PPRROOWWAATTEERR

“Sustainable water management in the textile wet industry through an innovative treatment process for

waste water reuse”

Project LIFE04 ENV/IT/000583 co-funded by the European Commission

INTRODUCTION The use of water for industrial needs is an issue of great interest for the whole European Union in terms of environmental, social and economic impact. It concerns in particular some industrial sectors, like the textile wet industry, which needs a huge amount of freshwater for its production activities. It has been evaluated that a textile wet industry needs 200-500 litres of freshwater in order to produce 1 kg of finished product. Surfactants, softening agents, dyestuffs and other auxiliaries, used in the textile mills during washing, dyeing and finishing of yarns, fabrics and clothes, are partly released into the effluents, which therefore are often characterised by a high pollution load.

As established by the legislation since many years, such wastewaters need a proper treatment process in order to avoid pollution problems due to their discharge into the public sewage or into surface basins. In order to reduce the environmental impact, in the last few years the control and the management of the industrial effluents in Europe is becoming more tightening and the demand for treatment systems which allow the wastewater reuse is pressing, in agreement with the European Directives 96/61 (IPPC, “Integrated Pollution Prevention and Control”) and 2000/60 (“Water Framework Directive).

The interest towards the reuse of wastewaters arises from the necessity of many industries to face drought periods, during which the freshwater is insufficient (if not quite absent) and therefore to be assigned to drinkable use. In this context, the possibility to re-use treated wastewater, even only partially, allows to resolve the problem of the water availability and, at the same time, to reduce the purification costs, in case such effluents were fed to a centralised plant.

Therefore, as it is happening within other industrial sectors, such as the pulp and paper industry, also the textile industries are feeling more and more the requirement to equip themselves with treatment systems that allow partial or a total reuse of their own effluents. The project PROWATER (2004-2007), co-funded by the European Commission within the LIFE Environment Programme, has been planned and realised in this context. Aim of the project was the evaluation of the technical and economic feasibility of an innovative treatment system which applies physical-chemical processes and cross-flow filtration in order to recycle effluents from textile wet industries.

THE PARTNERSHIP

The project PROWATER was developed thanks to a tight collaboration among different Italian partners: Tecnotessile – National Society of Technological Research, based in Prato, textile wet industries based in Tuscany (MA-VI, Vignali and Fin-Mode) and Piemonte (LIT), a technology provider with expertise in cross-flow filtration (Filterpar), the industrial association of Prato (Unione Industriale Pratese, UIP) and ENEA – the Italian National Agency for Energy, Environment and new Technologies.

Tecnotessile is a research and consultancy company which promotes the development of innovative technologies to improve the

competitiveness of the textile sector. Tecnotessile managed the technical activities and the dissemination programme of the project.

Four textile wet industries, which are small and medium enterprises, tested as end-users the proposed purification system through prototypes installed in-situ. Industrial partners also shared their internal chemical laboratories and some of their productive units for the testing of the reuse of

the treated wastewaters. Each industry of the partnership is dealing with a particular textile wet process, so four different case-studies were carried out. Filterpar is a company operating in the water treatment sector that develops cross-flow filtration processes with membranes. Within the project, it supported the technical personnel of the other partners for the selection of the best process parameters concerning the ultra-filtration flat membrane units. UIP and ENEA, together with Tecnotessile, planned and performed the dissemination activities of the project, at local and European level, through the organization of seminars and of workshops and through the trans-national network of the Innovation Relay Centres.

MA-VI (Dyeing, Italy)

End-user

Vignali (Finishing, Italy)

End-user

LIT (Washing, Italy)

End-user

Fin-Mode (Dyeing/Finishing, Italy)

End-user

Unione Industriale Pratese (Industrial Association, Italy)

Dissemination

ENEA (Governmental Agency, Italy)

Dissemination

FILTERPAR (Water Treatment, Italy)

Technology provider

TOTAL BUDGET: 2,2 million euro CE CONTRIBUTION: 1,1 million euro PROJECT DURATION: 29 months (2004–2007)

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OBJECTIVES OF THE PROJECT The general aims of the project were:

- To demonstrate the technical and economical feasibility of the proposed treatment process for textile wastewaters;

- Evaluation of the large scale transferability of the purification system in order to contribute to the environmental policy of the European Union;

- To develop a general operative procedure “handbook” for selecting and managing the proposed process;

- Dissemination of the results reached within the project at national and European level.

