Abstract
The supervision of environmental hygiene has been changing
its emphasis from merely checking that the norms are observed
to evaluating the effects of different industrial activities on
various environmental elements. Among other things, this model
has been used for the activities of textile ennobling using refluent
waters between 50 and 10,000 inhabitant/equivalent present in
a limited area with an elevated environmental impact. After having
established the minimum managerial norms for the purification
system, their application was verified and their efficiency evaluated
in terms of environmental impact. After having established that
all the norms had been correctly applied, it was discovered that
the use of certain raw materials during the manufacturing cycle,
was a critical point. Investigation were therefore carried out
regarding the influence of the refluent waters of the raw materials
used during the process of biological purification.
L'attività di controllo in materia di igiene ambientale
è andata sempre più spostandosi dal mero controllo
del rispetto delle normative alla valutazione dell'incidenza delle
attività sulle varie componenti ambientali.
Tale modello è stato applicato fra l'altro per le attività
di nobilitazione tessile con reflui idrici compresi fra i 50 e
i 10.000 ab/eq presenti in una ristretta zona e con elevato impatto
ambientale, dato il mancato completamento della rete fognaria,
elevato volume complessivo dei reflui e la bassa portata del corpo
recettore.
Dopo aver individuato protocolli minimi gestionali per i sistemi
di depurazione, ne è stata verificata l'applicazione e
ne è stata valutata l'efficienza complessiva in termini
di ricaduta ambientale.
Dalla verifica dell'applicazione dei protocolli è emerso
quale punto critico l'utilizzo di determinate materie prime nel
ciclo di lavorazione.
Sono stati quindi condotti approfondimenti riguardanti l'influenza
nel processo di depurazione biologica dei reflui delle materie
prime utilizzate.
Si riportano i controlli operativi predisposti ed applicati sui
sistemi destinati alla depurazione dei reflui e le valutazioni
sulle informazioni raccolte durante la ricerca sulle materie prime
utilizzate nei processi tessili.
Descrizione dell'intervento
Nel corso del 1991 sono state eseguite indagini approfondite
in una zona del territorio di nostra competenza dove il mancato
completamento della rete fognaria, il volume complessivo dei reflui
industriali e la bassa portata dei corpi recettori creavano una
situazione di elevata criticità ambientale.
Sono stati pertanto predisposti i primi controlli iniziati con
prelievi, eseguiti nell'arco delle 24 ore e ripetuti per vari
giorni, sui corpi d'acqua della zona e sulle fognature, utilizzando
autocampionatori sequenziali e/o a volume.
Sull'acqua campionata sono stati determinati alcuni parametri
quali C.O.D., tensioattivi solfuri solidi sospesi e sedimentabili
tramite analisi effettuate sia dal servizio multizonale di prevenzione,
sia dagli operatori di vigilanza presso il laboratorio della ex
U.S.L. 10/G.
In alcuni casi sono stati determinati valori molto superiori al
valore ammesso dai limiti tabellari imposti dalla L. 319/76.
Si è proceduto pertanto alla individuazione accurata delle
canalizzazioni fognarie che confluivano nei corpi idrici oggetto
di indagine.
Successivamente sono state effettuate indagini su tutte le attività
presenti nella zona interessata dalle canalizzazioni suddette
circoscrivendo così le attività produttive con quantità
significative di acqua impiegata nel ciclo di lavorazione e di
acqua reflua.
Tra questa si sono evidenziate le industrie tessili ad umido quali
attività con maggior impatto ambientale dovuto alla quantità
di reflui idrici. Allo scopo di acquisire maggiore conoscenza
e non disperdere l'esperienza si è ritenuto necessario
predisporre un piano mirato e quindi la formazione di un gruppo
di lavoro che si occupasse in particolare alle attività
tessili ad umido con riferimento al problema in oggetto.
Nella tabella 1 vengono riportate le industrie tessili
presenti, con reflui idrici superiori ai 50 mc/giorno, con indicazione
per ciascuna delle caratteristiche dei reflui (COD grezzo), del
carico organico in ingresso all'impianto, espresso in abitanti
equivalenti (carico organico giornaliero = 70 gr BOD5 per abitante)
e del carico idraulico immesso nel corpo recettore (carico idraulico
giornaliero = 200 l per abitante).
In generale tutte le aziende del comparto con scarico idrico inferiore
effettuano attività di purgatura con scarico minimo intorno
ai 10 mc/giorno. Anche quest'ultime sono comunque state oggetto
degli interventi riassunti in questo lavoro.
Tabella 1 - Industria tessili con reflui idrici superiori ai 50 mc/giorno
Genericamente la composizione di uno scarico tessile non depurato
è caratterizzata da C.O.D. variabili da 500 a 1500 mg/l
di O2, tensioattivi variabili da 10 a 100 mg/l, con pH variabile
a seconda del tipo di trattamento.
Lo scarico idrico denunciato nella relazione annuale presentata
al comune ai sensi della L. 319/76, dalle ditte tessili della
zona risulta variabile da un massimo di 240.000 mc/anno ad un
minimo di 10.800 mc/anno.
Tutte le ditte rilevate erano già conosciute a questa Unità
Operativa, ed erano munite di impianto di depurazione di varia
natura e tutte erano autorizzate ai sensi della L. 319 (Tabella
2).
Tabella 2 - Ditte munite di impianto di depurazione
| biologico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
| chimico-fisico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
| biologico | ||
Sono stati individuati i tratti di canalizzazione fognaria in
cui erano presenti solo i reflui di alcune attività tessili.
