SalvaSalva 1_UV_Ozono per dopo\nPoste Italiane Spa - Sped. Abb. Post. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n 46) art.\n1, comma 1, - DCB Milano - BE-MA EDItrICE Via Teocrito, 47 20128 Milano - Supplemento a Acqua&Aria n. 8/2009\nper depurazione senza additivi chimici\nMarco Donato Ricci\nMensile: 9 numeri allanno.\nOrgano Ufficiale di A.I.S.A. Associazione Italiana Scienze\nLabbonamento decorre dal primo numero raggiungibile\nItalia 70,00 - Europa 100,00 - Numeri arretrati 8,00\nPoste Italiane Spa - Sped.in a.p. - D.L.353/2003 (conv.\nin L.27/02/2004 n.46) art.1,comma 1, - DCB Milano ISSN: 1591-237X Aut. Trib. di Milano n. 80 del 17/03/75\nPubblicit non eccedente del 45%\nTestata volontariamente sottoposta a certificazione di tiratura e diffusione in conformit al Regolamento C.S.S.T.\nTiratura media n. 6.034 copie\nDiffusione media n. 5.720 copie\nSATE - 24049 Zingonia Verdellino (Bg)\nTutti i diritti sono riservati - vietata la riproduzione anche\nparziale senza lautorizzazione dellEditore\nAll rights reserved - No part of this publications may be\nBE-MA EDITRICE - Milano\nVia Teocrito 47 - 20128 Milano\nIl trattamento Wedeco con UV\nCaratteristiChe della radiazione ultravioletta\nsensibilit dei miCrorganismi e dosi uv\ntipologia di lampade uv e loro utilizzo\ntipi di reattore e loro appliCazione\nfattori Che influenzano il trattamento Con uv\nla progettazione di un impianto di trattamento Con uv\nCalcolo del dosaggio con il metodo della sommatoria di punto di origine\nLa tecnologia Wedeco nel trattamento\nprinCipio di formazione dellozono\nil proCesso di generazione dellozono\nluso dellozono nel trattamento delle aCque\nutilizzo dellozono nel trattamento delle aCque potabili\nIl controllo del sapore e dellodore\nDecolorazione con ozono\nOssidazione dei composti inorganici\nCoagulazione migliorata (micro-flocculazione)\nOssidazione dei composti organici\nSottoprodotti di disinfezione (DBPs) / Trialometani, Acidi Aloacetici\nOzono: lagente disinfettante\nLeffetto dellozono su alcune specie batteriche, virus e spore\nI bromati nelle acque potabili\nutilizzo dellozono nel trattamento delle aCque di sCariCo\nLe possibilit applicative dellozono nei processi depurativi delle acque di scarico\nLe combinazione con la tecnologia UV per una disinfezione avanzata\nlutilizzo in italia\nutilizzo dellozono nei proCessi di minimizzazione dei fanghi biologiCi\nLinserimento nel processo biologico esistente\nValutazione della capacit di disintegrazione\nimpianto ad ozono\nCenni sulla normativa per i sistemi di depurazione delle acque\nDelibera Interministeriale 4 febbraio 1977\nLegge 18 maggio 1989, n.183 e successive modifiche e integrazioni\nLegge 5 gennaio 1994, n.36 (c.d. Legge Galli)\nDecreto Legislativo 11 maggio 1999, n.152 modificato e integrato dal Decreto\nLegislativo 18 agosto 2000, n. 258\nnote sulla normativa italiana\nGamma UV Wedeco\nGamma Ozono Wedeco\ndei 12 canali\nacque con UV\nIl trattamento delle acque senza dubbio uno degli argomenti di maggiore attualit, non solo per la\nsua comune accezione di bene che in futuro diventer sempre pi scarso e prezioso ma anche per il\nfatto che la tecnologia mette oggi a disposizione dei tecnici svariate soluzioni.\nTradizionalmente il trattamento delle acque stato affrontato mediante limpiego di sostanze chimiche\nin grado di agire da antagonisti per gli inquinanti, affidando loro il compito di eliminare selettivamente\ngli elementi nocivi e patogeni. Con tale metodica per, luso di additivi chimici spesso comportava un\ndifferente tipo di inquinamento per cui il loro impiego, risolvendo un problema specifico finivano per\nBasti citare per esempio luso del cloro, che esplicando la sua azione disinfettante ed antibatterica,\ncomporta la formazione di sottoprodotti nocivi quali lo ione clorito oppure odori e/o sapori sgradevoli\nche, in definitiva, risolvendo un problema serio come la contaminazione batterica finiscono per crearne\nun secondo, magari di minore entit, ma pur sempre segnale di uno scadimento del prodotto finale\nLo screening di soluzioni ecologicamente sostenibili, stato quindi uno dei campi di ricerca pi attivi\ndegli ultimi anni, che ha permesso la messa a punto di sistemi in grado produrre un trattamento delle\nacque senza luso di prodotti chimici. Qualsiasi soluzione tecnologica deve fare i conti con la normativa\nvigente per quanto concerne i parametri di abbattimento degli inquinanti. In Italia, con il recepimento\ndelle Direttive Europee, la situazione normativa non presenta un quadro semplice e le leggi nazionali\nin vigore sono il risultato di successive modificazioni di norme precedenti, con parziali modifiche ed\nabrogazioni. Come spesso accade con la Legislazione Italiana, orientarsi spesso difficoltoso, anche\nse, per ci che attiene alle quantit di inquinanti ammesse, gli allegati delle leggi permettono di avere\nun quadro abbastanza chiaro. Il tutto viene per completato (e a volte complicato) dalle normative a\nlivello regionale, da cui dipende una parte della legislazione.\nQui analizzeremo le soluzioni WEDECO (marchio di ITT Water & Wastewater) mediante il trattamento\ndelle acque con raggi UV, per labbattimento della carica microbica patogena (batteri, virus e spore) e\ntramite ozono, molecola triatomica dellossigeno ad elevato potere ossidante.\nCon il progresso tecnologico conseguito negli ultimi decenni, anche la principale barriera al massiccio\nutilizzo di questi nuovi sistemi, rappresentata da fattori economici e gestionali, si ormai affievolita\nal punto che, considerate tutte le variabili in gioco, in molti casi si pu parlare di perfetta equivalenza\nIl trattamento delle acque reflue viene normalmente suddiviso in piu step, che meglio ne individuano\nobiettivi e finalit secondo una gerarchia di affinamento qualitativo crescente.\nIl trattamento preliminare ha lo scopo di separare dalle acque reflue le sostanze solide estranee in grado\ndi creare problemi ai trattamenti successivi (rimozione dei detriti, eliminazione rifiuti solidi di maggiori\ndimensioni e di sabbie, abbattimento del contenuto di olii, ecc.). Viene effettuato di solito per via meccanica e fisica, mediante processi di grigliatura e di filtraggio con dissabbiatori e disoleatori.\nIl trattamento primario ha poi lo scopo di eliminare dallacqua i contenuti solidi in sospensione, prevalentemente di natura organica. Viene effettuato con processi fisici e/o chimici con lobiettivo di ottenere\nuna abbattimento di almeno il 50% dei solidi sospesi e di almeno il 20% del BOD5 (domanda di ossigeno\nbiochimico in mg/L di O2, assunto come misura indiretta del carico organico inquinante biodegradabile). I trattamenti primari possano avvalersi di sostanze coagulanti e/o flocculanti che aumentano\nlaggregazione delle sostanze inquinanti solide e ne permettono la rimozione per sedimentazione o\nIl trattamento secondario dei reflui deve poi proseguire con labbattimento delle sostanze organiche\nsecondaria, ovvero con altri processi con cui sia possibile nelleffluente rispettare i requisiti qualitativi\ncontenuti nella Tabella 1 dellAllegato 5 della Parte III del D. Lgs. n. 152/2006, che richiede la riduzione\nsenza nitrificazione dell80% del BOD5, del 75% del COD (domanda di ossigeno chimico in mg/L di O2\ndi elementi nutrienti (quali sono principalmente fosforo e azoto), lulteriore diminuzione del contenuto\ndel contenuto di microrganismi delleffluente a valori di concentrazione ritenuti accettabili dal punto\nIl D. Lgs. 152/2006 dispone che tutti gli impianti di trattamento delle acque con potenzialit superiore\na 2000 A.E. (Abitante Equivalente: esprime il carico inquinante di una particolare utenza, civile o industriale, in termini confrontabili con le utenze di tipo civile), con esclusione degli impianti che impiegano\nLa luce una delle molte forme di energia sotto forma di radiazione. Questa si estende\ndalle onde radio fino ai raggi cosmici ed catalogata in 16 differenti tipi secondo la loro\nlunghezza donda. Lenergia viene trasmessa dalle radiazioni in pacchetti discreti chiamati\nfotoni. Quando un fotone colpisce una molecola e ne provoca leccitazione, tale trasferimento energetico dalla radiazione alla molecola pu portare ad una reazione chimica.\nTale fenomeno viene classificato come fotochimica.\nNormalmente la lunghezza donda della radiazione che si considera nella fotochimica compreso tra 100 e 1000 nm.\nTra 700 e 1000 nm siamo nel campo della radiazione chiamata infrarosso, non visibile allocchio\nenergia sufficiente per dare luogo a significativi processi fotochimici.\nTra 400 e 700 nm siamo nel campo della luce visibile. Questa radiazione agisce nei processi\ndi fotosintesi clorofilliana delle piante e delle alghe.\nTra 100 e 400 nm la radiazione prende genericamente il nome UV (ultravioletto) ed stata\na sua volta suddivisa nella radiazione UVA (tra 315 e 400 nm), nella radiazione UVB (tra\n280 e 315 nm), nella radiazione UVC (tra 200 e 280 nm) e, infine, nella radiazione VUV\n(Vacuum Ultra Violet con lunghezze donda comprese tra 100 e 200 nm).\nDifferenti sono le reazioni fotochimiche che ciascuna di queste radiazioni UV provoca: gli UVA\nSpektrotherm 254 nm\nsono responsabili dellabbronzatura, gli UVB hanno un contenuto energetico superiore rispetto\nagli UVA e possono provocare effetti nocivi non di particolare rilievo sullorganismo umano,\ne sono stati studiati soprattutto perch possono essere validamente impiegati in processi di\ndonda molto ridotta, vengono completamente assorbiti dallaria, dallacqua e, ovviamente\nvuoto e pertanto il loro utilizzo nella fotochimica non rilevato sulla Terra.\n1 - Perch avvenga una reazione fotochimica necessario che la luce sia assorbita da una\nmolecola. (Legge di Grotthuss-Draper).\nTale legge, che sembrerebbe scontata, avverte per che le molecole che non vengono\ncolpite da una luce di una particolare lunghezza donda non possono essere coinvolte\nda una reazione fotochimica.\n2 - Per ciascun fotone assorbito in una sostanza chimica viene attivata una sola molecola per\nuna reazione fotochimica. Ovvero la quantit di fotoni che riesce a colpire le molecole deve\nessere almeno pari al numero delle molecole perch si abbia una reazione fotochimica\n3 - L energia di un fotone assorbita da una molecola deve essere uguale o maggiore del legame\npi debole nella molecola. Se lenergia assorbita da una molecola inferiore a quella\ndel legame pi debole allinterno della molecola non si avr una reazione fotochimica.\nIn questo caso, lenergia assorbita verr trasformata in calore o, addirittura la molecola riemetter il fotone che ha assorbito (fenomeno della fluorescenza oppure della\nPer la funzione di abbattimento della carica batterica dellacqua con gli UV bisogna considerare\nil meccanismo di inattivazione dei microrganismi. Il concetto di inattivazione importante in\nquanto stato dimostrato che, anche se lassorbimento degli UV non produce la distruzione di\nun microrganismo, pu produrre la inattivazione, ovvero il microrganismo, pur essendo metabolicamente attivo, di fatto inabilitato a svolgere la sua funzione patogena. Ci ovviamente\nviene assorbita da numerosi componenti cellulari. Si osserva per che soltanto le proteine\ne i nucleotidi che formano DNA e RNA assorbono dosi sufficienti di UV. Tuttavia, in relazione alla lunghezza donda, ciascuno di questi elementi assorbe differenti quantit della\nradiazione UV. Per esempio le proteine assorbono molta della luce con lunghezza donda\n230 e 300 nm, dove invece lassorbimento maggiore costituito dai nucleotidi. Al di sopra\ndel 210 nm solo gli aminoacidi assorbono una quota significativa della radiazione UV.\nIn considerazione del fatto che lacqua assorbe gran parte della radiazione UV con frequenza\nnon inferiore a 230 nm, per la disinfezione delle acque quindi si prendono in considerazione\nfrequenze comprese tra 230 e 280 nm.\nIl problema a cui i teorici ed i tecnici si sono applicati con particolare meticolosit stabilire\nquale sia la lunghezza donda pi profittevole per un impiego degli UV nella inattivazione\nbatterica. La fotochimica del RNA e soprattutto del DNA, elemento di base per la vita, stata\naffrontata analizzando il comportamento fotochimico dei mattoni che costituiscono la\ndoppia elica del DNA. I quattro elementi costituenti sono, come noto, Adenina, Citosina,\nGuanina e Timina. Il grafico riportato nella pagina precedente schematizza qualitativamente\nlassorbimento di UV da parte del DNA e dei suoi costituenti.\nla inattivazione del DNA avviene specificamente per la capacit degli UV di creare un ponte\n(dimero) tra due basi di Timina adiacenti. La formazione di dimeri di Timina (e di altri dimeri\nsimili) distrugge la struttura del DNA in quanto ne impedisce la replicazione e ci previene le\ninfezioni esplicando quindi lazione disinfettante per effetto degli UV.\ndei microrganismi e dosi\nLa sensibilit di ciascuna specie di microrganismo agli UV , ovviamente, differente. Con opportune apparecchiature di laboratorio in grado di misurare la effettiva dose di UV che riceve\nun campione di microrganismo, sono state effettuate numerose prove per definire quali siano\nle dosi specifiche per giungere alla inattivazione delle varie specie di microrganismo.\nLa dose di UV, detta fluenza, viene espressa in mJ cm-2, ovvero come quantit di energia da\ntrasmettere per centimetro quadrato di campione.\nIn generale, i vari tipi di microrganismi che possano essere inattivati dagli UV si comportano\nsecondo questa scala qualitativa:\nbatteri protozoi > virus > spore di batteri > adenovirus > alghe\n(pi sensibilit)-------------------------------------------(minore sensibilit)\nSi noti che gli adenovirus sono menzionati separatamente in quanto la loro sensibilit agli UV\ndecisamente inferiore si quella di altri tipi di virus.\nLe tabelle qui di seguito riportano la dose di UV a 254 nm necessaria per la inattivazione al\nimportante qui notare che i valori tabellati sono il risultati di test di laboratorio in cui tutti\ni microrganismi ricevono la medesima dose di UV per il fatto che i campioni sono perfettamente omogenei. Questo non il caso reale in cui non ci pu essere la garanzia di uniformit\nDose di UV (mj cm-2) per linattivazione\ndue molecole di Timina che ripristina la situazione originaria del DNA riattivando il microrganismo. In altri casi durante la replicazione del DNA le zone non danneggiate dagli UV vengono\nutilizzate per sostituire i dimeri di Timina operando la riattivazione.\nIn presenza di luce, invece, il meccanismo di riattivazione avviene utilizzando lenergia dei\nfotoni per rompere il legame del dimero e ripristinare con una reazione fotochimica la situazione originale. Questi processi quindi non avvengono nel trattamento delle acque disinfettate\ncon UV che non sono successivamente esposte alla luce (per esempio che sono conservate\nin serbatoi chiusi), mentre possono accadere nel caso in cui, dopo il trattamento, le acque\nvengono stoccate staticamente in bacini aperti, laghi, corsi dacqua, ecc.\nper questo che a volte si ricorre ad una modesta additivazione delle acque depurate con UV\ncon prodotti chimici che hanno soltanto il compito di impedire i meccanismi di riattivazione.\nPer tale motivo le dosi di prodotti chimici come il Cloro sono sensibilmente inferiori a quelle\nEscherichia coli (ATTC 11229)\nEcherichia coli (wild type)\nSalmonella anatum (da feci umane)\nSalmonella enteritidis (da feci umane)\nSalmonella tiphi (ATTC 19430)\nalla pag. seguente\nSalmonella tiphimirium (da feci umane)\nShigella dysenteriae (ATTC 2927)\nShigella sonnei (ATTC 9290)\nStaphilococcus faecalis (ATTC 29212)\nVibrio cholerae (ATTC 259872)\nYerisnia enterocolitica (ATTC 27729)\n* campioni esposti alla luce solare dopo lesposizione ad UV\nvalore per giungere a 99,9% di inattivazione\nDose di UV a 254 nm necessaria per la inattivazione al 99,99% del campione di vari virus\nAdenoviurus Type 41\nHepatitis A (HM175)\nS.aureus phage A994\n* per i virus non si osservano fenomeni di fotoriattivazione\nUSEPA stabilisce un valore si 186 mj cm-2 per inattivazione del 99,99% degli adenovirus, considerando una attendibilit\ndell80% del dato.\ndel materiale che viene attraversato per lirraggiamento. La dose totale di radiazione UV che\nciascun microrganismo riceve il prodotto della intensit che ciascun volume riceve per il\nnumero di secondi necessario per il passaggio di quel volume allinterno del reattore. Siccome\nogni percorso differente la dose di UV ricevuta dai vari microrganismi differente. Con\nmetodi matematici possibile calcolare la dose media di irraggiamento che, moltiplicata per\nil tempo medio di passaggio idraulico attraverso il reattore da la dose massima di UV teorica\na cui sottoposto il fluido che attraversa il reattore. In realt per non si pu avere garanzia\ndella perfetta miscelazione del liquido (che comporterebbe una distribuzione omogenea nel\nvolume dei microrganismi) e quindi si deve concludere che la dose reale dellirraggiamento\nUV sempre inferiore a quella teorica.