Il trattamento avanzato delle acque reflue si riferisce al processo di depurazione successivo utilizzato per rimuovere COD residuo, azoto ammoniacale, colore, solidi sospesi e inquinanti caratteristici dall'effluente dopo il trattamento secondario convenzionale (trattamento biologico o chimico-fisico), al fine di soddisfare standard di scarico più severi o requisiti di riutilizzo. Con il continuo inasprimento degli standard di scarico delle acque reflue, il trattamento avanzato è diventato un requisito fondamentale in molti sistemi di depurazione delle acque reflue.

La sfida del trattamento avanzato risiede nel fatto che gli inquinanti residui nell'effluente dopo il trattamento biologico sono composti organici recalcitranti e difficili da biodegradare—inclusi acido umico, acido fulvico, derivati della lignina, coloranti residui e intermedi, idrocarburi policiclici aromatici e residui di antibiotici. Sebbene la concentrazione di queste sostanze non sia elevata, la loro struttura stabile e la forte inerzia chimica ne rendono difficile l'efficace rimozione con metodi convenzionali.

I metodi tradizionali di trattamento avanzato presentano ciascuno i propri limiti:

Adsorbimento su carbone attivo: efficace nell'adsorbire la sostanza organica recalcitrante, ma si limita a "trasferirla" piuttosto che a "eliminarla"; il carbone saturo diventa un rifiuto pericoloso e i costi di rigenerazione sono elevati.

Ossidazione Fenton: elevato potere ossidante, ma richiede l'aggiunta di grandi quantità di H₂O₂ e Fe²⁺, producendo grandi quantità di fanghi ferrosi (rifiuti pericolosi), con costi operativi elevati.

Separazione a membrana (UF/RO): può trattenere gli inquinanti nel concentrato, ma produce un 20%–30% di concentrato ad alta concentrazione, che richiede un ulteriore trattamento.

Questo sistema utilizza la tecnologia di ossidazione elettrochimica, installata a valle di un sistema biologico o di un trattamento chimico-fisico convenzionale come unità di trattamento avanzato, ossidando e aggredendo con precisione la sostanza organica recalcitrante nell'effluente biologico. Attraverso l'ossidazione anodica diretta e i radicali ossidrile (·OH) e altri forti ossidanti generati per elettrocatalisi, il COD residuo, l'azoto ammoniacale e il colore che non possono essere rimossi dai processi convenzionali vengono completamente mineralizzati o decomposti.

L'intero processo consuma solo energia elettrica, non introduce reagenti chimici e non produce fanghi o concentrati. Funziona a temperatura e pressione ambiente, rendendolo un'unità di affinamento ideale (end-of-pipe) per l'upgrade e il trattamento avanzato delle acque reflue.

II. Difficoltà nel trattamento avanzato delle acque reflue e soluzioni offerte da questa apparecchiatura

Difficoltà affrontate	Soluzioni elettrochimiche
Il COD residuo nell'effluente trattato biologicamente è composto principalmente da sostanza organica recalcitrante (acido umico, lignina, composti aromatici, ecc.), trattata scarsamente con i metodi convenzionali.	Il potenziale di ossidazione dei radicali ossidrile (·OH) arriva fino a 2,80 V, in grado di attaccare indiscriminatamente la struttura molecolare stabile dei composti organici recalcitranti, provocandone l'apertura dell'anello e la mineralizzazione.
Gli standard di scarico continuano a diventare più severi e gli impianti esistenti faticano a rispettarli.	Il trattamento avanzato elettrochimico dell'effluente soddisfa facilmente i diversi requisiti di adeguamento e upgrade.
L'effluente biologico presenta spesso elevati livelli di azoto ammoniacale residuo in inverno (i batteri nitrificanti sono inibiti dalle basse temperature), richiedendo un'ulteriore rimozione dell'azoto ammoniacale per il trattamento avanzato.	L'ossidazione elettrochimica dell'azoto ammoniacale non risente delle basse temperature (funzionamento stabile da 0 a 40°C) e la sua capacità di rimozione dell'azoto ammoniacale rimane costante sia in inverno che in estate.
L'effluente biochimico delle acque reflue industriali presenta una colorazione elevata (i cromofori sono difficili da biodegradare), con conseguente scarsa qualità sensoriale e impatto negativo sul successivo riutilizzo.	I processi elettrochimici distruggono completamente la struttura coniugata dei cromofori, producendo un effluente incolore e trasparente con un tasso di decolorazione ≥90%.

III. Principio di funzionamento

L'effluente proveniente dal sistema biochimico o dal trattamento chimico-fisico convenzionale entra nel reattore elettrochimico per una depurazione profonda sotto l'azione degli elettrodi:

(1) Ossidazione profonda della sostanza organica persistente (rimozione profonda del COD)

Il COD residuo nell'effluente biochimico è costituito per lo più da sostanza organica recalcitrante e strutturalmente stabile—acidi umici, acidi fulvici, derivati della lignina, idrocarburi policiclici aromatici, alcani a catena lunga, molecole di coloranti residui, ecc. Queste sostanze non vengono quasi per nulla utilizzate dai microrganismi in un ambiente biochimico convenzionale (B/C < 0,05).

