti nell’ultimo effetto di evaporazione possono essere ulteriormente concentrati in apposita centrifuga. Le acque madri vengono direttamente riciclate in alimentazione all’evaporatore per ottenere dei sali con umidità residua estremamente ridotta.

Principio di funzionamento:

IMPIANTI DI DEPURAZIONE BIOLOGICA

Gli impianti di depurazione di tipo biologico hanno lo scopo di purificare reflui acquosi caratterizzati da elevato COD (Chemical Oxygen Demand = domanda chimica di ossigeno), che indica il grado di inquinamento da composti organici.

In funzione della specifica richiesta, è possibile fornire impianti in grado di abbassare il COD da valori fino a 15.000÷20.000 mg/lt – scarico industriale altamente inquinato – a valori dell’ordine di poche centinaia di mg/lt, consentendone quindi lo scarico meno oneroso o, se possibile, il riutilizzo in alcuni contesti produttivi. Il sistema completo prevede 3 fasi: 

  • Unità di stripping
  • Condizionamento e digestione anaerobica
  • Trattamento del biogas prodotto nel reattore anaerobico
  • Digestione aerobica come post trattamento di finissaggio per l’acqua purificata

Unità di stripping

La depurazione di reflui acquosi in unità di stripping con aria consente generalmente di ridurne il contenuto organico in maniera significativa.

Unità di questo tipo si dimostrano particolarmente efficaci se installate a monte di impianti di depurazione di tipo biologico, ad esempio in caso di carico organico molto elevato o in presenza di alcuni composti biotossici per l’alimentazione dei microorganismi. Una singola colonna di stripping alimentata con aria ambiente consente infatti di rimuovere i composti maggiormente volatili (ad es. etilacetato) dalla fase acquosa.

Dato che l’aria in uscita dalla colonna sarà carica di solvente, questa soluzione si rivela particolarmente conveniente nei casi in cui un sistema di trattamento di sfiati gassosi (es. impianto RTO) sia già disponibile in stabilimento o ne sia prevista la necessità per altre emissioni.

Condizionamento e digestione anaerobica

L’acqua da trattare viene generalmente accumulata in una vasca di equalizzazione, che ha lo scopo di rendere omogenea nel tempo la corrente da inviare all’impianto di depurazione, quindi trasferita in un serbatoio intermedio (detto preacidificatore).

Prima di essere alimentata al reattore, l’acqua deve essere portata alle condizioni idonee per il trattamento tramite i seguenti step:

  • Correzione del pH, mediante dosaggio di soda, per portare l’acidità del refluo a condizioni prossime alla neutralità;
  • Correzione della temperatura, mediante appositi scambiatori di calore. I microorganismi attivi nel reattore sono infatti molto sensibili alla temperatura, potendo operare correttamente solo in un range ristretto, intorno ai 35÷38 °C;
  • Dosaggio dei nutrienti, necessari al sostentamento della biomassa attiva.

L’acqua così condizionata viene quindi immessa nel reattore, in cui il trattamento di depurazione avviene grazie all’attività digestiva della biomassa ivi presente.

A seconda del tipo di reattore previsto (es. UASB), è possibile prevedere un funzionamento in continuo o in discontinuo, eventualmente con parziale ricircolo del refluo dal reattore al preacidificatore a monte.

L’acqua purificata potrà essere quindi inviata allo scarico con un COD significativamente ridotto (variabile di caso in caso) oppure trasferito a una seconda sezione di trattamento.

Trattamento biogas

L’attività digestiva anaerobica che si svolge nel reattore comporta la produzione di un piccolo quantitativo di biogas.

Al servizio del reattore deve quindi essere sempre prevista una torcia per la sua combustione, per garantirne il normale trattamento o comunque come presidio di sicurezza.

Si fa presente che talvolta è possibile valorizzare questo biogas come combustibile ausiliario per sistemi di ossidazione termica (es. RTO dedicati al trattamento di altre emissioni gassose).

Digestione aerobica

Laddove fosse necessario garantire una purezza dell’acqua allo scarico molto spinta, può essere necessario prevedere una sezione di finissaggio di tipo aerobico, in un semplice reattore aperto dotato di sistema di insufflaggio di aria ambiente.

Anche in questo caso, la tipologia di reattore può essere selezionata caso per caso.

L’acqua purificata, sottoposta a filtrazione dei solidi sospesi e disinfezione UV, può così essere reimmessa in produzione o conferita allo scarico finale.

Servizi erogati

Scegliere Brofind significa:

  • Assistenza e supporto clienti 24 ore su 24
  • Imparzialità nelle raccomandazioni della tecnologia proposta grazie alle varie tecnologie di abbattimento di cui Brofind è proprietaria
  • Dal 1993 esperienza, progettazione e realizzazione di impianti di abbattimento

Consultate la pagina dedicata ai servizi Brofind per comprendere meglio come siamo soliti supportare i nostri clienti per l’intero ciclo di vita del prodotto.

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