Su questi tratti sono stati effettuati campionamenti con le stesse
modalità usate per i corsi d'acqua nell'indagine preliminare.
Abbiamo in tal modo circoscritto le fonti di inquinamento e caratterizzato
qualitativamente l'inquinamento stesso.
Sono stati effettuati accertamenti specifici che si sono articolati
nella verifica della documentazione in nostro possesso e presente
presso le ditte, ed in sopraluoghi mirati.
Durante i sopraluoghi sono state esaminate le apparecchiature
in uso per poter stimare la quantità di acqua utilizzata
e quindi scaricata, le varie parti dell'impianto di depurazione
e nel caso di impianti biologici si è proceduto alla rilevazione
di parametri caratteristici, quali l'ossigeno disciolto, la quantità
di fanghi e la loro sedimentabilità nel tempo. La documentazione
acquisita ha riguardato la quantità di materie prime (dall'esame
delle fatture di acquisto), la quantità di fanghi prodotti
(dall'esame del registro di carico e scarico rifiuti), il dimensionamento
teorico dell'impianto di depurazione (dalle relazioni specifiche
allegate alla domanda presentata ai sensi della L. 319/76) le
operazioni di manutenzione e ricambio di reagenti o parti dell'impianto
di depurazione (dai contratti con le aziende di manutenzione e
dalle fatture).
Durante i sopraluoghi sono stati effettuati campionamenti sui
vari steps dell'impianto di depurazione e sulle acque in ingresso
all'impianto; si è proceduto inoltre alla caratterizzazione
della flora batterica.
Dall'esame della documentazione sono emerse, in alcuni casi, incongruenze
nel dimensionamento degli impianti, nel consumo delle materie
prime, nella manutenzione e nella produzione di fanghi.
Incongruenze sono pure emerse nei parametri rilevati nei diversi
steps della depurazione. In alcuni casi sono state rilevate parti
di impianto non autorizzate in grado di saltare steps di depurazione.
Sono stati adottati pertanto i provvedimenti previsti a norma
di legge.
Si è proceduto a studiare e prescrivere l'adozione di protocolli
e sistemi di misura fra i vari steps di depurazione in modo da
controllare che tutti i reflui fossero trattati in maniera ottimale.
In seguito ne è stata verificata l'applicazione e l'efficienza
complessiva in termini di ricaduta ambientale. Da questa verifica
è emersa la necessità di approfondimenti sulle materie
prime utilizzate nel ciclo di lavorazione in riferimento alla
loro influenza nel processo biologico.
Le industrie tessili ad umido
Le industrie tessili ad umido effettuano vari trattamenti
delle fibre mediante impiego di acqua in quantità variabile
dalle cinque alle 40 volte il peso della fibra; tali trattamenti
sono costituiti da pretrattamenti tintoriali quali, ad esempio,
il candeggio, la sbozzimatura e la mercerizzazione, quindi trattamenti
di nobilitazione tessile dalla tintura ai post trattamenti tintoriali,
quali, ad esempio, quelli per migliorare la mano delle fibre tessili
o per aumentare la solidità ad umido o a secco di vari
coloranti ed infine dal finissaggio che comprende operazioni quali
la follatura o l'impregnamento con prodotti che conferiscono alla
fibra particolari caratteristiche.
Al termine della maggior parte dei trattamenti il bagno deve essere
scaricato. Vengono poi effettuate operazioni di risciacquo con
quantità di acqua pari a quelle di trattamento.
Trattamenti di nobilitazione tessile
Filatura, tessitura, imbozzimatura e sbozzimatura
Nella fase di filatura, l'utilizzo di prodotti che permettano
una maggiore scorrevolezza delle fibre porta ad avere poi in sede
di tintura del tessuto o del filato il rilascio dei prodotti utilizzati
precedentemente.
Per garantire la riduzione dei coefficienti di attrito filo su
filo e filo su metallo, vengono utilizzati prodotti quali oli
minerali, emulgatori, tensioattivi, quali lubrificanti ed antistatici.
Durante le operazioni di tessitura, i fili vengono talvolta ricoperti
da un sottile film per ridurne la rugosità del profilo
e per renderlo così liscio e
scorrevole, scongiurandone così fenomeni di rotture.
Per questa operazione vengono utilizzati prodotti quali amidi,
amidi modificati, derivati della cellulosa, (es. carbossimetilcellulosa),
alcooli polivinilici, poliacrilati, galattomannani, poliesteri,
omo e copolimeri vinilici, acrilici e stirolici, cere, grassi
e siliconi.
Durante le operazioni di sbozzimatura, precedente le fasi di tintura
si ha poi il rilascio di questi prodotti.
In generale si può dire che le sostanze lubrificanti mostrano
solitamente difficile attitudine alla degradazione biologica,
inoltre alcuni prodotti antistatici, costituiti da ammine aromatiche
quaternarie mostrano, data la loro tipologia chimica, marcate
caratteristiche antibatteriche.
I prodotti siliconici hanno la tendenza a ostacolare gli scambi
di ossigeno nella biomassa, date le loro capacità di variare
la tensione superficiale dei liquidi.
Per quanto riguarda le bozzime, in generale comportano in fase di rilascio un carico di COD estremamente elevato con un rapporto COD/BOD sfavorevole alla flora batterica. Nel caso di amidi o derivati si hanno sostanze che chiaramente possono essere soggette a degrado biologico, seppure con le premesse sopra accennate, ma per i prodotti polimerici artificiali si possono talvolta anche sommare problemi di lenta degradazione.