\ndiscorso diviene pi complesso per i reflui per via delle normative vigenti che variano secondo\nil Paese, e allinterno di questo, da Regione a Regione, nonch dai differenti obiettivi che ci\nsi prefigge per il trattamento (sversamento delle acque in corsi dacqua superficiali, riutilizzo\nIl componente pi importante per il trattamento con UV ovviamente la lampada in grado di\ngenerare una radiazione UVC compresa tra 200 e 300 nm, la cui efficienza viene misurata dal\nrapporto tra la potenza elettrica per alimentarla e la potenza degli UV emessi nellintervallo\ndi lunghezza donda con funzione germicida.\nEsistono numerosi tipi di lampade che differiscono sia per il principio di funzionamento che\nper il campo di applicazione, come mostra la tabella seguente:\nClassificazione delle lampade per UV\nFilamento caldo (per es.\ntungsteno) in gas inerte\nDue elettrodi allestremit di 150-800 nm\nun cilindro contenente vapori\nSemiconduttori solidi in gradi 250-600 nm\ndi emettere luce quando\nattraversati da una corrente\nDiodi ad emissione\nLampade ad eccimeri Scarica elettrica in un gas\ninerte (come lo Xeno) o\nCampo di emissione\nBulbo ad incandescenza\nlampada a fluorescenza,\nlampade a bassa, media o\nalta pressione di vapori di\nindicatori in strumenti\nLampade di tipo sperimentale\nmonocromatica in un campo\ntra 170 e 300 nm\n* per i protozoi non si osservano fenomeni di fotoriattivazione\nVi sono quattro tipi di lampade a scarica al mercurio: a bassa pressione (LP), a bassa pressione\nOperano a temperature comprese tra 20 e 40 C, con una pressione dei vapori di mercurio\ntra 0,1 e 10 Pa. Emettono luce in bande di lunghezza donda molto ristrette, al di fuori delle\nquali lemissione praticamente nulla. Una lampada a bassa pressione a vapori di mercurio\nemette l82% della sua luce alla lunghezza donda di 253,7 nm, il 6,6 % a 184,9 nm ed il\nresto in percentuali inferiori da altre lunghezze donda fino a 600 nm.\nLa quantit di UV emessi da una lampada LP dipende molto dalla temperatura; quella\nottimale circa 40 C. La maggior parte delle lampade UV per il trattamento delle acque\ndotata di una protezione esterna in quarzo (uno dei pochi materiali che non assorbe gli\nUV) che provvede a mantenere separata la lampada vera e propria dallacqua da trattare.\nGrazie a questa guaina la temperatura di lavoro della lampada si mantiene intorno a valori\nottimali anche se lacqua circostante ha una temperatura pi bassa.\nCon lacqua circostante a 20-25C una lampada LP pu funzionare correttamente. In impianti a canale aperto installati in regioni dal clima freddo, in cui lacqua pu fluire anche a\nsolo 0,5C, il problema della temperatura diventa importante e, con lampade LP si possono\naddirittura presentare casi in cui laccensione delle lampade diventa difficoltosa.\nmm dallestremit. Grazie a questo dispositivo possibile aumentare lalimentazione degli\nelettrodi da 1,5 a 2 volte e lemissione di UV risulta aumentata da 1,5 a 3 volte.\nA questa famiglia appartengono le lampade ad amalgama di mercurio. Si tratta di lampade\ncontenenti un amalgama di mercurio solido che funziona da regolatore della pressione\ndel gas di mercurio allinterno del tubo permettendone il funzionamento con correnti pi\nPoich le lampade LPHO hanno temperature di funzionamento intorno a 100 C, sono\nvirtualmente insensibili alla temperatura dellacqua in cui vengono immerse.\nSi tratta di lampade con la pressione dei vapori di mercurio a circa 1 atm. In questo caso\nla maggiore densit del vapore di mercurio, per effetto di un valore molto pi elevato di\ncollisione delle molecole gassose, ha una emissione luminosa policromatica, in un range di\nlunghezze donda tra 180 e 600 nm. La temperatura di lavoro molto elevata e la potenza\npu arrivare anche a 30000 W.\nComparazione lampade UV\nbassa pressione ,\nfino a 2800 W\n420 W (UVC)\n280 W (254 nm)\nWedeco ha sviluppato le lampade Spektroterm di tipo LPHO ad amalgama ad elevata efficienza\nin grado di offrire il miglior rendimento con una elevata emissione di UV.\ndi reattore e loro applicazione\nGli impianti di trattamento con UV si dividono essenzialmente in due categorie: impianti a\ncanale aperto e impianti in condotta. I primi sono principalmente impiegati per il trattamento\ncon UV dei reflui nella depurazione delle acque, mentre i secondi sono tipici degli impianti di\ntrattamento per acquedotti e per la potabilizzazione. Negli impianti in condotta il reattore\ncomposto da una camera di sezione cilindrica o rettangolare in cui sono poste le lampade e\nPer questi impianti si possono avere le seguenti tipologie:\nTipo 1 una lampada in un reattore anulare. Consiste semplicemente in un cilindro in cui\nposta una lampada orientata longitudinalmente,\nprotetta da un tubo al quarzo attorno al quale passa\nil flusso dellacqua: si tratta di reattori idonei a piccoli\nflussi di acqua che possono essere installati localmente\nin prossimit dei punti di utilizzo dellacqua disinfettata (impianti domestici, in navi, treni o altri mezzi\nLP o LPHO.\nTipo 2 pi lampade parallele al flusso. Anche in questo caso il reattore ha una sezione cilindrica in cui sono\nposte longitudinalmente pi lampade in posizione\nconcentrica rispetto allasse longitudinale del reattore\nstesso. idoneo per il trattamento di flussi variabili\nsolitamente in un range tale da coprire un ampio\nventaglio di esigenze applicative (condomini, piccole\ncomunit, acquedotti di medie dimensioni ecc.). Le\nlampade sono solitamente di tipo LP o LPHO.\nTipo 3 Pi lampade perpendicolari al flusso dellacqua. In questo caso le lampade possono essere molte\ne, insieme ai tubi al quarzo, il loro posizionamento\nperpendicolare al flusso dellacqua (in verticale\ned in orizzontale in modo da formare un reticolo)\npermette il trattamento di flussi importanti come\nnel caso degli impianti di distribuzione negli acquedotti. La sezione del reattore pu essere circolare\no rettangolare. Le lampade possono essere di tipo\nLP, LPHO o MP.\nGli impianti a canale aperto sono solitamente i tipo\nmodulare a sezione rettangolare e la loro progettazione viene effettuata di caso in caso, in considerazione\ndei fattori specifici (come per esempio la necessit di\ninstallazione allinterno di un impianto preesistente).\nLe lampade possono essere installate longitudinalmente o trasversalmente (tipologia ormai non pi\nmolto utilizzata) al flusso dellacqua e la scelta del\ntipo di lampada utilizzato pu essere sia del tipo\nReattore UV per impianti di acque potabili con pi\nLP, MP o LPHO, con prevalenza per questultima lampade perpendicolari al flusso.\ntipologia. Spesso, per migliorare lefficienza della\ndisinfezione, vengono impiegati dei regolarizzatori\ndel flusso che uniformano le velocit di passaggio del liquidi su tutta la sezione del canale in\nmodo da rendere il pi possibile uniforme lirraggiamento.\nQui sopra uno schema di un impianto di disinfezione con UV a canale aperto in cui uno o pi banchi di lampade, in\nrelazione al flusso, irraggiano lacqua.\nFondamentale per lefficienza della disnfezione con UV la pulizia costante dei contenitori delle lampade per evitare che\nassorbano una quota significativa della radiazione destinata al liquido.\nPer il corretto funzionamento di un reattore a UV innanzitutto necessario che sia conosciuta\nin ogni momento lintensit della radiazione a cui viene esposta lacqua da trattare. Per questo\nmotivo vengono adottati dei sensori UV in grado di monitorare la quantit di irraggiamento\nreale. Si tratta nella gran parte dei casi di sensori costituiti da un semiconduttore sensibile alla\nluce ultravioletta che non viene attivato da radiazioni con lunghezza donda superiore a 300\nnm (spettro visibile) e che per questo viene chiamato solar blind. Un sistema di filtraggio\ndella luce che raggiunge il sensore ne limita il funzionamento alle lunghezze donda comprese\ntra 200 e 300 nm, quelle che esplicano una reale funzione germicida. Il posizionamento nel\nreattore dei sensori UV viene effettuato in modo che, dopo le opportune tarature nella fase\ndi collaudo dellimpianto, il sensore rilevi le variazioni di potenza della radiazione ricevuta dal\nliquido. Queste variazioni possono avvenire sia per un calo della potenza emessa dalle lampade che per un eccessivo assorbimento dei cilindri protettivi in quarzo, per una variazione\ndella trasmittanza del liquido, ovvero dellassorbimento di UV da parte del liquido per una\nvariazione della sua trasparenza dovuta a corpi estranei in sospensione. Ovviamente anche la\nsuperficie del sensore che legge la potenza degli UV pu sporcarsi ed essere quindi soggetta\nad una diminuzione di funzionalit. Opportuni cicli di pulizia e manutenzione dellimpianto\nprovvedono a mantenere pulite le superfici di lettura del sensore e di trasmissione della radiazione da parte delle protezioni in quarzo delle lampade, mentre la rilevazione della variazione\ndella trasmittanza del liquido o della potenza di emissione delle lampade viene gestita da un\nsistema elettronico di controllo dellimpianto attivando specifiche procedure di manutenzione\n(o allarmi) che consentono di ripristinare la piena funzionalit del reattore.\nSono detti sleeves (tubi) i cilindri in quarzo entro cui vengono poste le lampade. La loro\nfunzione quella di proteggere e isolare le lampade dal liquido che passa nel reattore, di\nstabilizzare la temperatura a cui queste lavorano. La loro pulizia periodica, insieme a quella\ndei sensori UV essenziale per mantenere in efficienza il reattore. Molti sali minerali disciolti\nnellacqua (di calcio, magnesio, ferro, ecc.) hanno una solubilit che decresce con laumento\ndella temperatura. Poich la superficie del quarzo a contatto con lacqua normalmente pi\ncalda del liquido che passa nel reattore UV, con il tempo si possono depositare sulla superficie\ndel quarzo quantit non trascurabili di sali minerali che assorbono parte della radiazione UV\ndestinata ad esplicare la sua funzione germicida nel liquido.\nLa loro pulizia pu avvenire per via chimica o per via meccanica. La prima, meno utilizzata,\nprevede il fermo del funzionamento del reattore e una procedura che comporta limmissione\ndi opportune sostanze chimiche in grado di rimuovere i sedimenti depositato sulla superficie\nesterna del quarzo. Pi comune invece la pulizia meccanica delle superfici: negli impianti\ndomestici e nei piccoli impianti viene solitamente effettuata manualmente con una certa\nperiodicit che dipende dalla qualit specifica dellacqua trattata, mentre negli impianti di\nmaggiori dimensioni viene posto un apposito meccanismo in grado di effettuare tale pulizia\nmeccanica senza necessitare del fermo dellimpianto.\nAnaloghi sistemi meccanici vengono adottati negli impianti a canale aperto, con una gestione\nda parte dei sistemi elettronici di monitoraggio e controllo dellimpianto.\nWedeco utilizza degli anelli attorno a tubi di quarzo collegati ad un carrello che meccanicamente li fa scorrere per tutta la lunghezza delle lampade. La pulizia dei depositi organici ed\ninorganici avviene per raschiamento ed interessa tutta la superficie dei quarzi e il sensore UV\ntramite apposite spazzole solidali al carrello. Gli anelli di pulizia sono in realt composti da pi\nanelli due esterni in teflon ed uno interno in Viton, una tecnologia denominata da Wedeco TriBlade in grado esplicare la sua migliore efficacia in entrambi i sensi di scorrimento dellanello.\nIl carrello di guida degli anelli scorre avanti e indietro grazie ad un cilindro pneumatico o una\nvite senza fine ed il movimento quindi completamente meccanico. La gestione dei cicli di\npulizia (come anche la posizione dei pulitori quando sono in stand-by) affidata ad un PLC\nesterno e pu essere programmata in base alle caratteristiche specifiche dellacqua che viene\nLa grande sala con\ngli armadi per\nMilano San Rocco.\nsottoposta a trattamento UV. Testato con reflui provenienti da trattamenti terziari (in condizioni estremamente severe quindi) la vita di questi anelli di oltre 30000 passaggi in modo\nche la loro sostituzione coincida (approssimativamente) con gli interventi di manutenzione\nper la sostituzione delle lampade.\nComponenti ausiliari, ma di fondamentale importanza, sono i sistemi di alimentazione delle\nlampade e le logiche di controllo del funzionamento del reattore.\nPer lalimentazione, una piccola scheda elettronica, detta ballast, provvede a regolare lalimentazione occupandosi anche del filtraggio delle armoniche e di altre funzioni (riaccensione\nin casi di interruzione dellalimentazione, ecc.) tese a proteggere la lampada aumentandole\nla vita utile.\nTranne che nel caso di piccoli reattori per utilizzo domestico, che hanno questi componenti\nintegrati nel reattore, si tratta di attrezzature poste a distanza dal reattore stesso, preferibilmente in locali separati. I grandi impianti non solo richiedono elevate potenze di alimentazione\nma richiedono anche un controllo della temperatura ambientale e sovente vengono dotati di\nsistemi di smaltimento del calore che si produce negli ambienti in cui sono installate le unit\nche forniscono potenza alle lampade.\nPer quanto concerne al controllo, il moderno progresso dellelettronica non solo permette una\ngestione ottimale di tutte le fasi ma anche la rilevazione storica dei dati di funzionamento e\npersino la connessione per la trasmissione dei dati in remoto che permette la supervisione e\nla gestione a distanza di interi impianti costituiti da numerosi reattori.\nche influenzano il trattamento con\nTra i parametri che influenzano la progettazione di un impianto di trattamento delle acque\ncon UV hanno una notevole rilevanza anche alcune delle caratteristiche del liquido che deve\nessere sottoposto al trattamento.\nLa qualit dellacqua il primo di questi fattori. Viene valutata determinando la sua trasmittanza ovvero la percentuale di UV che viene trasmessa dallacqua, nel campo di lunghezze\ndonda compreso tra 200 e 300 nm.\nNegli impianti con lampade LP o LPHO di particolare rilevanza il valore della trasmittanza\nper la lunghezza donda di 254 nm.\neffetto della precipitazione di elementi a bassa solubilit nellacqua (carbonati solfati e fosfati\ndegli slevers rispetto a quella del flusso dacqua che li lambisce. I depositi di particelle solide\nin sospensione nellacqua sono i principali responsabili del lento diminuire della trasmittanza\nla trasmittanza di questi componenti per un corretto funzionamento dellimpianto.\nLa torbidit dellacqua un altro fattore che deve essere valutato. Essa dovuta alla presenza di particelle sospese nellacqua che interferiscono con la trasmissione degli UV.\ndonda considerata) e ne deviano quindi il percorso ma non ne assorbono lenergia. La\nloro influenza sulle prestazioni del reattore quindi di minima rilevanza. Altre particelle\ninvece assorbono gli UV che ricevono e quindi diminuiscono la trasmittanza dellacqua. In\ngenerale, sono le particelle relativamente grandi (diametro tra 1 e 10 m) che hanno una\nreale influenza sulle prestazioni dellimpianto. La torbidit del liquido particolarmente\nimportante negli impianti di trattamento dei reflui.\nQuesto parametro influenzato da tutte le componenti che determinano la funzionalit dellimpianto secondo uno schema concettuale che pu essere rappresentato come il grafico qui\nStudi di laboratorio hanno stabilito che una torbidit inferiore a 5 NTU (Nephelometric Turbidity\nUnit) non ha significativi effetti sui trattamenti con UV. Poich in genere nelle acque potabili\nla torbidit intorno a 0,1 NTU in tutti i processi di potabilizzazione questo parametro non\nviene considerato. Nei trattamenti dei reflui con UV invece il problema pu essere rilevante\ne per tale motivo questi impianti possono prevedere un prefiltraggio del liquido che abbassi il\npi possibile il contenuto dei solidi sospesi prima del trattamento con UV, soprattutto quando\nlobiettivo della disinfezione particolarmente spinto (es. riutilizzo irriguo).\nprogeTTazione di un impianTo di TraTTamenTo con\nGli elementi di cui tenere conto nella progettazione del trattamento con UV delle acque e il\nplanning del processo di progettazione sono numerosi.\nInnanzitutto deve essere stabilito il fine dellimpianto.\nprovvedere allabbattimento della carica batterica dellacqua di un impianto domestico oppure\ndella medesima funzione in una industria di produzione di bibite, ovvio che le necessit\nla qualit delle acque in relazione al loro utilizzo dopo il trattamento. Si rimanda largomento\nal capitolo specifico che chiarisce quali siano i reali target del trattamento per ciascun impiego\nIn generale, si deve progettare un impianto che non sia sovradimensionato per lobiettivo\nCome primo parametro va quindi considerato se si tratta di un impianto in condotta o di\nun impianto in canale a pelo libero. Poi si considera il flusso di acqua da sottoporre a trattamento, i principali parametri qualitativi dellacqua ed eventuali vincoli per la realizzazione\nPer un dimensionamento dellimpianto si opera per approssimazioni successive. Il parametro\nbase che il progettista deve determinare la cosiddetta Dose UV, definita come il prodotto\ndellintensit media dellirraggiamento del liquido per il tempo di esposizione.