Trattamenti terziari avanzati per il

riutilizzo integrale di acque reflue

urbane in un contesto di economia

circolareDr. O. Santoro

AQUASOIL SRL

GLOBAL WATER EXPO - Convegno Le acque di scarico: una risorsa da valorizzare

Economia circolare

� L’economia circolare è un concetto virtuoso in cui tutte le attività, a partire dall’estrazione e dalla produzione, sono organizzate in modo che i rifiuti di qualcuno diventino risorse per qualcun’altro.

� Nell’economia lineare, invece, terminato il consumo termina anche il ciclo del prodotto che diventa rifiuto, costringendo la catena economica a

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Economia circolare applicata

alle acque reflue urbane

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Adeguata allo scopo delle acque reflue

� L’obiettivo si persegue se si minimizzano i residui di ciascuno degli step circolari coinvolti e se la qualità delle acque reimmessa nei sistemi

idrici ricettori è perlomeno

equivalente alla qualità della risorsa primaria utilizzata.

� Per lo scopo è necessario

integrare i processi depurativi con trattamenti terziari avanzati

tanto da consentire il riutilizzo

integrale delle acque reflue.

� Detti processi terziari devono pertanto estendersi alla

disinfezione avanzata e alla rimozione di microinquinanti recalcitranti che sfuggono ai

tradizionali trattamenti biologici.

Economia circolare: focus sul tema dei

trattamenti terziari avanzati di acque reflue

urbane

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I trattamenti terziari avanzati devono pertanto assicurare:

� La restituzione all’ambiente della risorsa idrica nelle stesse condizioni di qualità in cui si è prelevata

� Elevata qualità della risorsa idrica recuperata che consenta un utilizzo non ristretto della stessa

� Il massimo controllo nella produzione di residui di processo

Trattamenti terziari avanzati

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Trattamenti terziari avanzati

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Numerosi sono i trattamenti terziari avanzati studiati in letteratura che consentono di perseguire gli obiettivi di qualità delle acque recuperate, tra cui:

� Processi di chiariflocculazione

� Processi di filtrazione

� Processi di disinfezione

� Processi di ossidazione avanzata (AOP)

� Processi di adsorbimento e scambio ionico

Trattamenti terziari avanzati

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I processi di trattamento terziario richiamati, presentano spesso problematiche impiantistiche ed economiche, elevati consumi energetici e di materia, formazione di sottoprodotti indesiderati e pericolosi per l’ambiente e, in generale, per la salute umana.

Al fine di contribuire al superamento di queste problematiche, AquaSoil ha messo a punto e sviluppato una tecnologia capace di integrare più processi terziari in un sistema compatto multifunzionale (MITO3X®), con significative semplificazioni impiantistiche e consumi energetici

IN

OUT

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Descrizione della tecnologia MITO3X®

La tecnologia permette di iniettare, in aspirazione ad una pompa centrifuga, reagenti allo stato solido, liquido e gassoso alle varie dosi e in varie combinazioni. Il sistema è progettato per:

� Aspirare le acque da trattare

� Iniettare gli specifici reagenti richiesti dal processo

� Mescolare le acque da trattare con i reagenti attraverso la centrifuga della pompa di aspirazione

� Pompare gli effluenti alle fasi successive di processo

Descrizione della tecnologia MITO3X®Effetti della tecnologia:

� Disaggregazione delle particelle

� Dosaggio combinato e mixing elevato

� Promozione di reazioni parallele

� Ottimizzazione della distribuzione della concentrazione dei reagenti e del tempo di contatto

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» Piattaforma pilota

Descrizione della piattaforma pilota e

della tecnologia MITO3X®

Patent pending: WO2012110864 A, EP2675554A1, US20120211426

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Descrizione della piattaforma pilota e

della tecnologia MITO3X®

Patent pending: WO2012110864 A, EP2675554A1, US20120211426

Test sperimentali

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� Trattamento terziario di acque reflue urbane mediante chiariflocculazione, disinfezione e adsorbimento e scambio ionico.

