Prestazione dei trattamenti di Potabilizzazione

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1 Genova, 30 Novembre 2011 Prestazione dei trattamenti di Potabilizzazione Prof. Giuliano Ziglio Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Università degli Studi di Trento giuliano.ziglio@ing.unitn.it

2 Sommario 2/18 Trattamenti di potabilizzazione ed Interferenti Endocrini Livelli di concentrazione IE in ingresso ed in uscita negli acquedotti monitorati Le prestazioni di rimozione Valutazioni e strategie future

3 3/18 Numerose ricerche / indagini (a partire dagli anni 2000) sul destino degli IE negli impianti di potabilizzazione Impianti di trattamento, impianti pilota, impianti a scala di laboratorio( differenti metodologie e differenti finalità ) Principali conclusioni e valutazioni: 1. Processi convenzionali/tradizionali di potabilizzazione meno efficaci dei processi di Ossidazione Avanzata (O 3 + H 2 O 2 e UV+ H 2 O 2 ) 2. Processi di Ossidazione Avanzata i più efficaci nei confronti degli IE (anche i più resistenti )

4 Principali conclusioni e valutazioni: 4/18 3. Efficienza degli usuali processi di disinfezione (in ordine crescente : ozono >> cloro libero >> cloro -ammina >UV (40 mj/cm 2 ) 4. GAC/BAC molto efficaci nei confronti degli ormoni endogeni umani ( biodegradabilità ) 5. Struttura chimica IE determinante per il destino dei singoli IE ( efficienza rimozione mediante processi / meccanismi chimici, fisici, chimico/fisici e biologici : singolarmente o in sinergia ) 6. Trattamento di potabilizzazione come processo multibarriera

5 Barriere di trattamento convenzionali ed avanzate : condizioni ottimali di funzionamento e parametri rilevanti Trattamento Filtrazione Processi di coagulazione - flocculazione Pretrattamenti naturali Lagunaggio - stoccaggio Prelievo tramite bank-filtration Disinfezione ossidazione Cloro Ozono Condizioni ottimali per rimozione IE Processo poco efficiente anche se ben gestito Minimo giorni di ritenzione idraulica 5/18 Parametri rilevanti: tempo di contatto, residuo di cloro libero dopo contatto, ph, T 1-1,5 mg/l per 24 minuti Ossidazione avanzata O 3 / H 2 O 2 UV / H 2 O 2 Adsorbimento GAC/BAC 0,4 0,7 mg H 2 O / mg O 2 3 per 5-10 min > 200 mj/cm 2 ; > 4,5 mg/l H 2 O 2 Parametri rilevanti : tipo di GAC utilizzato, tempo di contatto > 10 minuti, gestione ciclo di esaurimento (competizione con NOM)

6 Schemi trattamento degli impianti monitorati 6/18 Codice Impianto K Q W Z Y X Filiera di trattamento Pre-ossidazione ( KMnO 4 / NaClO) Chiari-flocculazione Filtrazione rapida Disinfezione finale (NaClO) Pre-ossidazione (NaClO/ClO 2 ) Chiari-flocculazione Filtrazione rapida Disinfezione finale (NaClO/ClO 2 ) Pre-ossidazione(O 3 ) Filtrazione diretta Ossidazione intermedia ( O 3 ) GAC Disinfezione finale (ClO 2 ) Pre-ossidazione (ClO 2 ) Chiari-flocculazione Ossidazione intermedia (ClO 2 /NaClO) Filtrazione rapida Ozonazione GAC Disinfezione finale (ClO 2 ) Pre-sedimentazione Pre-ossidazione(O 3 ) Lagunaggio Ossidazione intermedia(o 3 ) Chiari flocculazione Filtrazione rapida Ozonazione GAC Disinfezione finale (NaClO) Chiariflocculazione Filtrazione rapida Ozonazione GAC Disinfezione finale (ClO 2 )

7 Concentrazioni IE : ingresso impianti (valutati complessivamente) IE Minimo [ng/l] Massimo [ng/l] Valore medio [ng/l] Mediana [ng/l] Frequenza di rilevamento 7/18 N campioni 17β-estradiolo ,6 6, Estrone 0,3 19,5 3,08 0, Bisfenolo A 54, , , ,45 45, octilfenolo Concentrazioni IE : uscita impianti (valutati complessivamente) IE Minimo [ng/l] Massimo [ng/l] Valore medio [ng/l] Mediana [ng/l] Frequenza di rilevamento N campioni Estrone 0,4 8,8 2,06 0, Bisfenolo A 63, , octilfenolo ,5 219, β-estradiolo 3,1 3,45 3,27 3, αetinilestradiolo 17αetinilestradiolo

