La depurazione delle acque nello stabilimento di Fabriano

XVII corso di Tecnologia per Tecnici Cartari
edizione 2009/2010
La depurazione
delle acque
nello stabilimento
di Fabriano
di Gagliardi Carlo
Scuola Interregionale
di tecnologia per tecnici Cartari
Istituto Salesiano «San Zeno» - Via Don Minzoni, 50 - 37138 Verona
www.scuolagraficasanzeno.com - [email protected]
INTRODUZIONE
Il compito di un impianto di depurazione in uno stabilimento di produzione carta è quello di
trattare le acque reflue portandole alle caratteristiche qualitative richieste dai parametri della
legge. Visto che quest'acqua verrà rimessa nel territorio (fiume/ rete fognaria), nel caso delle
Cartiere Miliani (fiume), ad un'analisi visiva l'acqua proveniente dal collettore (tubo) fognario
dello stabilimento appare opaca, bianca con dentro delle sostanze solide in sospensione e in
soluzione. Quest'acqua giunge in una vasca di piccole dimensioni, situata nella parte più bassa
della fabbrica (in modo che tutti gli scarichi, giungano per gravità in questa vasca). Il primo
trattamento effettuato è un filtraggio meccanico grossolano in uno SGRIGLIATORE. L'acqua
viene poi inviata alla vasca di EQUALIZZAZIONE, il cui scopo è quello di rendere l'acqua il
più possibile omogenea (colore, ph, cariche anioniche o cationiche). Il trattamento successivo è
quello di chiarificazione che avviene in un SEDIMENTATORE che con l'ausilio di alcuni
prodotti chimici permette di separare l'acqua dalle sostanze solide. L'acqua in uscita dal
sedimentatore appare ora chiara e prima di sostanze sospese o disciolte ma con degli inquinanti
in soluzione (alto COD). Fino a 4 anni fa circa, quest'acqua veniva scaricata tranquillamente
nel fiume, ma ad oggi le leggi hanno costretto lo stabilimento a migliorare le qualità dell'acqua
aggiungendo un trattamento BIOLOGICO.
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TRATTAMENTO BIOLOGICO
L'acqua è chiara in ingresso, non ha requisiti per essere scaricata in fiume (soprattutto per il
COD alto: massimo di legge ammissibile 180 mg/l). COD = chemical ossigen demand, sarebbe
una prova degli inquinanti, più è alto e più inquina. Quest'acqua possiede COD = 350-400
mmg/l (questo è il valore delle Cartiere di Fabriano). L'impianto è costituito da 2 vasche di
grandi dimensioni in cui l'acqua carica di COD è a contatto con fanghi attivi ricchi di batteri
aerobici, che abbattono il COD stesso. L'elevato volume delle vasche permette un lungo tempo
di contatto tra acqua e batteri necessario al processo. Acqua depurata e fanghi passano
all'impianto di FLOTTAZIONE dove avviene la separazione dell'acqua depurata (COD=50
ossia basso). L'acqua in uscita dal FLOTTATORE viene inviata a un trattamento di
FILTRAGGIO A SABBIA che provvede a separare eventuali insediamenti solidi. A questo
punto l'acqua viene restituita al fiume Giano.
SGRIGLIATORE
È un filtro meccanico a maglie di larghezza di 10 mm circa, che si autopulisce con un pettine
temporizzato ogni 20 minuti di cui denti sfiorano la griglia effettuandone la pulizia. L'acqua in
uscita cade nella vasca OPERA PRESA, i detriti separati vanno a finire in un contenitore lì
accanto. L'azionamento parte automaticamente ogni 2 minuti, invece ogni 20 è comandabile da
una cabina operativa.
OPERA PRESA
Piccola vasca che raccoglie tutte le acque REFLUE dello stabilimento. Non è considerata come
vasca di stoccaggio, ma di raccolta (oltre gli scarichi dello stabilimento, anche i vari scarichi
dei piccoli impianti: quali cotone, centrale termoelettrica e depuratore stesso). La vasca lavora a
livello costante per cui in aumento di livello provoca un aumento di portata delle pompe che
estraggono l'acqua. L'estrazione dell'acqua avviene con 2 pompe centrifughe sommerse. In
questa zona ci sono strumenti per la misurazione di temperatura e portata. Le pompe inviano
l'acqua nella vasca dell'OMOGENIZZAZIONE.
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VASCA DELL'OMOGENIZZAZIONE
Questa vasca ha il compito di omogenizzare l'acqua. E' di grandi dimensioni. L'acqua che viene
tenuta in agitazione mediante GORGOGLIAMENTO di aria che fuoriesce da ugelli posti sul
fondo della vasca. Può essere usata come vasca di emergenza temporanea per lo stoccaggio di
acqua inquinata. In questa vasca possiamo correggere il pH mediante immissione di acido
cloridrico HCl e soda caustica NaOH. Se il suo volume non fosse sufficiente si può collegare a
una seconda vasca di dimensioni ancora più grandi. Il tutto, che poi tramite una pompa
sommersa passa a un SEDIMENTATORE.
SEDIMENTATORE
È un impianto che serve per separare le parti sedimentali contenute nell'acqua facendole
precipitare sul fondo togliendo quindi l'opalescenza ed eventuale colore all'acqua. All'ingresso
dell'acqua viene dosato del policloruro di alluminio (PAC) che ha lo scopo di coagulare i solidi
contenuti formando dei microfiocchi. PAC = cationico, acqua di cartiera leggermente negativo.