Candeggio
Nelle operazioni di candeggio delle fibre tessili, prima delle
operazioni di tintura, a seconda delle fibre da sottoporre al
trattamento, possono essere utilizzati prodotti quali complessanti
e disperdenti, solfiti, idrosolfiti, tiosolfati, formaldeide-solfossilati,
ipocloriti, cloriti e perossido di idrogeno. Per i primi, costituiti
essenzialmente da polifosfati inorganici condensati, ammino policarbonati,
fosfonati, policarbossilati, poliidrossicarbonati, abbiamo trovato
solo riferimenti alla loro capacità, dato che alcuni di
loro mostrano caratteristiche di scarsa degrabilità, di
veicolare i metalli sino allo scarico finale. Per i prodotti contenenti
solfo possono esistere problemi dovuti ad avvelenamenti e fenomeni
di bulking dei fanghi causati dalla presenza di solfuri, oltre
alla possibilità di influire sul pH qualora l'omogeneizazione
non sia sufficiente, dato l'ambiente in cui vengono effettuati
i trattamenti.
Cloriti ed ipocloriti formano durante il candeggio composti organoalogenati
che possono interagire negativamente in fase di depurazione. I
bagni scaricati devono poi essere necessariamente portati alla
neutralità per non influire sulla biomassa.
Entrambi i prodotti mostrano inoltre di per sé caratteristiche
fortemente antibatteriche che influiscono negativamente alla fase
depurativa. La consuetudine di utilizzare prodotti per eliminare
l'eccesso di cloro o di idrosolfiti e tiosolfati deve essere ben
considerata alla luce dei composti di reazione che poi perverranno
alla biomassa.
Tintura, pre e post trattamenti tintoriali
La conoscenza dei prodotti utilizzati in questa fase di processo,
vista la quantità di acqua impiegata, riveste una importanza
fondamentale per una buona gestione degli impianti biologici di
depurazione.
Data la quantità di metodiche esistenti per la tintura
delle fibre tessili sia monocomponenti che in mista riportiamo
di seguito solo le informazioni sulla possibilità di interazioni
negative dovute ai prodotti utilizzati in questa fase. Da tenere
presente che tutti i trattamenti tintoriali avvengono a temperature
intorno ai 100°C e che le acque di scarico necessitano di
una adeguata omogenizzazione per portare la temperatura dei reflui
da immettere sulla biomassa a valori compatibili.
Tintura su fibre cellulosiche
Per la tintura delle fibre possono essere utilizzati coloranti
diretti, reattivi, allo solfo, ad ossidazione, diazotabili e copulabili.
Mentre per questi ultimi deve essere realmente appurato l'effettivo
utilizzo nell'area tessile del comprensorio Pratese, i primi due
lo sono sicuramente.
I coloranti allo solfo possono indurre fenomeno di avvelenamento
dei fanghi da solfuri dato l'utilizzo nell'ambiente di applicazione
di solfuro di sodio, bisolfuro di sodio, solfuro di ammonio e
idrosolfito. Per i trattamenti con coloranti ossidabili, diazotabili
e copulabili, dati i composti chimici utilizzati per la formazione
del colorante si potrebbero avere interazioni negative nella biomassa
dovute sia alla possibile tossicità di taluni di questi,
sia per la lenta degradazione a cui potrebbero essere soggetti
ma non si sono trovate fonti bibliografiche in proposito. Su taluni
coloranti per fibre cellulosiche è possibile effettuare
post-trattamenti atti ad aumentarne la solidità allo sfregamento
ed alla luce con sali di rame o di cromo. Pur non avendo trovato
riferimenti bibliografici può essere pensabile una interazione
negativa nella biomassa dovuta ai sali metallici ed in particolare
al bicromato.
Ancora per aumentare la solidità dei coloranti possono
essere effettuati post-trattamenti con composti in grado di sviluppare
formaldeide, polieterociclici quaternari, ammidi quaternarie dell'acido
poliacrilico, polibiguanidi, derivati polietilenimminici. Anche
in questo caso non trovando informazioni in merito è possibile
ipotizzare interazioni negative dovute a composti con caratteristiche
battericide quali la formaldeide, peraltro in corso di sostituzione,
o i sali di ammonio quaternario.
Con l'utilizzo di coloranti reattivi per la stampa di fibre cellulosiche
è da rilevare la formazione di reflui con elevate quantità
di composti azotati quali l'urea. Questo oltre a creare uno squilibrio
dei processi depurativi porta ad avere alti volori di ammoniaca
o nitrati in uscita dall'impianto. Sempre nei trattamenti con
coloranti reattivi, la possibilità di avere nei reflui
composti cloro e fluoro organici potrebbe comportare interazioni
nella massa fangosa di cui comunque non sono stati ritrovati riferimenti
bibliografici. Possiamo comunque segnalare, in impianti che trattano
i reflui da questo tipo di tintura fenomeni di bulking ed in generale
fenomeni più o meno acuti di sofferenza che potrebbero
avere anche una connessione con l'utilizzo di questi composti.
Tintura della lana
Sono state raccolte informazioni presso le aziende che effettuano
questo tipo di trattamento. Le notizie raccolte hanno messo in
luce il problema dovuto alla tossicità acuta dei reflui
provenienti dalla tintura della lana con coloranti al cromo nonostante
fosse effettuata con il procedimento Bayer o Acna che utilizza
tiosolfato per abbattere il cromato in eccesso. Sui reflui derivanti
dalla tintura con coloranti premetallizzati ed acidi non abbiamo
informazioni in merito ad interazioni significative sulla biomassa.
