TECNOLOGIE SONOZONO E FOTOSSIDATIVA NEL TRATTAMENTO ACQUE

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Lidia Salvatori
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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE DIPARTIMENTO DI CHIMICA, FISICA E AMBIENTE Gruppo «Inquinamento e Depurazione dell Ambiente» WORKSHOP INTERNAZIONALE RIUSO DELLE ACQUE REFLUE: DALLA RICERCA DI BASE AL TRASFERIMENTO TECNOLOGICO IN AMBITO MEDITERRANEO TECNOLOGIE SONOZONO E FOTOSSIDATIVA NEL TRATTAMENTO ACQUE Giada Rossi, Clara Comuzzi, Daniele GOI Potenza, aprile 2013

2 OBIETTIVO TRATTAMENTO ACQUE DA RECUPERARE Effluenti da primario Disinfezione (coliformi, E.coli, Salmonella spp., Enterococcus spp.) Abbattimento sostanze pericolose (tensioattivi anionici, formaldeide) Mantenere contenuto nutrienti (P, N) RIUTILIZZO

3 TECNOLOGIE APPLICATE OZONAZIONE SONICAZIONE FOTOSSIDAZIONE SINGOLARMENTE IN SERIE

4 schema generale impianto T O 3 Uscita gas depurato dall ozono FV Oz G P A P B C R R A R B L S A AM PM

5 SONICAZIONE TRASDUTTORE AMPLIFICATORE SONOTRODO FLOW- VESSEL

6 OZONAZIONE GORGOGLIATORE REGOLATORE DI FLUSSO REATTORE OZONATORE

7 FOTOSSIDAZIONE LAMPADA MULTILED PIASTRA ALIMENTATORE AGITATORE

8 CARATTERIZZAZIONE ACQUA REFLUA Effluente da primario di impianto di depurazione civile COD (mg/l) fosfato (mg/l) D.M. 2003/185 mg/l COD formaldeide (mg/l) MBAS (mg/l) UV254 (cm-1) TN (mg/l) Fosforo totale 2 0 Aldeidi totali 0.5 Tensioattivi totali 0.5 Azoto totale 15 Salmonella spp. E.coli assente 10 (80%) 100 (valore puntuale max) CFU/100m E+07 1.E+07 7.E+05 9.E+05 Salmonella Coliformi E.coli Enterococchi

9 SONOZONO SONICAZIONE PROCESSO IN CONTINUO Volume trattato: 1 l Frequenza: 24 khz Ampiezza di oscillazione: 20 % Tempo di ritenzione: 6, 12 e 20 Densità energetica degli ultrasuoni: 0.37 kj/l, 0.8 kj/l e 1.3 kj/l OZONAZIONE PROCESSO SEMI-BATCH Volume trattato: 0.8 l Flusso del gas: 3 l/min Dose di ozono: 8.25 mg/min Durata del trattamento: 150, 300 e 600 Ozono fornito: 20, 40 e 87 mg

10 COD COD (dati percentuali) % ozono fornito (mg) TQ US O3 (20mg) O3 (40mg) O3 (87mg) 46 % COD (dati percentuali) 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

11 UV 254 TQ US O3 (20mg) O3 (40mg) O3 (87mg) % UV 254 (dati percentuali) - campioni filtrati 0.45 micron TQ 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l US O3 (20mg) SUVA UV 254 O3 (40mg) O3 (87mg) DOC x % SUVA (dati percentuali) 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

12 Tensioattivi anionici MBAS MBAS (dati percentuali) % % ozono fornito (mg) - campioni filtrati 0.45 micron TQ US 72 % O3 (20mg) O3 (40mg) O3 (87mg) % MBAS (dati percentuali) - campioni filtrati 0.45 micron 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

13 Fosfato 120 fosfato (dati percentuali) ozono fornito (mg) TQ US O3 (20mg) O3 (40mg) O3 (87mg) fosfato (dati percentuali) - campioni filtrati 0.45 micron 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

14 Azoto totale TQ US O3 (20 mg) O3 (40 mg) O3 (87 mg) azoto totale (dati percentuali) 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

15 Carica batterica C arica batteric a (dati percentuali) Carica batterica (dati percentuali) densità di energia ultrasonora (kj/l) ozono fornito (mg) Salmonella spp. coliformi E.coli Enterococcus spp. Salmonella spp. coliformi E.coli Enterococcus spp %

16 Coliformi x 10 7 CFU/100ml 1-2 log 10 coliformi (dati percentuali) % 5 x 10 1 CFU/100ml ozono fornito (mg) O kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

17 Salmonella spp x 10 7 CFU/100ml 1-2 log 10 Salmonella spp. (dati percentuali) % 2 x 10 3 CFU/100ml ozono fornito (mg) O kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

18 Enterococcus spp. Enterococcus spp. (dati percentuali) x 10 5 CFU/100ml 1 log % 4 x 10 2 CFU/100ml ozono fornito (mg) O kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l

19 AFFINAMENTO DELLA DISINFEZIONE FOTOSSIDAZIONE SU ENTEROCOCCHI Volume trattato: 1 ml Dose agente fotosensibilizzante: 20 µm (PCCOx) Tempo di trattamento: 120 Sorgente di luce: lampada multiled blu (470 nm) (penetrante acqua) Fluence rate: 50 W/m 2 (giornata nuvolosa) Una articolata fase di studio della tecnica e delle molecole utilizzate ha preceduto l'applicazione della fotossidazione sulla matrice reale.

20 Enterococcus spp. Enterococcus spp. (dati percentuali) x 10 3 CFU/ml 43 % 81 % 72 % Limite di misurazione O3 (20mg) O3 (20mg) Fotox 0.37 kj/l 0.8 kj/l 1.3 kj/l 5 x 10 2 CFU/ml 9 x 10 1 CFU/ml

21 CONCLUSIONI Gli ultrasuoni come pre-trattamento: a basse frequenze non inducono alcun abbattimento degli inquinanti e della carica batterica, ma hanno unicamente attività meccanica. La disgregazione della sostanza particolata dovuta alla sonicazione rende una parte del materiale organico presente all interno del sistema più facilmente ossidabile da parte dell ozono. Il pre-trattamento sonolitico a basse frequenze consente quindi di aumentare l efficacia ossidativa dell ozono.

22 CONCLUSIONI La tecnologia SONOZONO consente di ottimizzare l'abbattimento di detergenti e carica batterica rispetto all'applicazione singola delle tecniche. I tensioattivi anionici MBAS sono degradati del 72 % utilizzando una densità energetica di sonicazione pari a 0.37 kj/l e 20 mg di ozono forniti (150 di ozonazione), eguagliando l efficacia di un trattamento di ozonazione della durata di 600 (pari a 87 mg di ozono forniti).

23 CONCLUSIONI L'efficienza di disinfezione della tecnologia SONOZONO si manifesta maggiormente su E.coli e coliformi. La categoria di microrganismi su cui l'effetto è meno evidente è quella degli enterococchi. Il trattamento fotossidativo in combinazione al trattamento SONOZONO contribuisce ad incrementare l efficienza di disinfezione dal 43 all 81 %. Fosfato e azoto non subiscono significative variazioni nella concentrazione in seguito al trattamento combinato SONOZONO: le caratteristiche dello scarico, utili ad un reintegro del carico organico in campo agro-industriale, sono quindi preservate.

24 GRAZIE PER L ATTENZIONE! Arrivederci!

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