Convegno AQP ad Ecomondo “Innovazione e best practice” 5 novembre 2019

1. Convegno: Innovazione e best practice, Ecomondo, 5 Novembre 2019

2. La gestione dei fanghi di depurazione rappresenta
attualmente una delle maggiori criticità del ciclo di
trattamento delle acque di scarico. Infatti, sebbene il volume
dei fanghi prodotti da un depuratore di reflui urbani
rappresenti solo l’1% del volume delle acque reflue che
affluisce all’impianto, il suo trattamento e smaltimento finale
può arrivare ad incidere fino al 60% sui costi della
depurazione.
Pertanto, la problematica sopra riportata costringe a
considerare con sempre maggiore attenzione nuovi
sistemi/strategie che siano in grado di ridurre la produzione
dei fanghi di supero.
Depurazione delle acque reflue urbane

3. Riduzione dei fanghi della depurazione
Le tecnologie per la riduzione della produzione fanghi possono
essere classificate sulla base del punto del depuratore dove
essere agiscono:
 Tecnologie per la linea acque (“a monte”)
 Tecnologie per la linea fanghi (“a valle”)
linea acque
linea fanghi

4. Riduzione dei fanghi in linea acque
Le tecnologie impiegate in linea acque per la riduzione della
produzione fanghi si basano essenzialmente su due meccanismi:
1) lisi cellulare e crescita criptica, e 2) energia di mantenimento;
1) Lisi cellulare e crescita criptica
Ostacoli:
I chemicals e le condizioni operative necessarie per ottenere
riduzioni significative possono influenzare negativamente il
processo di depurazione nonchè renderlo economicamente non
sostenibile

5. 2) Energia di mantenimento
Ostacoli:
 bassa velocità di sedimentazione dei fanghi attivi;
 necessità di mantenere in sospensione la biomassa;
Le tecnologie impiegate in linea acque per la riduzione della
produzione fanghi si basano essenzialmente sulla: 1) lisi cellulare
e crescita criptica 2) energia di mantenimento;
Riduzione dei fanghi in linea acque

6. I sistemi a biomassa granulare (AGS)
(1000 x) .....rimane il problema della sospensione della biomassa
La granulazione aerobica é un processo di auto-immobilizzazione dei
batteri che porta alla “densificazione” degli aggregate microbici.
I fanghi granulari presentano caratteristiche chimiche e fisiche
diverse da quelle dei fanghi attivi.
Il processo é attivato dall’utilizzo di condizioni ambientali selettive sui
microorganismi comunemente presenti negli impianti di trattamento.

7. SBBGR: un sistema a biomassa
granulare immobilizzata
biomassa adesa
biomassa granulare
Nel sistema SBBGR, la biomassa
granulare anziché essere sospesa
si trova immobilizzata in un mezzo
di supporto plastico.
La biomassa presente nel sistema
consiste di due diverse frazioni: il
biofilm e i granuli intrappolati
all’interno dei vuoti generati
dall’impaccamento alla rinfusa
degli elementi del materiale di
riempimento del reattore.

8. Il sistema é caratterizzato dalla
completa separazione della
biomassa dalla fase liquida. La
biomassa occupa un proprio
comparto mentre la fase
liquida (refluo) viene
ricircolata attraverso di essa.
SBBGR: un sistema a biomassa
granulare immobilizzata

9. «IL MANGIAFANGHI»
Codice progetto: V8MC3W4
L’obiettivo finale del progetto è stato la valutazione su scala dimostrativa della
sostenibilità economica ed ambientale della tecnologia SBBGR (Sequencing
Batch Biofilter Granular Reactor) sviluppata dall’IRSA-CNR ed ingegnerizzata
dalle società CISA spa e Socrate.
L’obiettivo finale è stato raggiunto attraverso:
 La progettazione, la realizzazione, la conduzione e la gestione di un
dimostratore di impianto SBBGR da 3.500 abitanti equivalenti installato
presso il depuratore dell’agglomerato di Putignano;
 Il monitoraggio e l’ottimizzazione delle prestazioni del dimostratore in
termini di rimozione degli inquinanti convenzionali ed emergenti,
produzione fanghi ed emissione di sostanze odorigene;
 la valutazione del ciclo di vita della soluzione innovativa proposta.
Il progetto MANGIAFANGHI