Tintura di fibre sintetiche
Molte sono, allo stato attuale, le fibre artificiali che popolano
lo scenario tessile; riportiamo di seguito le informazioni reperite
circa la tintura di queste con coloranti cationici e con coloranti
dispersi di cui si segnalano le interazioni negative con la biomassa.
Nella tintura con coloranti cationici di fibre acriliche, sia
i coloranti che gli ausiliari utilizzati come ritardanti e bloccanti,
costituiti in gran parte da sali di ammonio quaternario (un ritardante
molto utilizzato è composto da alchildimetilbenzilammonio
cloruro) mostrano uno spiccato carattere antibatterico e, talvolta,
una bassa attitudine alla biodegradabilità. Il composto
portato in esempio ha una biodegrabilità del 10% ed una
inibizione all'attività respiratoria batterica del 50%
ad una concentrazione di 1 mg/l.
Nella tintura con coloranti dispersi per fibre con caratteristiche
idrofobe si segnala l'utilizzo di disperdenti poliacrilici e di
sostanze atte ad aumentare la velocità di assorbimento
e solubilizzazione del colorante nella fibra.
I primi servono a mantenere in sospensione coloranti di per sé
insolubili in acqua. In aziende che effettuano questo tipo di
trattamento è stata riferita l'azione disperdente di questi
prodotti, talvolta dotati di bassa biodegradabilità, sui
fanghi dell'impianto che porta ad avere alti indici di sedimentabilità.
Le seconde, che vanno sotto il nome di carrier, costituite
per es. da pentaclorofenolo, clorobenzene, fenilfenolo, difenile,
difeniletere, ac. benzoico, benzoato di butile, diacetato di etilenglicole,
fosfato tripropilico, hanno scarsa tendenza ad essere degradate
biologicamente. Inoltre è possibile per taluni di loro
ipotizzare un'azione antibatterica e quindi una inibizione delle
flora batterica presente nella biomassa.
Da segnalare, anche se di facile risoluzione, la produzione di
reflui fortemente alcalini durante i post trattamenti su tinture
di poliestere per aumentare la solidità allo sfregamento
delle fibre colorate.
Un cenno meritano anche i prodotti utilizzati in generale nelle
tinture, costituiti da agenti chelanti di cui si è già
trattato precedentemente, degli agenti antischiuma quali i siliconi,
anch'essi già trattati precedentemente, e per quelli ammorbidenti
costituiti talvolta da sali di ammonio quaternario di cui si è
già discusso ed in generale da tensioattivi di più
o meno spiccata tendenza alla degradazione batterica.
Non sono stati reperiti in letteratura dati circa le interazioni
sulla massa fangosa dovute ai metalli contenuti nella molecola
di molti coloranti seppure sia facilmente intuibile la loro presenza
nelle acque di scarico finale o nel residuo fangoso.
Oggetto di riflessione può essere anche la stampa a corrosione
che viene effettuata su poliestere. Deve essere comunque valutata
la sua diffusione, soprattutto quanto venga utilizzata la metodica
che prevede l'utilizzo di solfossilato di zinco-formaldeide ed
il cloruro stannoso per i quali possono essere intuibili le ripercussioni
in fase depurativa.
Trattamenti di rifinizione dei manufatti tessili
In teoria molti dei trattamenti finali a cui sottoporre i
manufatti tessili prima dello loro commercializzazione, che consistono
nella impregnazione del tessuto con soluzioni acquose e successivo
trattamento termico, non dovrebbero dare origine a reflui di lavorazione.
In pratica, però, sia durante i lavaggi delle apparecchiature
in cui questi sono effettuati sia per imperizia degli operatori
che svolgono le operazioni è possibile ritrovare i prodotti
utilizzati anche nei reflui che giungono alla fase depurativa.
Riportiamo nelle tabelle 3 e 4 le operazioni cosiddette
di nobilitazione con i prodotti utilizzati e le caratteristiche
dei reflui di lavorazione.
Tabella 3 - Trattamenti pretintoriali e di tintura
| Purgatura | pulizia della fibra tessile prima dei trattamenti tintoriali | fibre naturali e sintetiche | tensioattivi | Elevata quantità di tensioattivi; presenza di oli minerali utilizzati durante la tessitura di difficile biodegradabilità, e di antistatici (sali di ammonio quaternari) a caratteristica antibatterica. Formazione di fanghi leggeri in vasca di ossidazione. |
| Sbozzimatura | Eliminazione della "bozzima" (rivestimento amidaceo o sintetico che protegge le fibre durante la fase di tessitura) dalle fibre prima dei trattamenti tintoriali | tutte le fibre | enzimi, acidi | COD molto elevato, rapporto fra COD e BOD sfavorevole. Presenza di amidi, amidi modificati, alcool polivinilico, poliacrilati. |
| Candeggio | eliminazione di colorazioni indesiderate prima dei trattamenti tintoriali | fibre naturali | complessanti e disperdenti, solfiti, idrosolfiti, tiosolfati, ipoclorito, clorito, perossido di idrogeno | Diffusione di metalli nello scarico a causa dei complessanti; tossicità verso i fanghi attivi con produzione di fenomeni di bulking per formazione di solfuri. Formazione di organoalogenati alto e basso bollenti |