\nDose UV C [J/m2] = Intensit media [W/m2] x Tempo medio di esposizione [s]\nLa correlazione tra la dose di UV e le concentrazioni finali ed iniziali della concentrazione\nbatteriologica dellacqua prima e dopo il trattamento espressa dalla seguente relazione:\nN = concentrazione batteriologica in uscita\nN0 = concentrazione batteriologica in entrata\nd = coefficiente di dispersione (idraulica)\nk = rapporto di inattivazione batterica (m2/J)\nSS = concentrazione di solidi sospesi (mg/L)\nQuesto parametro dipende dalla miscelazione nel canale e\nQuesto parametro dipende dalla sensibilit di ciascun\nQuesti parametri esprimono la densit dei microrganismi\nassociati al contenuto di solidi sospesi e sono specifici dei\ncorrelati al tipo ed alla disposizione del sistema di irraggiamento e pertanto la Dose di UV rimane il principale parametro per\nil dimensionamento dellimpianto.\nGraficamente la formula nella pagina precedente porta ad un grafico di questo tipo:\nche mostra il valore della inattivazione batterica (CFU - Colony-Forming Unit misura il\nnumero di batteri o funghi in un campione biologico) con il variare della Dose di UV C.\nNellesperienza pratica possono riscontrarsi dei discostamenti tra il valore teorico e quello\nmisurato nel caso dei liquami. Ci dovuto al fatto che i valori assegnati ai parametri sono\nil frutto di un adattamento dei dati alle esperienze pratiche. Si pu quindi affermare che in\ngenerale la formula offre delle predizioni della inattivazione batterica abbastanza affidabili\nma che la sua validit non pu essere assunta acriticamente per ogni tipo di microrganismo\ned ogni tipo di liquame.\nI parametri per il progetto di una unit di trattamento con UV si dividono in tre principali\nminimo valore della trasmittanza\nlivello di disinfezione richiesto\nvalori di concentrazione delle altre caratteristiche dellacqua (COD, BOD, Fe, Mn, ecc.)\nvariazione della qualit dellacqua\nIl problema che bisogna quindi risolvere per una corretta progettazione la determinazione\ndella Dose di UV necessaria per raggiungere il target dellimpianto. Questa dipende, ovviamente,\ndalla qualit dellacqua in ingresso e dal valore di inattivazione batterica che si vuole ottenere.\nTale valore di solito espresso come logaritmo.\nI parametri che si prendono in considerazione, visto oltretutto che la normativa vi fa esplicito\nriferimento, sono i Coliformi Fecali, i Coliformi Totali e gli Streptococchi Fecali.\nI coliformi, essendo presenti nelle feci umane in elevate concentrazioni, dellordine di 109/g,\nsono stati da molto tempo considerati organismi indicatori dinquinamento ed hanno assunto\nun importante ruolo come marcatori microbiologici per definire la qualit degli ambienti idrici.\nTuttavia, poich il gruppo dei coliformi contiene numerose specie ampiamente diffuse nellambiente, il sottogruppo dei coliformi fecali ha assunto un significato pi specifico di contaminazione\nLe pi recenti normative sulle acque, in ogni caso, fanno riferimento alla specie Escherichia\nColi, un microrganismo che in rapporto pi diretto ed esclusivo con il tratto gastro intestinale\ndelluomo e degli animali a sangue caldo, il quale, insieme agli enterococchi, rappresenta un\nparametro pi specifico ed accurato di contaminazione da materiale fecale.\nSi assume che il valore degli Escherichia Coli circa l80% del valore dei Coliformi Fecali.\nAnaloga sensibilit agli UV presentano i Coliformi Totali, ma si deve tenere presente che poich\ni Coliformi Fecali sono circa il 20% dei Coliformi Totali, la Dose di UV deve essere proporzionalmente pi elevata se si richiede un analogo livello valore di inattivazione batterica con UV.\nCon queste premesse, se ad esempio la concentrazione dei Coliformi Fecali allingresso dellimpianto con UV di 1.000.000 di Coliformi Fecali / 100 ml e si richiede un valore in uscita di\n1.000 Coliformi Fecali / 100 ml, il valore di inattivazione di 106/103 = 3 log. Con un semplice\ncalcolo, note le condizioni iniziali dellacqua ed il valore finale si pu stabilire un primo valore\ndella dose di UV che limpianto deve fornire.\nAiuta in questa definizione della Dose di UV la tabella teorico-empirica, riporatata nella pagina\nseguente, di prima valutazione che Wedeco suggerisce.\nPer procedere con il dimensionamento iniziale si deve adesso ipotizzare uno schema di impianto, che poi sar eventualmente modificato ottimizzando i vari parametri.\nVa detto qui che tale processo pi rilevante nel caso di impianti a canale aperto per il trattamento dei reflui. Infatti, nel caso di un impianto di potabilizzazione in condotta i moduli\nsono certificati e le condizioni dellacqua in ingresso sono molto pi omogenee e semplici da\nvalutare. Per la progettazione di massima bisogna valutare innanzitutto il volume di acqua da\ntrattare in metri cubi per ora.\nSi sceglie quindi il numero di canali dellimpianto. In generale, impianti a pi canali hanno un\nmaggiore costo di impianto ma una maggiore flessibilit di gestione che comporta la possibilit\ndi risparmi economici nel corso del funzionamento in relazione alla variabilit delle portate a\ncui un impianto normalmente soggetto.\ncanale aperto la\ndellacqua con un\n2-3, max. 5\n2,2 Coliformi Fecali\n2, max. 4-5\n2,2 Coliformi Totali\n100 Coliformi Fecali\n100 Coliformi Totali\n23 Coliformi Fecali\n10 Coliformi Fecali\n200 Coliformi Fecali\ndei principali parametri di progetto di un impianto UV\nQuesta tabella fornisce indicazioni di massima, soggette a numerose restrizioni:\nsono valide per reflui sottoposti a un trattamento secondario con una dimensione dei solidi sospesi di 10-30 m derivanti\nda processi di flocculazione e/o filtrazione a sabbia\nsono basate sui valori di picco del flusso. Se si considera un flusso costante i valori indicati vanno aumentati\napprossimativamente del 20 25%\nsono valide per solidi sospesi con dimensioni inferiori a 30 m; particelle pi grandi richiedono Dosi pi elevate ma\npossono anche limitare il livello di inattivazione batteria indipendentemente dalla Dose applicata\ni Coliformi Fecali hanno concentrazioni pi elevate degli Escherichia Coli secondo un fattore moltiplicativo di circa 1,2\nil valore dei Coliformi Totali si ottiene moltiplicando il valore dei Coliformi Fecali circa per 4\nsi noti che la media aritmetica o percentili maggiori del 50% sono pi stringenti della media geometrica e comportano\nquindi Dosi pi elevate o un migliore livello di pretrattamento\nSi ipotizzano la profondit del canale e la sua larghezza (essendo larea della sezione del canale determinata dal flusso di acqua da trattare e dal numero di canali scelto). Per questioni\ndi omogeneit del flusso Wedeco suggerisce che il rapporto tra profondit e larghezza del\ncanale debba essere compreso tra 0,5 e 1.\nLa profondit viene scelta in base al numero di elementi di ciascun modulo di lampade. Queste\nsono disposte a coppie e Wedeco indica un numero variabile tra 2 e 9 coppie di lampade.\nIn relazione alla larghezza del canale si determiner quindi il numero di moduli di lampade\nda affiancare. Wedeco indica un numero variabile tra 1 e 12 per banco. Il numero di banchi\nda porre in serie in ciascun canale un altro degli elementi che deve stabilire il progettista. In\ngenerale pi elevato il livello della disinfezione e maggiore deve essere il numero dei banchi\nin serie. Per valori finali di 100 Coliformi Totali / 100 ml o inferiori sono vivamente consigliati\nalmeno due banchi in serie per canale mentre se il valore finale dei Coliformi Totali / 100 ml\n5 o inferiore il numero minimo di banchi in serie suggerito da Wedeco 3.\nWedeco propone tre differenti tipi di moduli, che si differenziano sostanzialmente per la\ndistanza delle lampade come mostra la tabella qui riportata.\ndistanza tra lampade\ne parete del canale\nda 35 a 55 %\nLo step successivo della progettazione prevede il calcolo dellirraggiamento del refluo da\ntrattare. Per questo vengono effettuati dei calcoli con appositi software che sono in grado\ndi fornire i principali parametri dellimpianto in modo da poterli confrontare con i dati\nempirici della tabella sopra riportata. Wedeco effettua per il cliente la verifica delle ipotesi\ndi progetto con un proprio software fornendo, per ogni ipotesi, valori relativi a:\nla dose di UV in funzione della trasmittanza tenendo conto delle possibili perdite di potenza\ndovute allo stato dei quarzi ed allinvecchiamento delle lampade;\nla velocit di flusso, che deve risultare in ogni caso superiore a 0,2 m/s in quanto al di sotto\ndi questa soglia vi il concreto rischio che il flusso si trasformi da turbolento in laminare,\ncondizione non prevista per un corretto funzionamento dellimpianto. Inoltre, in condizioni\ndi picco del flusso la velocit nel canale deve risultare superiore a 0,4 0,5 m/s (tipicamente\nsi ottengono valori di 0,7 0,8 m/s). Se i valori ottenuti sono lontani dai valori suggeriti, si\nconsidera lipotesi di variare la sezione trasversale del canale oppure di ridurre o aumentare\nWedeco calcola i dosaggi delle proprie unit in base al metodo UVDIS della sommatoria di punto di\norigine. Si tratta di un metodo che parte dal presupposto che ogni lampada UV costituita da una serie\nsorgente emette un UV-output, denominato in seguito con P, uniforme in tutte le direzioni. Ad una\ndistanza R da ciascun punto origine viene quindi irradiata lintensit I calcolata come:\nLattenuazione della radiazione allaumentare della distanza R dal punto di origine in funzione della\ntrasmittanza T, schematizzata dalla legge di Lambert-Beer:\nNel punto (x, y, z) lintensit interna nella camera di radiazione, misurata dal punto di origine (xi,\nyi, zi) quindi:\nLintensit nel punto (x, y, z) emessa dalla lampada di lunghezza L nel piano (xi, yi) risulta dalla integrazione della precedente espressione lungo lasse zi. Ci corrisponde a considerare la sommatoria\ndei punti sorgente siti sugli assi xi ed yi della singola lampada.\nil numero dei canali per ottenere in ciascun canale dei flussi che siano allinterno del range\ndi velocit indicato;\nle\tperdite\tdi\tcarico\tper\tcanale\t(non\tper\tbanco).\tQueste\tnon\tdebbono\tsuperare\ti\t50\tmm,\tsoglia oltre la quale la differenza di livello dellacqua nel canale tra ingresso ed uscita diventa\nla sezione del canale e incrementando il numero di lampade oppure scegliendo un interasse\nmaggiore tra le lampade, oppure ancora scegliendo una configurazione differente dei banchi con interasse tra le lampade maggiore e una diversa distribuzione dei moduli per ogni\nbanco di lampade o, infine, ridistribuendo su pi canali uno dei banchi in modo da ridurre le\nLintensit piana totale, sempre calcolata nel generico punto (x, y, z), dovuta al totale di lampade\ndi cui composto il sistema, sar quindi:\nMediando il valore ottenuto dalla espressione che precede sul volume V di irradiazione (cio quello\ndisponibile per la disinfezione), si ottiene lintensit media:\nLo schema di lavoro pu quindi essere sintetizzato cos:\n- Flusso massimo\n- Contenuto massimo di solidi nel liquido\n- Livello di disinfezione richiesto\nDeterminazione empirica Dose UV\nUtilizzando la Tabella Wedeco si\ndetermina empiricamante la Dose UV\ne le altre indicazioni relative (numero\ndei banchi, valori massimi della\ntrasmittanza, dimensone max dei solidi\nsospesi, necessit di filtrazione a\ntra la Dose UV\ncalcolata e la\nLOzono una molecola metastabile prodotta dallossigeno elementare, costituita da tre\natomi legati in forma ibrida, secondo una struttura simmetrica diamagnetica, con un angolo\ndi 116,5, il cui simbolo chimico O3.\nOltre ai dati inizali si ipotizzano il\nnumero dei canali, le dimensioni del\ncanale (l e h), il numero di lampade\nper modulo, il loro interasse (L-M-S),\nil numero di moduli par banco, il numero\ndi banchi per canale.\nCalcolo con software Wedeco\ninserendo i dati ipotizzati si hanno\nrisposte sulle prestazioni e sulle\n- la dose di UV in funzione della\n- la velocit di flusso\n- le perdite di carico per canale\nfornisce inoltre anche informazioni sulle\ndimensioni di ciascun canale (incluso\nil volume di irraggiamento), il numero\ntotale delle lampade, il numero di\nReynolds, il diametro idraulico e il\ntempo di irraggiamento\nSi presenta come un gas incolore, ma che concentrato tende al bluetto, fortemente reattivo,\ndal caratteristico odore pungente, le cui principali caratteristiche sono riportate nella tabella\nPunto di ebollizione (a 1013mbar)\nPunto di fusione (a 1013 mbar)\nDensit (a 1013 mbar, 0C)\nValore massimo in ambiente consentito\nSoglia di percezione odore\nLa sezione successiva, dopo il dimensionamento di massima precede una serie di verifiche di\nfattibilit e di calcolo dei costi. In generale, la seguente tabella fornisce indicazioni per il lavoro\ndi affinamento partendo dallipotesi di mantenere costante il numero di lampade.\nFlessibilit in termini di\ncommutazione dei banchi\nAumentando il numero dei canali\nAumentando il numero dei banchi\n0,2 mg/m3 di aria\nIl suo potenziale redox, inferiore solo a quello del fluoro, circa il 52% maggiore di quello del\nCloro, largamente utilizzato nel trattamento dellacqua, rendendolo quindi lagente disinfettante pi energico disponibile in commercio. La sua elevata reattivit lo rende instabile e non\nconservabile, per cui deve essere prodotto sul posto, cio subito prima di essere utilizzato.\nRispetto allOssigeno mostra unelevata reattivit in fase di reazione e basse energie di attivazione per reazioni eterogenee. Ha un forte potere ossidante direttamente sulla superficie dei\nLesistenza dellOzono nota sin dallantichit. Gi Omero, in alcuni passi dellIliade, descriveva\nlodore aspro e pungente che laria acquistava al passaggio di un temporale, e nel libro XII dellOdissea, descrive Zeus mentre colpisce una nave con una saetta piena di odori sulfurei. Sebbene nel 1785,\nVan Marum osservava che laria in prossimit di scariche elettriche generava un tipico odore, solo nel\n1840 Christian F. Schnbein, durante esperimenti di elettrolisi dellacqua, intu che lo strano odore\nera dovuto alla presenza nellaria di un gas che si formava in seguito al rilascio di scariche elettriche\nnellaria durante i temporali. Ad esso fu attribuito il termine Ozono (dal greco ozein, che ha odore).\nSchnbein riteneva che questa molecola fosse monoatomica e solo negli anni successivi si dimostr la\nvera forma triatomica, e la decomposizione per via termica, in Ossigeno.\nNei confronti delle sostanze organiche agisce rapidamente dando luogo a numerose reazioni chimiche. Particolare la reattivit rispetto al doppio legame C=C delle sostanze organiche insature,\nreazione che comunemente definita ozonolisi. Non lasciando alcun residuo chimico, lOzono\nassolutamente ecologico. A riprova di ci, lOzono stato definito come un agente sicuro GRAS\n(Generally Recognized As Safe) dallEnte statunitense Food and Drug Administration (F.D.A.),\nanche se il suo impiego assoggettato a leggi e prescrizioni di sicurezza.\ndi formazione dellozono\nPer spiegare come si produce lOzono, bene non dimenticare che la sua formazione da\nconsiderarsi come una condizione di equilibrio tra un processo di generazione che coinvolge\nnello stesso momento anche degli schemi di distruzione dellOzono creato.\nDal punto di vista termodinamico, la sua formazione presenta aspetti contrastanti tali da far\napparire tendenzialmente impropria la dicitura forma allotropica dellOssigeno.\nDi conseguenza, un generatore Ozono sempre il risultato di un compromesso in cui vengono presi in considerazione fattori legati al costo della generazione ed alla facilit di funzionamento del macchinario. In generale, il principio di generazione dellOzono, prevede,\nsecondo diverse modalit, la dissociazione dellossigeno molecolare e la formazione intermedia di radicali di ossigeno atomico, che reagiscono a loro volta con lOssigeno molecolare.\nLenergia che rende possibili questi meccanismi, viene fornita dagli elettroni o da fotoni.\nLe principali modalit di formazione dellOzono sono le seguenti:\n1) da radiazione UV (via Fotochimica)\n2) per via Elettrolitica\n3) per effetto di una scarica elettrica (Effetto Corona)\nNel primo caso, sin dai primi anni del 1900 si\nosservava la formazione di Ozono a partire da\nOssigeno esposto ad una radiazione UV compresa\ntra 140 e 190nm.\nTale principio di formazione riprende ci che\naccade naturalmente in una fascia dello strato\natmosferico terrestre (stratosfera), dove lOzono\nsi genera, in piccole quantit e con basse concenAtomo di\ntrazioni, per effetto della radiazione ultravioletta,\nalla lunghezza donda di 185nm.\nLenergia solare, in forma di radiazione UV, separa\nla molecola diatomica dellOssigeno, liberando cos\natomi capaci di formare la molecola triatomica\ndellOzono. Tale tipologia di generazione, prodi ozono\nduce in genere delle piccole quantit di Ozono a\nconcentrazioni molto basse, per cui tale soluzione\nsi rivela di bassa valenza commerciale. La generazione Ozono per via elettrolitica ha un ruolo\nimportante nella storia dellOzono, perch le\nsperimentazioni condotte da Schobein sulla generazione sintetica dellOzono prevedevano la\nsua formazione a partire dallelettrolisi dellacido\nsolforico. Questa soluzione presenta il vantaggio\ndi richiedere apparecchiature abbastanza semplici per cui pu essere presa in considerazione\nper produzioni di piccola taglia o per utilizzazioni\n- si utilizza corrente (DC) a bassa tensione;\n- non si prevede un gas di preparazione;\n- poche e semplici apparecchiature;\n- generazione direttamente nel fluido (acqua)\nbassa capacit di produzione;\npotenziale corrosione ed erosione degli\nlacqua da trattare deve avere bassa conducibilit.