10. L’impianto è stato realizzato convertendo una vasca a fanghi attivi del
comparto biologico del depuratore di Putignano.
PRIMA DOPO
Il progetto MANGIAFANGHI

11. Putignano WWTP (30,000 PE)
SBBGR WWTP (3,500 PE)
Il progetto MANGIAFANGHI

12.  rimozione del COD del 97%;
 rimozione del TKN del 95%;
 rimozione dell’azoto del 95%;
 rimozione del E.coli del 99,7%
Prestazioni del dimostratore in termini di inquinanti convenzionali
influente effluente
Il progetto MANGIAFANGHI

13. Fango già stabilizzato (SSV/SST = 0,60!)
--
SLUDGE PRODUCTION =SLUDGE PRODUCTION = ==
rimosso
SLUDGE PRODUCTION =PRODUZIONE DI FANGO =
LAVAGGIO
EFF
SSTEFF + SST
COD
INF
COD
== 0,13 gSST/gCOD
CODINF
CODEFF
SSTEFF
SSTLAVAGGIO
COD
COD
IMPIANTO
Il progetto MANGIAFANGHI
Età del fango oltre 100 giorni

14. Convenzionale vs SBBGR
Putignano WWTP
(30.000 PE)
SBBGR WWTP (3.500 PE)
sludge reduction of 77%
lower TN and TS
content in the effluent
Flow (L/PE×d) = 128
TSS (g/PE×d) = 80
COD (g/PE×d) = 120
TN (g/PE×d) = 12
Flow (L/PE×d) = 123.6
TSS (g/PE×d) = 2.5
COD (g/PE×d) = 6.2
TN (g/PE×d) = 1.8
Flow (L/PE×d) = 0.8
TSS (g/PE×d) = 15.6
TN (g/PE×d) = 0.6
Flow (L/PE×d) = 127.2
TSS (g/PE×d) = 1.0
COD (g/PE×d) = 4.2
TN (g/PE×d) = 0.5
Flow (L/PE×d) = 4.4
TSS (g/PE×d) = 69.0
TN (g/PE×d) = 2.8
 COD rem: 97%;
 TSS rem: 99%;
 TN rem: 95%;
 E.coli rem: 99.7%
 COD rem: 95%;
 TSS rem: 97%;
 TN rem: 85%;
 E.coli rem: 95%

15. Putignano WWTP (30,000 PE)
SBBGR WWTP (3,500 PE)
sludge reduction of 66%
Convenzionale vs SBBGR

16. L’analisi dei flussi di odore emessi dalle varie sezioni dell’impianto
tradizionale ha evidenziato che la sezione di denitrificazione presenta la
portata di odore più elevata e, di conseguenza, risulta essere il comparto più
impattante dal punto di vista osmogeno.
Da una valutazione complessiva dei dati raccolti è stato possibile affermare
che l’impatto odorigeno del dimostratore (portato alle medesime potenzialità
di trattamento dei reflui dell’impianto di trattamento acque reflue di
Pugnano) è inferiore a quello dell’impianto tradizionale, di circa il 45%.
Prestazioni del dimostratore in termini di emissioni odorigene
Sistema wind tunnel
Il progetto MANGIAFANGHI

17. Inquinanti organici emergenti: da dove scaturisce la
problematica
•La rimozione degli inquinanti organici emergenti dalle acque è
critica a causa di vari aspetti tra cui:
– La scarsa biodegradabilità di tali inquinanti;
– La simultanea presenza, nelle acque di scarico, di una
frazione organica biodegradabile presente a concentrazione
molto più elevata (ordini di grandezza superiore).
•I trattamenti avanzati di ossidazione, dopo il trattamento
biologico o in combinazione con esso, possono risultare molto
utili per ottenere la loro rimozione.
Rimozione inquinanti emergenti