� Trattamento di acque potabili ai fini della rimozione di arsenico.

� Trattamento di acque reflue urbane ad alto carico con sistema integrato di chiariflocculazione, adsorbimento e ozono.

� Trattamento di acque reflue urbane per la rimozione di carichi anomali da processi secondari

Exp.

[#]

AP

[µL/L]

PAC

[mg/L]

SH

[mg/L]

Z

[mg/L]

Exp.

[#]

AP

[µL/L]

PAC

[mg/L]

SH

[mg/L]

Z

[mg/L]

1 0 20 0 0 9 0 0 7.5 100

2 50 30 0 0 10 50 10 7.5 100

3 100 10 5 0 11 0 30 5 150

4 150 0 5 0 12 50 20 5 150

5 0 10 2.5 50 13 100 20 2.5 100

6 50 0 2.5 50 14 150 30 2.5 100

7 100 30 7.5 50 15 150 10 0 150

8 150 20 7.5 50 16 100 0 0 150

Trattamento terziario di acque reflue urbane mediante

chiariflocculazione, disinfezione e adsorbimento e

scambio ionico

Combined physico-chemical treatment of secondary settled municipal wastewater in a multifunctional reactor

O Santoro · T Pastore · D Santoro · F Crapulli · M Raisee · M Moghaddami

Water Science & Technology 11/2013; 68(8):1715-22.

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Dall’analisi numerica delle combinazioni possibili è stata derivata

una combinazione ottimale costituita da: 100 uL/L di AP; 10 mg/L di

PAC;

5 mg/L di SH; 50 mg/L di Z

Risultati: COD (macro-indicatore) e Fenoli totali (indicatore per microinquinanti)

� Capacità di ottenere eccellenti risultati in termini di

abbattimento di COD e coliformi totali � Efficace barriera contro i fenoli e microinquinanti

4 mesi di test sperimentali con la combinazione dei dosaggi ottimale individuata

Trattamento terziario di acque reflue urbane mediante

chiariflocculazione, disinfezione e adsorbimento e

scambio ionico

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� Efficient removal of low-arsenic concentrations from drinking water by combined coagulation and adsorption processes.

I. Pio · A.Scarlino · E. Bloise · G. Mele · O. Santoro · T. Pastore · D. Santoro

Separation and Purification Technology 06/2015; 284–291

La sperimentazione è stata condotta partendo da una concentrazione iniziale di As(V) pari a 100 ug/L

Trattamento di acque potabili ai fini della rimozione di

arsenico

» Materiali e metodi

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Campionamento

Attività/ Parametro Metodi Laboratorio

Campionamento APAT-IRSA CNR Manuale 29/2003 1030/6010

Azoto ammoniacale (NH4) APAT-IRSA CNR 29/2003 n.4010 - 4030A2

COD APAT-IRSA CNR 29/2003 n.5130- Metodo 5135 COD (ISPRA)

Conducibilità APAT-IRSA CNR 29/2003 n.2030-

Cloro Attivo APAT-IRSA CNR 29/2003 n.4080

Colore APAT-IRSA CNR 29/2003 n.2020

Fenoli APAT-IRSA CNR 29/2003 n. 5070

Materiali Grossolani APAT-IRSA CNR 29/2003 n.2089

Metalli APAT IRSA CNR 29/2003 serie 3000 (3050 � 3320)

Odore APAT-IRSA CNR 29/2003 n.2050

pH APAT IRSA CNR 29/2003 n.2060

Escherichia Coli APAT- IRSA CNR 29/2003 n.7030

Coliformi totali APAT- IRSA CNR 29/2003 n.7010

La sperimentazione ha previsto, in particolare, l’utilizzo di reagenti (AP, PAC, SH, O3) iniettati all’interno del flusso di acque reflue secondarie in corrispondenza della flangia di aspirazione della pompa, in quantità note rispetto alla portata di fluido da trattare. In particolare sono stati utilizzati i seguenti reagenti, con indicazione dei range indagati in riferimento al fluido da trattare: � policloruro di alluminio (0 - 100 mg/L);� polvere di carbone attivo (0 - 10 mg/L), � ipoclorito di sodio (0-5 mg/L), � ozono (0-4 mg/L)� ossigeno (0-8 mg/L)

