Prof. Renato Gavasci

Transcript

1 3 rd Decentralised Conference on Water and Wastewater International Network Conferenza Internazionale Il Futuro dei Servizi Idrici SMAT Gruppo Università di Roma Tor Vergata, Torino, 8 Novembre 2013

2 Introduzione La modifica del regime meteorico in Italia negli ultimi anni ha determinato una riduzione diffusa delle portate idrauliche nei corsi d acqua minori. Questo ha determinato la necessità di aumentare l efficienza di depurazione al fine di garantire il rispetto di limiti allo scarico più restrittivi (ad es. D.M. 185/2003 o Tab. 4, All. 5, D.Lgs. 152/06) Necessità di servire nuovi insediamenti anche decentralizzati. Necessità di ridurre la produzione dei fanghi a causa degli alti costi di smaltimento. Ricorso a tecnologie alternative ai fanghi attivi o modifica degli impianti esistenti con soluzioni che consentono di risolvere i problemi sopra elencati.

3 Tecnologie alternative 1) Membrane Biological Reactor (MBR); 2) UV ed Acido Peracetico come alternative al cloro per la disinfezione; 3) Constructed Wetlands (CWs); 4) Minimizzazione dei fanghi. Applicazioni alla scala reale e confronti con le tecnologie esistenti.

4 Caso 1: MBR in Genzano (Roma), gestito da ACEA ATO2 S.p.A. Obiettivi del trattamento: riutilizzo dell effluente in agricoltura (D.M. 185/03). Caratteristiche impianto: 5000 AE, reflui civili, portata influente 91 m 3 /h in condizioni di tempo asciutto, fino a valori di punta di 220 m 3 /h in condizioni di pioggia. Caratteristiche medie corrente influente: 223 mg/l BOD 5, 600 mg/l COD, 230 mg/l SST, 60 mg/l N tot, 6,5 mg/l P tot.

5 Caso 1: MBR in Genzano (Roma) Caratteristiche impianto MBR: membrane a fogli piatti (Kubota), superficie totale disponibile di 5000 m 2 e poi aumentata fino a m 2, 2 serie di membrane di microfiltrazione (D p =0,1-0,4 μm), concentrazione media della miscela aerata di mg/l

6 SST (mg/l) TSS (mg/l) E% (%) Eff. Rimozione (%) (mg/l O2) COD (mg/l) E (%) Eff. Rimozione (%) Caso 1: MBR in Genzano (Roma) Risultati: efficienze stabili ed elevate per COD e SST (100 mg COD/L e 10 mgsst/l). Per E. coli, con l incremento di superficie è stato possibile soddisfare i limiti di legge. SST ingresso-uscita/eff. rimozione COD ingresso-uscita/eff. rimozione 450,00 100,00 600,00 100,00 400,00 350,00 90,00 80,00 500,00 90,00 80,00 300,00 250,00 200,00 150,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 400,00 300,00 200,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 100,00 50,00 20,00 10,00 100,00 20,00 10,00 0,00 01/11/ /11/ /12/ /12/ /01/ /02/ /03/ /03/ /04/2010 0,00 0,00 01/11/ /11/ /12/ /12/ /01/ /02/ /03/ /03/ /04/2010 0,00 TSS in TSS out E% SST_IN SST_OUT Eff. Rimozione COD in COD out E% COD_IN COD_OUT Eff. Rimozione

7 Caso 2.1: Disinfezione con UV (Ostia, Roma) Caratteristiche impianto: reflui civili, portata media influente m 3 /h, di punta giornaliera m 3 /h, media effluente 10 mg SST/L, media E. coli = (4.500) CFU/100mL. Caratteristiche impianto UV: 112 lampade(14 moduli, ciascuno con 8 lampade), bassa pressione alta efficienza, sistema di pulizia meccanico automatico, controllo con PLC, consumi energetici inferiori a 70 kw, trasmittanza pari al 65% (per 10 mm di spessore).

