MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Introduzione al modulo:
Depurazione delle Acque
Prof. Paolo Pavan
Università di Venezia – Ca’Foscari
Dipartime nto di Scienze Ambientali, Informatica e Statistica
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Evoluzione degli obiettivi del
trattamento delle acque reflue
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
1900 - 1970

Dal 1900 ai primi anni ’50 gli obiettivi del trattamento delle acque
reflue erano primariamente rivolti alla soluzione di problemi estetici ed
igienici:



Rimozione dei materiali sospesi e flottanti;
Eliminazione degli organismi patogeni
Dal 1950 agli anni ’60 gli obiettivi vengono implementati con una
maggior attenzione all’ambiente, talvolta prevedendo la rimozione delle
sostanze biodegradabili


SI SEPARAVANO DUE FLUSSI, UNO LIQUIDO ED UNO SOLIDO
Il trattamento dei fanghi di supero veniva effettuato principalmente
tramite aerazione prolungata e in letti di essiccamento
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
1970 - 1980

Dai primi anni ’70 gli obiettivi precedentemente perseguiti continuano ad essere
validi ma ad un livello superiore, ponendo l’attenzione ai:





Ad essi si aggiungono, per quanto riguarda le acque interne, anche i nutrienti:



Materiali colloidali
Domanda biologica di ossigeno (BOD)
Solidi sospesi totali (TSS)
Organismi patogeni
Azoto
Fosforo
I fanghi di supero venivano sottoposti a stabilizzazione aerobica o anaerobica in
relazione alla taglia degli impianti, e quindi a disidratazione meccanica e smaltimento
tramite:



Compostaggio
Uso in agricoltura
Discarica (a seconda del contenuto di inquinanti)
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Dal 1980 in poi

Gli obiettivi di miglioramento della qualità delle acque sono andati
sviluppandosi progressivamente

L’enfasi si sposta verso l’identificazione e la rimozione di costituenti che
possono avere effetti a lungo termine sulla salute umana e sull’ambiente


Di conseguenza, mentre i primi obiettivi del trattamento delle acque rimangono
validi, aumenta significativamente il grado richiesto di trattamento implicando
l’aggiunta di elevati obiettivi di qualità
Attualmente la tendenza per il trattamento dei fanghi di supero vede nella codigestione una valida soluzione
Schematizzando il processo di evoluzione degli
obiettivi di qualità:
•Rimozione materiali sospesi e flottanti
•Eliminazione organismi patogeni
1900
•Rimozione materiali sospesi e flottanti
•Eliminazione organismi patogeni
•Trattamento sostanze organiche biodegradabili
•Rimozione materiali sospesi e flottanti
•Eliminazione organismi patogeni
•Trattamento sostanze organiche biodegradabili
•Rimozione dell’azoto
•Rimozione del fosforo
•Rimozione materiali sospesi e flottanti
•Eliminazione organismi patogeni
•Trattamento sostanze organiche biodegradabili
•Rimozione dell’azoto
•Rimozione del fosforo
•Rimozione dei microinquinanti
oggi
Evoluzione degli obiettivi dei trattamenti biologici
delle acque reflue
Trattamenti
convenzionali
Rimozione di C
Rimozione di C, N
Rimozione di C, N, P
Trattamenti avanzati
Rimozione di microinquinanti
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Metodi di trattamento

I metodi di trattamento nei quali la rimozione dei contaminanti è condotta
tramite meccanismi fisici, chimici o biologici vengono definiti come
operazioni unitarie:




Fisiche
Chimiche
Biologiche
Le operazioni unitarie sono in genere associate in filiere di processo per dar
luogo a vari livelli di trattamento quali:






Preliminare
Primario
Primario avanzato
Secondario
Secondario avanzato (rimozione dei nutrienti)
Terziario (riutilizzo; controllo dei microinquinanti)
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processi biologici di trattamento in relazione agli
obiettivi:

Linea acque:





Processi
Processi
Processi
Processi
per
per
per
per
la
la
la
la
rimozione
rimozione
rimozione
rimozione
biologica
biologica
biologica
biologica
del solo carbonio e parziale nitrificazione
di carbonio e azoto
dei nutrienti (BNR)
dei microinquinanti (organici e inorganici)
Linea fanghi:




Digestione aerobica
Compostaggio
Digestione anaerobica
Approccio combinato (digestione anaerobica + compostaggio)
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processi di rimozione biologica del solo carbonio
e parziale nitrificazione

Processi di trattamento a biomassa sospesa:





Processi a fanghi attivi
Lagune aerate
SBR (Sequencing Batch Reactor)
Processi di digestione aerobica
Processi di trattamento a biomassa adesa

