Nel campo del trattamento delle acque reflue industriali o municipali, i fanghi sono generati naturalmente dalla crescita di microrganismi. Il classico processo di trattamento delle acque reflue si affida ai microrganismi nei fanghi per assorbire e decomporre vari inquinanti tossici e nocivi. Questo processo genera innocua anidride carbonica, acqua e maggiori fanghi microbici. Questa parte dei fanghi biologici è definita "fango attivato". Per mantenere l'equilibrio del sistema, è necessario scaricare regolarmente i fanghi. Questi "fanghi in eccesso" devono essere disidratati e smaltiti secondo i requisiti stabiliti dalle autorità regionali.
La produzione di fanghi in tutto il mondo è ampia e in crescita. Solo in Europa, gli impianti di depurazione producono in media 22,5 kg di sostanza secca di fanghi pro capite all'anno [1]. Considerando la popolazione europea di 750 milioni di persone, ciò equivale a 17 milioni di tonnellate di fanghi secchi all'anno. Con l'aumento della produzione di fanghi e l'evoluzione delle normative, i comuni e le attività industriali sono alla ricerca di metodi più efficienti per lo smaltimento di questi fanghi.
Modifiche ai regolamenti
I fanghi di depurazione contengono metalli pesanti e agenti patogeni come virus e batteri. Contengono anche preziosi materiali organici e nutrienti, come azoto e fosforo. Pertanto, possono essere molto utili come fertilizzanti o ammendanti per i terreni.
Per questi motivi le norme dell'Unione europea (UE) promuovono l'uso in agricoltura dei fanghi di depurazione, ma ne regolano l'utilizzo per prevenire effetti nocivi su suolo, vegetazione, animali e persone. In particolare, la Direttiva UE 86/278/CEE vieta l'uso dei fanghi in agricoltura se le concentrazioni di metalli pesanti superano determinati valori, ma non stabilisce limiti per i contaminanti organici (Tabella 1) [2].
TABELLA 1. Limiti massimi ammissibili per l'impiego nel terreno, legislazione UE, USA e nazionale (mg/kg d.c.).
Nella maggior parte dei casi i limiti stabiliti dai singoli Paesi variano notevolmente, sebbene siano significativamente inferiori ai requisiti della Direttiva UE 86/278/CEE. Questa variazione è dovuta, tra gli altri fattori, al tipo e al grado di intensità delle attività agricole di ciascun Paese. I Paesi Bassi, ad esempio, sono un Paese relativamente piccolo con un uso intensivo del suolo e un'elevata produzione agricola. Pertanto, i limiti per i metalli pesanti sono fissati a livelli così bassi che l'impiego agricolo dei fanghi di depurazione non è di fatto possibile. Di conseguenza, il 100% dei fanghi municipali nei Paesi Bassi viene incenerito. In altri Paesi non avviene la stessa cosa. La Figura 1 mostra i metodi di smaltimento dei fanghi utilizzati nei 10 più grandi impianti di trattamento delle acque reflue municipali di vari Paesi.
Figura 1. Percorsi di smaltimento dei fanghi in diversi Paesi. [3]
In Giappone tutti i fanghi vengono inceneriti. Il tasso di incenerimento è del 90% in Germania, del 60% in Francia e del 20% negli Stati Uniti e nel Regno Unito. La tendenza globale si orienta verso l'incenerimento, con il conseguente aumento dei costi complessivi di smaltimento. Il costo dell'incenerimento è di circa 90-130 dollari per tonnellata, molto più alto del costo di smaltimento in discarica, che è invece di 40-70 dollari.
Disidratazione e smaltimento
L'efficienza dello smaltimento dei fanghi è direttamente correlata alla loro disidratazione, il processo attraverso il quale i fanghi vengono separati in frazione liquida e frazione solida. Questa separazione è fondamentale per ridurre il peso e il volume dei fanghi, diminuendo i costi di trasporto e di smaltimento e, in ultima analisi, migliorando la sostenibilità di un'operazione di trattamento delle acque reflue.
I tre processi più comuni per la disidratazione comprendono le filtro-presse, la centrifugazione e le presse a nastro. Le filtro-presse utilizzano un filtro di tela e l'alta pressione per separare solidi e liquidi; le centrifughe sfruttano la forza centrifuga per separare i materiali in base alla densità; le presse a nastro utilizzano la gravità per separare le molecole d'acqua libere prima che il fango rimanente venga compresso tra due filtri a nastro rotante.
Anche dopo la disidratazione i fanghi di depurazione hanno un tenore d'acqua compreso tra il 75 e l'80%. Ciò significa che il fango ha un grado di essiccazione della torta (contenuto di solidi) del 20-25%. Maggiore è il contenuto d'acqua nei fanghi, maggiori sono i costi di smaltimento e di incenerimento.
La soluzione proposta da Solenis
I flocculanti sono sostanze chimiche utilizzate nelle operazioni di disidratazione dei fanghi per aumentarne la disidratazione. Funzionano provocando l'agglomerazione delle piccole particelle presenti nel fango in fiocchi più grandi. Prodotti appositamente studiati e dosaggi specifici massimizzano questo processo e riducono i costi di smaltimento tramite la minimizzazione del contenuto di acqua dei fanghi.
Solenis aiuta gli impianti di trattamento municipali e industriali di tutto il mondo a migliorare l'efficienza dei processi di disidratazione con i suoi flocculanti Zetag™ e Praestol™, consentendo di ridurre il contenuto d'acqua nei fanghi e, di conseguenza, il costo complessivo dello smaltimento.
Aumentando l'essiccazione delle torte, i prodotti Solenis consentono agli impianti di trattamento di ottenere risparmi significativi. Un impianto di trattamento municipale che serve 5 milioni di persone risparmierà 5,8 milioni di dollari all'anno aumentando l'essiccazione delle torte dal 20% al 25% con costi di smaltimento di 65 dollari per tonnellata (v. Figura 2).
Figura 2. Impatto dell'essiccazione della torta sul relativo costo di smaltimento.
I nostri flocculanti fanno parte di un ampio portafoglio di soluzioni progettate per il mercato municipale. Per saperne di più o per discutere di come possiamo aiutare la tua azienda a ridurre i costi di smaltimento dei fanghi di depurazione, visita il sito web Solenis.com.
Bibliografia
[1] Bianchini, A., Bonfiglioli, L., Pellegrini, M. and Saccani, C. (2016). Sewage sludge management in Europe: a critical analysis of data quality. International Journal of Environment and Waste Management. 18. 226. 10.1504/IJEWM.2016.10001645.
[2] Inglezakis, V., Karagiannidis, A., Samaras, P. and Zorpas, A. (2014). European Union legislation on sewage sludge management. Fresenius Environmental Bulletin. 23. 635-639.
[3] Global Water Intelligence. (2021). Sludge Management.