\nPer spiegare la generazione dellOzono per via elettrolitica si riprende il principio di elettrolisi\ndellacqua. Applicando una differenza di potenziale, tramite una sorgente esterna, che superi\nil potenziale di decomposizione dellacqua, si ha un passaggio di corrente tre i due elettrodi,\ncon formazione di bollicine di gas.\nSi osserva la scissione della molecola nei suoi elementi, con conseguente migrazione dellOssigeno verso lanodo e dellIdrogeno verso il catodo. La quantit di gas formata direttamente\nproporzionale alla carica elettrica che passa attraverso la cella. Successivamente, per produrre\nlOzono si ha una elettrocatalisi dellanodo. Aumentando il potenziale dellelettrodo oltre i\n2,3V, si ha la possibile produzione di ossigeno libero, che reagisce rapidamente con lossigeno\nmolecolare per formare lOzono.\nLa produzione Ozono da scarica elettrica si ha a partire dallOssigeno molecolare (O2) contenuto\nin un fluido gassoso deumidificato di alimentazione (cold plasma).\nTale fluido attraversa una cella di generazione Ozono, composta da due elettrodi separati da\nun dielettrico (molto spesso composto da vetro borosilicato) ed uno spazio daria. Un elettrodo collegato allalta tensione, mentre laltro\nLa cella viene sottoposta ad una differenza di potenziale (plasma), tale da realizzare una scarica\nelettrica silenziosa, ad una data frequenza, con\nun valore di tensione compreso tra il limite per cui\nlOssigeno contenuto nel gas ionizza, producendosi\nOzono, e quello per cui si ha la rottura o stress del\nvetro dielettrico. Durante il processo di generazione\ndellOzono, le molecole di Ossigeno sono inizialmente separate allinterno del cold plasma, per poi\nunirsi ad altre molecole, formando lOzono.\nTale tipo di scarica viene frequentemente chiamata Effetto Corona.\nIn una fascia dello strato atmosferico terrestre, lozonosfera, che circonda la Terra tra i 15 e i 50\nchilometri di altezza, si forma lOzono atmosferico.\nQui le molecole lossigeno sono colpite dai raggi ultravioletti con lunghezza donda inferiore a 240\nnanometri, rompendosi e liberando i due atomi. Ognuno di questi reagisce con altrettante molecole\nintere di Ossigeno, creando Ozono.\nA loro volta queste molecole di Ozono, colpite da radiazioni ultraviolette con lunghezza donda\ntra i 240 e i 300 nanometri, si dissociano, formando una molecola e un atomo di ossigeno. Questa\nreazione assorbe lenergia dei raggi ultravioletti e impedisce che essi raggiungano la superficie\nterrestre, rendendo cos possibile la vita.\nLa presenza dellOzono nella stratosfera, seppur in quantit minime (meno di un milionesimo della\nmassa dellatmosfera) essenziale per la vita umana, poich esso lunico costituente atmosferico\ncapace di assorbire efficacemente, nella banda di Hartley, la radiazione solare UV, nellintervallo\nspettrale compreso tra 2000 e 3000 Ampere[A].\nIn particolare, le radiazioni UV-B sono gravemente pericolose per la salute umana a rischio di\nscottature, cataratte agli occhi e tumori alla pelle e dannose per gli ecosistemi terrestri e marini,\nnei quali possono provocare la riduzione della fotosintesi, dei processi di crescita dei vegetali e\ndella riproduzione del fitoplancton.\nIl progressivo esaurimento del suo strato (il cosiddetto buco dellOzono) causato in gran parte\ndalle condizioni estreme delle temperature fredde in alta quota e dallinquinamento da accumulo\natmosferico di particolari tipi di sostanze chimiche frequentemente utilizzate nelle apparecchiature\ndi refrigerazione, negli aerosol e nei solventi industriali.\nI gas nocivi di prima generazione, i clorofluorocarburi (CFC) di seconda generazione, gli idroclorofluorocarburi (HCFC), che rimangono intrappolati nellatmosfera generando il noto effetto\nserra, sono stati banditi in base al protocollo di Montreal del 1987 sulla produzione e sugli usi delle\nsostanze pericolose per lozonosfera.\nMaglia Effizon e\ndistributore di gas\nElettrodo esterno in\nprocesso di generazione dellOzono\nPer la sua instabilit lOzono un gas che non pu essere prodotto in stabilimento e trasportato\nma deve essere prodotto nello stesso luogo del suo utilizzo. Come gas di partenza possibile\nutilizzare laria, opportunamente compressa ed essiccata, oppure lOssigeno.\nNella pratica, lOzono viene prodotto mediante un generatore, composto da un contenitore\ncilindrico (vessel), montato in verticale oppure\nin orizzontale, chiuso alle estremit da una base\nmobile flangiata o da un piatto fisso.\nAllinterno di questo cilindro, un numero specifico\ndi tubi in acciaio inossidabile, composti da un\nelettrodo ad alta tensione, un dielettrico ed un\nelettrodo di terra sono saldati fra due piatti fissi\nPer ottenere una produzione Ozono con costi\nspecifici di produzione particolarmente ridotti,\nWedeco ha sviluppato un elettrodo compatto ad\nelevate prestazioni: Effizon HP.\nIl gas ossigeno da ozonizzare attraversa lozonizzatore passando in due sottili spazi anulari creati tra\nla coppia di elettrodi ed il dielettrico interposto.\nI primi hanno la parte centrale collegata allalta tensione, mentre il loro involucro esterno\nGeneratore Ozono. Si notano le tubazioni in PVC\ndellacqua di raffreddamento.\ncollegato a terra. Lenergia fornita crea un elevato valore di campo elettrico nei due spazi anulari\nproducendo lOzono in una scarica elettrica silente\n(cold plasma). Sia lelettrodo ad alta tensione\nche quello di terra sono realizzati interamente in\nacciaio inox 316Ti, mentre il materiale dielettrico\nGrazie ai dispositivi di centratura del dielettrico e\ndegli elettrodi ad alta tensione, i due spazi di scarica\nper la generazione Ozono creati per ciascun elettrodo, permettono il passaggio del gas allinterno\ndel tubo in maniera regolare e continua.\nIl sistema aperto su entrambe le estremit, per\ncui il gas da ozonizzare entra da un lato ed esce\nda quello opposto.\nI due spazi di scarica, con lapertura degli elettrodi\nsu entrambi i lati, rendono possibile la produzione\nOzono in elevata concentrazione (per cui minor\nquindi il rendimento di produzione.\nUna parte dellenergia elettrica necessaria per\nquesta generazione Ozono trasformata in calore, che deve essere prontamente rimosso. A\ntal proposito il generatore viene continuamente\nraffreddato, con aria, o pi comunemente, con\nacqua di raffreddamento che attraversa il vessel\nanche per tale motivo che gli elettrodi Effizon HP\nin acciaio legato inossidabile attorno al quale passa\nlacqua refrigerante che provvede a mantenere la\ntemperatura di lavoro entro i limiti di funzionamento degli elettrodi.\nIl problema del raffreddamento non di secondaria importanza perch la reazione di generazione\ndellOzono reversibile e, con laumentare della\ntemperatura, la quantit di Ozono che si ri-trasforma in ossigeno biatomico aumenta.\nLa temperatura dellacqua di raffreddamento per\ngli impianti Wedeco deve avere una temperatura\ncompresa nel range compreso tra 5 e 35C.\nI parametri tecnici influenti sulla generazione Ozono\nDensit di potenza (tensione e corrente)\nComposizione gas di alimentazione\nI principali valori di generazione Ozono sono:\nLa concentrazione Ozono (CO ), indicata in [g/\nm3] NPT o in [wt %] di ossigeno /aria\nLa capacit di produzione (PO ) del generatore Ozono, indicata in [kg/h], ed uguale al\nprodotto della concentrazione Ozono [CO ]\nper la portata gas [Vgas]\ndellOzono nel trattamento delle acque potabili\nLaumento della popolazione mondiale porter negli anni ad una maggiore richiesta di acqua\nper utilizzo potabile. Ma le risorse di acqua potabile sono limitate e spesso inquinate, per cui\nle tecnologie di trattamento efficaci come lOzono sono sempre pi richieste.\nLOzono, con il suo forte potenziale di ossidazione, rappresenta uno step di trattamento molto\nefficace ed economico nellottimizzazione dei processi di trattamento dellacqua potabile, che\npu essere realizzato in maniera economica ed affidabile.\nPO [g/h] = CO [g/Nm3 ] * Vgas [Nm3/h]\nConsumo relativo di energia[%]\nIl consumo specifico di potenza [kW/kg] del\ngeneratore, che indica quanta energia richiesta per la produzione di 1 kg di Ozono\na parit di\nGrazie allassenza di parti in movimento ed alla\nqualit dei materiali, questi elettrodi sono virtualmente esenti dalla necessit di manutenzione ed\noffrono una lunghissima vita operativa. Wedeco\nelettrodi Effizon HP.\ndellOzono nel trattamento delle acque\nI due fattori decisivi che fanno dellOzono un gas molto interessante per il trattamento delle\nacque sono senzaltro la sua grande reattivit e la completa assenza di residui chimici derivanti dal suo utilizzo. Per tale motivo sono numerosi i casi in cui limpiego dellOzono pu\nfanno dellOzono un gas estremamente polivalente in molte situazioni.\nPer le acque potabili lOzono pu essere impiegato per:\n- miglioramento flocculazione\n- eliminazione colore/odore/sapore\n- eliminazione Fe / Mn\n- eliminazione TOC (es. THMs)\n- eliminazione di sostanze endocrine\nPer le acque di scarico lOzono pu essere impiegato per:\n- eliminazione del COD\n- eliminazione dei Tensioattivi\n- eliminazione dei Fenoli\nLOzono pu essere anche impiegato per le acque di processo (acque di raffreddamento,\npiscina, risciacquo nellimbottigliamento, ecc.); per la deodorizzazione (ossidazione dei gas\ndi scarico, mercaptani); nei processi di sbianca (caolino e polpa di cellulosa); nella pulizia del\nprodotto (miglioramento della viscosit, disinfezione di prodotti alimentari), nella ozonolisi\n(sintesi di nuovi prodotti, modifica dei prodotti).\nQuesta tecnologia va utilizzata negli impianti di potabilizzazione con vari propositi. Spesso,\nun progettista o un gestore dimpianto, applicano lOzono per un singolo obiettivo, ma poi\nscoprono di ottenere con questo trattamento molteplici risultati e benefici, tutti nello stesso\ntempo. Inoltre, i sistemi tradizionali di tipo chimico-fisico come la flocculazione, la filtrazione e la\nclorazione, da soli, sono ormai insufficienti per assicurare acqua potabile sicura e di qualit.\nCon il solo trattamento ad Ozono, in alcuni casi applicato in pi punti della filiera di processo,\nsi ottengono invece numerosi benefici.\nmiglioramento nella coagulazione;\nossidazione di metalli come ferro e manganese, ossidazione dellammoniaca per\ncontrollo del sapore e dellodore;\nrimozione del colore;\nossidazione del materiale organico, microinquinanti, sostanze persistenti e rimozione delle\ntipico di un\ndisinfezione potente (contro batteri, virus e parassiti);\nnessun sottoprodotto tossico, riduzione nella generazione dei DBP;\nproduzione Ozono commisurata alla domanda, nessun stoccaggio pericoloso di agenti\nLOzono , da decine di anni, parte essenziale nel trattamento dei pi grandi impianti di potabilizzazione in citt come Parigi, Mosca, Helsinki, Dallas e, in Italia, Torino, Bologna, Ferrara e\nTutte le applicazioni Ozono prevedono delle reazioni ossidative, a seconda che sia utilizzato\nper la disinfezione o per lossidazione di specifici contaminanti. In relazione al punto in cui\nesso viene introdotto distinguiamo la pre-ossidazione con Ozono, lozonizzazione intermedia\ne la post-ozonizzazione.\nPer esempio la pre-ozonizzazione e quella intermedia sono usate per:\nossidazione di manganese e ferro;\nmigliorare la rimozione dei sospesi (si aumenta lefficienza dei trattamenti di filtrazione e\nossidazione di contaminanti come cianuri, fenoli, tracce di droga, distruttori endocrini e\ncontrollo formazione delle alghe;\nossidazione dei precursori alla formazione di THM (Trialometani);\nrimozione delle sostanze pesticidi.\nMentre la post-ozonizzazione utilizzata per:\ndisinfezione e controllo virus;\neliminazione del criptosporidium;\nessidazione dei composti organici prima della filtrazione su carboni attivi (GAC).\ndi copertura in rete\nPre-, inter- e\nfinale con UV\nLa maggior parte dei sapori ed odori nelle acque sotterranee o superficiali hanno origine da materiale organico formatosi naturalmente o con composti sintetici organici in assenza di Ossigeno. La\ndecomposizione del materiale vegetativo produce composti che, attraverso il processo metabolico\ndei batteri, conferisce alle acque un sapore. La continua attivit batteriologica su materiali organici\ndisciolti, produce composti volatili di basso peso molecolare che possono possedere un odore.\nLOzono ossida questi composti nella fase acquosa, eliminando il sapore e lodore.\nUn altro composto che pu impartire odore e sapore di uova marcia allacqua il solfuro dIdrogeno. LOzono ossida il solfuro dIdrogeno a solfato.\nH S + 4 O H SO + 4 O\nQuesto composto inorganico si pu formare sulle acque superficiali che hanno un alto carico di\ncarbonacei ed un basso od inesistente contenuto dOssigeno disciolto.\nI materiali sintetici fenolici sono le sostanze inquinanti pi presenti nelle nostre acque. Il fenolo\nnon solo si forma in acqua da fonti industriali, ma piccole concentrazioni si formano anche dalla\nbiodegradazione naturale dei materiali umici (costituenti dellhumus). Il fenolo reagisce rapidamente con il Cloro libero, formando orto-clorofenolo il cui sapore e soglia dodore pi di cento\nvolte minore del fenolo stesso. Nelle acque superficiali clorate, questo composto spesso trovato\nin una piccola parte per miliardo, ma queste basse concentrazioni sono abbastanza alte per impartire sapore\ned odore allacqua. Molto spesso il sapore di fenolo\nscambiato con il sapore di Cloro. Sfortunatamente,\nquesto composto clorato pi tossico del fenolo stesso. Come il Cloro, anche lOzono molto efficace con\nil fenolo. Il primo prodotto ossidante dOzono stabile\nil cis- cis acido munconico, un materiale non tossico\nLe acque superficiali spesso possono presentare problematiche specifiche legate alla presenza di alghe, quali\ntorbidit, colorazione, presenza di composti odorigeni\ned odori sgradevoli allacqua. In particolare, i cianobatteri, conosciuti come alghe blu-verdi, sono\nm a pi di 100 m come diametro cellulare.\nEssi sono molto frequenti nei laghi, bacini di stoccaggio artificiali, piccoli serbatoi naturali e fiumi\na debole flusso; la loro proliferazione favorita dalla presenza di luce, elevata temperatura, bassa\nLa loro rilevanza igienico sanitaria legata alla capacit di produrre tossine, che possono rimanere\nnelle cellule algali o essere rilasciate nellacqua, con effetti tossici per lorganismo umano.\nNei corpi idrici le popolazioni di cianobatteri nelle prime fasi di fioritura liberano basse concentrazioni di tossine (0,1-10 g/L), che possono aumentare in estate e allinizio autunno, nella fase\ndel decadimento dei bloom algali. Le alternative adottabili per ridurre il rischio di presenza di\ncianobatteri e cianotossine nellacqua per uso umano sono:\nuna scelta adeguata della fonte di approvvigionamento, in modo da evitare luso potabile di\nacque prelevate da fonti contaminate;\na riduzione dellapporto di nutrienti (in particolare fosforo) alla fonte di approvvigionamento;\nlimpiego di trattamenti adeguati per la rimozione delle alghe;\nlimpiego di trattamenti adeguati per la rimozione delle tossine algali.\nAlte concentrazioni di alghe negli impianti di trattamento possono causare intasamenti ai\nLa filtrazione non rimuove il sapore ed odori causati da alghe perch questi composti organolettici\nTipici sottoprodotti sono\n- il Methylisoborneolo (MIB).\nMicroorganismi, quali lo Streptomyces e la Myxobacteria, che vivono nel terreno generano la\nGeosmina e conferiscono un odore di terra allacqua. La soglia di percezione dellodore 0,1 ppb\n(parts per billion). Il MIB prodotto per es. dai cianobatteri. La soglia di percezione dellodore\n10 ng/L. Tra i principali trattamenti impiegati, con riferimento alleffetto che questi possono avere\nsulle rimozione dei cianobatteri e delle cianottosine, quello di Ossidazione/Disinfezione: un\ntrattamento molto utilizzato nella potabilizzazione delle acque, come stadio di pre-ossidazione, di\nossidazione intermedia o disinfezione finale. Leffetto specifico sulle alghe pu essere quello della\ninattivazione cellulare, a cui spesso si accompagna un aumento dei metaboliti organici prodotti\ndalla lisi cellulare, tra cui vi sono anche le cianotossine. Il vantaggio della inattivazione delle alghe\nlegato alla loro successiva immobilizzazione nei flocculi o allinterno dei filtri.