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Trattamento di acqua di falda contaminata da DDT e da idrocarburi clorurati

Un impianto di trattamento acqua di falda contaminata con DDT e idrocarburi clorurati in uno stabilimento nel nord Italia con una portata di emungimento di 9600 m³ al giorno

Le premesse

Un'azienda nel nord d'Italia aveva sversato per parecchio tempo acque contenenti DDT in concentrazioni fino a ca. 3 µg/l (ppb) nel Lago Maggiore, mischiate in particolare con legami di ferro con concentrazioni fino a 2-10 mg/l (ppm) e cromo organico con concentrazioni fino a ca. 4,2 mg/l (ppm). Le sostanze nocive, in particolare il DDT e i suoi derivati, si erano depositate nel fango in fondo al lago.

Dal fondo fangoso, le particelle di Plancton avevano trasportato i pesticidi nella catena alimentare umana: i pesci del lago mangiavano il Plancton, assorbendo contemporaneamente anche i pesticidi (DDT, DDD e DDE) che si depositano notoriamente nella materia grassa. La contaminazione è stata scoperta nel 1996 durante un'analisi effettuata su pesci in commercio, provenienti dal lago Maggiore. Per evitare l'accumulo di concentrazioni dannose di DDT nell'organismo umano, venne vietata la pesca commerciale in tutto il Lago Maggiore.

La pericolosità di altre concentrazioni di DDT nell'organismo sta infatti nella sua affinità con le molecole del DNA umano, che può provocare danni genetici.

Gli obiettivi

L'idea di fondo era quella di eseguire una purificazione dell'acqua "alla fonte" mediante emungimento e trattamento dell'acqua di falda prima di re-immetterla nel suo corso naturale. Attraverso la costruzione di una barriera con quattro pozzi di aspirazione e grazie alla falda particolarmente ricca e la grande permeabilità del suolo, si calcolava di poter raggiungere una portata complessiva di emungimento di ca. 400 m³/h.

L'acqua così prelevata doveva essere trattata nell'impianto TAF per abbattere le concentrazioni di sostanze nocive fino ai valori prestabiliti, in particolare

• 0,05 µg/l (ppb) per il DDT,

• 50 µg/l (ppb) per il cloro organico e

• 0,05 mg/l (ppm) per i legami di ferro.

(Il trattamento dell'impianto TAF ha dato poi risultati decisamente migliori e i limiti sono stati, a volte, inferiori al limite di rilevazione.)

Le autorità competenti avevano anche definito anche le condizioni generali per il trattamento e cioè

• l'aspirazione complessiva doveva essere di 350 m³/h

• l'emungimento doveva avvenire in 4 punti (100 : 100 : 100 : 50) m³/h e

• l'acqua trattata doveva essere re-immessa direttamente nel ruscello.

Eliminazione del DDT su scala industriale

In tutto il mondo non esisteva un impianto di trattamento acque di falda per l'eliminazione del DDT di queste dimensioni e quindi non potevamo disporre di dati relativi al processo. Per questo motivo abbiamo iniziato con la realizzazione della configurazione di un impianto in scala in laboratorio, basandoci sui valori chimici e fisici del DDT conosciuti fino a quel momento.

Grazie a questo approccio si ottenne uno schema di processo realizzabile su scala industriale e potemmo quindi procedere al primo esperimento pilota. Utilizzando un quantitativo parziale di acqua contaminata di 5 m³/h, abbiamo studiato il comportamento sinergetico dell'acqua di falda durante il funzionamento dinamico, analizzando la successione delle reazioni passo passo nell'impianto pilota e dimostrando la reale efficacia del procedimento che avevamo in mente.

Uno degli obiettivi più ardui della fase di sviluppo è stata la determinazione e la regolazione dei tempi di reazione dei vari moduli all'interno del medesimo processo, resa difficile in particolare dalle forti oscillazioni dello spettro di sostanze nocive presenti, dipendenti dalle variazioni climatiche di quella zona (pioggia, neve, disgelo).

Nonostante avessimo applicato le disposizioni DIN alla base, fu impossibile ottenere risultati di analisi sovrapponibili dai laboratori indipendenti che collaborarono in parallelo a questo progetto. Per questo motivo è stato necessario realizzare anche un progetto comune per definire un procedimento affidabile per la determinazione quantitativa delle tracce di DDT nei campioni di acqua di falda con una tolleranza di 30 ng/l.

Il trattamento delle acque di falda

L'impianto della ditta PRANTNER è stato concepito per il trattamento delle acque di falda in 3 passi separati, garantendo così il grado di eliminazione delle sostanza nocive in funzione delle concentrazioni di partenza. Questo impianto si basa su una combinazione delle varie tecniche di processo, comprendenti in particolare il trattamento chimico (flocculazione/abbattimento), quello fisico (strippaggio) e quello fisico-chimico (filtrazione/catalisi per contatto).


1a. La flocculazione e l'abbattimento

Eliminazione del ferro (Fe) al 90 %
Eliminazione del DDT al 90 %

• Modulo di deferrizzazione nella fase acquosa

1b. I filtri multistrato

Eliminazione del ferro al 99%

• Deferrizzazione catalitica nel filtro a carbone attivo

2. Il desorbimento e l'adsorbimento

Eliminazione degli idrocarburi clorurati al 99%

• Strippaggio acqua-aria e
• adsorbimento dell'aria di strippaggio su carbone attivo

3. I filtri al carbone attivo

Eliminazione del DDT al 99%

• Adsorbimento con carbone attivo

Grazie alle esperienze fatte con l'impianto pilota da 5 m³/h, la realizzazione dell'impianto è stato progettato su più linee, una volta per diminuire i rischi e in secondo luogo per realizzare al più presto un impianto TAF su scala industriale per il trattamento dei 350 m³ d'acqua richiesti. Per venire incontro al cliente, che aveva fretta di iniziare il trattamento, l'impianto è stato quindi realizzato in 2 fasi:

• Nella prima fase sono state realizzate le due linee parallele da 100 m³ ciascuna (fattore di scala di 20 ca.),
• nella seconda fase sono state realizzate altre 3 linee per arrivare al totale previsto di 400 m³/h.

Pur non disponendo della possibilità di stoccaggio intermedio dell'acqua trattata, il nostro impianto ha, fin dalla messa in funzione, prodotto i valori richiesti. Grazie all'efficace management di progetto abbiamo inoltre potuto rispettare i tempi necessari al cliente, che erano particolarmente stretti. Ogni singola parte di questo impianto, lo sviluppo, il processo di progettazione, la realizzazione, la costruzione, il montaggio e la messa in funzione sono stati realizzati in proprio dalla ditta PRANTNER.

Si tratta di un impianto completamente automatico, con controllo e monitoraggio attraverso un programma SPS e un sistema di visualizzazione del processo. I parametri di funzionamento possono essere trasmessi in remoto in qualsiasi momento.

Autori:
Dr. Stefan Koppe, Jürgen Prantner, Prantner GmbH Verfahrenstechnik, Reutlingen

Pubblicato in:
TerraTech 6 Nov/Dic 1998 (Vereinigte Fachverlage GmbH, Magonza)
CHEManager 1/99 (GIT Verlag, Darmstadt)
Chemie Technik, N. 7 1999 (Hüthig GmbH)

"Questo impianto è stato ampliato nel 2001 dalla ditta PRANTNER GmbH Verfahrenstechnik per il trattamento di un totale di 850 m³/h."