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rapporti - Deliverable

Processi di trattamento delle acque reflue e di reintegro degli impianti termoelettrici.

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Processi di trattamento delle acque reflue e di reintegro degli impianti termoelettrici.

Il trattamento dei reflui provenienti dall’impianto DeSOx, finalizzato alla rimozione degli ossidi di zolfo nei fumi di combustione di impianti termoelettrici, avviene nell’impianto TSD (Trattamento Spurghi Desolforatore), sviluppato per la depurazione di questo tipo di fluidi. Tali fluidi sono caratterizzati dalla presenza di una grande varietà di metalli e metalloidi; in particolare si riscontra una significativa presenza di specie (arsenico, selenio, mercurio, cadmio, ecc.) il cui rilascio all’ambiente è regolamentato dalla vigente normativa. La rimozione di questi contaminanti è quindi un compito della massima importanza, reso arduo dal fatto che alcune specie presentano un comportamento chimico in soluzione piuttosto complesso. In concreto risulta in molti casi difficile assicurare una efficace rimozione dai reflui di alcune specie, ad esempio del selenio, del fluoro e dei composti del boro. A seguito di una indagine conoscitiva svolta relativamente a diversi impianti TSD, avente come obbiettivo sia la comprensione della criticità degli inquinanti dal punto di vista del rispetto delle normative di legge sugli scarichi, che l’individuazione di difficoltà oggettive nella realizzazione di sistemi efficaci e non instabili per la rimozione degli stessi, è apparso conveniente rivolgere l’attenzione sui composti del selenio. Sebbene la sua presenza nei reflui si ponga nel campo di concentrazione tipico delle tracce, la sua rimozione può risultare problematica in particolare se presente nello stato di ossidazione esavalente. L’attività svolta ha avuto inizialmente come fine la comprensione dei meccanismi di formazione dei composti suddetti, in particolare nei fluidi del TSD, al fine di ipotizzare eventuali interventi atti ad impedire la formazione stessa. Successivamente si è proceduto allo studio dei meccanismi e dei processi in grado di rimuovere efficacemente questi composti dai reflui. Come attività preliminare è stata studiata la speciazione del selenio nei vari stadi dell’impianto TSD, utile anche per l’adeguata definizione dell’ambiente di reazione. La speciazione del selenio è stata effettuata utilizzando diversi codici di calcolo di equilibri in soluzione, considerando la reale composizione dei fluidi nei diversi stadi dell’impianto, sulla base di dati analitici relativi a un impianto TSD preso come riferimento. Lo studio dei meccanismi di rimozione del selenio è stato focalizzato sullo studio dei meccanismi chimico-fisici del processo di adsorbimento specifico dei composti del selenio su ossido di ferro idrato, processo attualmente in uso negli impianti TSD in quanto ritenuto il sistema più’ efficace per la rimozione del selenio dalle soluzioni. Scopo del lavoro è la verifica della possibilità di una sua ottimizzazione o, in alternativa, l’individuazione di adsorbenti alternativi in grado di migliorare la resa del processo . L’efficienza dell’adsorbimento è stata studiata al variare di parametri significativi quali il pH della soluzione e le caratteristiche dell’adsorbente in termini di punto di carica zero. Il processo è stato modellato tenendo conto delle costanti termodinamiche delle reazioni di adsorbimento, non considerando in questa fase gli effetti di tipo elettrostatico I dati stimati con il modello utilizzato sono stati confrontati con i dati sperimentali ottenuti nel secondo stadio dell’impianto TSD considerato. Il lavoro svolto porta ad indicare che il punto di formazione del selenio esavalente è da individuare a monte dell’impianto TSD, nell’impianto DeSOx lato acqua o lato fumi, in quanto i risultati ottenuti, sebbene su base puramente termodinamica, tendono a escludere la possibilità di formazione di selenio esavalente nel TSD.

La presenza di selenio ossidato esavalente nei fluidi dell’impianto TSD, sperimentalmente osservata, potrebbe essere giustificato dalla nota lenta cinetica del processo di riduzione del selenio esavalente a selenio tetravalente. I risultati ottenuti sulla base del modello utilizzato per la descrizione del processo di adsorbimento specifico dei composti del selenio su ossido di ferro idrato, mostrano un andamento abbastanza aderente a quanto descritto in letteratura, anche rispetto a ipotesi di meccanismi di adsorbimento avanzati da alcuni autori, secondo i quali è necessaria la disponibilità di un protone da un eccesso di carica dalla superficie dell’ossido o da una specie in equilibrio con l’anione in soluzione perché l’adsorbimento specifico abbia luogo. L’analisi dei risultati evidenzia infatti chiaramente la diminuzione dell’adsorbimento specifico al diminuire dell’acido coniugato dell’anione. Infine i dati ottenuti dal modello considerando condizioni reali di concentrazione (dati sperimentali di concentrazione) sono compatibili con la presenza in impianto di un ossido di ferro idrato con un PZC abbastanza elevato. Complessivamente, è stata evidenziata una tendenza all’aumento dell’adsorbimento specifico dei composti del selenio impiegando ossidi con bassi valori di PZC. In virtù’ dell’obbiettivo desiderato, la possibilità di operare con un ossido caratterizzato da bassi valori di PZC, perseguibile sostituendo il tipo di ossido attualmente in uso o intervenendo sui parametri operativi che ne regolano le modalità di utilizzo in impianto, potrebbe essere un’ipotesi meritevole di un ulteriore approfondimento sia in termini di valutazioni teoriche che di verifiche di tipo sperimentale.

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