UTILIZZO DI TRATTAMENTI COMBINATI MEMBRANE/UV PER LA RIMOZIONE DI BATTERI E VIRUS IN EFFLUENTI DEPURATI SPERIMENTAZIONE CON IMPIANTO PILOTA

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1 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone UTILIZZO DI TRATTAMENTI COMBINATI MEMBRANE/ PER LA RIMOZIONE DI BATTERI E VIRUS IN EFFLUENTI DEPURATI SPERIMENTAZIONE CON IMPIANTO PILOTA (1) Paolo Cirello, (1) Pietro Anastasi, (1) Giancarlo Cecchini, () Alessando Zanobini (1) LaboratoRI S.p.A. Gruppo ACEA () ACEA ATO Gruppo ACEA

2 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Poche informazioni sono presenti in letteratura relativamente al reale rischio associato alla presenza di specie virali nelle acque effluenti da impianti di depurazione di reflui civili. In Italia, infatti, non esistono ad oggi studi sulle acque reflue e mirati ad una conoscenza approfondita dei principali generi implicati nelle n infezioni a trasmissione oro-fecale e, poiché la presenza di virus nei liquami varia considerevolmente da sito a sito in relazione all incidenza delle infezioni nella popolazione, al clima e alle condizioni igieniche generali, i dati di letteratura disponibili,, riferiti prevalentemente ad altre realtà geografiche, non sono estrapolabili a realtà con connotazioni diverse in termini climatici e di popolazione.

3 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Durante una precedente linea di ricerca sono state svolte tre campagne di analisi con lo scopo di fornire un quadro di riferimento della presenza p e rimozione dei virus enterici in depuratori di reflui civili caratterizzati da dimensioni e tipologie di trattamento: IMPIANTO A: grande impianto (8 m 3 /s) con due linee di trattamento: pretrattamento, sed.. primaria, biofiltrazione; pretrattamento, sed.primaria,, fanghi attivi, sed.. secondaria. IMPIANTO B: medio impianto (1 L/s) con due linee di trattamento equivalenti: secondaria. pretrattamento, sed.primaria,, fanghi attivi, sed. IMPIANTO C: piccolo impianto ad ossidazione totale ( L/s). Le campagne sono state eseguite in diverse stagioni per un totale e di 9 campioni prelevati nelle diverse sezioni di impianto. Le indagini svolte hanno evidenziato che i trattamenti convenzionali nali non sempre consentono Studio co-finanziatol abbattimento da MIUR progetto n 775 totale Sistema della per la rimozione carica dei virale, virus nei anche processi quando è attiva la fase di disinfezione mediante clorazione.

4 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Percentuale di positività Enterovirus HAV Adenovirus Rotavirus Astrovirus Norovirus Virus enterici analizzati Considerando la ripartizione dei diversi tipi di virus enterici nei campioni positivi si evidenzia che gli enterovirus occupano il primo posto in tutte le stagioni. Il virus dell epatite A (HAV) presenta una percentuale del 8% nel periodo (primaverile-estivo) Gli Enterovirus mostrano la percentuale media dei campioni positivi maggiore ed evidenziano una loro presenza prevalente 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% % 1% % 1a campagna (Inverno) a campagna (Primavera - Estate) 3a campagna (Autunno) Enterovirus Norovirus Astrovirus Rotavirus Adenovirus HAV Gli Enterovirus rappresentano la specie virale prevalente rinvenuta negli effluenti enti degli impianti oggetto di studio, anche se è necessario sottolineare che sono state complessivamente rilevate modeste concentrazioni virali, che attestano un rischio igienico limitato.