\nInoltre, la pre-ossidazione pu essere considerata uno dei principali metodi di miglioramento dei\norganico che si forma sulle particelle colloidali sia leffetto di stabilizzazione che le alghe possono avere sui colloidi e che ne compromette la rimozione. quindi evidente che la pratica della\npre-ossidazione (o della ossidazione lungo la linea del trattamento) una scelta che deve essere\nvalutata attentamente in base al contenuto di cellule algali che pu favorire la formazione di\nsottoprodotti di ossidazione e il rilascio di cianotossine. Pertanto, lapplicazione dei trattamenti\nossidativi risulta ottimale dopo avere effettuato una separazione fisica delle cellule algali ed\nmirata prevalentemente alla rimozione delle cianotossine. Lozonizzazione ossida le alghe, distruggendo simultaneamente la causa che conferisce un sapore ed un odore sgradevole allacqua.\nIl trattamento ad Ozono pu rappresentare un trattamento preliminare in grado di migliorare la\nresa di rimozione delle alghe dal 75 al 95% con successivi trattamenti di flottazione, filtrazione\nrapida su biolite o filtrazione lenta su sabbia.\nLe alghe possono essere trattate in 2 step:\nin pre-ozonazione, prima di una flottazione o filtrazione con il compito di distruggere le\nin inter-ozonazione, con il compito di ridurre le tossine, I sapori e gli odori prodotti dalle\nTale conclusione stata raggiunta in uno studio condotto sulla potabilizzazione delle acque del\nTamigi, mediante lanalisi degli effetti sulla filtrazione multistrato di pre-ossidazione con Ozono\ne filtrazione in linea (dosaggio di coagulante in entrata alla filtrazione) con solfato di ferro singolarmente e combinati: dalla rimozione del 50% senza aggiunte chimiche si passa al 90% con\nOzono e ferro. Siccome la formazione delle alghe nelle acque superficiali di carattere stagionale,\nlinstallazione dellozonizzazione deve essere calcolata in base alla richiesta normale pi la richiesta\nstagionale delle alghe. Generalmente, basse concentrazioni dOzono (1 3 mg/L ) per 2-5 minuti\ndi contatto si produce gi una significativa riduzione del sapore e dellodore.\nLe acque superficiali sono generalmente colorate per la presenza di materiali naturali organici come\ngli acidi umici, fulvici e tannici. Questi composti provengono dalla decomposizione di materiali\nvegetali i quali sono prodotti generalmente legati alla condensazione di composti tipo fenolo.\nTali composti si coniugano tra loro attraverso doppi legami al carbonio. Quando la catena di questi\ndoppi legami diventa molto lunga, la capacit dassorbimento della luce delle molecole cambia\nda ultravioletto a visibile, conferendo cos il colore. LOzono si caratterizza come forte reagente\nper la capacit di rompere i doppi legami in maniera rapida e selettiva. La rottura di tali doppi\nlegami porta alla riduzione delle catene molecolari formate e quindi alleliminazione del colore\nnellacqua. Il principio risulta valido anche per le acque reflue. I livelli di dosaggio dOzono per\nla decolorazione dacque superficiali sono generalmente nellordine di 2 - 4 mg/L.\nLa capacit di ossidazione dellOzono pu incrementare lo stato di ossidazione di ioni metallici i\nquali sono meno solubili in acqua nel loro stato dossidazione superiore.\nPer esempio, il Piombo nel suo stato di +2 duecento volte pi solubile del piombo nel suo\nstato di +4. Ferro e Manganese sono solubili come ione (+II), nella maggior parte dei casi nelle\nacque sotterranee, in profondit a bassa presenza di ossigeno. A contatto con lossigeno, questi\nconvertono in sedimenti insolubili e si depositano sulla tubazione o altre apparecchiature.\nLOzono pu essere utilizzato per rimuovere certi ioni metallici tramite ossidazione chimica e\nsuccessiva rimozione degli ossidi o idrossidi insolubili, che si sono formati nel trattamento.\nIl Ferro nel suo stato ferroso, Fe+2, ossidato ad uno stato ferrico, Fe+3, che sidrolizza formando\nFe(OH) . Lidrossido ferrico, che coagula e precipita dallacqua e conseguentemente pu essere\nrimosso attraverso una flocculazione o filtrazione.\nFe+2 + 0 + H O Fe+3 + O + 2OH\nFe+3 + 3H O Fe(OH) +3H+\nche pu precipitare come ossido o idrossido di manganese.\nMn+2 + O + H O Mn+4 + O + OH\nMn+4 + 4OH Mn(OH) * MnO + 2H O\nLivelli di dosaggi dOzono eccessivamente elevati formeranno lo ione permanganato, di colore\nMnO + 2O MnO + 2O\nPer prevenire la formazione dello ione permanganato importante tenere bassa la concentrazione\nOzono locale ed avere una sufficiente miscelazione tra acqua e gas in acqua.\nLOzono deve essere utilizzato come uno dei primi processi nella filiera di trattamento quando\nnecessario rimuovere Ferro e Manganese. Gli idrossidi del metallo sono rimossi con filtrazione\nsu sabbia o multistrato. Quando sono desiderabili basse concentrazioni (< 1 mg/L) di ioni idrati\no quando i metalli sono presenti in forma complessa con composti organici (es. materiali umici),\ncome tipico nelle acque superficiali, non necessario ossidare. Nel caso di rischio di formazione di\nbromati, richiesta unottimizzazione del processo di ozonizzazione che minimizzi la formazione.\nIl Cloro non ha un potenziale di ossidazione tale da distruggere i complessi organici, ed ha il rischi\ndi formazione di sottoprodotti di clorazione. Altri metalli controllabili con lossidazione dOzono\nsono: Piombo, Zinco, Radio e Nichel. Nessuna riduzione di solubilit proponibile per il Bario o\nCalcio perch hanno solo uno stato dossidazione (+ 2). Alcuni ioni inorganici come il Cianuro,\nTiocianato, Nitrito, Sulfito, Bromuro, Ioduro e Solfuro sono anche ossidati dallOzono.\nCoagulazione migliorata (mirco-flocculazione)\nLa coagulazione con il Ferro comporta elevati costi dinvestimento e di esercizio. Quando lOzono viene utilizzato prima della coagulazione (con lAlluminio), lesperienza ha dimostrato che la\ndimensione e la stabilit del flocculo aumenta. Il dosaggio di allumina pu essere abbassato e\nla dimensione della vasca di chiarificazione anche diminuita. Ci comporta minori costi operativi\ne dinvestimento. Lossidazione dei materiali organici disciolti in acqua con Ozono, polarizza e\ncarica le molecole. Perci, lefficienza di rimozione del materiale organico con lalluminio aumenta\nquando i materiali organici sono ossidati con Ozono per specie polarizzate o caricate. La migliore\ncapacit stabilizzante pu essere attribuita in parte al fatto che lOzono destabilizza i colloidi e\nperci, li rende pi adattabili al trattamento di flocculazione. Inoltre, stato osservato che la\npre-ozonizzazione non solo incrementa la misura delle particelle nellacqua, ma diminuisce il\nnumero totale di esse. Acidi umici sospesi in acque superficiali come il caolino e cloruro di Calcio\nsi possono destabilizzare con lOzono. In alcuni casi, si forma un secondo coagulante, idrossido\ndi Ferro, dovuto allossidazione con Ozono del Ferro divalente.\nIl numero di composti organici che si trovano nelle acque elevato. LUSEPA ha identificato pi\ndi 700 composti organici individuali. Il meccanismo predominante con il quale lOzono opera\nper rimuovere prodotti organici la produzione di molecole polarizzate le quali vengono rimosse\nprontamente con processi di trattamento susseguenti come la coagulazione e la sedimentazione.\nI composti organici rilevanti, che reagiscono rapidamente con lOzono sono fenoli, detergenti,\npesticidi, acidi umici o tracce di composti farmaceutici. La maggior parte di tali composti organici\nreagiscono in maniera pi o meno immediata con lOzono, ma non tutti i composti vengono\nossidati con la stessa velocit.\nTracce di materiale organico disciolto nelle acque reagiscono con il Cloro per produrre Trialometani\n(THMs) ed Acidi Aloacetici (HAAs).\nCloro + materiali organici disciolti Trialometani + Acidi Aloacetici + Cloruro\nQuesti composti sono stati dichiarati cancerogeni dallIstituto Nazionale del Cancro. I THM sono\ngeneralmente dei derivati del metano, contenenti 3 atomi alogenati (Cloro o Bromo)\nI materiali organici precursori dei THM sono la successione naturale di acidi umici, tannici e fulvici.\nCon valori pi elevati di pH e Cloro si aumenta la formazione di THM.\nLa rimozione dei precursori alla formazione dei THM pu essere ottenuta in 3 modi differenti,\n1) LOzono pu essere dosato in testa alla filiera di processo dellimpianto, come discusso prima,\nper incrementare la rimozione dei composti organici disciolti incrementando lefficienza di\nMiglioramento della flocculazione per eliminare i composti organici.\n2) LOzono pu essere anche aggiunto come uno degli ultimi step di trattamento per lossidazione\ndiretta dellacido umico precursore dei THM.\nLossidazione dei composti organici per distruggere immediatamente i pre-cursori prima\nLossidazione dei composti organici per renderli pi facilmente rimovibili da un trattamento\nsuccessivo (filtri GAC / BAC).\nLOzono ha la capacit di prevenire la formazione dei DBP riducendo i precursori.\nRimozione dei Composti Organici con Carbone attivato biologicamente (BAC)\nLeffetto netto della combinazione Ozono - GAC quello di raggiungere, in maniera efficiente,\nbasse concentrazioni di materiale organico, che possano minimizzare la formazione di DBP.\nLossidazione dei composti organici per renderli pi facilmente ossidabili da processi di trattamento successivi (GAC / BAC filtri).\nLOzono rompe i legami delle molecole pi larghe creando molecole pi piccole e pi\nIl biofilm allinterno dei filtri a carbone attivo rimuove i composti organici rotti.\nIl biofilm fissato allinterno delle particelle di carbone nessuna rimozione dopo il\nLeconomicit dei processi molto attrattiva, perch il Carbone attivo granulare viene continuamente rigenerato dai batteri. Pertanto, il Carbone attivo non richiede una sostituzione o una\nrigenerazione per via termica.\nLuso dOzono in combinazione con il GAC ha un effetto sinergico perch permette la rimozione\ndi una quota maggiore di composti organici disciolti o di precursori dei THM, rispetto allutilizzo\ndel solo Ozono o del solo carbone attivo granulare.\nNe consegue il grande vantaggio dato dal costo di esercizio minore rispetto al solo GAC perch\nin tal modo non si richiede una rigenerazione frequente. I livelli di dosaggio Ozono richiesti nel\nprocesso BAC sono nel range 1,5 - 4 mg/L. Dosaggi pi elevati non migliorano sostanzialmente\nlefficienza del processo. Il processo biologico a Carbone attivo biologico una combinazione di\nprocessi fisico, chimico e biologico.\nun processo fisico perch il gas vettore per lOzono, che sia aria od Ossigeno, aumenta\nlOssigeno disciolto contenuto nellacqua. LOssigeno disciolto richiesto da un processo biologico successivo dove materiali organici disciolti ed Ammoniaca sono ossidati aerobicamente\no metabolizzati da batteri nella colonna dassorbimento.\nanche considerato un processo fisico perch i composti organici disciolti vengono assorbiti\nI batteri che sono anche attaccati sui Carboni, possono degradare i composti organici disciolti\nperch diventano sorgente di cibo concentrato.\nun processo chimico perch le molecole refrattarie di materiale umico vengono rotte dallOzono\nin molecole pi piccole, le quali a turno vengono assorbite sulla superficie del carbone.\nSi realizza un ulteriore processo chimico allorch lOzono introduce gruppi funzionali ossigenati\nLa soluzione BAC richiede un tempo di contatto di 10 15 minuti, con una velocit < 20m/h,\ncon perdita di carica batterica del 5% dal controlavaggio.\nRiduzione del BOD di circa il 50 %.\nRiduzione della concentrazione dei THM a < 10 g/L.\nDiminuzione della domanda di Cloro di oltre il 50 %.\nLa disinfezione dellacqua potabile ed il controllo dei virus di vitale importanza. In generale, questo\ntrattamento ha lo scopo di abbattere tutta la carica batterica ancora presente nelleffluente per\nridurre quanto pi possibile le probabilit dinfezione. Tale processo deve inattivare nella maniera\npi rapida tutti gli elementi patogeni senza peraltro causare la formazione di residui o sottoprodotti\ndannosi per la salute. Gli impianti di trattamento nella maggior parte dei Paesi europei tendono\nallutilizzo dellOzono quale trattamento di ossidazione. Lazione disinfettante dellOzono si esplica\nmediante la sua forte capacit ossidativa che in breve tempo riesce ad inattivare e distruggere i microrganismi mediante la rottura della membrana della cellula batterica (lisi cellulare). Il Cloro, invece,\nLa velocit di disinfezione dellOzono molto pi elevate di quella del Cloro. Per una disinfezione\nsufficiente necessario penetrare i microrganismi con una certa concentrazione (mg/L) entro un\ncerto tempo di reazione (minuti). Si ottiene un parametro molto importante;\nIl concetto dellindice C*T richiede che per unadeguata disinfezione, la concentrazione (C)\nsia mantenuta nel trattamento per un certo periodo di tempo (T), che sia lungo abbastanza per\nusare un valore pi elevato di dosaggio oppure un tempo di reazione pi elevato. Ma un dosaggio\ndi Cloro elevati comportano il rischio di formazione di sottoprodotti clorurati. Daltra parte, un\nbasso dosaggio di Cloro pu promuovere nella carica batterica una resistenza al Cloro.\n(CT in mg\nmin/l per 2\nunit Log di\nGardia lambia cyst\nGardi Muirs cust\nUV / Fluente\n47 to 150\n30 to 630\n3810 - 6480\n7,2 - 18,5\nI batteri sono delle creature microscopiche monocellulari, aventi una struttura primitiva. La cellula\ndei batteri sigillata da una membrana solida. I loro processi vitali sono controllati da un sistema\nenzimatico complesso. LOzono interferisce col metabolismo delle cellule batteriche, attraverso\nlinibizione ed il blocco del funzionamento del sistema di controllo enzimatico. Un certa quantit\ndi Ozono attacca la membrana della cellula, portando alla distruzione dei batteri. I virus sono\ndai batteri, si moltiplicano solamente allinterno della cellula ospite. Trasformano la proteina della\ncellula ospite in proprie proteine. LOzono distrugge i virus diffondendosi attraverso il rivestimento\ndella proteina nel nucleo dellacido nucleico, danneggiando cos lRNA virale. A concentrazioni\npi alte, lOzono distrugge lintera capsula, o il guscio esterno della proteina, per cui le strutture\ndel DNA (acido desossiribonucleico) o dellRNA (acido ribonucleico) del microrganismo sono\ndanneggiate irrimediabilmente. Nella pagina successiva, si riportano i dosaggi richiesti per le pi\nimportanti specie patogene. A livello mondiale, c una tendenza ad utilizzare la tecnologia Ozono\nnegli impianti di trattamento delle acque. Nessun altro disinfettante pu competere con lOzono\nin termini di completezza ed economicit dazione. Ne evidenza il fatto che un residuo di Ozono\nvenga accettato come segno di completa disinfezione nel trattamento dellacqua. Resta inteso\nche nel caso in cui il proposito di trattamento sia solo la disinfezione, la prima scelta quella con\nI raggi UV. I dosaggi Ozono applicati per il controllo della carica batterica sono generalmente di\n1,5 mg/L, mentre per il controllo dei virus di 3 mg/L, con un tempo di ritenzione di 5 - 15 min,\nsebbene alcune acque superficiali abbiano richieste di dosaggi anche di 11 mg/L.\nDistrutto con 1,5 2 mg/L\nDistrutto con 0,2 mg/L per 30 sec.\ndistr. al 99% dopo 5-min con 0,12 mg/L in acqua\nB. cereus (spore)\ndistr. al 99% dopo 5-min con 2,3 mg/L in acqua\nriduzione del 90% con 0,10-PPM per 33 min.\ndistruzione al 99,99% con 0,41mg/l per 10 sec\n3,8 mg/L per 2 min.\ndistruzione al 99,99% con 1,1 mg/L per 5 min.\nriduzione del 90% con 0,10-PPM per 12,1 min.\nvalore di soglia 0,4 0,5 mg/L\ndistr. al 95% con 0,035 mg/L per 10 sec.di in acqua\ndistr. al 99.99% con 0,4 mg/L per 2,5-min. in fanghi\nDistrutto con 1,5 - 2 mg/L\ndistr. del 99,999% con 1 mg/L per 1 min.\ndistr. del 95% con 4,1 mg/L per 29 min. in liquame\nEscherichia Coli Bacteria (da feci)\ndistrutto da 0,2 mg/L con 30 sec. in aria\nE-coli (in acqua)\ndistruzione del 99,99% con 0,25 mg/L per 1.6 min\nE-coli (in liquame)\ndistruzione del 99,9% con 2,2 mg/L per 19 min.\ndistrutto totalmente in 30 sec. con 0,1 - 0,8 mg/L.\ndistruzione del 99,99 % con 1,1 mg/L per20 min.\ndistr. del 99,5% con 0,25 mg/L per 2 sec in una soluzione a base di fosfato\nsoglia limite con 0,4 - 0,5 mg/L\ndistr. del 99,99% con 0,32mg/l per 20 min. in H O distillata\nLuminescent Basidiomycetes (specie distrutto in10 min. con 100 PPM\nsenza pigmento della melanina)\ndistr. del 99,9% con un valore di CT di 0.17 in acqua\ndistr. del 90% con 0,25 mg/L per1.6 min.\ndistr. del 99,99% con 0,3 - 0,4 mg/L in 3-4 min.\ndistr. del 99,5% con 0.25 mg/L per1,6 min.in acqua\nmolto sensibile allozono\ndistr del 99,99% con 0,25 mg/L per 1,67 min. in acqua\ndistruzione del 90% con 0,1-ppm per 1,7 min\ndistrutto con 1,5 - 2,0 mg/L\ndistrutto con 99,99 % con 1,1 mg/L per 20 min.\nLozono provoca modificazioni cromosomiche simili a quelle dei raggi X\nI Bromati si formano quando lOzono utilizzato per la disinfezione nelle acque potabili, reagisce\ncon i Bromuri, presenti naturalmente in alcune sorgenti di acque. La formazione dei Bromati nelle\nacque potabili disinfettante influenzata da fattori quali:\n- la concentrazione dello ione bromuro presente;\n- la quantit di Ozono ed il tempo di contatto utilizzato nella disinfezione.\nIl Bromato cancerogeno. I valori limite di concentrazione accettabili per questo parametro,\nnegli USA ed in Europa sono inferiori a 10 g/l.\nPerch utilizzare lOzono nel trattamento di potabilizzazione dellacqua?