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Sperimentazione di un impianto pilota MBR per il trattamento dei reflui tessili di Seano (PO)

Sperimentazione di un impianto pilota MBR per il trattamento dei reflui tessili di Seano (PO). Dott. Osvaldo Griffini Dott. Ing. Simone Caffaz Dott. Ing. Leonardo Mangini. REFLUO MISTO 60%Civile-40%Tessile. REFLUO TESSILE Tal quale. Introduzione 1/1. Obiettivi:.

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Sperimentazione di un impianto pilota MBR per il trattamento dei reflui tessili di Seano (PO)

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Presentation Transcript

  1. Sperimentazione di un impianto pilota MBR per il trattamento dei reflui tessili di Seano (PO) Dott. Osvaldo Griffini Dott. Ing. Simone Caffaz Dott. Ing. Leonardo Mangini

  2. REFLUO MISTO 60%Civile-40%Tessile REFLUO TESSILE Tal quale Introduzione 1/1 • Obiettivi: Analisi delle risposte dell’impianto pilota MBR al trattamento biologico su due tipologie di refluo • Gestione e controllo dei parametri di processo( T, DO, Pressioni, Portate) • Monitoraggio della biomassa(Misura dei solidi sospesi e Analisi a microscopio) • Analisi dei rendimenti depurativi( Composti carboniosi, azotati, fosfatici, colore • e tensioattivi ) • Applicazione di tecniche respirometriche • Implementazione di un modello matematico

  3. Impianto di Seano 1/1 • Ispessimento fanghi primari • Ispessimento fanghi biologici • Stabilizzazione aerobica • Disidratazione meccanica • Denitrificazione • Ossidazione/Nitrificazione • Sollevamento iniziale • Grigliatura fine • Flocculazione • Sedimentazione primaria • Misura della portata Pretrattamento liquame civile Sedimentazione secondaria Linea fanghi Ingresso liquame civile Trattamento biologico (comune ai due flussi) IMPIANTO DI DEPURAZIONE DI SEANO Accumulo/Equalizzazione • Sollevamento iniziale • Grigliatura fine • Dissabbiatura/Disoleatura • Misura della portata Ingresso liquame tessile Pretrattamento liquame tessile

  4. Configurazioni del pilota MBR 1/4 Vasca di equalizzazione SCARICO ALIMENTAZIONE MBR pilota COLLOCAZIONE DEL PILOTA MBR 1aConfigurazione

  5. Configurazioni del pilota MBR 2/4 • Vasca di ossidazione ( Vu= 6 m3) • Modulo di filtrazione Zenon ZeeWeed 250 • Vu= 1.4 m3 • Ssp= 23.2m2 • Dn= 0.2 μm • Jspec= 13 l/m2/h • Serbatoio CIP ( Vu= 140 dm3) • Sistema automatico di controllo

  6. Configurazione del pilota 3/4 Modulo ZeeWeed 250 • Estrazione • Controlavaggio • Ricircolo Collettore superiore Aria in Collettore inferiore

  7. Configurazioni del pilota MBR 4/4 2aConfigurazione SCARICO MBR pilota Serbatoio di accumulo COLLOCAZIONE DEL PILOTA MBR ALIMENTAZIONE Scarico tessile

  8. Parametri di processo 1/1 • Portate in ingresso • Flusso di permeato • Pressione di estrazione • Curva Pressione-Flusso Portata Media 300 l/h • influenza della aerazione • influenza della T Flusso Medio 13 l/m2/h 0.25 bar 0.05 bar

  9. Monitoraggio Biomassa 1/1 • SRT indefinito • Scarso accumulo di • inorganici • Accettabile pressione • di estrazione • Analisi al microscopio • Destrutturazione dei • fiocchi • Maggiore capacità di • adsorbimento • Migliore diffusione di • ossigeno

  10. Rendimenti depurativi 1/5 • Ottime capacità di rimozione della sostanza organica per entrambe le tipologie di refluo: - La percentuale media di rimozione del COD è stata superiore al 90%, con valori in uscita che si sono mantenuti inferiori ai limiti imposti dal D.Lgs. 152/99 ( 125 mgO2/l) • Confronto con l’impianto a scala reale: - Maggiore efficienza depurativa del pilota - Completa ritenzione dei solidi sospesi COMPOSTI CARBONIOSI • Rapidità di adattamento ai carichi maggiori del refluo tessile • Effetto di adsorbimento delle membrane Refluo Misto Refluo Tessile

  11. Rendimenti depurativi 2/5 Ingresso Refluo misto Refluo tessile COMPOSTI AZOTATI Refluo tessile Uscita

  12. Rendimenti depurativi 4/5 Refluo misto Abbattimento del 65% Refluo tessile COLORE

  13. Rendimenti depurativi 5/5 Buoni risultati nell’abbattimento dei tensioattivi Le concentrazioni in uscita dei tensioattivi totali sono state mediamente al di sotto del valore imposto dalla normativa per entrambi i reflui. I tensioattivi analizzati sono stati di tipo anionico (MBAS) e non-ionico (BIAS). Refluo misto Refluo misto Su entrambe le tipologie di refluo si è avuto un incremento del rendimento nel tempo che dimostra la capacità di selezione della biomassa all’interno del reattore pilota MBR. I rendimenti sono stati mediamente di circa il 90% TENSIOATTIVI Refluo tessile Refluo tessile