Quest'acqua entra nel sedimentatore dalla parte centrale, da sotto, e da lì viene messo un
polimetro anionico che ha lo scopo di raccogliere i fiocchi formati dal PAC formando dei
grossi fiocchi pesanti che tenderanno ad andare a fondo. Questo processo viene aiutato da un
ELICOMISCELATORE che provoca turbolenze nell'acqua, sul fondo, da dove vengono estratti
per mezzo delle pompe volumetriche a vite, e da qui vengono inviate alle presse fanghi. Sul
sedimentatore c'è un ponte girevole che ruota in senso orario sul cui fondo è montata una
raschia che strisciando sulla parte inferiore tiene i fanghi in movimento trascinandoli verso il
centro che è il punto di estrazione. L'acqua privata dalle parti pesanti, stramazza sul bordo
esterno e per gravità và al pozzetto di raccolta delle acque chiarite scorrendo lungo l'anello
esterno del SEDIMENTATORE.
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PRESSA FANGHI
I fanghi provenienti dal fondo del sedimentatore con concentrazione 2,15% vengono inviati a
una pressa di costruzione KUFFERAT costituita da un'addensatore a dischi che separa l'acqua
dal fango flocculato e lo manda in una pressa a vite che schiaccia il fango disisdratandolo e
riducendolo ad un valore di secco di 50-60%. I fanghi in uscita della vite vengono trasportati da
due gruppi di nastri sollevatori direttamente al container previsto per lo smaltimento. L'additivo
di un polimero cationico, migliora la funzione di flocculazione durante tutto il processo.
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IMPIANTO BIOLOGICO
Ha lo scopo di affinare la qualità dell'acqua che proviene dall'impianto chimico-fisico. L'acqua
in ingresso si divide in due vasche di 1200 m3 l'una, che lavorano contemporaneamente ed entra
in contatto con dei batteri aerobici che abbattono gli inquinanti presenti nell'acqua stessa. La
miscela acqua/batteri viene definita fango ottimo. Dopo circa 8 ore di permanenza in vasca gli
inquinanti dell'acqua scendono a livelli accettabili. I fanghi ottimi vengono ossigenati da un
sistema di gorgogliamento d'aria e da un sistema di miscelazione ed agitazione.
SEPARAZIONE DELL'ACQUA DAI FANGHI ATTIVI
L'impianto di separazione dell'acqua dai fanghi attivi opera con il metodo della flottazione,
ossia si tende a far flocculare e galleggiare il fiocco di fango al fine di estrarre l'acqua pulita dal
fondo del flottatore. Il fango è leggero perchè viene fatto formare contemporaneamente dalle
micro-bollicine di aria che ne aumentano il volume. Le micro-bollicine vengono prodotte in un
dissolutore (composto da una bombola che contiene acqua in pressione in cui viene iniettata
aria-compressa). Nel momento in cui l'acqua viene depressurizzata (tolgo pressione) si
sviluppano le bollicine d'acqua. I fanghi attivi che galleggiano sull'acqua pulita vengono estratti
da una COCLEA (cucchiaio che raccoglie materiali galleggianti) e rimandati in una vasca di
ossidazione.
FILTRI E SABBIA
Si tratta di 12 filtri che separano meccanicamente l'acqua proveniente dall'impianto biologico
attraverso un letto (spessore) di sabbia quarzica. Hanno lo scopo di dare certezza di trattenere
eventuali tracce di trascinamenti dei fanghi. L'acqua attraverso i filtri, dal basso verso l'alto,
esce perfettamente pulita alla superficie. La sabbia sporca viene estratta dal fondo del filtro,
inviata ad un cestello elevatore e restituita al filtro stesso nella parte superiore. L'acqua in uscita
dai filtri viene restituita al fiume e, in parte, riutilizzata dallo stabilimento.
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REPARTO CALDAIE CARTIERE MILIANI
È un impianto di cogenerazione (produce corrente e vapore), della potenzialità termica totale di
76.000 Kw. L'energia proviene da un combustibile pulito (gas-metano CH4). La combustione
del metano è considerata pulita in quanto i due costituenti carbonio e idrogeno, si legano
all'ossigeno formando dei non-inquinanti: CO2 e H2O. L'impianto è costituito da due turbine a
gas di costruzione TURBOMACK di 7 megawatt elettrici l'una. Ogni gruppo turbina è
costituito da un compressore di aria che soffia l'aria comburente nella turbina a reazione dove
viene iniettato il gas-metano di combustione. L'insieme, compressore + turbina, fanno girare un
generatore di corrente che produce 7 megawatt. I fiumi di scarico delle due macchine vengono
inviati a 500°C nello scambiatore che converte l'acqua in vapore. Questo vapore ha 80
atmosfere e 500°C e viene inviato ad una terza turbina che a sua volta produce ulteriori 5-6
megawatt che vengono immessi nella rete elettrica. Il vapore di spillamento nella turbina a 4
atmosfere e 220°C viene inviato allo stabilimento per i servizi. Dallo stabilimento ritornano le
condense che vengono stoccate in un serbatoio in attesa di essere pompate nuovamente in
caldaia. Eventuali ripristini di livello d'acqua vengono fatti con acqua distillata (non ha
incrostazioni); se l'energia termica fornita dalla caldaia dai fiumi a 500°C delle turbine non è
sufficiente alla produzione di vapore, due bruciatori forniscono l'energia mancante.
Allegati: 3 schemi
- reparto caldaie,
- reparto depurazione(trattamento di chiarificazione, chimico-fisico)
- reparto di depurazione (trattamento biologico)
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