TOP® - Wet Oxidation

Grazie alle proprie competenze interdisciplinari, il Gruppo 3V ha sviluppato la tecnologia TOP® - Wet Oxidation per acque reflue, un processo di ossidazione a umido all'avanguardia impiegato per il trattamento di:

Questa tecnologia è stata denominata TOP® perché opera sulla base dei tre parametri operativi Temperatura, Ossigeno e Pressione.


La tecnologia TOP® - Wet Oxidation si contraddistingue per le seguenti caratteristiche:
  • Consente ai composti disciolti di ossidarsi in acqua (combustione senza fiamma). Qualora la combustione non avvenisse in fase liquida ma in fase gassosa, tali composti si ossiderebbero a temperature molto più elevate;
  • Permette la degradazione totale di composti chimici complessi (99,9%);
  • Riduce ilCOD di circa il 70% e rende altamente biodegradabile il restante 30%, scomponendo le molecole complesse in molecole semplici e perciò trasformando il 100% dei rifiuti non biodegradabili in sostanze altamente biodegradabili.

La tecnologia TOP® è applicabile su scala industriale e presenta le seguenti caratteristiche

1. Funzionamento in continuo

Le operazioni avvengono su cicli continui di 24 ore. Sono previste due fermate programmate all'anno (generalmente una estiva e una invernale)
  • Gestione programmata della manutenzione. Le unità critiche del processo sono previste “in doppio” per massimizzare le ore di marcia dell’impianto.
  • Possibilità di installare sistemi modulari multipli in parallelo per garantire continuità anche durante eventuali interventi di maggiore durata.

2. Elevata automazione

  • Un solo operatore in sala di controllo.
  • Automazione basata su tecnologia DCS

3. Basso consumo di utilities

Energia elettrica:
  • Il consumo di elettricità è principalmente legato alle pompe per l'iniezione di ossigeno e al pompaggio dei reflui all'interno del processo
Energia termica:
  • È fornita dal processo di combustione e dipende dal COD del flusso in entrata
  • Il calore di processo viene recuperato e utilizzato per essiccare la frazione inorganica

4. Modularità

L'architettura del processo consente di espandere in modo semplice la capacità dell'impianto attraverso l'installazione di nuovi moduli di processo che forniscono:
  1. aumento della capacità di trattamento dell'impianto senza interrompere la marcia dell’impianto
  2. gestione ottimale dei ricambi
  3. mantenimento di una struttura compatta che riduce al minimo i costi di revamping

5. Flessibilità

Trattamento di una quantità molto ampia di diversi flussi industriali.


TOP® - Wet Oxidation per acque reflue ha una lunga storia di prestazioni di alto livello su un'ampia gamma di flussi di reflui:

Acque reflue Principio attivo (o stato critico) Riduzione del principio attivo
Coloranti Colore APHA > 99,9%
Detergenti MBAS (tensioattivi anionici)-TAS (tensioattivi non ionici) > 99,9%
Farmaceutica (antibiotici: tetraciclina) BOD/COD=0,02 BOD/COD=0,69
Organica fine (acqua da nitrazione) NITRO-CRESOLO 98,4%
Organica fine (resine fenoliche) Colore APHA -Fenoli 96,5% - 99,9%
Organica fine (anidride maleica) COD 67%
Farmaceutica Cianuri > 99,9%
Bonifica (acqua emungimento piezometri) Composti Clorurati > 87,5%


COD residuo - l'abbattimento degli organo-clorurati è altrettanto importante:


Prova Prima dell’ossidazione a umido Dopo l’ossidazione a umido
Diclorometano pH in ingresso pH in uscita Diclorometano Diclorometano Cloruri Degradazione dei clorurati
mg/l mg/l mg in the vent gas mg/l %
837 70 11,6 9,8 0,8 0,12 60 98,4
838 92 11,6 10,1 1 0,18 72 98,4
828 3500 12,6 10,0 29 5 98,8
830 3500 12,6 6,8 42 7 98,2
1,2 Dicloroetano pH in ingresso pH in uscita 1,2 Dicloroetano 1,2 Dicloroetano Cloruri
833 89 11,4 8,4 1 0,12 70 98,5
834 94 11,4 10,2 1 0,12 70 98,6
822 3500 12,7 5,7 13 2 99,5
821 3500 12,7 5,5 11 1,5 99,6



Abbattimento dei microinquinanti:
da 415 a 84 ng/kg. Abbattimento della tossicità equivalente dell'80%.