18.  Pharmaceuticals and
Personal Care Products (PPCPs)
Anti-infiammatori, analgesici, antipiretici, antibiotici
Mezzi di contrasto per analisi in raggi-X, filtri solari
 Endocrine Disruptor
Compounds (EDCs)
Gli “inquinanti emergenti” entrano nell’ambiente
attraverso attività antropiche e come residui di
produzioni industriali, uso veterinaio ed utilizzo negli
ospedali.
I trattamenti convenzionali delle acque di scarico e della
potabilizzazione in generale non riescono a rimuovere
efficacemente la maggior parte degli inquinanti organici persistenti
che, conseguentemente, finiscono nei corpi idrici recettori.
Il problema ambientale
Rimozione inquinanti emergenti

19. Tossicità verso gli esseri umani
Tossicità ACUTA
• Evidenza attuale sembra indicare un basso rischio
• Alle concentrazioni rivelate, è
necessario un “intake” molto
elevato per ottenere una “dose”
terapeutica
• Ma non si vuole ottenere un
trattamento terapeutico con l’acqua
potabile !
• Interesse della EU: watch lists,
documento EU Strategic Approach
to Pharmaceuticals in the
Environment, March/2019
Rimozione inquinanti emergenti

20. Rimozione inquinanti emergenti:
convenzionale vs SBBGR
- le concentrazioni residue degli inquinanti emergenti riscontrate nell’effluente dell’impianto
dimostratore sono sempre molto basse, tipicamente dell’ordine di qualche µg/L o sub-
µg/L. Solo per l’acetamminophen, il deet, la levofloxacina, la ofloxacina ed il valsartan
sono state occasionalmente misurate concentrazioni dell’ordine di decine o centinaia di
µg/L.
- confrontando le concentrazioni residue degli inquinanti emergenti nell’effluente dello
stadio secondario dell’impianto convenzionale con le relative concentrazioni misurate
nell’effluente dell’impianto dimostratore emerge che quest’ultimo riesce generalmente ad
assicurare una concentrazione residua più bassa o analoga a quella dell’impianto
convenzionale.

21. Rimozione inquinanti emergenti:
convenzionale vs SBBGR

22. Rimozione inquinanti emergenti:
convenzionale vs SBBGR

23. La tecnologia sperimentale SBBGR dimostra di avere un minore impatto ambientale
rispetto a quella convenzionale a fanghi attivi (la differenza oscilla tra poco meno
del 25% e il 75%)
CATEGORIA DI IMPATTO UNITÀ DI MISURA
TRATTAMENTO
CONVENZIONALE
TRATTAMENTO
SBBGR
DIFFERENZA
[%]
Effetto serra kg CO2 eq 160 114 28,8
Potenziale di acidificazione kg SO2 eq 0,456 0,323 29,2
Eutrofizzazione kg Phosphate eq 44800 11200 75,0
Assottigliamento della fascia di ozono
stratosferico
kg R11 eq 7,08E-10 5,05E-10 28,7
Consumo di risorse abiotiche kg Sb eq 8,17E-05 5,82E-05 28,8
Impoverimento dei combustibili fossili MJ 1710 1210 29,2
Ecotossicità acquatica d'acqua dolce kg DCB eq 0,349 0,245 29,8
Potenziale di tossicità umano (HTP) kg DCB eq 8,91 6,34 28,8
Ecotossicità marina kg DCB eq 19100 13600 28,8
Creazione di ozono fotochimico kg Etene (C2H4) eq 0,0268 0,0202 24,6
Tossicità terrestre kg DCB eq 0,117 0,0824 29,6
Il progetto MANGIAFANGHI
Valutazione degli impatti (Life Cycle Impact Assessment)

24. RECUPERO DI ENERGIA E MATERIA DALLE
ACQUE DI SCARICO IN PIENA SCALA:
IL PROGETTO TARANTO