Classi di inquinanti nelle acque

Trattamenti delle acque
Sono dipendenti dalla risorsa e dall’uso finale
•Trattamenti per usi municipali
•Prive di batteri e con
contenuto salino
•Per boiler acque non
dure
•Trattamenti per usi industriali specifici
•Trattamenti di acque di scarico per il rilascio
ambientale o il riutilizzo
Prive di inquinanti
ambientali per fauna o
flora
Non corrosive
1
Trattamento per uso municipale
Trattamento base per acque dure contenenti elevate concentrazioni di
ferro
Aggiunta di calce
(CaO2 o Ca(OH)2)
Per precipitazione di
Ca2+ e Mg2+
Eliminazione di composti volatili
(H2S, CO2, CH4, CH3SH, metaboliti di
batteri)
Ossidazione Fe(II) a Fe (III) insolubile
Coagulante
(solfati di Fe (III) e Al)
aggiunta di elettroliti
2
Rimozione di solidi
•La sedimentazione e la filtrazione per eliminare solidi di grandi
dimensioni
•Griglie di acciaio di 60-70 µm per piccole particelle
La coagulazione per precipitare colloidi:
•Si usano sali di Fe e Al
•Silicati di sodio aiutano la coagulazione
Al idrolizza in acqua
•Fe (II) solfato deve essere ossidato con O2 a pH>8.5
•Fe (III) anidro meccanismo simile con range di utilizzo tra pH 411
•Gli ioni metallici distruggono i virus presenti
•Sono utilizzati elettroliti naturali (amidi, polisaccaridi,
materiale proteico) e sintetici (polimeri anionici e cationici)
3
Rimozione dei solidi_2
La coagulazione-filtrazione è un processo più efficiente
•Per la filtrazione si utilizzaziono sabbia e carbone
•Si usano particelle progressivamente più piccole
Es., filtro rapido su sabbia (sabbia più ghiaia), si pulisce in
“backflushing”
Vasca di
sedimentazione
4
Impianti di trattamento
chiariflocculatore
5
Trattamento per usi industriali
•Può essere usata per raffreddamneto
•Acqua usata per boiler (addolcimento ed eliminazione di sotanze
corrosive)
•Per usi alimentari (priva di patogeni e composti tossici)
È importante la sequenza di utilizzo
per l’uso razionale
(necessità di acque qualitativamente inferiori nel processo)
1. Trattamento esterno (aerazione, chiarificazione e filtrazione)
2. Trattamento interno:
•Eliminazione eccesso ossigeno disciolto( idrazina o solfito)
•Eliminazione di Ca per durezza (agenti chelanti, fosfato)
•Modifica del pH
•Disinfezione per uso alimentare
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Addolcimento dell’acqua_calce soda
Metalli rimossi per evitare precipitati con saponi o calcare che limita le
prestazioni di boiler
Impianti grandi usano il processo calce-soda (Ca(OH)2 + Na2CO3 )
per precipitare Ca (CaCO3) e Mg (Mg(OH)2
Ca presente come bicarbonato→ sola calce
Eliminazione di sali
Elevato pH e soda→
Aggiunta di sali
Conseguenze:
soluzione sovrassatura e alto pH
→ricarbonatazione
I precipitati devono essere rimossi per sedimentazione
Il processo è applicato anche a metalli pesanti in acque di scarico che
precipitano come idrossidi o coprecipitano
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Addolcimento
dell’acqua_scambiatori
Scambiatore cationico
Scambiatore anionico
Non vengono rimossi tutti gli ioni, solo quelli responsabili
della durezza dell’acqua (scambiatore cationici).
Si usano gli zeoliti naturali e scambiatori sintetici forti.
