Flocculanti: un elemento fondamentale indispensabile nel processo di trattamento delle acque reflue

Per i professionisti del trattamento delle acque, i flocculanti sono sia uno strumento quotidiano che uno spartiacque tecnico. Il passaggio da "conoscere il nome" a "comprendere il suo meccanismo d'azione e la logica corrispondente" segna l'evoluzione di un ingegnere da operatore a esperto. I tipi di flocculanti disponibili e come distinguerli e usarli correttamente sono un argomento che molti trovano confuso. Oggi, introdurremo brevemente le conoscenze relative ai flocculanti.

 I flocculanti sono attualmente i prodotti chimici più utilizzati nel trattamento delle acque reflue. Sono sostanze che possono ridurre o eliminare la stabilità di precipitazione e la stabilità di polimerizzazione delle particelle disperse nell'acqua, e far sì che queste particelle disperse si coagulino e flocculino in aggregati.

 Come funzionano i flocculanti

1. Le particelle colloidali in acqua sono caratterizzate dalle loro piccole dimensioni, dall'idratazione superficiale e dalla carica elettrica, che conferiscono loro un'elevata stabilità. Quando i flocculanti vengono aggiunti all'acqua, si idrolizzano in colloidi carichi e formano una struttura a doppio strato elettrico con gli ioni circostanti.
2.  Un metodo di agitazione rapida dopo il dosaggio viene utilizzato per promuovere la possibilità e la frequenza di collisioni tra le particelle di impurità colloidali nell'acqua e le micelle prodotte dall'idrolisi del flocculante. Le particelle di impurità nell'acqua perdono prima la stabilità sotto l'azione del flocculante, quindi si raggruppano in particelle più grandi e infine si depositano o galleggiano.
3.  Il processo in cui le particelle di impurità nell'acqua interagiscono con il flocculante, perdendo stabilità attraverso meccanismi come la compressione del doppio strato e la neutralizzazione della carica, e formando micro-fiocchi, è chiamato coagulazione. Il processo in cui i micro-fiocchi si aggregano sotto l'azione di materiali di ponte e dell'agitazione del flusso d'acqua per formare fiocchi, che crescono in grandi fiocchi attraverso meccanismi come l'adsorbimento, il bridging e la coagulazione a spazzata, è chiamato flocculazione.
4.  La combinazione di miscelazione, coagulazione e flocculazione è indicata come coagulazione-flocculazione. Il processo di miscelazione viene solitamente completato in un serbatoio di miscelazione, mentre la coagulazione e la flocculazione avvengono nel serbatoio di reazione.

 Tipi di flocculanti - (Cationici, Non ionici, Anionici)

I flocculanti sono ampiamente classificati in base al tipo di carica elettrica che trasportano. Esistono tre tipi principali:

•  Flocculanti cationici: Questi trasportano una carica positiva e sono efficaci nel legarsi con particelle cariche negativamente. Sono spesso utilizzati quando le particelle in sospensione nell'acqua sono cariche negativamente, o quando è necessaria una carica positiva per neutralizzare la carica di alcuni contaminanti.
• Flocculanti non ionici: Questi non trasportano alcuna carica elettrica e vengono tipicamente utilizzati in acque contenenti poche o nessuna particella carica. I flocculanti non ionici sono favoriti per la loro stabilità su un'ampia gamma di livelli di pH e salinità.
• Flocculanti anionici: I flocculanti anionici, come l'APAM, trasportano una carica negativa e sono generalmente efficaci nel trattamento dell'acqua contenente particelle cariche positivamente o sospese in modo neutro. Sono particolarmente adatti per la rimozione della materia organica, come oli e grassi, e in situazioni in cui il pH è leggermente acido o neutro.

 Gli utenti possono fare selezioni ragionevoli in base alle caratteristiche delle acque reflue. L'uso combinato di flocculanti e apparecchiature per il trattamento delle acque reflue può migliorare l'efficienza del trattamento e risolvere efficacemente le sfide del trattamento delle acque reflue.

 Come selezionare scientificamente i flocculanti

La selezione del flocculante corretto è un processo decisionale scientifico sistematico, non un semplice processo di prova ed errore. Si basa principalmente sui seguenti punti:

•  Analisi della qualità dell'acqua: Il pH, l'alcalinità, la concentrazione di solidi sospesi e la natura delle acque reflue, e il potenziale zeta devono essere prima analizzati. Ad esempio, un pH elevato può influire sull'efficienza dei flocculanti a base di alluminio; i flocculanti cationici sono preferiti per il trattamento dei fanghi organici, che sono tipicamente carichi negativamente.
• Test in beuta: Questo è il passaggio più importante ed essenziale. I test vengono condotti in laboratorio utilizzando un agitatore a più palette per confrontare gli effetti di diversi tipi e dosaggi di flocculanti in parallelo su parametri come le dimensioni dei fiocchi, la velocità di sedimentazione e la limpidezza del surnatante, determinando così la soluzione ottimale.
• Compatibilità con il processo di trattamento: Diversi processi di separazione hanno requisiti diversi per i fiocchi. Ad esempio, i processi di flottazione richiedono fiocchi leggeri e soffici, rendendo adatti i flocculanti ad alta densità di carica, mentre i processi di sedimentazione richiedono fiocchi pesanti e compatti, rendendo preferibili i flocculanti ad alto peso molecolare.
• Considerazione dei costi complessivi: È importante considerare non solo il prezzo unitario del prodotto chimico, ma anche il costo per tonnellata di acqua trattata. A volte, un flocculante più costoso ma altamente efficiente, grazie al suo dosaggio inferiore e ai migliori risultati del trattamento, può avere un costo complessivo inferiore.

 I flocculanti si sono evoluti da un prodotto chimico ausiliario a un mezzo tecnologico fondamentale nei moderni sistemi di trattamento delle acque reflue per ottenere effluenti di alto livello, risparmio energetico, riduzione dei consumi e utilizzo delle risorse. Dagli impianti di depurazione municipali alle varie stazioni di trattamento delle acque reflue industriali, la loro precisa applicazione è direttamente correlata sia ai benefici ambientali che economici. In futuro, con l'aumento dei requisiti di qualità dell'acqua, lo sviluppo e l'applicazione di flocculanti verdi ed ecologici (come i polimeri naturali modificati) e sistemi di dosaggio intelligenti diventeranno importanti direzioni per il continuo sviluppo in questo campo.