THE PROCESS The developed purification system is composed of a sequence of treatments:

- Balance tank, in order to allow the homogenization of the wastewaters to be treated;

- Clarification (coagulation + sedimentation or coagulation + flotation) and filtration with sand, aimed at a massive reduction of the pollution load;

- Cross-flow filtration with flat membranes for the complete removal of suspended solids and turbidity;

- Advanced chemical oxidation with ozone, which allows the oxidation of the residual dyestuffs and a disinfection of the water.

Four different pilot plants - having a high automation degree and in-let flow rates ranging from 5 to 10 m3/h - were realized. The prototypes were installed in four textile mills (end-users): - a dyeing mill, - a finishing mill, - a washing mill, - a dyeing/finishing mill. After the optimization of the process parameters for each section of the prototypes, the recycle tests with treated wastewater were performed through lab- and industrial-scale machineries.

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Treated waste water for recycle

CCoonncceennttrraattee

Effluent

THE RESULTS Performance of the overall prototypes and of each installed component were evaluated through the physical-chemical characterization of the wastewaters before and after each purification step.

In particular, we considered the following pollution parameters which are significant for textile wastewaters: turbidity; colour; total suspended solids (TSS); total surfactants (TS); chemical oxygen demand (COD).

The obtained removal (%) for the four case-studies are in line with expected values: COD removal: 60%; Total Surfactants removal: 50%; Colour removal: 85%; Total Suspended Solids removal: 95%; Turbidity removal: 90%. Some prototypes had even better

purification performance, that is, the pollution removals overcame the expectations.

The quality of the treated wastewater and the feasibility of the water reuse were evaluated through recycle tests, which concerned different textile wet processes (dyeing, washing and finishing).

At the end of the experimental campaigns, it was demonstrated that the treated wastewaters are good for partial reuse within textile wet processes. According to the results of the activities realised within each case-study, it turned out that the purified effluents could be used in mixture up to 40% to freshwater to realise textile wet processes. In some cases, i.e. some washing processes, total recycle is possible.

Operating costs of the prototypes are very interesting, especially if in the near future the cost of the freshwater and of the treatment in centralized plants will increase. At the four case-study sites involved in the project, the operating costs of the system range between 0.78 and 2.37 Euro/m3; the variation depends on the different optimizations needed at each site.

The experimental campaigns demonstrated that the full-scale implementation of the process needs a case-by-case study in order to select the best operating parameters.

Finishing: Removal %

98%

99%

55%

62%

97%

Turbidity

TSS

COD

TS

Colour

Washing: Removal %

99%

98%

82%

87%

Turbidity

TSS

COD

TS

ENVIRONMENTAL IMPACT The full-scale application of the treatment process developed within the PROWATER project can have interesting effects in terms of environmental impact. The saving of freshwater, which can be obtained through the reuse of the treated wastewater, represents the most important result of the project. In fact, the recycle of treated effluents will reduce the freshwater needs, meeting the European policy for the conservation of natural resources. At the same time, the total volume of effluents either sent to centralized treatment plants or directly discharged in surface basins will be reduced, and this will contribute to spread an aware use of the water resources.

SOCIO-ECONOMIC IMPACT Textile companies represent an important industrial sector in the European Union. The annual turnover - realized by beyond 180,000 enterprises with approximately 2 million employees - exceeds 200 billions Euro. The development of systems for the treatment of textile effluents which can be then re-used in the production activities surely contributes to improve the competitiveness and the environmental sustainability of this sector. The companies that will apply this type of technologies will be favoured to obtain the ISO 14000 or EMAS certification, so they will distinguish themselves from the competitors which are less attentive to the environmental policy and therefore they will strengthen their competitiveness.

CONTACTS

Ing. Solitario Nesti Tecnotessile Società Nazionale di Ricerca Tecnologica r.l. Via del Gelso 13, 59100 Prato, Italy; Tel: +39-0574-634040; Fax: +39-0574-634045; e-mail: watertech@tecnotex.it; Sito web: www.tecnotex.it/prowater

Rifinizione Vignali S.p.A. Via Palarciano 90, 59013 Prato, Italy; Tel: +39-0574-682551; Fax: +39-0574-680640; e-mail: rif.vignali@vignali.com

Tintoria MA-VI S.r.l. Via Toscana 41/A, 59100 Prato, Italy; Tel: +39-0574-620173; Fax:+39-0574-624121; e-mail: mavi@mavisrl.it