8 Commenti 8/18 Non incluso Nonil - Fenolo : dati non congruenti, contaminazioni non facilmente controllabili, possibili cessioni da materiali degli Impianti 17β ed Estrone : IE maggiormente riscontrabili nelle acque grezze > 47%nei 33 campioni analizzati) Estrone e Bisfenolo : IE maggiormente presenti nelle acque trattate ( 22,5% e 14% dei 35 campioni analizzati ) 17α e 17β : IE meno rilevati in acque trattate I casi di studio aggiuntivi sono perfettamente in accordo con tali risultati

9 Classificazione degli impianti di potabilizzazione in base al livello di vulnerabilità della risorsa utilizzata ed alla tipologia delle tecnologie presenti 9/18 Codice Impianto di potabilizzazione Livello risorsa Livello Impianto Z 3 3 X 3 3 Y 2 3 K 2 3 Q 2 2 W 3 3

10 Concentrazioni (minima, massima, media e mediana) e numero di ritrovamenti di IE nelle acque grezze classificate per livello di vulnerabilità 10/18 Livello 2 Livello 3 IE Min (ng/l) Max (ng/l) med (ng/l) 50%ile (ng/l) n Min (ng/l) Max (ng/l) med (ng/l) 50%ile (ng/l) n 17β 3, ,7 9, ,5 8,6 5,6 12 Estr 0,4 19, ,3 5,6 1,7 0,7 8 Bisf A , ,

11 11/18 Commenti Considerati solo IE con frequenze di ritrovamento 8% 17β e Bisfenolo A : maggiore frequenza in risorse superficiali di Livello 3 Disomogeneità e incongruenze dei dati quando valutati in termini di concentrazioni ( Max, media, 50%ile ) Problematiche metodologiche Accuratezza classificazione vulnerabilità delle risorse Complessità contesto ambientale

12 Prestazioni di abbattimento degli IE selezionati negli impianti di potabilizzazione monitorati 12/18 Valutazione indipendente dalla classificazione della vulnerabilità della risorsa (tecnologie di trattamento adeguate alla tipologia di risorsa ) Campioni istantanei in ingresso ( IN ) ed in uscita (OUT ) Non considerato HRT nel prelievo dei campioni OUT Valutati solo IE con frequenze IN > 8% Utilizzati solo coppie di dati IN e OUT congruenti Con livelli IN e OUT quantificabili ( > LOR ) Prestazione misurata Con livelli OUT non quantificabili ( > LOR ) Prestazione stimata massima >

13 13/18 Prestazioni abbattimento IE negli impianti monitorati IE N Prestazioni misurate Massima prestazione stimata 17β-estradiolo >98 Estrone 15 12,5 87 >98 Bisfenolo A 6 66,5 89,7 >99 17α-etinilestradiolo 2 >96

14 Commenti 14/18 Prestazioni di abbattimento di 17β Estradiolo (85%- > 98%) più elevate di quelle osservate per Estrone (12,5 %- > 98%) Estrone come potenziale indicatore di efficacia dei trattamenti di potabilizzazione per la classe degli ormoni steroidei (maggiori concentrazioni IN e maggiore attività estrogenica )

15 Valutazione concentrazioni residue di IE : approccio tossicologico tradizionale e fattori di sicurezza 15/18

16 Quale Atteggiamento/Strategia per i Gestori di Acquedotti? (Ciclo integrato dell acqua) 16/18 Gestire la problematica degli IE ispirandosi ai concetti del Water Safety Plan (WHO ) Livello di vulnerabilità della risorsa sfruttata Proteggere/ ridurre livello di contaminazione Valutare prestazioni degli impianti di trattamento in funzione dei rischi Monitoraggi e verifiche

17 Quale Atteggiamento /Strategia per i Gestori di Acquedotti? (Ciclo integrato dell acqua) 17/18 Prioritario Riduzione degli apporti di IE da scarichi urbani/civili (ridurre /controllare impatti documentati su organismi acquatici ) Interventi sulle prestazioni degli impianti di trattamento dei reflui urbani Proposta : studiare fattibilità dell impiego dei test biologici sulle acque grezze (la risorsa utilizzata ) come sistema di attenzione/allarme nel ciclo idropotabile

18 Genova, 30 Novembre 2011 Prestazione dei trattamenti di Potabilizzazione Prof. Giuliano Ziglio Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Università degli Studi di Trento giuliano.ziglio@ing.unitn.it