Svantaggio→ produzione di NaCl
Scambiatori deboli si usano per ridurre l’alcalinità
Possono essere usati agenti chelanti
8
Rimozione di Metalli
Ferro e Manganese
Presenti in condizioni riducenti come sali solubili (II)
Sono ossidati a Fe (III) e Mn (IV) per aerazione a pH >8.5 (se presenti
come carbonati)
Si usa cloro o permanganato di potassio
Cloro ossida la sostanza
organica che complessa
i metalli
Rame, cadmio, mercurio e piombo
sono precipitati come solfuri
Altre tecniche usate:
•Elettrodeposizione
•Osmosi inversa
•Scambio ionico
•Cementazione
•Carbone attivo (drogato con chelanti)
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Rimozione di sostanza organica
Contribuisce alla presenza di sottoprodotti di disinfezione –byproductsLa sostanza organica è costituita di sostanze umiche, detersivi, tannini,
composti idrofobici (estraibili in etere), proteine
Si usano principalmente filtri a carbone attivo
GAC (Granular Activated Carbon)
diametro particelle 0.1-1 mm
PAC (Powdered Activated Carbon)
diametro particelle 50-100 µm
500m2/g
•Elevata porosità e sviluppo
superficiale
•Lavaggio in back-flushing
•Rigenerazione a 950°C in vapor
acqueo economica
(ossidazione
di
sostanze
adsorbite con minime perdite)
Si usano anche:
•resine sintetiche come l’amberlite XAD-4
(850m2/g)
•ossidazione con cloro, ozono , acqua ossigenata,
permanganato
10
Rimozione di sostanza inorganica
Principalmente nitrati, fosfati e metalli pesanti tramite:
•Scambio ionico
•Osmosi inversa (membrana di acetato e poliammide di cellulosa)
•Elettrodialisi
•Microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione, dialisi
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Rimozione di sostanza inorganica
Principalmente nitrati, fosfati e metalli pesanti tramite:
•Scambio ionico
•Osmosi inversa (membrana di acetato e poliammide di cellulosa)
•Elettrodialisi
•Microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione, dialisi
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Rimozione del fosforo
Fosforo è fattore limitante per gli autotrofi –crescita a conc. <0.5
mg/L
Presente in acque municipali a livelli di 25 mg/L (ortofosfati,
polifosfati e fosfati insolubili) e in forma organica (p.es fosfolipidi)
Rimosso per trattamento nei:
1. Bacini primari
2. Camera di aerazione di impianto a fanghi attivi
3. Dopo trattamenti secondari
Fosforo è rimosso chimicamente per adsorbimento su allumina attiva
o precipitazione
Esiste anche un
sistema biologico con
Phosphorus
Accumulating
Organisms – (PAOs)
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Rimozione dell’azoto
Presente in acque municipali come ammoniaca o azoto organico
Prodotto dai processi
di trattamento
biologici, forma
gassosa, non
ossidata
•Si può eliminare per “stripping” dall’acqua resa basica a pH>11
•Scambio ionico selettivo
•Si può procedere per ossidazione (nitrificazione), aerando i
fanghi seguita da denitrificazione
12-
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Rimozione dell’azoto
Presente in acque municipali come ammoniaca o azoto organico
Prodotto dai processi
di trattamento
biologici, forma
gassosa, non
ossidata
•Si può eliminare per “stripping” dall’acqua resa basica a pH>11
•Scambio ionico selettivo
•Si può procedere per ossidazione (nitrificazione), aerando i
fanghi seguita da denitrificazione
12-
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Trattamenti reflui
Scarichi municipali sono
costituiti da reflui
domestici e acque di
ruscellamento (possono
essere contaminate da
traffico veicolare)
Scarichi industriali
possono prevedere un
trattamento interno
precedente o un
trattamento alternativo
specifico (per
contaminanti refrattari)
Le acque di scarico devono essere trattate per una varietà di
componenti
•Biologici: patogeni e composti con richiesta di ossigeno (BOD)
•Solidi: schiume, oli, grassi, materiale in sospensione
•Chimici: organici e inorganici
I trattamenti si dividono in primari, secondari e terziari e
coinvolgono processi biologici
Bisogna tenere in considerazione:
• Carico idraulico
• Carico organico (valutato con BOD)
• Carico di nutrienti
• Carico di microinquinanti
• Parametri chimico fisici ambientali
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Wastewater Treatment Plants (WWTPs)
DL n° 152 del
11/05/1999:
Disposizioni sulla
tutela delle acque
dall'inquinamento e
recepimento della
Dir 91/271/CEE
concernente il
trattamento delle
acque reflue urbane e
della Dir
91/676/CEE relativa
alla protezione delle
acque
dall'inquinamento
provocato dai nitrati
provenienti da fonti
agricole
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Wastewater Treatment Plants (WWTPs)
Trattamento
primario
Trattamento
secondario
(fanghi attivi)
Trattamento
terziario
(Contemporaneo
o aggiuntivo)
Linea dei
fanghi
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Trattamenti primari
Rimozione del materiale solido (p.es. sabbie) e insolubile (p.es. oli,
schiume) che può limitare l’efficienza del trattamento biologico
1.