| Tintura (in generale) | colorazione fibre | tutte le fibre | coloranti diversi (con metalli), ausiliari (natura tensioattiva) in genere; antischiuma siliconici. | Avvelenamento fanghi da parte dei metalli; bassa biodegradabilità dei prodotti. Tensioattivi. Diminuzione dell'areazione della massa fangosa a causa degli antischiuma. Temperatura incompatibile con i fanghi. |
| Tintura allo zolfo | colorazione delle fibre | fibre cellulosiche | solfito di sodio solfito acido di sodio, ammonio solfito, idrosolfito, ausiliari in genere | Alto COD, tossicità sui fanghi attivi dovuta ai solfuri (fenomeni di bulking ecc.). Tensioattivi. |
| Stampa e tintura con coloranti reattivi | colorazione delle fibre | fibre cellulosiche | coloranti organici reattivi (mono e diclorotriazinici, tricloropirimi-dinici, monoclo-rodifluoropirimidinici), urea per la stampa, ausiliari. | Possibile tossicità dei composti cloro organici anche se il cloro viene idrolizzato; elevata presenza tensioattivi; presenza azoto causa urea. |
| Tintura con coloranti cationici | colorazione fibre | fibre sintetiche (acriliche) | ausiliari e coloranti con caratteristiche antibatteriche; ammine aromatiche quaternarie. | Avvelenamento fanghi; tensioattivi. |
| Tintura con coloranti dispersi | colorazione fibre | fibre sintetiche idrofobe | disperdenti poliacrilati, Carrier (penta-clorofenolo,clorobenzene, fenilfenolo, difenile, difenil etere, ac. benzoico, diacetato di dietilenglicole ecc.) | Bulking dei fanghi per avvelena-mento; prodotti di scarico a bassa biodegradabilità. Fanghi con alto S.V.I. causa dei disperdenti utilizzati |
| Tintura con coloranti al cromo | colorazione fibre | lana | coloranti acidi vari, con bicromato di potassio, tiosolfato per abbattimento cromo | cromo +3 o possibilità di cromo esavalente quindi alta tossicità per i fanghi; solfuri residui dal trattamento postintoriale per abbattere il cromo +6. |
| Ammorbidimento | miglioramento della mano | tutte le fibre | sostanze veg. ed animali, composti ammonici quaternari | possibile potere antibatterico degli ausiliari, quindi fenomeni di bulking ecc. |
Tabella 4 - Principali trattamenti post tintoriali
| Finissaggio easy care o Sanfor plus | impedimento ritiro e piega | fibra cellulosica naturale e chimica, misti con sintetici | formal-deide/urea formaldei-de/melamina | avvelenamento fanghi |
| Merceriz-zazione | brillantezza e durata della fibra | fibre cellulo-siche | soda caustica, ammoniaca | elevato pH |
| Idrofilizza-zione o idrofobiz-zazione | 1-più rapido espandersi dell'acqua sulla fibra
2-respinge l'acqua | 1-fibre chimiche sintetiche
2-tutte | 1-poliacrile, silicone
2-paraffine, sali di Al o Zr, emulsioni di silicone, resine fluocarboniche | elevato carico inquinante, possibile avvelenamento dei fanghi. |
| Trattamento antifeltrante | impedimento infeltrimento | lana | soluzioni di cloro, o resine poliammidiche /epicloridrine. | Cloro tossico per i fanghi, elevati COD. |
| Finissaggio antimicrobico | impedisce la muffa, i funghi ed i batteri. | tutte le fibre | composti ammonici quaternari, difenoli, etere difenilico, tiobisfenoli, cloro metacrisoli ecc. | elevata tossicità per i fanghi con relativi fenomeni. |
Impianti di depurazione chimico-fisici e biologici per l'industria
tessile
I principali impianti attualmente utilizzati per la depurazione
delle acque reflue derivanti da lavorazioni tessili ad umido sono
di tipo biologico a fango attivo. L'acqua privata del materiale
grossolano (peluria) per grigliatura, preventivamente omogeneizzata
passa in un sistema costituito da: una vasca di ossidazione dotata
di opportuni dispositivi di aereazione e miscelazione, una vasca
di sedimentazione, un circuito di ricircolo e di allontanamento
dei fanghi di supero.
In presenza di un carico organico sottoposto ad aereazione e miscelazione
si forma in continuo una biomassa attiva all'interno della vasca
di ossidazione assimilando parte della sostanza organica e dei
nutrienti (azoto e fosforo) e parte della stessa biomassa (catabolismo),
utilizzando l'energia derivante dalla degradazione aerobica del
materiale organico.
La biomassa è mantenuta in sospensione nella vasca di ossidazione
da sistemi meccanici e di aereazione e viene mantenuta quantitativamente
costante mediante un apposito ricircolo dei fanghi che vengono
estratti dalla tramoggia di raccolta del sedimentatore e solo
periodicamente allontanate dal sistema come fango di supero.
In alcuni casi la biomassa, invece di essere dispersa, è
adesa ad una serie di supporti orizzontali o verticali, paralleli
fra loro, sui quali scorre il refluo da depurare; in questo caso
si ha solo il circuito che prevede l'allontanamento dei fanghi
di supero (Figura 1 e 2).
Figura 1 - Fase depurativa
Figura 2 - Tipo d'impianto ad aerazione prolungata (doc. Yeomans)
Foto tratta da: Luigi Masotti, Depurazione delle Acque,1991
Protocolli di autocontrollo somministrati
Dall'analisi delle problematiche inerenti la gestione dell'impianto
di depurazione, fase riconosciuta quale principale punto di rischio
ambientale, si è ritenuto opportuno provvedere a definire
dei protocolli di autocontrollo costituiti da schede riportanti
i parametri analitici da verificare pressoché quotidianamente
per la verifica della corretta gestione della fase depurativa.