Rifinizione Fin-Mode S.r.l. Via del Molinuzzo 65/H, 59100 Prato, Italy; Tel: +39-0574-623651; Fax: +39-0574-620693; e-mail: finmode@tuttopmi.it

L.I.T. S.r.l. Corso Stati Uniti 41, 10129 Turin, Italy; Tel: +39-011-9755124; Fax: +39-011-9755122; e-mail: info@lit-lavanderia.com

Unione Industriale Pratese Via Valentini 14, 59100 Prato, Italy; Tel: +39-0574-4551; Fax: +39-0574-455288; e-mail: a.bitozzi@ui.prato.it

Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente (ENEA) Via Vasco Viviani 23, 56124 Pisa, Italy; Tel: +39-050-3156211; Fax: +39-050 3156231; e-mail: paola.breghi@pisa.enea.it

Filterpar S.r.l. Via Campignano 6, 24020 Bergamo, Italy; Tel: +39-035-706147; Fax: +39-035-706528; e-mail: gnosenzo@filterpar.it

PPRROOWWAATTEERR

“Gestione sostenibile della risorsa idrica nell’industria tessile a umido per mezzo di un innovativo processo di

trattamento finalizzato al riuso delle acque reflue”

Progetto LIFE04 ENV/IT/000583 co-finanziato dalla Commissione Europea

INTRODUZIONE L’impiego di acqua per scopi industriali, in termini di ricadute ambientali, sociali ed economiche, è una questione di grande interesse per l’intera Unione Europea. Questa problematica riguarda particolarmente i settori produttivi, quali le industrie tessili ad umido, che necessitano di elevate quantità di acqua per realizzare le loro attività. E’ stato stimato che nell’industria tessile occorrano da 200 a 500 litri di acqua fresca per produrre 1 kg di prodotto finito. Tensioattivi, ammorbidenti, coloranti e prodotti chimici vari, impiegati nelle industrie tessili per operazioni di lavaggio, tintura e finissaggio di fili, tessuti o capi, si ritrovano in buona parte nelle acque reflue che spesso sono quindi caratterizzate da un elevato carico inquinante.

Come stabilito dalla legislazione da molti anni, tali acque di scarico richiedono un adeguato trattamento depurativo per scongiurare problemi di inquinamento causati dal loro scarico in fognatura o in acque superficiali. Allo scopo di ridurne l’impatto ambientale, negli ultimi anni il controllo e la gestione degli effluenti industriali in Europa sta divenendo più stringente così come è pressante la richiesta di sistemi di depurazione per il riutilizzo dell’acqua, in accordo con le Direttive Europee 96/61 (IPPC, “Integrated Pollution Prevention and Control”) e 2000/60.

L’interesse verso il riutilizzo delle acque nasce anche dalla necessità di molte industrie di dover fronteggiare periodi di siccità, in cui l’acqua fresca è scarsa (se non addirittura assente) e quindi da destinarsi ad uso potabile. In questo contesto, la possibilità di riutilizzare, anche solo parzialmente, le acque reflue depurate, consente alle industrie di risolvere il problema della disponibilità idrica e, parallelamente, di ridurre i costi di depurazione, qualora tali reflui venissero inviati ad un sistema di depurazione centralizzato.

Quindi, così come sta accadendo ad altri settori industriali quali il cartario, anche le industrie tessili stanno sentendo sempre più l’esigenza di dotarsi di sistemi di depurazione che permettano il riutilizzo parziale o totale delle proprie acque reflue.

In questo contesto, è nato ed è stato condotto a compimento il progetto PROWATER (2004-2007), co-finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del programma LIFE Ambiente. Il progetto PROWATER ha avuto come obiettivo principale quello di verificare la validità tecnica ed economica di un processo di depurazione innovativo basato sulla combinazione di trattamenti chimico-fisici e processi di filtrazione tangenziale, per il riutilizzo delle acque reflue prodotte da industrie tessili ad umido.

IL PARTENARIATO

Il progetto PROWATER nasce da una stretta collaborazione tra Tecnotessile Società Nazionale di Ricerca Tecnologica, ubicata a Prato, aziende tessili ad umido situate in Toscana e Piemonte (MA-VI, LIT, Vignali e Fin-Mode), una società fornitrice di sistemi di filtrazione tangenziale (Filterpar), l’associazione di categoria degli imprenditori tessili pratesi (Unione Industriale Pratese, UIP) ed ENEA - Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente.