\nPerch la direttiva Europea 98/83/CE stabilisce una serie di parametri indicatori di controllo. Tra\nquesti, sono menzionati 24 parametri chimici, di cui ben 13 sono migliorati in maniera diretta\no indiretta dallutilizzo dellOzono, mentre uno solo di questi, il Bromato, viene controllato nel\ncaso di utilizzo dellOzono nella filiera di trattamento.\nNella maggior parte della popolazione mondiale, le condizioni di vita ed il livello di civilizzazione\nraggiunti prevedono, per molteplici ragioni, che le acque di scarico vengano trattate al fine di\nraggiungere determinati standard qualitativi, che prevedono la degradazione, se non la rimozione o il cambiamento di costituzione di alcuni contaminanti. Le tecnologie di trattamento dei\ncontaminanti possono essere classificate in 3 grandi gruppi:\na) Degradazione tramite trattamento biologico.\nTra i processi di trattamento che utilizzano lossidazione chimica, il trattamento ad Ozono si\ndistingue per le molteplici possibilit applicative e la capacit di rispondere ai pi elevati livelli\nqualitativi ambientali con un costo di esercizio economico\nSebbene lOzono possa essere considerata come una\ntecnologia centenaria nel trattamento delle acque,\npossibile affermare che solo negli ultimi decenni, la sua\napplicazione nella depurazione delle acque reflue, siano\nesse di origine civile, industriale o di natura mista, ha trovato un concreto utilizzo. Del resto, solo negli ultimi anni,\nla disciplina europea ha modificato in modo sensibile il\nquadro di riferimento relativo al trattamento delle acque\ndi scarico, attraverso la Direttiva Quadro sulle Acque, nota\ncome Water Framework Directive (WFD), che prescrive un\nprogressivo miglioramento della qualit delle acque superficiali mediante ladozione delle migliori tecniche disponibili (BAT = Best Available Technologies), onde ridurre le\nemissioni delle sostanze prioritarie pericolose. La disciplina stabilisce diversi livelli di priorit secondo\ncui deve uniformarsi la gestione dei rifiuti:\nla riduzione della loro produzione e pericolosit;\nil loro recupero mediante riciclo, reimpiego e riutilizzo;\nluso dei rifiuti come fonte di energia.\nLesperienza maturata su pi differenti tipi di applicazione, porta ad affermare che lutilizzo\ndellOzono, sia esso applicato nei processi di produzione, che nel trattamento degli effluenti, consente di poter rispondere con successo a ciascuno dei tre obiettivi proposti.\nSi pensi, a titolo esemplificativo, ai processi di produzione dellindustria cartaria. Lutilizzo dellOzono\nsia una riduzione della quantit dacqua utilizzata, che una migliore qualit di scarico, evitando la\nacque che, dopo essere state utilizzate nei diversi processi o attivit di varia natura, hanno perduto\nle caratteristiche qualitative originarie, divenendo inadatte per un uso diretto o per un diretto sversamento in un corpo idrico. Il Testo unico sulle acque del 2006 (art. 74 DLgs. 152/2006) stabilisce\nuna definizione di liquami urbani o acque reflue urbane, intese come acque reflue domestiche\no il miscuglio di acque reflue domestiche, di acque reflue industriali ovvero meteoriche di dilavamento convogliate in reti fognarie, anche separate, e provenienti da agglomerato, prevedendo in\nununica matrice, tutte le problematiche potenziali dinquinamento possibile.\nCon tale nuova concezione, i reflui urbani devono le loro caratteristiche non pi solo ai contributi\ndellattivit metabolica umana (che ne rappresenta comunque la frazione pi rilevante), ma anche\nal fatto che nella pratica domestica aumenta la presenza di prodotti chimici, farmaceutici o cosmetici dovuti al maggior utilizzo di detersivi, solventi, oli, medicinali, fragranze e acidi, che esiste\npresenza nei centri urbani di attivit terziarie come lavanderie, stazioni di servizio, laboratori\nSostanze in sospensione di natura organica e\ninorganica che possono depositarsi come fanghi nei\ncorpi idrici recettori\nAlterano il normale equilibrio dellecosistema\nin conseguenza dellaumento della torbidit\n(limitazione della quantit di luce che\npenetra nellacqua con effetti dannosi sugli\norganismi foto-autotrofi; riduzione e morte\ndeposito di sedimenti\nSostanze organiche Comprende tutte quelle sostanze che possono\nessere degradate biologicamente dagli organismi\ndecompositori presenti in ambiente acquatico:\n(circa 10%). La totalit delle sostanze organiche\nbiodegradabili presenti nei liquami urbani viene\n(domanda biologica di O2) o di COD (domanda\nchimica di O2)\nLincremento dei normali processi di\ndecomposizione biologica aerobica pu\ndeterminare condizione di anossia\nElementi indispensabili per laccrescimento della vita\nacquatica come il Fosforo e lAzoto\nProvocano fenomeni di eutrofizzazione\n(eccezionale sviluppo di fitoplacton in\nsuperficie stimolato dalleccesso di nutrienti,\nbiodegradabile derivante dalle alghe morte )\nComprendono tutti quegli organismi che sono causa Possibile trasmissione di infezioni,\ndi malattie infettive a trasmissione oro-fecale\nsoprattutto se i corpi idrici ricettori dei\nliquami trattati possono essere utilizzati\ncome acque adibite alla balneazione o per\nlallevamento di molluschi\nElenco di 33 classi di sostanze prioritarie e prioritarie\npericolose adottato dalla Comunit Europea, per le\nquali deve essere bandito o limitato luso\nSostanze di cui si sospetta o si conosce lalta\ntossicit, la cancerogenit, la mutagenicit e\nla capacit di alterare il normale\nSostanze organiche Sostanze che non vengono degradate con i naturali\nprocessi biologici (fenoli, coloranti, pesticidi, diserbanti)\nElementi chimici metallici che hanno una densit\nrelativamente alta e sono tossici in basse\nconcentrazioni (Mercurio, Piombo, Cromo, Arsenico,\nComposti inorganici disciolti la cui concentrazione\naumenta durante il ciclo di utilizzo dellacqua stessa\nartigianali e garage che scaricano nelle fognature reflui di carattere industriale. Di conseguenza,\ncambia anche il modello di schematizzazione dei potenziali fattori dinquinamento nella acque\nsi deduce una fortissima capacit dellOzono di influenzare il processo depurativo, dovuto alla\nsua capacit di agire in maniera diretta su almeno 4 delle categorie indicate:\nsostanze organiche biodegradabili;\nsostanze organiche refrattarie.\nEsiste poi la capacit di incidere, seppur in maniera indiretta, su un ulteriore ed importante\nargomento della depurazione dei reflui: i fanghi biologici. Sappiamo che nella loro azione sui\ncomposti inquinanti, gli impianti di depurazione producono una certa quantit di fango, che\nvaria a seconda della natura e quantit (espressa in termini di COD) dellinquinante e delle tecnologie di depurazione biologica utilizzata. Lo smaltimento di tali fanghi biologici, rappresenta\ndi conseguenza, una delle principali voci di spesa nellambito della gestione delle acque reflue.\nLa tecnologia ad Ozono utilizzata per unampia variet di applicazioni nel settore di trattamento delle acque di scarico. La sua qualit di potente ossidante lo rende adatto per le situazioni\nin cui si devono eliminare in maniera efficiente tutti gli agenti inquinanti o sostanze tossiche.\nLa sua azione si esplica mediante ossidazione chimica, capace di determinare una variazioni\nnella struttura e nelle propriet delle molecole organiche: in particolare, le molecole complesse\nvengono frammentate e si formano molecole contenenti atomi di ossigeno, quali alcoli o acidi\ncarbossilici, rendendo cos i prodotti dellossidazione molto pi biodegradabili rispetto alle sostanze di partenza. Lapplicazione dellOzono non pu mai essere circoscritta ad un singolo\nspecifico obiettivo, perch i benefici dovranno essere misurati sotto molteplici punti di vista, in\nrelazione ai numerosi effetti:\neliminazione delle sostanze tossiche nelle acque reflue, rimozione dei processi di\ndecomposizione di agenti complessi (EDTA ecc.);\nossidazione di cianuri, pesticidi, idrocarburi, diossine, ecc.;\nprocessi di affinamento/trattamento;\naumento delle caratteristiche di lucentezza e trasparenza;\nIn un impianto di trattamento dei reflui il primo possibile punto di applicazione dellOzono riguarda il pre-trattamento del liquame. Le forti capacit ossidative dellOzono vengono impiegate\nin questo stadio per:\n- ossidare le sostanze tossiche ed inibenti (fenoli o suoi derivati e composti poliaromatici) favorendo cos i successivi trattamenti biologici;\n- migliorare la biodegradabilit del refluo agendo sul parametro BOD/COD;\n- aumentare la capacit di coagulazione dei trattamenti primari.\nLazione la distruzione dei microrganismi responsabili dellinibizione del processo di nitrificazione. Il pre-trattamento con Ozono particolarmente indicato quando nellaffluente\nallimpianto di depurazione convergono liquami civili e scarichi di processi industriali che\npossono avere una maggiore concentrazione di contaminanti specifici che una robusta ossidazione preventiva riporta a condizioni pi vicine a quelle tipiche dei reflui civili.Il concetto\ndi pre-trattamento si applica anche nei casi di depuratori interni a complessi industriali, che\nnecessitano di un trattamento preliminare prima dello scarico nellimpianto centralizzato,\nEsempi di rottura\ncompleta di alcuni\ncomposti ad opera\nidoneo ad ossidare composti tossici specifici. Unaltra possibile schematizzazione circa lutilizzo dellOzono in una linea convenzionale di depurazione delle acque di scarico, vede il suo\ninserimento in relazione al comparto biologico esistente, ed alla sua capacit depurativa,\nI numerosi punti\nreflui in cui pu\nCiascuna soluzione viene valutata in funzione sia delle prestazioni ottenibili che delle possibilit logistiche dinserimento del trattamento, ma ovviamente resta il concetto che impiegando lOzono a monte o tra le due sezione di un processo biologico, lo scopo quello di\nmigliorare la biodegradabilit del refluo, ossidando i composti macromolecolari non biodegradabili e/o inibenti o comunque tossici, al fine di migliorare la prestazione del trattamento\nbiologico stesso (soluzioni 2 e 3). Lazione ossidante dellOzono sui composti organici produce\nsottoprodotti organici che sono ridotti in dimensioni pi piccole ed ossigenati. Questi sottoprodotti (quali acidi organici, alcoli, chetoni, aldeidi, ecc.) sono molto pi assimilabili biologicamente\ne digeribili dalla flora batterica aerobica. In pi, attraverso la continua iniezione di gas Ozono\n(prodotto da aria o da ossigeno) nellacqua reflua trattata, lacqua ozonizzata diventa satura di\nossigeno e le condizioni di aerobiosi si mantengono durante la fase di digestione biologica.\nSe invece la scelta quella di porre lOzono in coda al trattamento biologico (soluzione 1),\nlobiettivo sar quello della ricerca di completamento del processo depurativo (finissaggio), capace di portare entro i limiti di riferimento, una serie di parametri chimici e batteriologici, quali\nsistemi basati sulla generazione di intermedi altamente reattivi di tipo radicale, come per esempio il\nradicale ossidrile OH. Questi tipi di processi permettono di ossidare numerose sostanze organiche\nrefrattarie allossidazione convenzionale in quanto i radicali coinvolti, non solo hanno potenziale\nredox molto elevato, ma sono poco selettivi e presentano costanti di reazione di molto superiori a\nquelle di ossidanti convenzionali nei confronti della maggior parte dei composti organici.\nIn alcuni effluenti secondari di impianti di depurazione di acque reflue municipali o industriali, la\npresenza di composti refrattari o non prontamente biodegradabili, mantiene il COD residuo a valori\ncompresi tra 100 e 500 mg/l. Se necessario, per il raggiungimento di limiti pi restrittivi, avere\nunulteriore riduzione del COD, un processo di ossidazione avanzata permette il raggiungimento\ndi tale scopo. A seconda della struttura delle molecole organiche (dovute ai differenti input di\nscarico industriale), la cinetica di reazione diretta dellOzono pu variare. Nel caso di una cinetica\ntroppo lenta, il solo trattamento ad Ozono non raggiunger una riduzione di COD significativa in\nun tempo appropriato. In questi casi, lapplicazione combinata dellOzono con acqua ossigenata\nPerch conviene lapplicazione combinata con il biologico?\nRegole base per la valutazione di fattibilit:\nI parametri di riferimento sono il COD, comprendente sia la frazione facilmente biodegradabile, che quella pi\nLa riduzione del COD con lozono stechiometrica\nSi stimano di solito circa 2 3 g O3 / g CODelim\nSe si considera un costo di esercizio per lozono di circa 2,0 /kg O3 (a seconda dei costi di ossigeno ed energia\nelettrica), per eliminare 1 kg COD si stimano circa 4 - 6 (costi di esercizio)!\nIl Cliente consapevole di pagare un costo specifico del genere o possiede delle alternative pi economiche ?\nQuesto porta spesso a considerare la combinazione dellozono con un trattamento biologico come una combinazione pi vantaggiosa e ragionevole per carichi di COD pi elevati\nO3 / UV / H2O2\n(1- 4) di formazione\nconfronto tra lutilizzo di\nscarico richiesti dalle autorit, si decise di implementare un dosaggio aggiuntivo di H O .(dosaggio\n160 g H O /kg Ozono). In questo modo, si otteneva unulteriore riduzione del COD, o a parit di\nprestazione, si poteva trattare una portata maggiore effluente secondario (COD 150 200 mg/L).\nAltro punto di applicazione dellossidazione con Ozono nella fase di trattamento terziario, sfruttando\nEDCs), per labbattimento del COD residuo e dei tensioattivi e per la decolorazione delle acque.\nSecondo la destinazione di utilizzo delleffluente dellimpianto, le modalit ed i dosaggi del trattamento con Ozono possono essere scelti per massimizzare il suo effetto.\ndose Ozono [g/m]\ndose H2O2 [g/m]\nCOD in uscita al trattamento [mg/L]\nCosto di trattamento ** [Euro / m]\nriduzione del COD refrattario\nriduzione avanzata del COD\nrefrattario ossidazione avanzata\n** Calcolato per 1,200m/h (impianto di Kalundborg), inclusi i costi di esercizio ed ammortamento dellimpianto\n[H O ] ha delle ottime prospettive di miglioramento dei risultati, specialmente sotto gli aspetti economici di impianti su larga scala. Nel diagramma precedente sono riportati i risultati di un effluente\nsecondario di un impianto industriale, trattato con Ozono e poi con lAOP. Il COD in ingresso di\n170/mg/L. Con il solo trattamento ad Ozono, il valore si riduce a 90mg/L, anche con un aumento\ndel dosaggio non si migliora il risultato finale. Con il trattamento combinato Ozono/H O , il calore di\nCOD veniva ridotto facilmente a 40mg/L, per cui il processo migliorato significativamente, fino al\nraggiungimento di valori notevolmente restrittivi.\nLimpianto di depurazione di Kalundborg, in Danimarca, tratta e depura un refluo composto nelle\npercentuali del 20% municipale ed 80% industriale. La frazione industriale viene in gran parte da\nscarichi di un gruppo industriale fermaceutico, attualmente tra i pi grandi produttori di insulina al\nmondo. Limpianto Ozono installato, con capacit di produzione di 180 kg/h, era in grado di degradare\nda 12kg/h, fornito\nal corpo idrico\nLa combinazione con la tecnologia UV per una disinfezione avanzata\nAnche le acque reflue con bassa trasmittanza possono essere disinfettate con successo tramite\nunapplicazione Ozono/UV. La combinazione di questi trattamenti un processo garantito capace\nPAH (idrocarburi policromatici), diossine, pesticidi ecc., tramite lincremento di formazione dei\nradicali idrossido OH altamente reattivi. Il processo combinato Ozono/UV abilita, migliora ed\naumenta i risultati di purificazione ottenuta con riferimento alla disinfezione ed alla distruzione\ndei composti tossici. Questa combinazione sar capace di rispondere anche agli standard futuri\n(per es. sui residui farmaceutici) per il riutilizzo delle acque reflue.\nLutilizzo dellOzono nella depurazione in Italia prevede, nella maggior parte dei casi, il suo inserimento in coda al processo biologico (end-of-pipe-treatment), spesso abbinato ad una filtrazione\nper realizzare una sezione di affinamento terziario. La scelta dellOzono, quale tecnologia di\nfinissaggio, spesso dettata dallesigenza di cautelarsi, con un unico trattamento, da molteplici\n- riduzione di schiume (dovute a tensioattivi);\n- riduzione del COD a valori entro i limiti;\n- presenza di composti macromolecolari.