Lo studio e la messa a punto delle procedure di autocontrollo
gestionale di tali impianti è stato effettuato in collaborazione
con la U.O. di Chimica III del S.M.P.A. e dopo incontri con il
rappresentante della Unione Industriale di Prato e i consulenti
tecnici delegati dalle aziende coinvolte, per la discussione delle
procedure. Sono stati così imposti alle aziende una serie
di autocontrolli gestionali tramite l'inserimento del relativo
protocollo nelle delibere autorizzative allo scarico dei refui.
Questi sono rivolti alla verifica di alcuni parametri analitici
dell'acqua reflua in ingresso agli impianti di depurazione, alla
verifica, nel caso di impianti biologici, della quantità
in peso ed in volume dei fanghi presenti in vasca di ossidazione,
alla valutazione di alcuni parametri analitici dei reflui in uscita
dalla fase di sedimentazione e di quelli in ingresso alla fognatura
pubblica.
Per gli impianti chimico fisici sono stati elaborati protocolli
particolari, a seconda dell'impianto, che generalmente prevedevano
il controllo puntuale dei prodotti utilizzati per la depurazione
e le procedure di manutenzione o rigenerazione delle parti filtranti.
A tutte le aziende è stata richiesta, inoltre, l'installazione
di un pozzetto di ispezione delle acque, prima dell'ingresso in
fognatura, che potesse essere ispezionabile 24 ore su 24 ed un
contatore dell'acqua scaricata.
Protocollo proposto
- Reflui grezzi
Analisi mensile COD, Tesioattivi BIAS e MBAS
- Fase ossidazione biologica
Volume fanghi (giornaliera), MLSS (settimanale), Ossigeno disciolto (settimanale)
- Reflui in uscita (dopo sedimentazione)
Analisi mensile COD, Tesioattivi BIAS e MBAS, volume solidi (giornaliera),
Ossigeno disciolto (settimanale)
Protocollo recepito ed applicato
- Reflui grezzi
Analisi trimestrale COD, Tesioattivi BIAS e MBAS
- Fase ossidazione biologica
Volume fagnhi (giornaliera), MLSS (bisettimanale)
- Reflui in uscita (dopo sedimentazione)
Analisi trimestrale COD, Tesioattivi BIAS e MBAS, volume solidi
(giornaliera)
Riportiamo di seguito la scheda (scheda 1) tipo da noi
fornita per la registrazione della documentazione di cui sopra.
Da evidenziare che in alcuni casi le ditte hanno preferito utilizzare
una scheda personalizzata che riportava, oltre i dati richiesti,
anche altri parametri quali fango estratto, ossigeno disciolto
in vasca di ossidazione ed in uscita, volume fango di riciclo,
questi con cadenza giornaliera, C.O.D. in ingresso e in uscita
ed M.L.S.S. con cadenza settimanale.
Scheda 1
RAGIONE SOCIALE ED UBICAZIONE DELLA DITTA. MESE DI..................
.....................................................................................
.....................................................................................
ACQUA IN INGRESSO ALL'IMPIANTO DI DEPURAZIONE
C.O.D ......................................................... N. PERIZIA ..................................
M.B.A.S ...................................................... EFFETTUATA DA .......................
Bi.A.S..........................................................
DATA ..........................................
ACQUA AL POZZETT DI ISPEZIONE
C.O.D ....................................................
M.B.A.S .................................................................. Contatore allo scarico MC.....................................
Bi.A.S ..................................................................... pozzo 1...................................
pozzo 2 ..................................
pozzo 3 ..................................
note:
................................................................................................................................................................
DETERMINAZIONI DA EFFETTUARSI GIORNALMENTE (VOLUME
FANGHI IN VASCA DI OSSIDAZIONE ED IN USCITA)
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 19 | |
| V. fanghi vasca ossidazione | |||||||||||||||||||||||||||||
| Sol. Sed. Uscita |
Note:
Modalità di verifica del rispetto dei protocolli
Somministrati i protocolli è stato necessario definire
un programma, articolato inizialmente in un anno e totalmente
rispettato, di verifica degli autocontrolli medesimi.
Questo si è articolato in più fasi:
1) Lettura delle schede di autocontrollo con acquisizione dei dati per una successiva valutazione (1 controllo ogni due mesi per ogni azienda) ed esecuzione da parte degli operatori di vigilanza dei controlli stessi per la verifica della corrispondenza alla realtà dei dati raccolti dall'azienda (controllo a campione periodico sulle aziende in esame). In particolare abbiamo posto attenzione su tre parametri facilmente controllabili:
a) volume fanghi in vasca di ossidazione e solidi sedimentabili in uscita dal sedimentatore: volume occupato dal fango contenuto in 1 litro di liquido dopo sedimentazione per 30 minuti in cono Imhoff.
b) SSMA, solidi sospesi totali nella miscela areata in vasca di ossidazione: peso del fango contenuto in 100 ml di liquido. Si procede filtrando il liquido su filtro 0,45 micron, preventivamente pesato a costanza di peso e, quindi, essiccando il filtro col materiale filtrato in stufa a 105° C sempre fino a costanza di peso. La pesatura finale ci permette di ottenere per differenza la quantità di fango separato da 100 ml di liquido.
c) Attraverso i due valori sopra determinati in vasca di ossidazione si ottiene l'indice di sedimentabilità dei fanghi.
I risultati ottenuti su 6 aziende possono essere riassunti nella tabella 5.
Si ricorda che in letteratura, per quanto concerne la progettazione
di impianti biologici, si considera ottimale una concetrazione
di fanghi in vasca di ossidazione da 3 a 6 g/l. Si definisce inoltre
un fenomeno di bulking quando si hanno S.V.I. maggiori o uguali
a 200 ml/g.
