UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Scuola Politecnica e delle Scienze di Base Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale

Transcript

1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Scuola Politecnica e delle Scienze di Base Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale Corso di Laurea Magistrale in INGEGNERIA PER L AMBIENTE E IL TERRITORIO TESI DI LAUREA MAGISTRALE Relatore Candidato Prof. Ing. Francesco Pirozzi Elia Toscano Matr. M67/276 Correlatori Ing. Vincenzo Luongo Ing. Maria Rosaria Mattei Anno Accademico 216/217

2 Trattamento depurativo di reflui ad elevato tenore di N NNH 4 + NNO 3 Reflui zootecnici Reflui conciari Sistemi convenzionali di trattamento Reflui industrie farmaceutiche Sistemi innovativi di trattamento Efficienze elevate Recupero dei Nutrienti Produzione di biomassa di pregio

3 Trattamento depurativo di reflui ad elevato tenore di N OBIETTIVI Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) FotoBioreattore algale (PBR) NH 4 + NO 3 PO 4 3

4 REATTORE MBBR IN SCALA DA LABORATORIO Nitrifyingautotrophic Bacteria O 2 NNH 4+ NNO 2 NNO 3 Carbonio organico COD + O 2 BIOMASSA + CO 2 + H 2 O PARAMETRI DI PROCESSO Azoto ammoniacale Heterotrophic Bacteria COD NNO 2 A C DE F Influente sintetico; Bioreattore con all interno Kaldnes (K1); Impianti di aereazione; Sistema di ricircolo; B G Sistema di pompaggio; Scarico NNH + 4 NNO 3 ph T O 2(l)

5 RUN SPERIMENTALI MBBR Run NNH 4 + (mg/l) HRT (d) C/N Time (day) ηnh % stop reactor % % % % 4 stop reactor % 5 restart reactor % % % Run 1.1 (day 139) Carico costante 9 mg NNH 4+ /L Run 1.2 (day 448) Ostruzione per sviluppo biomassa sospesa Run 1.3 (day 566) Ripristino alimentazione 9 mg NNH 4+ /L Run 2 (day 6779) Aumento di carico 95 mg NNH 4+ /L Run 3 (day 885) Aumento di carico 1 mg NNH 4+ /L Run 4 (day 8699) Blocco del sistema di alimentazione Run 5 (day 1121) Restart MBBR da concentrazione 25 mg NNH 4+ /L Run 6.1 (day ) Ripristino concentrazione 1 mg NNH 4+ /L Run 6.2 (day ) 1 mg NNH 4+ /L con rapporto C/N=.5

6 mg N/L ph Efficienza mg COD/L mg N/L ph Efficienza mg COD/L RISULTATI SPERIMENTALI MBBR Run 6.1 (day ) Ripristino concentrazione 1 mg NNH 4+ /L NNH4+ in NNH4+ eff NNO2 eff NNO3 eff 9,5 9,4 9,3 9,2 9,1 9 8,9 8,8 8,7 8,6 8,5 8,4 8, ph Efficienza Run 6.2 (day ) 1 mg NNH 4+ /L con rapporto C/N =.5 1,,975,95,925,9,875,85,825,8,775,75,725, COD in COD eff NNH4+ in NNH4+ eff NNO2 eff NNO3 eff 9,5 9,4 9,3 9,2 9,1 9 8,9 8,8 8,7 8,6 8,5 8,4 8,3 ph Efficienza 1,,975,95,925,9,875,85,825,8,775,75,725, COD in COD eff

7 REATTORE PBR IN SCALA DA LABORATORIO F A C D Photoautotrophic Biofilm Composti dell azoto e del fosforo Carbonio inorganico B E Luce ASSIMILAZIONE DEI NUTRIENTI ALIMENTAZIONE SEMIBATCH PARAMETRI DI PROCESSO A Medium sintetico; B Sistema di pompaggio; C 4 ugelli; D Supporto in tela; E Scarico; F Sorgente di luce (lampada LED 12W); T OD ph NNO 3 PPO 3 4 NNH + 4

8 RUN SPERIMENTALI PBR Chlorella vulgaris isolata e purificata a partire dall effluente dell MBBR Fase Synthetic Influent NP (mg/l) Time (day) I 6 NO3 2 PO Fase I Alimentazione con nitrati e fosfati II 2 NH4 + 2 PO NH4 + 2 PO4 3 Fase II Alimentazione con azoto ammoniacale e fosfati

9 RISULTATI SPERIMENTALI PBR ALGALE Fase I Alimentazione con nitrati e fosfati Evoluzione dell adesione e sviluppo algale sulla tela nel tempo Day Day Day

10 mg/l mg/l RISULTATI SPERIMENTALI PBR ALGALE Day Day NNO PPO43

11 ph OD RISULTATI SPERIMENTALI PBR ALGALE ph OD 6 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 Fase II Alimentazione con azoto ammoniacale e fosfati Evoluzione dell adesione e sviluppo algale sulla tela nel tempo Day Aggiunta di Allylthiourea

12 mg/l ph OD mg N/L RISULTATI SPERIMENTALI PBR ALGALE Day NNH4+ eff PPO ph OD 6 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1

13 CONCLUSIONI MBBR PBR Elevata efficienza di rimozione (>95%) di azoto ammoniacale anche successivamente all incremento del rapporto C/N; Maggiore adattabilità a condizioni critiche (blocco alimentazione o scarso O 2(l) ). Regolare rimozione di nutrienti (nitrati e fosfati) da parte della coltura Chlorella vulgaris; Tassi di degradazione inferiori e instabilità del processo nel caso di alimentazione con NH 4+. SVILUPPI FUTURI IN = NNH 4 + OUT = NNO 3 IN= NNO 3

14 Grazie per la cortese attenzione