\nevidente, che la scelta diventa quasi obbligata nel caso di acque reflue pesantemente inquinate a\ncausa di unalta percentuale di scarichi industriali. Per tali condizioni, lutilizzo dellOzono consente di\nraggiungere un livello qualitativo pi elevato delleffluente in uscita. Una tipica applicazione Ozono\nnel trattamento di acqua di scarico stata realizzata nel 2005 su un impianto nel Nord Italia, che\nraccoglie le acque reflue delle fognature di una serie di Comuni, attraverso un collettore principale\nche si estende per 20 Km circa, per un totale di circa 75.000 Abitanti residenti. Agli scarichi delle\nabitazioni si aggiungono numerosi ed importanti insediamenti industriali del settore tessile, cartario,\nmeccanico ed alimentare che utilizzano lacqua nel ciclo produttivo e che scaricano fino a 3.000.000\nm3/anno di acque reflue di processo, per cui complessivamente limpianto pu dirsi caratterizzato da\nuna portata media oraria di 2.000 m3/h e da 250.000 E.A. (Abitanti Equivalenti). Limpianto consisteva originariamente di una fase preliminare di trattamento meccanico di grigliatura, dissabbiatura\ndisinfezione finale con Cloro. Lo scarico nel fiume era per ancora caratterizzato dalla presenza di\ncolore, intenso in alcuni periodi dellanno, schiume e carica batterica non conforme ai nuovi standard\ndi riferimento.Era pertanto necessario realizzare una fase di trattamento terziario consistente in\nun notevole innalzamento dello standard qualitativo delle acque effluenti dal depuratore;\nil pieno rispetto dei limiti per i parametri chimico-fisici e microbiologici, sulla base di un corretto\nun minore impatto nel ricettore finale a seguito della decolorazione e della consistente riduzione delle schiume;\nla prospettiva del riutilizzo delle acque depurate e sterilizzate per gli usi civili e/o industriali\nLa sperimentazione effettuata in campo al fine di definire la taglia necessaria dellimpianto mostrava un refluo caratterizzato dai seguenti valori:\nCOD = 50 115mg/l\nTensioattivi totali = 0,6 3,6 mg/L\nBOD5 = 20 40 mg/L\nColore = rosa pallido - viola\nSolidi sospesi = 20 60 mg/L\nE. Coli = 104 105 UFC/100ml\nIn particolare, si notava la variabilit del carico di COD e di tensioattivi del refluo da trattare, in\naumento con il progredire dei giorni lavorativi settimanali, identificando cos tre classi di\nqualit del refluo, in base alle quali diversificare i dosaggi di Ozono:\nclasse di effluente\n1,5 2,5 mg/L\n2,5 3,3 mg/L\n40 80 mg/L 10 mg/L\n80 115 mg/L 15 mg/L\n80 115 mg/L 20 mg/L\nrisultati qualitativi di\nSui parametri microbiologici presi in considerazione, il trattamento con Ozono (10 mgO3/l) ha\ni tempi testati, variati tra 10 e 30 minuti, hanno determinato, a parit di Ozono dosato, risultati confrontabili.\ncon Ozono per\nin uscita senza\n(a sinistra) e con\ndell O zono nei processi di minimizzazione\no distruzione dei fanghi biologici\nLa problematica dello smaltimento dei fanghi prodotti dai processi di depurazione\ndelle acque sta assumendo una sempre maggiore rilevanza sia a livello nazionale che\nIn maniera molto schematica, possibile rappresentare il contesto in cui si opera con la\nIn Italia i fanghi di depurazione sono considerati come un rifiuto generalmente destinato\nalle piattaforme di compostaggio, al riutilizzo in agricoltura o, in ultima analisi, al conferimento in discarica controllata oppure in un inceneritore. Queste soluzioni hanno come\ncomune denominatore i crescenti costi dovuti allirrigidimento delle normative che pongono\nnuovi e pi stringenti limiti. Ne deriva la necessit di riesaminare attentamente le filiere di\ntrattamento dei fanghi, con lobiettivo di minimizzarne i costi di smaltimento, che oggi\npossono raggiungere anche il 40% dei costi totali di gestione. Negli ultimi anni ci sono stati\nalcuni studi di tecnologie di trattamento o strategie alternative, tese alla riduzione della\nquantit di fanghi di supero in un processo di trattamento, che risultassero pi efficienti\ne meno costose. Tali strategie possono essere raggruppate in due classi principali: quelle\nche operano per la disintegrazione del fango prodotto e quelle finalizzate alla diminuzione del rendimento di crescita batterico e consentono di ridurre in maniera sostanziale la\nproduzione dei fanghi di supero sfruttando le forti capacit ossidanti dellOzono.\nGli orientamenti delle Direttive europee\nLa direttiva 91/271/EEC sul trattamento delle acque reflue urbane richiede\nLa direttiva sui fanghi di depurazione (Sewage Sludge Directive 86/278/EEC)\npone restrizioni sulle applicazioni in agricoltura dei fanghi derivanti dai\nprocessi di depurazione delle acque reflue.\nLa direttiva sulle discariche (Landfill directive 1999/31/EC) pone limiti effettivi\nsugli scarichi dei fanghi si supero.\nValori medi dei costi di smaltimento:\nutilizzo in agricoltura\t50/85 e/t\ndiscarica\t85/130 e /t\nincenerimento 120/180 e/t\nGenerazione di pi fango\nI costi associati allo\nsono in aumento!\nfanghi 350 - 750 /tDS\nCenni sui meccanismi di produzione fanghi nei trattamenti biologici\nIn un trattamento biologico di depurazione, le sostanze organiche presenti\nbatteriche, che le utilizzano come fonte di energia per riprodursi. Pi in\n- composti semplici quali lanidride carbonica, lacqua, lazoto ed il metano, che rientrano\n- nuovi organismi, che insieme ai detriti cellulari e ai materiali inerti, costituiscono i fanghi di\nrisulta del trattamento.\nIl principio si basa sulla rottura (lisi) o danneggiamento parziale delle membrane cellulari delle\nparticelle costituenti i fanghi di supero, che costituiscono una barriera solida di protezione\ndei composti cellulari contenuti allinterno dalla biodegradazione. Leffetto comporta che i\nbatteri pi deboli, o parzialmente indeboliti, vanno a formare il substrato organico (cibo) per\ngli organismi pi forti o di classe superiore. Proprio i batteri danneggiati hanno la necessit di\nrigenerare le proprie strutture cellulari funzionali (come RNA o DNA). Lenergia necessaria per\ntale ricostruzione attinta dalla sintesi delle materie organiche con conseguente diminuzione\ndi quella disponibile per la duplicazione. Lazione di stress chimico si esplica pi intensamente\nnei riguardi di alcune popolazioni batteriche a struttura maggiormente ramificata (filamentosi).\nQuesto genera una conseguente riduzione dei fenomeni di bulking e un miglioramento generale\ndella qualit dei fanghi residui. Inoltre, tale selezione di colonie batteriche, rimanendo quelle a\nstruttura pi compatta (fiocco), produce un miglioramento dello SVI (Sludge Volume Index),\nquindi la sedimentabilit e la disidratabilit dei fanghi residui prodotti. Tecnicamente, il meccanismo di azione consiste nel sottoporre una parte della portata dei fanghi di supero o di ricircolo\n(in concentrazione tale da essere ancora considerato come fango umido) ad un contatto rapido\ne ad alta intensit con lOzono.\nLiniezione avviene attraverso un sistema di contatto in pressione, per mezzo di iniettore Venturi\nprogettato per tale tipo di applicazione. Lazione ad elevato potenziale ossidativo molto rapida\ned intensa, provocando la rottura del materiale cellulare in un tempo breve, ed innescando nel\ntempo, il suo metabolismo da parte dalla biomassa pi forte.\nO3 attach membrane\nCOD N/P release\nIl fango di supero, pu essere ridotto con percentuali fino all70-80%, direttamente allinterno del\nciclo, semplificandone oltre allo smaltimento, anche tutti i trattamenti cui questo sottoposto.\nUlteriore vantaggio derivante dallutilizzo dellOzono in questa specifica applicazione la facilit\ndinserimento nel processo biologico esistente. Esso pu essere aggiunto in diverse sezioni del\nprocesso a fanghi attivi, come mostrato nello schema della pagina precedente:\ninserendo la sezione di trattamento con Ozono nel punto (A), ossia sulla linea di ricircolo fanghi,\nosserveremmo il risultato sotto laspetto della minore produzione del fango di supero, data dalla\ncombinazione dellOzono con il trattamento a fanghi attivi esistente;\n possibile inserire il trattamento Ozono nel punto (B) per disintegrare direttamente il fango di\nsupero e per aumentarne la sedimentabilit, prima dellinvio al comparto di digestione;\n possibile trattare direttamente con Ozono il fango surnatante, soprattutto se si hanno problematiche legate alla carica batterica filamentosa, inserendo il trattamento Ozono nel punto (C);\ninfine, una riduzione del fango da smaltire ed un aumento della resa in metano si pu ottenere\ncon una disintegrazione del fango digerito, inserendo il trattamento Ozono nel punto (D).\nSuccessivamente al contatto con lOzono, nel caso dimpianto con digestione anaerobica, il fango\ntrattato viene inviato al digestore, con il beneficio di un incremento della resa in metano ed una\ndrastica riduzione del tempo di trattamento necessario per lidrolisi.\nQuando invece presenta una linea di digestione aerobica, leffluente in uscita dal trattamento\nOzono pu essere re-immesso nella vasca di aerazione ed essere usato come carbon source per la\nNel complesso, lattivit depurativa biologica non viene inficiata da questo processo, poich esso\nrimuove la frazione pi debole dei fanghi biologici, rendendo quindi pi efficiente la frazione\ndalle migliori performance dellimpianto. Ci porta a misurare la prestazione conseguita di riduzione\nspecifica dei fanghi prodotti in relazione alla capacit di depurazione dellimpianto, espressa come\nBOD o COD eliminato, attraverso il parametro kgSST / kgCOD .\nLazione dellOzono quindi molteplice:\nsi provoca una lisi negli organismi pi deboli;\nsi danneggiano le strutture cellulari negli organismi pi forti, in modo che lenergia derivata dal consumo dei nutrienti venga utilizzata per il ripristino della cellula e non per\nsi favorisce la sopravvivenza solo dei batteri predatori (protozoi - metazoi) che metabolizzino le cellule lise o danneggiate.\nEccesso fanghi prima e dopo il trattamento ozono\nGeneratore Ozono SMO 800.\nLOzono, oltre che per le caratteristiche di potente ossidante, capace di attaccare le membrane\ncellulari molto rapidamente, anche conosciuto per la sua capacit di trasformare la frazione pi\ndifficilmente biodegradabile di materiale organico in composti con migliore biodegradabilit.Proprio\nquesto parametro, legato in maniera diretta con la facilit di disintegrazione del composto, stato\nassunto in alcuni test come rappresentativo del processo. La capacit di disintegrazione raggiunta\nin alcuni test stata definita in base al rilascio di COD di ogni campione, confrontandolo con quello\ndi un processo di disintegrazione di riferimento (nel nostro caso una digestione tramite soluzione\nalcalina di soda caustica concentrata) che trasforma i solidi sospesi in COD solubile. Assegnando il\n100% della resa al campione solubilizzato con il processo di riferimento, si visto che il grado di\nsolubilizzazione del COD una funzione del dosaggio Ozono applicato. Attraverso le prove condotte\ncon differenti dosaggi Ozono si raggiunto un valore massimo di disintegrazione fino al 85%. Le\nimmagini al microscopio (ingrandimento 50x) nelle figura in alto, mostrano leccesso fanghi presente\ndi fango del campione trattato con Ozono sono significativamente pi piccoli e meno combinati in\nstrutture rispetto ai fiocchi del campione non trattato. quindi possibile affermare che il processo di\ndisintegrazione della cellula con lOzono quasi completo. Pertanto, luso mirato della tecnologia a\nOzono per la degradazione chimico-biologica del fango secondario comporta i seguenti benefici:\nvantaggi in un processo di trattamento aerobico\nriduzione della quantit di fanghi in eccesso da smaltire ==> minori costi di smaltimento\nmigliore comportamento stabilizzante del fango (SVI) tramite riduzione della crescita batterica\nriduzione del problema del bulking filamentoso;\nriduzione delle schiume biologiche;\nriduzione dei costi degli additivi chimici;\nutilizzo del fango disintegrato come C-source per la denitrificazione, quando la relazione C/N\nnon bilanciata impedisce una completa denitrificazione;\nvantaggi in un processo di trattamento anaerobico\nriduzione della quantit di fanghi in eccesso da smaltire ==> minori costi di smaltimento\nincremento della resa in metano;\ntempi di ritenzione pi brevi nella vasca di digestione.\nDistruttore Ozono residuo.\nLa struttura di un impianto ad Ozono nel trattamento delle acque relativamente semplice, composta dal generatore Ozono e da un numero di apparecchiature accessorie variabile in relazione\nalla capacit di produzione, alla continuit di funzionamento ed al controllo dei costi di esercizio\nrichiesti. Uno schema tipico di impianto di trattamento ad Ozono Wedeco riportato nella figura\na pagina seguente. Per le caratteristiche del gas, si gi detto che la produzione dellOzono deve\navvenire in loco, subito prima del suo utilizzo. Del generatore Ozono, abbiamo gi parlato in precedenza. In alcuni casi, possibile che la produzione richiesta venga assicurata per mezzo di pi\nmacchine funzionanti in parallelo, in modo da assicurare in ogni caso una continuit di esercizio\nqualora una di esse sia fuori servizio. Come gi accennato, non tutta lenergia fornita viene utilizzata nella generazione dellOzono, ma parte di essa viene smaltita sotto forma di calore che deve\nessere immediatamente allontanato, per mantenere il processo efficiente. Si utilizza dellacqua di\nraffreddamento, con temperature in un range tra 5 e 35C, che scorre allinterno del generatore,\nin controcorrente al flusso gassoso. In linea di massima a temperature pi basse corrisponde una\nmaggiore efficienza del processo produttivo di Ozono. Per evitare possibili incrostazioni allinterno\ndel vessel, lacqua deve avere delle buone caratteristiche qualitative (per cui non possibile ad. ss.\nutilizzare direttamente lacqua del depuratore, anche nel caso in cui provenga dalla fase di affinamento). Per lapprovvigionamento dellacqua di raffreddamento si pu utilizzare acqua della rete\npotabile, qualora sia disponibile in quantit sufficiente (in pratica mai), oppure si utilizza un gruppo\ndi produzione di acqua refrigerata dedicato, capace di produrre acqua a bassa temperatura, ma con\nulteriori costi elettrici, od infine si utilizza lacqua del depuratore, raffreddando in maniera indiretta\nil generatore attraverso uno scambiatore di calore a piastre.\nLa vasca dove si realizza il contatto tra lOzono e il liquido non pu essere a cielo aperto in quanto\nPer lalimentazione del generatore Ozono esistono 3 soluzioni:\nLa scelta sulla soluzione pi idonea dipende da molti fattori di tipo economico e logistico (distanza\ne difficolt di approvvigionamento di ossigeno industriale, costi e/o ammortamenti del generatore\nLalimentazione elettrica del generatore di Ozono deve fornire energia agli elettrodi in relazione alla\nquantit di Ozono da produrre. Poich la quantit di Ozono da produrre normalmente gestita\nda PLC che ne permette la regolazione, anche lalimentazione di solito asservita a tali logiche per\nottenere non solo la migliore efficienza energetica ma anche la registrazione dei dati di funzionamento anche relativi allalimentazione elettrica.\nIl contatto tra Ozono e liquido sottoposto a trattamento viene realizzato per gorgogliamento\n5 - 32 C\naria / O2\npropria centrale di produzione dellOzono allinterno di un impianto di trattamento dei\nquelli esistenti che vengono aggiornati con le tecnologie pi moderne per adeguarne la\ncapacit di trattamento alle mutate esigenze, si rivela a volte non applicabile e richiede\nquindi la produzione del gas O per una singola applicazione.\ndel gas nel liquido. I diffusori sono realizzati in modo da generare bolle fini per aumentare\nla superficie di contatto tra gas e liquido e sono disposti secondo geometrie che consentano\nla migliore uniformit di trattamento del liquido che transita nella vasca.\nI diffusori sono costituiti da dischi porosi in materiale ceramico con elevate caratteristiche\ndi resistenza allossidazione che le normali membrane sintetiche dei dischi per aerazione dei\nliquami non posseggono. In alternativa appositi iniettori con ugelli specifici, che operano\nper Effetto Venturi, miscelano il gas e i liquido in regime altamente turbolento in modo\nda consentire al gas di venire in contatto il pi a lungo possibile con lacqua immessa nel\nreattore. Questultimo sistema particolarmente adottato nel trattamento dei fanghi, per\ni quali il regime di elevata turbolenza favorisce la ozonolisi e la conseguente riduzione\ndella sua massa. Gli impianti di trattamento dei reflui prevedono la possibilit di impiego\ndellOzono in differenti fasi della\ndepurazione. In considerazione\ndel fatto che i costi di produzione dellOzono diminuiscono con il\ncrescere della dimensione dellimpianto, contrariamente al passato,\noggi si tende a considerare la progettazione di una vera e propria\nstazione indipendente di produzione del gas con pi utenze di\napplicazione del gas nei vari punti\ndellimpianto di trattamento in cui\nprevista il loro impiego. Questo\ncriterio di considerare una vera e\nMalgrado il trattamento con UV e con Ozono abbiano ormai una storia lunga quasi un secolo, per molti anni il principale ostacolo alladozione di queste tecnologie stato il fattore\neconomico. Oggi tale barriera viene a cedere non solo perch le tecnologie si sono evolute in\nmodo da rendere concorrenziali questi due sistemi di trattamento ma anche per laccresciuta\nattenzione ai temi ambientali di oggi rende ancora pi importante il fatto che luso degli\nUV e dellOzono sono realmente tecnologie pulite, che non solo non richiedono limpiego\ndi additivi chimici ma che non solo non comportano alcun sottoprodotto contaminante\nnegli effluenti trattati, ma addirittura permettono dosaggi minori per quegli additivi che\nCerto, la variabile del costo dellenergia, che la storia recente ha visto fluttuare molto rapidamente con una escursione tra prezzi minimi e massimi davvero importante, pu rendere\ndifficoltoso fissare dei parametri generali. Va detto tuttavia che il prezzo del petrolio, che\nprincipalmente influenza il prezzo dellenergia, in realt finisce con linfluenzare indirettamente anche il prezzo delle materie prime e, di conseguenza, il prezzo dei prodotti chimici da\nutilizzare nel trattamento delle acque. Se pure con rapporti di proporzionalit leggermente\ndifferenti quindi corretto riportare le comparazioni che sono state elaborate negli anni\nscorsi. Che ci risulti non esiste al momento un studio esaustivo che permette di mettere a\nconfronto direttamente differenti tipologie tecnologiche per il trattamento delle acque.