Tabella 5 - Risultati ottenuti in sei aziende
2) Controlli routinari programmati alle acque reflue ai sensi della L.319/76 pari ad un campione al mese su una delle aziende del comparto.
3) Date poi le anomalie riscontrate durante precedenti prelievi e sopraluoghi effettuati in ore notturne su alcune fognature e aziende, abbiamo predisposto, per una verifica ulteriore della validità degli autocontrolli gestionali imposti, interventi notturni pari ad un controllo ogni due mesi sulle fognature e sulle aziende.
I risultati di tale programma hanno mostrato in generale una corretta procedura di rilevazione e registrazione dei dati richiesti che, di per sé, e completati da quelli rilevati personalmente dagli operatori di vigilanza hanno permesso di definire i protocolli quale valido sistema di valutazione della gestione dell'impianto. Inoltre, fra i dati a nostra disposizione è stato individuata come indicatore dell'efficienza di depurazione la quantità di fango di supero prodotto.
Valutazioni dei dati e identificazione di un indice di qualità
della depurazione: il fango prodotto
Attraverso il controllo effettuato presso gli impianti di
depurazione delle aziende sono stati raccolti, come sopra accennato,
numerosi dati circa il funzionamento della depurazione dei reflui.
Utilizzando questi dati a confronto con i teorici definiti in
letteratura sono stati fatti ulteriori approfondimenti là
dove si avevano risultati molto diversi da quelli teoricamente
previsti.
Ad esempio fenomeni di fango leggero (S.V.I. alto), sono stati
spiegati o con la particolare conformazione dell'impianto o con
particolari sostanze disperdenti utilizzate nei cicli di lavorazione
che giungevano alla fase depurativa. In effetti è stato
verificato che l'azienda E (vedi tab. 5), che effettua tintura
di fibra poliestere, utilizza prodotti ausiliari che talvolta
risultano particolarmente tossici, e sostanze disperdenti che,
complessivamente, dovrebbero costituire la categoria dei prodotti
che danno questo particolare problema. L'azienda C, invece, a
causa del sovradimensionamento dell'impianto rispetto al carico
organico presenta un'età del fango sicuramente superiore
agli otto giorni e quindi S.V.I. elevati.
Globalmente, fra quelli rilevati, il parametro che abbiamo analizzato
maggiormente e che sperimentalmente è risultato di particolare
interesse per una indagine sulla qualità della depurazione
è costituito dalla quantità di fango prodotto; su
questo dato si è basata gran parte della successiva verifica.
Fango di supero
Negli ultimi anni sono stati sviluppati modelli matematici
per interpretare il processo a fanghi attivi che proponevano un
criterio di dimensionamento utilizzando parametri globali di semplice
determinazione.
Il parametro che viene spesso utilizzato per caratterizzare il
livello di trattamento ossidativo ottenibile negli impianti a
fanghi attivi è il fattore di carico organico inteso come
rapporto fra la quantità di cibo fornita in un certo tempo
alla massa dei microrganismi e la massa stessa.
Con le dovute semplificazioni il fattore di carico organico (Fc)
può essere espresso come:
(SSMA = solidi sospesi totali nella miscela areata)
Confrontando i dati di letteratura con i fattori carico organico
calcolati per tutti gli impianti in esame risulta che tutti funzionano
a basso carico (Fc<0,1).
Con Fc di questo tipo vengono riportate in letteratura (fig. 10.26
pag.365 "Depurazione delle acque" L. Masotti ed. Calderini
anno 1991) indici di produzione di fango di supero pari a circa
0,5 Kg per ogni Kg di BOD5 abbattuto.
Per il nostro calcolo teorico dei fanghi prodotti abbiamo assunto
un abbattimento teorico medio di BOD5 pari a 200 mg/l.
Quest'ultimo dato si assume tenendo presente che il BOD5 del liquame
grezzo da industria tessile ad umido è mediamente la metà
del COD (COD medio 900 mg/l O2; BOD5 450 mg/l O2).
Considerando che il recapito dei reflui depurati erano le fognature
comunali con riferimento tabellare la Tab. C L. 319/76 (BOD5 =
250mg/l O2), l'abbattimento teorico del BOD5 preso
da noi come riferimento dovrebbe essere tale da consentire il
rispetto normativo. Tale valore è stato diminuito di un
10% considerando un rendimento minimo reale dell'impianto del
90%.
La quantità di fango secco si calcola pertanto come segue:
Fango secco Kg = --------------------------------------------------------------------------------------
Per il calcolo nel caso di impianti dotati di filtro pressa si
è assunto un fango all'80% di secco.
Discostamenti alti dei fanghi prodotti rispetto al teorico possono
aversi nel caso in cui i reflui da depurare abbiano caratteristiche
molto migliori di quelle ipotizzate come liquame medio. In questi
casi è stato ricalcolato il teorico di fango prodotto considerando
abbattimenti di BOD5 comunque mai inferiori a 100 mg/l.
Nel caso di impianti chimico-fisici è da tener presente
che generalmente la quantità di fanghi prodotti risulta
leggermente superiore a quanto prodotto nel biologico. Pertanto
è possibile una stima teorica anche per questi ultimi,
nota la quantità di reflui scaricati.
Confrontando le quantità di fanghi smaltiti da ciascuna
azienda rispetto ai teorici calcolati con l'indice sopra determinato
abbiamo verificato quanto riportato in figura 3.
Figura 3 - Percentuale di produzione fanghi rispetto al teorico
Scostamenti superiori al 50% rispetto al teorico hanno poi dato
luogo ad ulteriori verifiche nelle relative aziende ed in due
casi questo ha permesso di evidenziare addirittura comportamenti
antigiuridici.
