Caso applicativo di monitoraggio degli effluenti presso un'azienda produttrice di molle

Nel processo di trattamento superficiale delle molle, la fosfatazione viene utilizzata per formare un rivestimento protettivo che previene la corrosione. Questo processo prevede l'immersione delle molle in una soluzione fosfatante contenente ioni metallici come zinco, manganese e nichel. Attraverso reazioni chimiche, si forma una pellicola di sali di fosfato insolubili sulla superficie della molla.

Questo processo genera due tipi principali di acque reflue
1. Soluzione di scarico del bagno di fosfatazione: il bagno di fosfatazione richiede una sostituzione periodica, con conseguente produzione di liquidi di scarico ad alta concentrazione. Tra gli inquinanti principali figurano zinco, manganese, nichel e fosfati.
2. Acqua di risciacquo per fosfatazione: dopo la fosfatazione, vengono eseguite diverse fasi di risciacquo. Sebbene la concentrazione di inquinanti sia inferiore a quella del bagno esausto, il volume è considerevole. Quest'acqua di risciacquo contiene residui di zinco, manganese, nichel e fosforo totale, che costituiscono la principale fonte di acque reflue di fosfatazione negli impianti di produzione di sorgenti.

Panoramica dettagliata dei principali inquinanti:
1. Ferro – Inquinante metallico primario
Fonte: Proviene principalmente dal processo di decapaggio acido, in cui l'acciaio per molle viene trattato con acido cloridrico o solforico per rimuovere le incrostazioni di ossido di ferro (ruggine). Ciò determina una significativa dissoluzione degli ioni di ferro nelle acque reflue.
Motivi del monitoraggio e del controllo:
- Impatto visivo: durante lo scarico, gli ioni ferrosi si ossidano in ioni ferrici, formando precipitati di idrossido ferrico di colore rosso-marrone che causano torbidità e scolorimento dei corpi idrici.
- Effetti ecologici: l'idrossido ferrico accumulato può depositarsi sui letti dei fiumi, soffocando gli organismi bentonici e sconvolgendo gli ecosistemi acquatici.
- Problemi infrastrutturali: i depositi di ferro possono causare l'intasamento delle tubazioni e ridurre l'efficienza del sistema.
- Necessità del trattamento: nonostante la sua tossicità relativamente bassa, il ferro è solitamente presente in concentrazioni elevate e può essere rimosso efficacemente mediante regolazione del pH e precipitazione. Il pretrattamento è essenziale per evitare interferenze con i processi a valle.

2. Zinco e manganese: la "coppia fosfatante"
Fonti: Questi elementi provengono principalmente dal processo di fosfatazione, fondamentale per migliorare la resistenza alla ruggine e l'adesione del rivestimento. La maggior parte dei produttori di molle utilizza soluzioni di fosfatazione a base di zinco o manganese. Il successivo risciacquo con acqua trasporta ioni di zinco e manganese nel flusso delle acque reflue.
Motivi del monitoraggio e del controllo:
- Tossicità acquatica: entrambi i metalli presentano una notevole tossicità per i pesci e altri organismi acquatici, anche a basse concentrazioni, compromettendone la crescita, la riproduzione e la sopravvivenza.
- Zinco: compromette la funzionalità delle branchie dei pesci, compromettendo l'efficienza respiratoria.
- Manganese: l'esposizione cronica provoca bioaccumulo e potenziali effetti neurotossici.
- Conformità alle normative: le normative nazionali e internazionali sugli scarichi impongono limiti rigorosi alle concentrazioni di zinco e manganese. Una rimozione efficace richiede in genere la precipitazione chimica utilizzando reagenti alcalini per formare idrossidi insolubili.

3. Nichel: un metallo pesante ad alto rischio che richiede una regolamentazione rigorosa
Fonti:
- Inerente alle materie prime: alcuni acciai legati, tra cui l'acciaio inossidabile, contengono nichel, che si dissolve nell'acido durante il decapaggio.
- Processi di trattamento superficiale: alcuni rivestimenti chimici o galvanici specializzati incorporano composti di nichel.
Motivi del monitoraggio e del controllo (importanza critica):
- Rischi per la salute e l'ambiente: il nichel e alcuni composti del nichel sono classificati come potenziali cancerogeni. Presentano inoltre rischi a causa della loro tossicità, delle proprietà allergeniche e della capacità di bioaccumulo, rappresentando minacce a lungo termine sia per la salute umana che per gli ecosistemi.
- Limiti di scarico rigorosi: normative come lo "Standard integrato per lo scarico delle acque reflue" stabiliscono le concentrazioni minime consentite per il nichel (in genere ≤0,5–1,0 mg/L), riflettendo il suo elevato livello di pericolosità.
- Sfide del trattamento: la precipitazione alcalina convenzionale potrebbe non raggiungere livelli di conformità; per una rimozione efficace del nichel sono spesso necessari metodi avanzati come agenti chelanti o precipitazione di solfuri.

Lo scarico diretto di acque reflue non trattate comporterebbe una contaminazione ambientale grave e persistente dei corpi idrici e del suolo. Pertanto, tutti gli effluenti devono essere sottoposti a un trattamento adeguato e a rigorosi test per garantirne la conformità prima del rilascio. Il monitoraggio in tempo reale allo scarico rappresenta una misura fondamentale per le aziende al fine di adempiere alle responsabilità ambientali, garantire la conformità normativa e mitigare i rischi ecologici e legali.