Tecnotessile è una società di ricerca e servizi che opera per il miglioramento dell’innovazione tecnologica e della competitività della aziende della filiera

tessile ed ha gestito le attività di dimostrazione e disseminazione del progetto. Quattro aziende tessili ad umido, appartenenti alla categoria delle piccole e medie imprese, hanno invece svolto il ruolo di utilizzatori finali (“end-user”) del sistema di depurazione proposto, tramite degli impianti pilota installati in-situ. Le industrie hanno anche messo a disposizione i propri

laboratori chimici e le macchine del reparto produttivo per la conduzione dei test di riciclo delle acque depurate dai prototipi stessi. Ognuna di queste aziende è specializzata in una particolare lavorazione tessile ad umido, quindi sono state esaminae quattro diverse applicazioni. Filterpar, società operante nel settore trattamento acque mediante processi a membrane, ha fornito il supporto tecnico necessario per l’ottimizzazione dei parametri di processo delle unità di ultra-filtrazione a membrane piane. Infine, UIP ed ENEA, insieme a Tecnotessile, si sono occupati delle attività di disseminazione del progetto a livello nazionale ed europeo, attraverso l’organizzazione di seminari e workshop ed avvalendosi del network europeo degli Innovation Relay Center.

BUDGET TOTALE: 2,2 milioni di euro CONTRIBUTO CE: 1,1 milioni di euro DURATA PROGETTO: 29 mesi (2004–2007)

GLI OBIETTIVI DEL PROGETTO Gli obiettivi principali del progetto sono stati i seguenti:

- Dimostrazione dell’efficienza tecnico-economica, dell’affidabilità e della facilità di gestione del sistema di trattamento e riuso di reflui tessili;

- Valutazione della trasferibilità su scala industriale del sistema depurativo proposto a varie tipologie di industrie tessili, per favorire lo sviluppo della politica ambientale dell’UE;

- Definizione di linee guida per un’implementazione efficace nelle industrie del processo di trattamento e riuso proposto;

- Disseminazione dei risultati del progetto a livello nazionale ed europeo, per la diffusione della tecnologia studiata nel settore tessile e per promuovere il riutilizzo anche in altri settori, quali il conciario, l’alimentare e il cartario.

IL PROCESSO Il sistema di depurazione studiato prevede una sequenza di trattamenti depurativi:

- Equalizzazione e stabilizzazione, per assicurare l’omogeneizzazione delle acque da trattare;

- Chiarificazione (coagulazione + sedimentazione oppure coagulazione + flottazione) e filtrazione su sabbia, per l’abbattimento del carico inquinante dovuto principalmente alle sostanze organiche disciolte;

- Filtrazione tangenziale su membrane piane, per la completa rimozione dei solidi sospesi e della torbidità;

- Ossidazione chimica avanzata mediante ozono, per la completa ossidazione dei coloranti ed una sanitizzazione del refluo.

Per la dimostrazione di questo sistema, sono stati realizzati quattro impianti pilota (con portate di 5-10 m3/h), ad elevato grado di automazione. Questi impianti sono stati installati presso gli utilizzatori finali del progetto: - una tintoria, - una rifinizione, - una lavanderia ind.le - una tintoria/rifinizione. Una volta ottimizzate le condizioni operative di ciascuna unità dei prototipi si è proceduto con la conduzione di test di riciclo delle acque reflue depurate prima attraverso test di laboratorio e successivamente con test condotti su scala industriale.

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Acqua Depurata

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Effluente

I RISULTATI Le prestazioni complessive dei prototipi e di ciascuna delle unità di trattamento installate sono state valutate attraverso il campionamento e l’analisi degli effluenti prima e dopo ciascun processo di depurazione.

In particolare per le acque sono stati presi in considerazione i seguenti parametri chimico-fisici che hanno particolare rilevanza per i processi tessili: torbidità, colore, solidi sospesi totali (SST), tensioattivi totali (TT) e Domanda Chimica di Ossigeno (COD).

Le rimozioni percentuali ottenute per i quattro prototipi risultano in linea con le aspettative iniziali (abbattimento di COD: 60%; Tensioattivi Totali 50%, Colore 85%, Solidi Sospesi Totali 95% e Torbidità 90%) ed in alcuni casi di studio sono risultate

addirittura superiori.

La qualità dell’acqua depurata e le reali possibilità di riutilizzo sono state valutate attraverso test di riciclo delle acque in uscita dai prototipi in diversi processi tessili ad umido (tintura, lavaggio e rifinizione).