COD (mg/L)

Fenoli (mg/L)

TOC(mg/L)

Al (µg/L)

Mn (µg/L)

Fe (µg/L)

Zn (µg/L)

E.coli (CFU/100mL)

Coli tot. (CFU/100mL)

59,35 0,21 38,81 121,65 21,38 19,90 24,84 800 10.000

QualitQualitQualitQualità media nelle acque in ingresso al trattamento durante la fase sperimentale media nelle acque in ingresso al trattamento durante la fase sperimentale media nelle acque in ingresso al trattamento durante la fase sperimentale media nelle acque in ingresso al trattamento durante la fase sperimentale

Trattamento di acque reflue urbane ad alto carico con

sistema integrato di chiariflocculazione, adsorbimento e

ozono

» Andamento medio dei macrodescrittori di qualità delle acque sottoposte al trattamento durante la fase sperimentale

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Campionamento

CONDIZIONI OPERATIVEDose O3 (mg/L)

Dose AP(ul/L)

Dose SH (mg/L)

Portata O2 (L/h)

Portata refluo (L/h)

TQ (refluo secondario) 0 0 0 280 5900

Trattamento con AP+SH+O3 4,00 100,00 2,50 280 5900

Trattamento di acque reflue urbane ad alto carico con

sistema integrato di chiariflocculazione, adsorbimento e

ozono

» Andamento medio di inquinanti organici (fenoli) e inorganici (metalli) nelle acque

sottoposte al trattamento durante la fase sperimentale

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Campionamento

Trattamento di acque reflue urbane ad alto carico con

sistema integrato di chiariflocculazione, adsorbimento e

ozono

» Andamento medio della microbiologia nelle acque sottoposte al trattamento durante

la fase sperimentale

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Campionamento

» Un esempio dell’effetto

decolorante ottenuto a

diversi dosaggi di O3 sul refluo secondario in

ingresso ai trattamenti

Trattamento di acque reflue urbane ad alto carico con

sistema integrato di chiariflocculazione, adsorbimento e

ozono

20

0

2

4

6

8

10

12

COD (mgO2/L)

Anomalie in ingresso

sistema integrato chiarifl+disinf.+adsorbimento

Pre sistema integrato sistema integrato

chiarifl/disinf. + O3

Trattamento di acque reflue urbane per la rimozione di

carichi anomali da processi secondari

-2715 2285 7285 12285 17285 22285 27285 32285 37285 422850

2

4

6

8

10

12

Tempo (gg)

COD (mgO2/L)

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Anomalia impianto biologico di depurazione

AKI = 200 uL/LIPO = 7.5 mg/L

Risposta sistema integrato chiarifl./disinf.

VLE = 100 mg/L

(D.Lgs 152/06 – DM 185/03)

Trattamento di acque reflue urbane per la rimozione di

carichi anomali da processi secondari

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L’impianto di riutilizzo delle acque reflue urbane

di interesse strategico regionale

» L’impianto esistente e il potenziamento

Conclusioni

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I processi di trattamento presentati e i risultati dei test hanno dimostrato la possibilità di perseguire la strategia dell’economia circolare applicata alle risorse idriche nel caso specifico delle acque reflue urbane. Si è dimostrata infatti:

� la possibilità di perseguire elevati obiettivi qualitativi con trattamenti terziari avanzati di chiariflocculazione e disinfezione (miglioramento

qualitativo).

� La tecnologia proposta MITO3X è adeguata alla strategia in quanto determina significative semplificazioni impiantistiche con conseguente risparmio di risorse.

� Il processo e la tecnologia proposta perseguono il contenimento dei consumi energetici e offrono la possibilità di ricorrere a fonti rinnovabili.