Molte delle ditte controllate nel corso dell'intervento di comparto
articolato dal 1992 al 1995 hanno provveduto a revisionare in
maniera consistente o addirittura modificare l'impianto fino ad
allora in uso.
Dopo gli interventi di ottimizzazione le quantità di fango
prodotto si sono avvicinate a quanto previsto teoricamente.
Un altro possibile protocollo per verificare il corretto funzionamento
dell'impianto di depurazione potrebbe prevedere la determinazione
della microfauna dei fanghi attivi e la determinazione dell'indice
biotico del fango.
In sintesi analizzando le specie biologiche associate al fango
attivo si riesce a definire la performance biologica degli impianti
di depurazione assegnando dei valori numerici a seconda dei protozoi
presenti, ciliati flagellati ecc. Il tutto con una attrezzatura
relativamente semplice in quanto l'analisi si effettua attraverso
una conta numerica delle specie al microscopio ottico.
Valutazioni finali
Visto che il nostro intervento aveva avuto origine da una
criticità igienico ambientale sul territorio sono state
verificate le nuove condizioni dei corsi d'acqua recettori dei
reflui delle attività tessili e le relative fognature pubbliche.
E' stato così messo in evidenza un netto miglioramento
della qualità di tali acque riassunto nelle figure 4
e 5.
Figura 4 - Qualità dei recettori prima dell'intervento
Figura 5 - Qualità dei recettori dopo l'intervento
Interventi sul processo di lavorazione per la minimizzazione
del rischio ambientale
A seguito dei buoni risultati raggiunti nel piano mirato articolato
nelle due fasi di verifica del ciclo produttivo con individuazione
dei punti di rischio ambientali in relazione al ciclo di depurazione
dei reflui idrici e di predisposizione di protocolli minimi gestionali
per garantire la verifica del corretto funzionamento di tale processo,
è emersa l'esigenza di approfondire le conoscenze direttamente
sul processo e sulle materie prime utilizzate.
Sono stati pertanto predisposti approfondimenti bibliografici
sui prodotti chimici impiegati nei vari trattamenti di nobilitazione
tessile utilizzando il materiale di letteratura presente oltre
che presso le UU.OO, presso la biblioteca dell'Istituto T. Buzzi
di Prato e presso le aziende che svolgono attività ad umido.
Le informazioni riportate, disponibili sugli effetti di tali prodotti
chimici sulla biomassa, risultano purtroppo scarse e non approfondite
quanto invece dovrebbero.
Le informazioni reperite hanno fornito indicazioni che già
potevano essere preventivamente ipotizzabili su alcuni prodotti
chimici ed hanno inoltre sollevato dubbi su altri che in prima
istanza non erano stati considerati fonte di interazione negativa
in fase depurativa.
Pertanto l'ultima fase del piano dovrebbe prevedere la minimizzazione dei rischi operando sul processo produttivo attraverso la sostituzione o l'uso razionalizzato delle materie prime.
Redazione curata da:
A.R.P.A.T. Dipartimento provinciale di Firenze c/o Azienda U.S.L.
10 Firenze Nord-Ovest presidio Via Corsi Salviati 13 Sesto F.no
Gramigni Daniele, Perito Chimico Op. prof. Vigilanza Sanitaria
Botticelli Sandra, Chimico Op. prof. Vigilanza Sanitaria
Autori dell'intervento:
A.R.P.A.T. Dipartimento provinciale di Firenze c/o Azienda U.S.L. 10 Firenze Nord-Ovest presidio Via Corsi Salviati 13 Sesto F.no
Piero Biancalani, Chimico Dirigente I liv.
Silvia Becagli, Perito Chimico Op. prof. Vigilanza Sanitaria
Carlo Bucelli, Op. prof. Vigilanza Sanitaria
Renzo Carlesi, Perito Chimico Op. prof. Vigilanza Sanitaria
Elisabetta Ciullini, Perito Chimico Op. prof. Vigilanza
Sanitaria
Daniele Gramigni, Perito Chimico Op. prof. Vigilanza Sanitaria
Danella Piccini, Perito Chimico Op. prof. Vigilanza Sanitaria
A.R.P.A.T. Dipartimento provinciale di Firenze c/o S.M.P.A. Via Ponte alle Mosse 211, Firenze - U.O. Chimica Ambientale III
Elisabetta Pezzatini, Chimico Dirigente I liv.
Fabio Petrini, Chimico Dirigente I liv.
Stefania Tozzetti, Chimico Dirigente I liv.
Si ringrazia il Prof. P. Miraglino, Preside dell'I.T.I.S. T. Buzzi
di Prato per aver messo a disposizione il materiale bibliografico
della biblioteca dell'Istituto.
Si ringrazia inoltre il Prof. Elio Cocchi per i suggerimenti sulla
realizzazione dell'intervento.
Sesto Fiorentino, Marzo 1996
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Analisi del procedimento di candeggio con ipoclorito di sodio
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Aspetti teorici, pratici ed ecologici del post trattamento cationico
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Stampa dei coloranti reattivi senza urea
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Impieghi dei solventi nelle lavorazioni tessili
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Processi puliti nella nobilitazione tessile - Risposte alle domande
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Tinctoria n. 9, settembre 1992, pag. 56-61
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Acque di scarico nel Voralberg
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Valutazione ecologica dei prodotti di imbozzimatura
Tinctoria n. 5, Maggio 1994 Pag. 45-49
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Minimizzazione dell'inquinamento ambientale nei processi di nobilitazione
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