Campione in Campione out Abbattimenti
pH 7,0
Densita kg/L 1,20
Cloruri mg/L 27.000
COD mg/L 25.200 6.850 73%
Indrocarburi mg/kg 543 110 80%
IPA mg/kg < 0,1
PCB mg/kg < 0,1
Diossine nanog/kg
415
84 80%
Residuo a 105 °C % 28,3 27,7
Residuo a 555 °C % 24,3 24,8

La tecnologia TOP® è caratterizzata da un’alta sostenibilità ambientale

1. Emissioni estremamente contenute (CO2)

Il processo di ossidazione a umido produce emissioni gassose a bassa temperatura (40-60°C), che equivalgono in massa al 10-12% di quelle generate da un inceneritore. I gas di reazione sono raffreddati e lavati, mentre i gas incondensabili vengono inviati alla caldaia dell’impianto (aria comburente). Le emissioni di gas provenienti dall'impianto TOP® sono molto ridotte, poiché i gas liberati sono composti essenzialmente dall'anidride carbonica che si produce durante la reazione e dall'ossigeno alimentato in eccesso rispetto al COD convertito.

2. Assenza di emissioni nocive

Le emissioni di gas rilasciate dall'impianto sono formate esclusivamente dall'anidride carbonica prodotta durante la reazione e dall'ossigeno alimentato in eccesso rispetto al COD convertito. In seguito alla reazione di ossidazione, che avviene in un reattore che opera ad alta temperatura e pressione, i gas di reazione vengono raffreddati e lavati. Le condizioni di reazione (temperatura, pH, etc.) non consentono la formazione di sostanze pericolose (es. diossine).

3. Assenza di ceneri leggere

A differenza dei processi di incenerimento, il processo Wet Oxidation opera a temperature nettamente più basse e in fase liquida; la frazione inorganica residua resta in sospensione nell'effluente liquido e viene recuperata per decantazione e filtrazione convenzionali.
L'ossidazione a umido non necessita di trattamenti per le emissioni gassose e non genera residui solidi pericolosi sospesi nel gas, da smaltire in discariche speciali (ceneri leggere).

4. Alta degradazione delle sostanze organiche

Elevata degradazione delle sostanze organiche sia dissolte che sospese. Effluente liquido completamente biodegradabile.

Biodegradabilità del COD residuo: esempio di acque reflue derivanti da nitrazione di composti aromatici. Grafico dell'abbattimento del COD. COD reduction graph

5. Ossidazione e stabilizzazione dei metalli pesanti

Nelle condizioni operative del processo, i metalli contenuti nell'alimentazione (non vengono aggiunti altri metalli quali catalizzatori, per esempio) precipitano come ossidi, riducendo drasticamente il contenuto dei metalli stessi nell'effluente liquido.

6. Riutilizzo del residuo inorganico (TOP® Filler) per applicazioni industriali e di edilizia civile

Il residuo inorganico del trattamento di ossidazione a umido diventa TOP® Filler, ovvero materia prima che può essere usata per la costruzione di strade.
Nel 2013 questo residuo solido ha ottenuto la marcatura CE per essere impiegato come filler nei conglomerati bituminosi e in altri materiali simili.
Con ulteriori trasformazioni si possono ottenere i materiali denominati SpheraPor & MicroPor
SpheraPor è un materiale alleggerente caratterizzato da una porosità primaria quasi nulla, in quanto la superficie della sfera si presenta vetrificata. Questa importante caratteristica impedisce l’assorbimento di acqua, qualunque sia il tipo di applicazione nel quale SpheraPor venga impiegato, garantendo così l'elevata leggerezza del manufatto finale. Unita al basso peso specifico, il materiale presenta una resistenza meccanica fino a 5 volte superiore a quella dei prodotti di riferimento attualmente sul mercato; leggerezza e resistenza meccaniche, oltre a elevatissima inerzia chimica, rendono SpheraPor un prodotto fortemente innovativo per i mercati dei calcestruzzi alleggeriti o delle colle, in particolare per l'edilizia.

Nel 2013 questo residuo solido ha ottenuto la marcatura CE per essere impiegato come filler nei conglomerati bituminosi e in altri materiali simili.