2.
3.
4.
Grigliatura per
rimuovere solidi
(Grosse e fini)
Grigliatura
dissabbiatura (0.2-2 mm)
sgrassatura
sedimentazione primaria
Dissabbiatura per
sedimentazione
naturale
(velocità controllata)
Rimozione di oli
sulla superficie
tramite aria
insufflata
e scrematura19
Vasca di sedimentazione primaria
Negli impianti di
trattamento dei reflui ci
sono due linee:
•Linea delle acque
•Linea dei fanghi
Rimozione dei solidi decantabili e flottabili
•Si aggiungono coagulanti
•Tempo di permanenza 1-3 h
•I fanghi vengono raschiati dal fondo e trasportati verso i successivi
trattamenti
•Si valuta efficienza attraverso misura di BOD (p.es. ridotto a 1/3)
20
Trattamento secondario
Si utilizzano microorganismi per degradare la sostanza organica>
diminuzione del BOD
Ci sono diversi tipi di processo, a film biologico fissato o fanghi
attivi:
Conoscere la
sorgente
(p.es. Me tossici)
•Filtri percolatori
senza bisogno di aerazione
•Biodischi
(Dischi di plastica immersi nel liquame su asta rotante)
•Vasche a fanghi attivi
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Vasca a fanghi attivi
È un meccanismo naturale
controllato, con alta
densità di popolazione
batterica aerobica
Si formano fiocchi di batteri
poi eliminabili per
sedimentazione
Abbattimento
del BOD
Ossidazione del
materiale organico
Sintesi nella
biomassa (60%)
(produzione di CO2 )
(N, P incorporati)
Nelle vasche di aerazione si procede alla nitrificazione Se segue la
denitrificazione può
Nitrosomonas
esserci il bulking
Nitrobacter
I fanghi sono parzialmente ri-immessi nel sistema dopo un’acclimatazione
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Trattamenti terziari
Si usano per abbattere:
•Solidi sospesi (filtri a sabbia, chiariflocculazione)
•Organici disciolti (p.es su Carbone attivo)
•Inorganici disciolti (denitrificazione, defosfatazione)
•Batteri (Disinfezione)
Biologica in ambiente
anaerobo
(Pseudomonas aeruginosa,
Pseudomonas denitrifcans,
Paracoccus denitrificans,
Thiobacillus denitrifcans)
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Smaltimento dei fanghi
Presenti nelle acque di scarico come fanghi organici (da impianti a
fanghi attivi) e inorganici (da trattamenti chimici per la rimozione di
elementi indesiderati).
La fase più importante è la riduzione del liquido del fango
I diversi tipi di fanghi sono:
•Fanghi primari
•Fanghi secondari (biologici)
•Fanghi chimici
I processi principali sono :
•Ispessimento
•Condizionamento
•Stabilizzazione biologica
•Disitratazione
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Smaltimento dei fanghi_2
•Ispessimento (per gravità, flottazione, centrifugazione)
•Condizionamento
Condizionato e compresso per gravità o con sali, calce e polimeri o
termicamente
•Trattamento biologico:
Digestione aerobica
Digestione anaerobica
Azione batterica che riduce massa e volume, abbattendo i patogeni
Si può ottenere biogas
•Disidratazione
Naturale: su letti essiccanti di sabbia e ghiaia
Meccanica: filtrazione (filtropressatura, nastropressatura, filtrazione
sottovuoto) e centrifugazione
Può eventualmente seguire essiccamento o incenerimento
Lo smaltimento prevede:
•Incenerimento
•Sversamento in oceani
•Interramento (discariche)
•Riutilizzo in agricoltura
Controindicazioni:
•Metalli pesanti
•Patogeni
•Elementi nutritivi
25
Smaltimento dei fanghi_3
Smaltimento anche delle acque
laterali dei fanghi che vengono riimmesse nelle condotte con
aumento del BOD e solidi sospesi
Per abbattere i patogeni si usa la
digestione aerobica, l’essiccamento
con aria, compostaggio, calce
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Rapporto ispettivo
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WWTPs
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