Nel reattore elettrochimico: parte della sostanza organica perde elettroni direttamente sulla superficie dell'anodo e si ossida, distruggendo la struttura molecolare stabile. I radicali ossidrile (·OH) attaccano la sostanza organica recalcitrante in modo non selettivo grazie al loro forte potere ossidante, provocando l'apertura degli anelli aromatici, la rottura delle lunghe catene di carbonio e la decomposizione degli eterocicli. Gli ioni cloruro nelle acque reflue vengono elettrolizzati per generare cloro attivo, che potenzia l'ossidazione della sostanza organica residua. Sostanza organica recalcitrante → apertura dell'anello/rottura della catena → acidi organici/alcoli/aldeidi → ulteriore mineralizzazione in CO₂ + H₂O.

(2) Rimozione profonda dell'azoto ammoniacale residuo L'azoto ammoniacale residuo nell'effluente biochimico viene rimosso tramite un percorso di ossidazione indiretta: gli ioni cloruro vengono elettrolizzati all'anodo per generare cloro attivo, che ossida rapidamente l'azoto ammoniacale in azoto gassoso.

(3) Rimozione profonda del colore Il colore nell'effluente biochimico proviene principalmente da residui di coloranti con strutture cromoforiche stabili, derivati della lignina e sostanze umiche. Sotto l'azione elettrochimica, questi cromofori: le strutture coniugate insature (—N=N—, forme chinoniche, doppi legami coniugati, ecc.) vengono ossidate e spezzate, ottenendo un effluente completamente incolore e trasparente. L'effluente è incolore, trasparente, inodore e sterile.

IV. Vantaggi principali (per il trattamento avanzato delle acque reflue)

Vantaggi	Descrizione
Rimozione precisa del COD recalcitrante	I radicali ossidrile (·OH) possono ossidare e degradare indiscriminatamente vari composti organici recalcitranti presenti nell'acqua.
Denitrificazione profonda simultanea	L'ossidazione simultanea dell'azoto ammoniacale elimina la necessità di un'unità di denitrificazione aggiuntiva; un unico sistema ottiene una rimozione profonda di COD, azoto ammoniacale e colore.
Decolorazione completa	I cromofori vengono completamente distrutti anziché adsorbiti e trasferiti, ottenendo un effluente incolore e trasparente.
Zero prodotti chimici, zero rifiuti solidi, zero concentrati	Nessuna aggiunta di ossidanti o adsorbenti; gli inquinanti vengono mineralizzati in gas e rilasciati, senza produrre inquinanti secondari come fanghi, carbone saturo, fanghi ferrosi o acque reflue concentrate.
Non influenzato dalle basse temperature	L'effetto del trattamento avanzato è stabile nell'intervallo 0~40℃ e il sistema elettrochimico può fungere da garanzia di supporto per assicurare che l'effluente rispetti gli standard quando l'efficienza del sistema biologico diminuisce in inverno.
Funzionamento completamente automatico	Rilevamento online di COD e azoto ammoniacale nell'effluente, regolazione automatica della corrente, nessun intervento manuale richiesto.

V. Parametri tecnici (personalizzabili)

Parametro	Intervallo / Valore
Capacità di trattamento	1 ~ 10.000 m³/giorno (funzionamento modulare in parallelo)
Potenza installata	2 ~ 500 kW (a seconda della qualità dell'acqua in ingresso e dei requisiti di upgrade)
Tensione di esercizio	3 ~ 15 V (CC, tensione di sicurezza)
Tasso di rimozione del COD	50%~80%
Tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale	70%~95%
Tasso di decolorazione	≥90%
Materiale dell'apparecchiatura	PP / Acciaio inossidabile / Titanio
Requisiti dell'acqua in ingresso	Solidi sospesi (SS) ≤ 50 mg/L (l'effluente biologico soddisfa già questo requisito), pH 6~9

Apparecchiature per il trattamento elettrochimico delle acque reflue per il trattamento avanzato delle acque reflue.

VI . Posizionamento nel processo

Opzione 1: Trattamento avanzato dell'effluente biologico

Trattamento biologico secondario (A/O, A²/O, SBR, MBR, ecc.) → Vasca di sedimentazione secondaria → Unità di trattamento avanzato elettrochimico → Scarico conforme agli standard/Riutilizzo per la produzione

Descrizione: l'apparecchiatura elettrochimica è installata direttamente a valle del sistema biologico per trattare il COD residuo recalcitrante, l'azoto ammoniacale e il colore nell'effluente biologico. Questa è la configurazione di trattamento avanzato più standard, adatta per l'ammodernamento di impianti di depurazione municipali, impianti di parchi industriali e vari impianti di trattamento delle acque reflue industriali. Il sistema biologico originale non richiede alcuna modifica; viene aggiunta solo un'unità di trattamento avanzato a valle, con conseguente carico di lavoro ingegneristico ridotto, investimento controllabile e risultati rapidi.

Opzione 2: Ulteriore innalzamento degli standard di scarico

Effluente biologico → Trattamento avanzato convenzionale (conforme agli standard esistenti) → Unità di depurazione elettrochimica → Effluente conforme a standard più severi → Scarico in corpi idrici sensibili o riutilizzo

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