  14. Respirometria 1/6 • Respirometria:indagine sperimentale basata sulla misura ed interpretazione del rateo di consumo di ossigeno (OUR) della biomassa attiva indice dell’attività biologica RESPIROMETRIA Caratterizzazione del refluo Presenza di sostanze “tossiche” Valutazione dei fattori limitanti Stima delle costanti cinetiche Dinamiche delle diverse componenti del sistema Modello Biologico IWA Previsione delle risposte del sistema

  15. Respirometria 2/6 • Sistema respirometrico:la misura di ossigeno avviene in una cameretta isolata in assenza di flussi di gas e di liquido secondo la tecnica Stopped-Flow UNITA’ DI CONTROLLO • Tempo di trasferimento • Velocità di trasferimento • Tempo di campionamento • Tempo di attesa • Tempo di acquisizione • Registrazione dati in tempo reale • Software di calcolo in linguaggio LabVIEW (Marsili-Libelli, 1998) • Ossimetro • Sonda del pH • Controllo T • Controllo pH • Sistema di acquisizio- ne dati • Pompa peristaltica • Aeratore OUR

  16. Respirometria 3/6 • Respirogramma:una successione di valori dell’OUR (Oxygen uptake rate) • Substrati utilizzati: • Refluo misto di Seano • Refluo tessile di Seano • Substrati puri Fango attivo del pilota MBR: • 1 ÷ 1.4 litri • Coefficiente di resa ( eterotrofo/AOB ed NOB ( Batteri Ammonio/Nitrito Ossidanti) ) • Coefficiente di decadimento endogeno (eterotrofi) • Massimo rateo di crescita specifica (eterotrofi/ AOB ed NOB) • Costanti di semisaturazione (eterotrofi/ AOB ed NOB) • Frazionare il refluo (misto/tessile) • Condizioni operative: • S0/X0 < 0.05 • T = 25 ÷ 31 °C • pH = 7.7 ÷ 8.8

  17. Respirometria 4/6 • Stima del coefficiente di resa :costruzione di una curva di calibrazione Si-OC • Acetato di Sodio 0.32 M • Cloruro di Ammonio 0.36 M ETEROTROFI AUTOTROFI

  18. Assenza di substrato Durata circa 24 h Aggiunta ATU Respirometria 5/6 • Stima del coefficiente di decadimento:Single batch test ASM3 (Growth-Decay): OURend(t) = (1-fex)·bH· XH(t) XH(t)=XH(0) ·exp(-bH · t) fex = 0.2 (Da letteratura) bH(20°C) = 0.194 d-1 • Test di crescita: • S0/X0 >4 • Nutrienti (P ed N) • Aggiunta ATU μH,max (20°C) = 5.48 d-1

  19. OURex,NOB • OURex,AOB Respirometria 6/6 • Stima delle costanti cinetiche per la biomassa nitrificante:Tecnica combinata Il valore della velocità massima di sintesi viene ricavato sfruttando un processo iterativo mediante la conoscenza della biomassa attiva fornita dal modello del pilota MBR

  20. COD totale Solubile S Particolato X Inerte SI Biodegradabile XS Biodegradabile SS Inerte XI Biomassa attiva XH Valore ottenuto con bilanci di massa Valore ottenuto da analisi Valore ottenuto da respirometria Frazionamento del refluo 1/2 FRAZIONAMENTO DEL REFLUO

  21. Refluo Tessile Refluo Misto Frazionamento del refluo 2/2 FRAZIONAMENTO DEL REFLUO

  22. Azoto totale Ntot Azoto totale Kjeldal TKN Nitriti SNO2 Nitrati SNO3 Biodegradabile Non biodegradabile Azoto nella biomassa attiva Azoto Ammoniacale SNH4 Azoto organico Solubile SND Particolato XND Il modello utilizzato 1/1 IMPLEMENTAZIONE DI UN MODELLO • ASM1 ( IAWQ model):base del modello applicato alla rimozione congiunta delle sostanze carboniose ed azotate • Modifiche introdotte:doppio stadio di nitrificazione, presenza del fosforo come nutriente e dipendenza dei parametri dalla T • Ipotesi assunte:rendimento di filtrazione delle membrane unitario

  23. Risultati del modello 1/2 RISULTATI DEL MODELLO Buon adattamento del modello ai dati sperimentali 2000 mg/l • COD in vasca di ossidazione • Nitrati in uscita • Fosforo (PO4) in uscita • COD del permeato 400 mg/l Ricostruzione dell’evoluzione della biomassa

  24. Risultati del modello 2/2 RISULTATI DEL MODELLO • Analisi degli stati stazionari del pilota MBR al variare dell’età del fango • Flusso stazionario • T costante • Carico medio di Carbonio, Azoto e Fosforo Produzione di fango Si deve valutare l’età del fango che garantisca il miglior accordo tra costi e benefici

  25. Conclusioni 1/1 CONCLUSIONI • Ottime capacità depurative in termini di abbattimento del COD e dei SST • Nitrificazione completa anche a basse temperature • Selezione di particolari consorzi microbici in grado di degradare le sostanze recalcitranti (BIAS). • Capacità di raggiungere rapidamente le condizioni di regime all’avviamento della nuova configurazione • Buona applicabilità delle tecniche respirometriche alla caratterizzazione dei reflui trattati. • Ottima adattabilità del modello ai dati sperimentali

  26. Possibili sviluppi 1/1 POSSIBILI SVILUPPI • Indagine approfondita sul legame tra concentrazioni e resistenza alla filtrazione • Studio della capacità di rimozione dei tensioattivi per bio-adsorbimento o per effettiva biodegradazione della biomassa attiva (Tecniche respirometriche) • Possibili modifiche impiantistiche per testare la completa rimozione dell’azoto dal sistema biologico (Processo di denitrificazione)

  27. GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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