5 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Fagi (Log /L) Fagi (Log /L) Biofiltri IMPIANTO A - Linea 1 (biofiltrazione) Biofiltri fin.clorata 1a Campagna (Inverno) a Campagna (Primavera - Estate) finale IMPIANTO B finale fin.clorata Biofiltri fin.clorata 3a Campagna (Autunno) finale 1a Campagna (Inverno) a Campagna (Primavera - Estate) 3a Campagna (Autunno) fin.clorata Enterovirus (MPNCU/L) Enterovirus (MPNCU/L) IMPIANTO A - Linea (convenzionale) Fagi (Log /L) secondario secondario fin.clorata secondario 1a Campagna (Inverno) a Campagna (Primavera - 3a Campagna (Autunno) finale 1a Campagna (Inverno) IMPIANTO C finale a Campagna (Primavera - Estate) finale fin.clorata 3a Campagna (Autunno) I risultati sperimentali indicano che i trattamenti primari sono caratterizzati da una modesta capacità di abbattimento della componente virale. Per contro è stato possibile osservare che il 9 95% 95% di tale componente viene rimossa in particolare dai trattamenti secondari Fagi (Log /L) fin.clorata Enterovirus (MPNCU/L) Enterovirus (MPNCU/L)

6 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Una analisi dello stato dell arte ha evidenziato come i trattamenti attraverso sistemi a membrana e raggi ultravioletti possano rappresentare filiere f di processo con elevate potenzialità nell abbattimento della componente microbiologica. Al fine di verificare la possibile applicazione in scala industriale iale è stato realizzato un impianto pilota composto dalle seguenti unità, utilizzabili singolarmente o combinate tra di loro in diverse configurazioni: Filtrazione a sabbia; Serbatoio di carico; Unità di filtrazione su membrana ceramica (dimensione pori. micron); Unità di filtrazione su membrana in polieteresulfone (taglio 1 KDalton); Unità di trattamento. L impianto pilota è stato installato a valle della sedimentazione e secondaria di un impianto di tipo a fanghi attivi convenzionale.

7 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone LEGENDA 5V Dos.Cloro P V 1V V M F MISURATORE DI PRESSIONE MISURATORE DI PORTATA VALVOLA A SFERA SER 1 lt F F3 M4 11V 9P 16V Acqua di rete 31V M7 F5 PUNTO DI PRELIEVO POMPA CENTRIFUGA POMPA DOSATRICE GALLEGGIANTI 1V 1P V P1 3V F1 M1 P Q=3.6 mc/h.5 Bar M 3P FILTRO AUTOMATICO A SABBIA, 3" SER1 FS 4V 6V Dos.Ipoclorito di Sodio e Soda 1V M.L. PMS M3 13V 1V 4P F4 5P 3V M5 CERAMICA 18V UF A FIBRA CAVA M6 Acqua di rete 8V 7P 6P 15V 8P F6 14V 5V 17V 19V SER3 3V 1P 11P 4V F7 6V 7V.5 mc/h impianto 8V SERBATOIO ACQUA FILTRATA 3 mc 7V Q=6 mc/h.5 bar 9V P3 9V SERBATOIO ACCUMULO SCARICHI mc

8 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Filtro a sabbia con quarzite. Parametri di esercizio: tempo di contatto 13 min velocità a vuoto 7 m/h Membrana polimerica. Parametri di esercizio: Superficie 8 m Taglio mol.are 1KDalton Pressione es..5 bar Sistema. Parametri di esercizio: Dose 4 mj/cm Pressione es..5 bar Membrana ceramica. Parametri di esercizio: Superficie 9.5 m Porosità. micron Pressione es bar