Al termine delle campagne sperimentali è emerso che le acque depurate con i prototipi hanno un livello qualitativo tale da permettere il loro riutilizzo nei diversi reparti produttivi in aliquote che vanno da un minimo del 40% per le applicazioni di tintura fino ad un massimo del 100% per alcuni processi di lavaggio.

I costi di depurazione delle acque reflue sono da ritenersi molto interessanti, soprattutto in prospettiva di un innalzamento ulteriore dei costi di approvvigionamento di acqua fresca e dei costi di depurazione per lo smaltimento in impianti di trattamento centralizzati. In particolare, è stato valutato che i costi operativi del sistema proposto oscillano da un minimo di circa 0,7 €/m3 fino ad un massimo di circa 2 €/m3 per le aziende coinvolte nel progetto; i costi dipendono ovviamente dal contenuto inquinante dell’acqua da trattare.

Le campagne sperimentali effettuate hanno evidenziato che l’implementazione del sistema depurativo proposto presso un’industria necessita di valutazioni specifiche e che occorre un’ottimizzazione dei parametri di processo per ciascun caso di studio.

Rifinizione: Rimozioni %

98%

99%

55%

62%

97%

Torbidità

SST

COD

TT

Colore

Lavanderia industriale: Rimozioni %

99%

98%

82%

87%

Torbidità

SST

COD

TT

BENEFICI AMBIENTALI L’applicazione su larga scala del processo depurativo sviluppato nell’ambito di questo progetto potrà apportare notevoli benefici in termini ambientali. Il risparmio idrico ottenibile dal riutilizzo dell’acqua trattata rappresenta infatti il risultato più importante legato al progetto PROWATER. Come è facilmente intuibile, il riciclo dei reflui depurati, di cui potrà beneficiare l’azienda che intenderà adottare il sistema di depurazione proposto, ridurrà in maniera consistente il prelievo di acqua di falda o di acquedotto civile, così come auspicato da una politica comunitaria di conservazione delle risorse naturali. Contemporaneamente verranno ridotte le quantità di reflui inviati ad impianti di depurazione centralizzati o immesse direttamente nell’ambiente, contribuendo anche in questo modo alla diffusione di un uso cosciente del patrimonio idrico.

RICADUTE SOCIO-ECONOMICHE L’industria tessile rappresenta un settore industriale importante in Europa. Il fatturato annuo, realizzato dalle oltre 180 mila imprese presenti, supera i 200 miliardi di euro con circa 2 milioni di addetti. Lo sviluppo di sistemi di trattamento per il riutilizzo delle acque reflue prodotte dall’industria tessile ad umido si integra a pieno titolo nelle attività di ricerca volte a migliorare la competitività e la sostenibilità ambientale di questo settore. Le aziende che disporranno di questo tipo di tecnologie, ad esempio, potranno dotarsi di certificazione ambientale ISO 14000 od EMAS, differenziandosi così dalle aziende concorrenti meno attente alle problematiche ambientali e quindi rafforzando la loro competitività.

CONTATTI

Ing. Solitario Nesti Tecnotessile Società Nazionale di Ricerca Tecnologica r.l. Via del Gelso 13, 59100 Prato; Tel: 0574-634040; Fax: 0574-634045; e-mail: watertech@tecnotex.it Sito web: www.tecnotex.it/prowater Rifinizione Vignali S.p.A. Via Palarciano 90, 59013 Prato; Tel: 0574-682551; Fax: 0574-680640; e-mail: rif.vignali@vignali.com Tintoria MA-VI S.r.l. Via Toscana 41/A, 59100 Prato; Tel: 0574-620173; Fax:-0574-624121; e-mail: mavi@mavisrl.it Rifinizione Fin-Mode S.r.l. Via del Molinuzzo 65/H, 59100 Prato; Tel: 0574-623651; Fax: 0574-620693; e-mail: finmode@tuttopmi.it L.I.T. S.r.l. Corso Stati Uniti 41, 10129 Torino; Tel: 011-9755124; Fax: 011-9755122; e-mail: info@lit-lavanderia.com Unione Industriale Pratese Via Valentini 14, 59100 Prato; Tel: 0574-4551; Fax: 0574-455288; e-mail: a.bitozzi@ui.prato.it Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente (ENEA) Via Vasco Viviani 23, 56124 Pisa; Tel: 050-3156211; Fax: 050 3156231; e-mail: paola.breghi@pisa.enea.it Filterpar S.r.l. Via Campignano 6, 24020 Bergamo; Tel: 035-706147; Fax: 035-706528; e-mail: gnosenzo@filterpar.it