8 Escherichia Coli (UFC/100 ml) Caso 2.1: Disinfezione con UV (Ostia, Roma) Risultati UV: rispetto limiti attuali; non rispetto limiti futuri a causa dell elevata torbidità (prevista pre-fitrazione). Sintesi dei risultati nel periodo di collaudo 28/6/07-11/10/07 Valori uscita UV-C Lineare (Target attuale) Lineare (Target futuro) Obiettivo attuale (<200 UFC/100 ml alla media) OBIETTIVO FUTURO (< 10 UFC/100 ml alla media) Q (m 3 /h) Portata istantanea (mc/h)

9 Caso 2.2: Disinfezione con PAA (Ostia, Roma) Dose (mg/l) E. Coli in (CFU/100mL) E. Coli out PAA (CFU/100mL) E. Coli out NaOCl (CFU/100mL) E% PAA E% NaOCl < (60) (25) Osservazioni: A dosaggi minori, PAA e NaOCl forniscono efficienze simili; A dosi maggiori, PAA garantisce sempre il rispetto dei limiti per riuso; Il PAA determina un lieve incremento del COD (circa 2.6 mgcod/mgpaa), non osservato con l NaOCl; Il PAA non determina alcun sottoprodotto tossico; a dosi maggiori, l NaOCl è responsabile della presenza di tracce di THMs; Il costo del PAA è ancora piuttosto elevato.

10 Caso 3: Constructed Wetlands (Bahia, Brasile) Caratteristiche impianto: reflui civili, potenzialità iniziale 800 AE, poi aumentata a 1200 AE, portata media giornaliera influente 128 m 3 /d; temperatura media sito C, umidità relativa sito 80-85%. Schema impianto: (1) pre-trattamento di grigliatura e sedimentazione primaria; (2) lagune a flusso sommerso orizzontale (h-ssf); (3) lagune a flusso superficiale (SF) (1/3 della lunghezza nella parte terminale era h-ssf). Gli stadi (2) e (3) funzionavano come 2 linee in parallelo. Era stato progettato anche uno stadio finale di disinfezione con UV, che però non è mai stato installato.

11 Caso 3: Constructed Wetlands (Bahia, Brasile)

12 Caso 3: Constructed Wetlands (Bahia, Brasile) Risultati: crescita rigogliosa della vegetazione, con efficiente degradazione di COD e BOD 5, e anche riduzione elevata della carica microbica e dei solidi totali.

13 Caso 3: Constructed Wetlands (Bahia, Affluente Brasile) Ef. Lg. Mac I VARIAZIONE COLIFORMI TERMOTOLERANTI (UFC/100ml) Ef. Lg. Mac. II Média 1,00E+08 E. COLI Média 1,00E+07 1,00E+06 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+08 1,00E+03 1,00E+02 1,00E+01 VARIAZIONE COLIFORMI TERMOTOLERANTI (UFC/100ml) Affluente Ef. Lg. Mac I Ef. Lg. Mac. II Média Média 1,00E+07 1,00E+00 1ª LINEA DI TRATTAMENTO % RIMOZIONI DE SST ª LINEA DI TRATTAMENTO 100% 1,00E+06 DATA 100% % RIMOZIONI COD ª LINEA DI TRATTAMENTO 2ª LINEA DI TRATTAMENTO 90% 80% 70% 1,00E+05 1,00E+04 90% 90% 80% 70% 90% 60% 50% 1,00E+03 60% 50% 40% 1,00E+02 40% 30% 20% 10% 1,00E+01 1,00E+00 30% 20% 10% 0% 0% DATA TSS DATA DATA COD

14 Tecnologie di depurative alternative Caso 3: Constructed Wetlands (Bahia, Brasile)

15 Tecnologie di minimizzazione dei fanghi Meccanismo Metabolismo disaccoppiato Metabolismo endogeno Predazione di batteri Ossidazione ad alta temperatura Lisi cellulare e crescita criptica Tecniche Aggiunta di prodotti chimici disaccoppianti (A) Aggiunta reattore anaerobico side-stream (A) Bioreattori a Membrana (MBR) (A) Digestione aerobica (F) Digestione anaerobica (F) Impiego di protozoi e metazoi (A) Ossidazione supercritica (F) Ossidazione ad umido (F) Idrolisi enzimatica (A, F) Trattamento meccanico (A, F) Trattamento fisico con ultrasuoni (A, F) Trattamento termico (A, F) Idrolisi chimica e termochimica (A, F) Ossidazione con O 3, H 2 O 2, (A, F) Trattamento elettrico (A, F) Combinazione trattamenti precedenti (A, F) N.B. (A): applicazione in linea acque; (F):applicazione in linea fanghi

16 CONCLUSIONI Numerose soluzioni tecnologiche per l incremento di efficienza e/o di potenzialità degli impianti di depurazione: flusso discontinuo (SBR), biomassa adesa (Biofiltro), biomassa granulare (SBBGR), letto mobile (MBBR) Selezione sito-specifica della tecnologia più idonea (composizione del refluo, destino finale effluente, caratteristiche locali, ecc.) Validazione alla scala semi-industriale