9 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone

10 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Il modulo utilizzato è stata dimensionato per assicurare una dose di energia radiante di 4 mj/cm per una portata pari a.5 m 3 /h. IMPIANTO PILOTA: CONFIGURAZIONE A 1,E+6 CONFIGURAZIONE A 5V Dos.Cloro P SER 1 lt F V 11V Acqua di rete 1V V 1,E+5 31V 3V F1 M1 P M 3P 4V 13V F3 F4 M4 5P M5 9P CERAMICA 18V 16V 7P 6P 15V M7 F5 F6 17V 14V 19V 3V 1P 11P 4V F7 1,E+4 1,E+3 impianto 1P V 1V P1 FILTRO AUTOMATICO A SABBIA, 3" Q=3.6 mc/h.5 Bar SER1 8V FILT1 6V SERBATOIO ACQUA FILTRATA 3 mc Dos.Ipoclorito di Sodio e Soda 7V 1V M.L. PMS Q=6 mc/h.5 bar M3 9V 1V 4P 3V UF A FIBRA CAVA M6 Acqua di rete 8V 8P 5V SER3 9V SERBATOIO ACCUMULO SCARICHI mc 6V 7V.5 mc/h 1,E+ 1,E+1 1,E+ Batteri coliformi a 37 C (/1 ml) Enterococchi (/1 ml) Enterovirus (MPNCU/L) Escherichia coli (/1 ml) Salmonella (MPN/1 ml) IN DM 185/3 E. Coli /1mL 6.3x1 4 < (8%) - 1max Coliformi /1mL 6x Enterococchi /1mL 1.36x1 4 < Salmonella MPN/1mL 3x1 5 - assente Virus MPNCU/L 7x

11 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Il modulo è un modulo a membrane ceramiche della serie Tami Industries con supporto in ossidi di titanio, zirconio e alluminio con porosità pari a. micron IMPIANTO PILOTA: CONFIGURAZIONE B 1,E+6 CONFIGURAZIONE B 5V Dos.Cloro P SER 1 lt F V 11V Acqua di rete 1V V 1,E+5 31V impianto 1P V 1V P1 3V F1 M1 P Q=3.6 mc/h.5 Bar 8V M 3P FILTRO AUTOMATICO A SABBIA, 3" SER1 FILT1 4V 6V Dos.Ipoclorito di Sodio e Soda 7V 1V M.L. PMS M3 9V 13V 1V 4P F3 F4 M4 5P 3V M5 Acqua di rete CERAMICA UF A FIBRA CAVA M6 9P 18V 16V 8V 7P 6P 15V 8P M7 F5 F6 5V 17V 14V 19V SER3 3V 1P 11P 6V 4V F7 7V.5 mc/h 1,E+4 1,E+3 1,E+ 1,E+1 1,E+ IN ILR SERBATOIO ACQUA FILTRATA 3 mc Q=6 mc/h.5 bar 9V SERBATOIO ACCUMULO SCARICHI mc Batteri coliformi a 37 C (/1 ml) Enterococchi (/1 ml) Enterovirus (MPNCU/L) Escherichia coli (/1 ml) Salmonella (MPN/1 ml) ILR (limite di rilevabilità) IN DM 185/3 E. Coli /1mL 8.x1 4 <1 3 1 <1 1 (8%) - 1max Coliformi /1mL 3.7x1 5 <1 4 1 <1 Enterococchi /1mL x1 4 <1 3 <1 Salmonella MPN/1mL 6x1 5 8 assente Virus MPNCU/L 1.6x1 4 31

12 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Il modulo è un modulo a membrane polimerica della serie Targa a 1 della Koch con taglio molecolare nominale 1. Dalton CONFIGURAZIONE C IMPIANTO PILOTA: CONFIGURAZIONE C 1,E+6 5V Dos.Cloro P V 1V V 1,E+5 SER 1 lt F F3 M4 11V 9P Acqua di rete 31V M7 16V F5 1,E+4 3V F1 M1 M 4V 13V 5P CERAMICA 7P 15V 17V 19V 3V 4V 1,E+3 1P V P 3P FILT1 FILTRO AUTOMATICO A SABBIA, 3" 6V Dos.Ipoclorito di Sodio e Soda 1V F4 18V M5 F6 6P 14V 1V UF 4P A FIBRA CAVA 8P M6 3V 5V 1P 11P F7 6V 1,E+ 1,E+1 impianto 1V P1 Q=3.6 mc/h.5 Bar SER1 8V M3 M.L. PMS 7V 9V Acqua di rete 8V SER3 7V.5 mc/h 1,E+ IN ILR SERBATOIO ACQUA FILTRATA 3 mc Q=6 mc/h.5 bar 9V SERBATOIO ACCUMULO SCARICHI mc Batteri coliformi a 37 C (/1 ml) Enterococchi (/1 ml) Enterovirus (MPNCU/L) Escherichia coli (/1 ml) Salmonella (MPN/1 ml) ILR (limite di rilevabilità) IN DM 185/3 E. Coli /1mL 1.1x1 5 <1 <1 <1 <1 1 (8%) - 1max Coliformi /1mL 7.3x1 5 <1 <1 <1 <1 4 Enterococchi /1mL 1x1 4 <1 <1 <1 <1 Salmonella MPN/1mL 1.44x1 5 assente Virus MPNCU/L 7.4x1 3