Confronto fra TOP® - Wet Oxidation e le altre tecnologie per il trattamento dei fanghi

Recupero Sostenibilità Impatto ambientale Conforme alla buona prassi
Ossidazione a umido 100 percent100% recupero 100 percent0% in discarica 100 percentEmissioni zero 75 percentRiutilizzo della frazione inorganica
Disidratazione + conferimento in discarica 25 percent25% recupero 25 percent75% in discarica 25 percentGrande utilizzo di aree e produzione di percolati 25 percent
Essiccamento + incenerimento 50 percent73% recupero 50 percent3% in discarica 25 percentPotenziali emissioni gassose e ceneri in discarica 75 percentRecupero di energia
Digestione anaerobica 50 percent75% recupero 50 percent25% in discarica 75 percentPossibili problemi di odore 75 percentProduzione di biogas
Vantaggi Livello di accettazione ambientale
Ossidazione a umido
  • totale abbattimento del contenuto organico
  • processo a scarico zero, assenza di composti gassosi nocivi
  • recupero della frazione inorganica per riutilizzo
  • superficie ridotta dell’impianto, assenza di odore
100 percent
Disidratazione + conferimento in discarica
  • bassa accettazione sociale
  • ampie superfici costantemente occupate in modo permanente
  • generazione di percolato
25 percent
Essiccamento + incenerimento
  • bassa accettazione sociale
  • potenziali emissioni gassose nell’atmosfera
  • smaltimento delle ceneri in discarica
25 percent
Digestione anaerobica
  • permanenza di potenziali batteri patogeni
  • odori residui
75 percent
La tecnologia TOP® - Wet Oxidation permette la degradazione totale dei composti chimici.
Premesso che:
  • Il trattamento chimico-fisico dell'acqua normalmente trasferisce i contaminanti dalle acque reflue ai fanghi.
  • Il processo biologico (reattori biologici, digestori anaerobici) non è sufficientemente efficace in presenza di acque ad alto COD e non consente la degradazione dei composti chimici complessi, tossici o recalcitranti
  • Eccetto che per i flussi ricchi di solventi, l'incenerimento non presenta un buon rapporto costi-benefici sui reflui con un contenuto di acqua medio e alto. Oltre alle emissioni nell'aria e alle ceneri leggere, l'inceneritore può anche generare ulteriori contaminanti (diossine e altri microinquinanti)
  • Lo smaltimento dei fanghi in discarica o in ambito agricolo non rappresenta una soluzione sostenibile a lungo termine.

Lo sviluppo industriale della tecnologia TOP® - Wet Oxidation

Nel 1984 è stato realizzato il primo impianto industriale TOP® Multipurpose presso lo stabilimento 3V Chemical di Mozzo (BG). L’unità è in grado di trattare 5 m3/h di acque reflue industriali miste con un carico organico di 50.000 mg/l di COD, raggiunge un abbattimento del COD pari a circa l'80%.

Un secondo impianto industriale, anch’essoTOP® Multipurpose, è entrato in funzione nel 1990 nell'ambito del centro di trattamento di Grassobbio, in provincia di Bergamo (Italia). Inizialmente era destinato a trattare fino a 12 m3/h, ma in seguito è stato potenziato fino a una capacità di 15 m3/h e oggi è di nuovo in fase di ampliamento, per arrivare a una capacità di trattamento complessiva di 18 m3/h. Questo impianto tratta reflui con un carico organico fino a 60.000 mg/l di COD e raggiunge un livello di abbattimento dal 75% all'85% in base alla tipologia di rifiuti alimentati. Ulteriori informazioni sul nostro centro di trattamento

Nel gennaio del 1995 è stato aperto un terzo impianto, il TOP® Class B Dedicated di Porto Marghera (VE), Italia, che tratta acque reflue generate dalla nitrazione del toluene. L'impianto gestisce fino a 2 m3/h di liquido, con un carico di COD di circa 20.000 mg/l, raggiungendo un livello di abbattimento superiore all'80%.

La tecnologia TOP® ha già ricevuto diversi riconoscimenti internazionali

  • 1990 Migliore tecnologia riparativa, ricevuto da ENEA (delegato UE per l'Italia)
  • 2006 BAT (Best Available Techniques - migliori tecniche disponibili), ricevuto da EU-IPPC per O.F.C. (sostanze per la chimica organica fine)