Filtri percolatori
Plug - flow convenzionale e CSTR
Vasca di aerazione
Effluente
Influente
Sed. I
Sed. II
Fango di
supero
Fango
Fango di ricircolo
Aeratore meccanico
Sed. II
Vasca di aerazione
Influente
Sed. II
Fango di ricircolo
Fango di supero
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Oxidation ditch
Fango di supero
Effluente
Influente
Rotore di
aerazione
Sequencing batch reactor e stabilizzatore per
contatto
TEMPO
Influente
Riempimento
Effluente
Reazione
Sedimentazione
Sedimen
tatore I
Scarico
Attesa
Vasca di
aerazione Vasca di
del fango contatto
Fango di
ricircolo
Sedimen
tatore II
effluente
Fango di
supero
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processi ad ossigeno puro come mezzo di
fornitura dell’ossigeno
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processi per la rimozione biologica di nutrienti
(CN; BNR)


La rimozione biologica dei nutrienti sfrutta l'azione
combinata di numerose specie batteriche
Esse, nello svolgimento delle proprie funzioni
cellulari, utilizzano carbonio, azoto e fosforo o
come fonte di energia e come substrati per la
formazione di nuove unità cellulari, ottenendo il
risultato di sottrarli dalle acque.
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Rimozione combinata di carbonio e azoto

Processi aerobici/anossici (post-denitrificazione)

Processi anossici/aerobici (pre-denitrificazione)

Processi a nitrificazione/denitrificazione
simultanea
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processi con pre-denitrificazione: LudzackEttinger modificato
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processi con post-denitrificazione: Bardenpho a 4
stadi
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Rimozione combinata di azoto e fosforo

I processi più noti sono:






Phoredox 3 o A2O
Processo Johannesburg
Bardenpho 5 o Phoredox 5
UCT
UCT modificato
Cicli alternati in reattore unico
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processo Phoredox
Ricircolo interno
Influente
Effluente
ANAER
ANOX
Fango di ricircolo
AER
Sed. II
Fango di spurgo
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processo Johannesburg
Ricircolo interno
Influente
Effluente
ANAER
ANOX
AER
Sed. II
ANOX
Fango di ricircolo
Fango di spurgo
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processo Bardenpho 5 o Phoredox 5
Ricircolo interno
Influente
Effluente
ANAER ANOX
Fango di ricircolo
AER
ANOX
AER
Sed. II
Fango di spurgo
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processo UCT (University of Cape Town)
Ricircolo interno
Influente
Ricircolo interno
Effluente
ANAER
ANOX
Fango di ricircolo
AER
Sed. II
Fango di spurgo
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Processo UCT modificato
Ricircolo interno
Influente
Ricircolo interno
Effluente
ANAER
ANOX
Fango di ricircolo
ANOX
AER
Sed. II
Fango di spurgo
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Cicli alternati in reattore unico
OCESSO A CICLI ALTERNATI:
Qin
Anox./Aer.
Qr
Qout
qw
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Nuovi sviluppi

Processi per l’abbattimento di microinquinanti:



Organici
Inorganici
Retrofitting ed upgrading di impianti esistenti

Tra le tecnologie emergenti che potranno essere applicate in
impianti nuovi o nell’upgrading di impianti esistenti troviamo:




Separatori a vortice
Chiarificatori “high-rate”
Bioreattori a membrana
Radiazioni UV
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Sviluppi futuri nel trattamento delle acque reflue

Negli Stati Uniti la capacità totale di trattamento è destinata ad
aumentare del 15% nei prossimi 20-30 anni

Durante questo periodo saranno costruiti approssimativamente
2.300 nuovi impianti

Ci si attende una capacità di progetto per impianti con
trattamenti superiori al secondario in crescita del 40%
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
La depurazione delle acque reflue urbane in Italia
(indagine ISTAT – 1999)

Gli impianti di depurazione delle acque reflue urbane presenti
complessivamente in Italia sono 15.162

L’indagine ha rilevato informazioni su 12.468 impianti (83%)

Comuni italiani che dispongono di una rete fognaria delle acque reflue
urbane: 7.988 (99%):




Il 48% depura completamente tutte le acque reflue convogliate
Il 39% ne depura solo una parte
Il 13% scarica le acque reflue non trattate in un corpo idrico
In tutti i comuni con più di 80.000 abitanti i reflui vengono trattati in modo
completo o parziale
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Gli impianti di depurazione osservati

Dei 12.468 impianti:



12.065 sono esistenti (95% in esercizio)
403 sono in corso di realizzazione
Il maggior numero di impianti di depurazione in
esercizio si trova nel Nord-ovest (4.329), mentre nel
Meridione sono oltre il 10% quelli non in esercizio
(234) e il 7% quelli in corso di realizzazione (152)
MASTER INTERUNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO: “SCUOLA DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE GESTIONE E TRATTAMENTI INDUSTRIALI DELLE ACQUE E BIOTECNOLOGIE DELLE RISORSE RINNOVABILI”
Impianti di depurazione delle acque reflue urbane in esercizio e
abitanti equivalenti serviti (AE) effettivi per tipologia di
trattamento (Istat, 1999)
Tipologia di
trattamento
Impianti
Numero
AE effettivi
%
Numero
%
Primario
5.839
51
4.540.762
7
Secondario
4.855
42
37.308.048
58
815
7
22.186.696
35
11.509
100
64.035.506
100
Terziario
Totale
Scarica

Depurazione delle acque - Pavan 1