13 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone IMPIANTO PILOTA: CONFIGURAZIONE D CONFIGURAZIONE D 1,E+6 P SER 1 lt F 1,E+5 1,E+4 CERA MICA 1,E+3 FILT1 FILTRO A UTOMATICO A SABBIA, 3" UF A FIBRA CAVA 1,E+ 1,E+1 P1 Q=3.6 mc/h.5 B ar SER1 M.L. P MS SER3.5 mc/h 1,E+ IN ILR Usc ita impianto S ERBA TOIO ACQUA FILTRATA 3 mc Q=6 mc /h.5 bar S ERBA TOIO A CCUMULO S CA RICHI mc Batteri coliformi a 37 C (/1 ml) Enterococchi (/1 ml) Enterovirus (MPNCU/L) Escherichia coli (/1 ml) Salmonella (MPN/1 ml) ILR (limite di rilevabilità) IN DM 185/3 E. Coli /1mL x1 5 <1 <1 <1 1 (8%) - 1max Coliformi /1mL 5x1 5 <1 <1 <1 Enterococchi /1mL 1.7x1 4 <1 <1 <1 Salmonella MPN/1mL 1.x1 5 assente Virus MPNCU/L x

14 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone Per quanto concerne la componente chimico fisica analizzata durante lo studio si riportano in tabella i risultati espressi come valori medi nelle diverse configurazioni sperimentate. A B C D D.Lgs 15 DM 185/3 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Tab 3 Scarico in acque superficial i Tab 4 Scarico sul suolo impianto di recupero Deroga valori per riuso irriguo SST COD BOD Ptot NO NO NH Azoto tot

15 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone La sperimentazione ha evidenziato che sia i sistemi a membrana che c i raggi ultravioletti sono in grado di raggiungere buoni risultati di abbattimento. battimento. I raggi ultravioletti mostrano infatti la capacità di rimuovere una concentrazione di virus pari a circa 1,E+, mentre le membrane in funzione del loro taglio t molecolare possono raggiungere efficienza molto elevate. Ai fini di una applicabilità a scala reale, tenuto conto delle difficoltà operative nell esercizio di una membrana con taglio molecolare troppo ridotto, un sistema combinato composto da una filtrazione a membrana e un successivo affinamento con radiazioni ultraviolette tte appare come un processo in grado di offrire garanzie di abbattimento pressoché totali sia della componente microbiologica che virale. In tal senso l utilizzo di sistemi di depurazione biologica noti con l acronimo MBR (Membrane Biological Reactor) ) seguiti da una stazione ad si presentano come una innovativa tecnologia da sperimentare.

16 Riuso e Risparmio delle Acque Reflue Meteoriche 13 dicembre 7 Genova, Magazzini del Cotone GRIGLIA CILINDRICA (Lamiera forata 3 mm) Grigliato a discarica PLC M MBR Acqua di processo DENITRIFICAZIONE OSSIDAZIONE - NITRIFICAZIONE SST = 1.5 g/l S = 3 m CIP Refluo Depurato dissabbiatura V D = 1.5 m 3 V N =.3 m 3 V =.7 m 3 Fango di supero