\nIn realt, a ben vedere, la velocit di fluttuazione dei prezzi, rende impossibile al momento\nattuale delle analisi predittive sui costi di gestione degli impianti. Ci non solo per le notevoli\ndifferenze che si possono rilevare sul prezzo dei materiali e dellenergia ma, addirittura, sui\ncosti finanziari di cui si deve tenere conto nel valutare correttamente gli ammortamenti\nCome raffronto economico per la disinfezione delle acque ci si pu riferire al grafico in\nPer avere una idea di quanto il progresso tecnologico abbia influito nel tempo sul fattore\neconomico riportiamo anche un grafico sullandamento dei costi di produzione dellOzono.\ndove si vede che il consumo energetico per la produzione di un kg di Ozono si dimezzato negli\nultimi ventanni e che il progresso tecnologico ha\npermesso, a parit di gas trattato un raddoppio\ndella produzione di Ozono.\nIn questo caso leconomia di scala riveste un ruolo\nimportantissimo come mostra il grafico seguente:\nCome si vede nel grafico di pagina seguente per\nla produzione di un kg ora si valuta un costo di\ncirca 3,3 se si considerano anche i costi di ammortamento dellimpianto e di circa 2,3 se si\nconsiderano i costi puri. Se si passa alla produzione\ndi 10 kg/ora di O3 il costo scende a circa 2,1 per\nkg tenendo conto degli investimenti e a 1,8 per\nCosti raffreddamento acqua\nCosti senza investimenti\nCosti totali [/kgO3]\nImpianti pi grandi\noffrono il vantaggio\neconomicit per il\nProduzione di ozono [kg/h]\ni costi vivi. Se poi si considera una produzione di 500 kg/h il dato crolla a poco pi di 1\n(inclusi gli ammortamenti) e di soli 0,8 per kg come costo di produzione.\nTradizionalmente il trattamento con Ozono veniva considerato costoso rispetto ad altri\nsistemi, ma con il progredire della tecnologia e con lampliarsi del range di impiego di questo agente ossidante, passato dalla semplice fase di disinfezione ad agente di trattamento\npreliminare ed intermedio, la richiesta di Ozono per il trattamento cresciuta e, con lei,\nanche la sua economicit. Il dato economico relativo allOzono diventa ancora pi rilevante\nse si considerano i costi di trattamento e smaltimento dei fanghi di supero prodotti dagli\nimpianti per i reflui urbani e industriali. In questo caso la possibilit di abbattere volumetricamente fino all80% del fango prodotto destinato a smaltimento comporta un deciso\nmiglioramento della economia complessiva dellimpianto.\nPurtroppo allo stato attuale non esistono molti studi comparativi che mettono a confronto\nle tecnologie tradizionali con gli impianti pi moderni. Nel 2004, lARPA dellEmilia Romagna\neffettu uno studio (Studio finalizzato allintroduzione di norme e misure volte a favorire il\ntecnologico ha riutilizzo delle acque reflue depurate) in cui, oltre a considerazioni logistiche e normative,\ncostantemente veniva analizzato nel dettaglio lipotesi di aggiornamento ed potenziamento degli impianti\nfatto diminuire di trattamento delle acque di sua competenza, valutando non solo i costi delle alternative\nproduzione tecnologicamente emergenti ma, addirittura, anche i costi di aggiornamento e/o costrudellozono. zione di reti di distribuzione delle acque depurate per il riutilizzo in agricoltura. Per i 26\nimpianti presi in considerazione nello studio\nrelativo ai costi di trattamento delle acque,\nunitari di trattamento a seconda delle ca80\nratteristiche originarie dellimpianto e della\nrete di distribuzione. Lo studio (disponibile\nsul sito del Ministero dellAmbiente), ormai\nprobabilmente datato per quello che riguar40\nda le variabili tecnologiche ed economiche,\ninteressante per la metodologia applica10\nta, per i valori relativi che emergono nella\nanalisi economica e per le considerazioni\npratico applicative che ne derivano anche se,\nalla data attuale, probabilmente i risultati\nsarebbero leggermente differenti.\ndi ozono [WT %]\nCenni sulla normativa per i sistemi\nLa valutazione tecnica e la progettazione di un sistema\ndi trattamento delle acque non pu prescindere dal\nriferimento normativo che ne regolamenta lutilizzo e\nfissa i parametri che debbono essere raggiunti. Vista\nla difficolt di fornire un quadro completo delle normative, riportiamo stralci di un documento redatto nel\n2001 dallANPA (Agenzia Nazionale per la Protezione\ndellAmbiente), con il significativo titolo di Guida alla\nprogettazione dei sistemi di collettamento e depurazione\ndelle acque reflue urbane. Altro documento interessante\nin materia, sempre a cura dellANPA, Il riutilizzo delle\nacque e dei fanghi prodotti da impianti di depurazione di reflui urbani: Quadro conoscitivo generale ed\naspetti specifici in quanto percorre in modo sintetico\nPaesi comunitari, quelle italiane, fornendo persino un\nquadro regionale delle problematiche specifiche (dati\nal 2007). In generale, i due principali riferimenti seguiti\ndalla maggioranza delle nazioni che hanno definito\nstandard e linee-guida per il riuso delle acque reflue\ndepurate, sono le prescrizioni e linee-guida proposte\ndalla WHO (World Health Organization) e quelle dello\nStato della California. Le linee guida espresse dalla WHO\nsono state utilizzate come modello in materia di riuso\ndelle acque reflue ed hanno contribuito ad aumentare\nlinteresse verso il riuso di questa risorsa alternativa.\nNel corso del 2006 stata pubblicata una revisione del\ndocumento Guidelines for the safe use of wastewater,\nexcreta and greywater. Wastewater use in agricolture\nin cui vi un netto cambiamento nellapproccio seguito\nper definire le condizioni necessarie per il riuso delle\nacque reflue depurate. La California stato il primo\nstato americano ad avviarsi verso il riuso di acqua reflua\nurbana depurata. Lapproccio californiano si basato\nsullapplicazioni di norme e prescrizioni piuttosto severe.\nLe prime normative per il riuso risalgono gi al 1918. Nel\n1970, il Codice delle acque dello Stato della California\nstabil che intenzione dellassemblea legislativa che\nlo Stato adotti ogni possibile misura per promuovere lo\nsviluppo di servizi per il recupero delle acque in modo\ntale che esse contribuiscano a soddisfare le sempre pi\ncrescenti esigenze idriche dello Stato.\nI principali atti normativi italiani che, negli ultimi anni,\nhanno modificato in modo radicale lapproccio al problema generale delle acque ed a quello delle acque reflue\nurbane in particolare, sono i seguenti:\nDelibera Interministeriale 4 febbraio 1977 Criteri,\nmetodologie e norme tecniche generali di cui allart.2,\nlettere b), d) ed e), della Legge 10 maggio 1976,\nn.319, recante norme per la tutela delle acque\nLegge 18 maggio 1989, n. 183 Norme per il riassetto\norganizzativo e funzionale della difesa del suolo e\nLegge 5 gennaio 1994, n. 36 Disposizioni in materia\ndi risorse idriche (c.d. Legge Galli);\nD ecreto Legislativo 11 maggio 1999, n.152\nDisposizioni sulla tutela delle acque dallinquinamento e recepimento della Direttiva 91/271/CEE concernente il trattamento delle acque reflue urbane e\ndella Direttiva 91/676/CEE relativa alla protezione\ndelle acque dallinquinamento provocato da nitrati\nprovenienti da fonti agricole modificato ed integrato\ndal Decreto Legislativo 18 agosto 2000, n.258.\nLintera materia stata poi ripresa nel Decreto Legislativo\n3/4/2006 n. 152Norme in materia ambientale, successivamente modificato dal decreto-legge 30 dicembre\n2008, n. 208, convertito nella legge 27 febbraio 2009,\nn. 13, recante: Misure straordinarie in materia di risorse\nidriche e di protezione dellambiente.\nLa Delibera del Comitato Interministeriale per la Tutela\ndelle Acque (CITAI) fornisce le norme tecniche di attuazione della Legge 10 maggio 1976, n. 319 (c.d. Legge\nMerli). In particolare, definisce:\ncriteri generali e metodologie per il rilevamento delle\ncaratteristiche qualitative e quantitative dei corpi idrici\ne per la formazione del catasto degli scarichi;\ncriteri generali per il corretto e razionale uso dellacqua,\ninteso come uso commisurato alle reali disponibilit\ndella risorsa idrica e proporzionato al buon funzionamento degli impianti di utilizzo, secondo criteri di\nmassimo rendimento nei confronti della quantit e\ndella qualit dellacqua;\nnorme tecniche generali per la regolamentazione\ndellinstallazione e dellesercizio degli impianti di\ndellinstallazione e dellesercizio degli impianti di fognatura e depurazione;\nnorme tecniche generali per la regolamentazione dello\nsmaltimento dei liquami sul suolo; per la regolamentazione dello smaltimento dei fanghi residuati dai cicli\ndi lavorazione e dai processi di depurazione; sulla\nnatura e consistenza degli impianti di smaltimento\nsul suolo di insediamenti civili di consistenza inferiore\na 50 vani, o a 5.000 m3.\nOccorre ricordare che, in forza dellart.62, comma 7,\ndel D.Lgs. 152/99 e successive modifiche e integrazioni,\nle norme tecniche di cui alla delibera CITAI del 1977\ncontinuano ad applicarsi per quanto espressamente\nLegge 18 maggio 1989, n.183 e successive\nLa Legge definisce finalit, soggetti, strumenti e modalit\ndellazione della Pubblica Amministrazione in materia di\nSuoi obiettivi sono quelli di assicurare la difesa del suolo,\nil risanamento delle acque, la fruizione e la gestione\ndel patrimonio idrico per gli usi di razionale sviluppo\neconomico e sociale, la tutela degli aspetti ambientali\nad essi connessi.\nLegge 5 gennaio 1994, n.36 (c. d. Legge Galli)\nLa Legge 5 gennaio 1994, n.36 riorganizza la gestione\ndei servizi pubblici di acquedotto, fognatura e depurazione ed introduce il servizio idrico integrato, definendo\nnuovi processi e nuovi soggetti istituzionali.\nLa Legge si basa sui seguenti principi generali:\ntutela e uso razionale della risorsa idrica, che costituisce un bene pubblico da utilizzare salvaguardando\nle aspettative e i diritti delle generazioni future a fruire\ndi un integro patrimonio ambientale;\ngli usi delle acque devono essere indirizzati al risparmio e al rinnovo delle risorse per non pregiudicare il patrimonio idrico, la vivibilit dellambiente,\nlagricoltura, la fauna e la flora acquatiche, i processi\ngeomorfologici e gli equilibri idrologici;\nluso dellacqua per il consumo umano prioritario\nrispetto agli altri usi;\nil risparmio idrico va conseguito mediante il progressivo risanamento delle reti di collettamento esistenti\nche evidenzino consistenti perdite, linstallazione di\nreti duali nei nuovi insediamenti di rilevanti dimensioni,\nlinstallazione di contatori nelle singole unit abitative\ne di contatori differenziati per le attivit produttive e\ndel terziario esercitate nel contesto urbano, la diffusione di metodi e apparecchiature per il risparmio\nn.152 modificato e integrato dal Decreto\nIl Decreto Legislativo attua una razionalizzazione unificante dei diversi testi normativi che finora avevano\ndisciplinato, in modo settoriale e non coordinato, i diversi\naspetti della tutela e degli usi della risorsa idrica. I principi\nla prevenzione e la riduzione dellinquinamento e lattuazione del risanamento dei corpi idrici inquinati;\nil miglioramento dello stato delle acque e ladeguata\npriorit di quelle destinate al consumo umano;\nil perseguimento di obiettivi di qualit dei corpi idrici\nche garantiscano il mantenimento della capacit naturale di autodepurazione e la capacit di sostenere comunit animali e vegetali ampie e ben diversificate;\nla definizione di criteri per una corretta gestione della risorsa idrica nellottica delluso sostenibile e del\nla definizione di criteri, vincoli e parametri per il collettamento ed il trattamento delle acque reflue urbane,\nnonch delle modalit per il loro riutilizzo.\nIl Decreto Ministeriale n. 185 del 12 giugno 2003 (emanato in attuazione dellarticolo 26, comma 2, del D.\nriducendo limpatto degli scarichi sui fiumi e favorendo il\nrisparmio idrico, mediante lutilizzo multiplo delle acque\ndi depurazione. Secondo il Decreto il riutilizzo deve avvenire in condizioni di sicurezza per lambiente, evitando\nalterazioni agli ecosistemi, al suolo ed alle colture, nonch rischi igienico-sanitari per la popolazione. Inoltre, il\nriutilizzo irriguo deve essere realizzato con modalit che\nassicurino il risparmio idrico. Nel riutilizzo sono considerate ammissibili le seguenti destinazioni duso:\nuso irriguo: per lirrigazione di colture destinate sia\nanimale sia a fini non alimentari, nonch per lirrigazione di aree destinate al verde o ad attivit ricreative\nuso civile: per il lavaggio delle strade nei centri urbani;\nper lalimentazione dei sistemi di riscaldamento o\nraffreddamento; per lalimentazione di reti duali di\ncon esclusione dellutilizzazione diretta di tale acqua\ndi scarico nei servizi igienici;\nuso industriale: come acqua antincendio, di processo,\ncon lesclusione degli usi che comportano un contatto\ntra le acque reflue recuperate e gli alimenti o i prodotti\nNon , quindi, consentito il riuso per fini potabili. Inoltre,\nallinterno dello stesso stabilimento o consorzio industriale che le ha prodotte.\ncon le modalit di seguito schematicamente riportate:\nnel caso di riutilizzo irriguo, esso deve essere realizzato\ncon modalit che assicurino il risparmio idrico, non\npu superare il fabbisogno delle colture ed comunque subordinato al rispetto del codice di buona pratica\nagricola, ovvero gli apporti dazoto derivanti dal riutilizzo dacque reflue concorrono al raggiungimento\ndellequilibrio tra il fabbisogno dazoto delle colture\ne lapporto dazoto proveniente dal terreno e dalla\nnel caso di riutilizzi multipli (ovvero usi diversi da quelli\ndelle acque reflue recuperate deve curare la corretta\ninformazione degli utenti sulle modalit dimpiego,\nI valori limite per le acque reflue recuperate alluscita\ndellimpianto di depurazione previsti dallallegato al\ndecreto 185/03 (ripresi dal Decreto del 2 maggio 2006)\naltri paesi, la normativa italiana per quanto concerne il\nla ripartizione del territorio in bacini idrografici di rilievo\nnazionale, interregionale e regionale;\nnei bacini idrografici di interesse nazionale, listituzione\ndellAutorit di bacino;\nlintroduzione di un nuovo strumento di politica del\nterritorio, il Piano di bacino, che adottato dalle\nAutorit di bacino per i bacini di interesse nazionale\nOlii minerali [Nota 1]\nTetracloroetilene, tricloroetilene (somma delle\nconcentrazioni dei parametri specifici)\nPesticidi clorurati (ciascuno) [Nota 2]\nEscherichia coli [Nota 3]\n100 valore puntuale max\n1. Tale sostanza deve essere assente dalle acque reflue recuperate destinate al riutilizzo, secondo quanto previsto al paragrafo 2.1 dellallegato\n5 del Dlgs 152/99 per gli scarichi sul suolo. Tale prescrizione si intende rispettata quando la sostanza presente in concentrazioni non\nsuperiori ai limiti di rilevabilit delle metodiche analitiche di riferimento, definite e aggiornate con apposito decreto ministeriale, ai sensi del\nparagrafo 4 dellallegato 5 del Dlgs n. 152 del 1999. Nelle more di tale definizione, si applicano i limiti di rilevabilit riportati in tabella.\nparametrico pari a 0,030 g/l.\n3. Per le acque reflue recuperate provenienti da lagunaggio o fitodepurazione valgono i limiti di 50 (80% dei campioni) e 200 UFC/100 ml\nriutilizzo agricolo o civile non prevede alcuna distinzione\ntra le due tipologie di riuso. Per quanto concerne i parametri microbiologici, ad esempio, nelle normative di altri\npaesi, sono previste anche sensibili variazioni dei valori\nlimite accettati passando dallirrigazione di colture non\nalimentari alla irrigazione di colture alimentari. Mentre\nla norma italiana pone forte attenzione al parametro\nmicrobiologico per cui la necessit di tutela della salute\ndelluomo non valutata in funzione del reale rischio di\ndiffusione di eventi epidemiologici attraverso le acque\nreflue riutilizzate, ma definendo limiti particolarmente\nrigorosi. Un altro aspetto non contemplato rispetto\nSolidi speciali totali (2)\nalle regolamentazioni di altri paesi la definizione di\nprescrizioni sui trattamenti minimi richiesti in funzione\ndelle tipologie di riuso. In realt i limiti restrittivi previsti\ndal DM 185/2003, confermati dal D.M 2 maggio 2006\nimpongono la necessit di effettuare trattamenti di affinamento molto spinti per arrivare ai valori richiesti.\nNellAllegato 5 - Limiti di emissione degli scarichi idrici\ndel Decreto Legislativo 3/4/2006 n. 152 - sono precisate le tabelle con i Valori limiti di emissione in acque\nsuperficiali e in fognatura riportate nelle due pagine\nnon percettibile con diluizione\nnon deve essere causa di\nScarico in rete\nSolfati (come SO3)\nSolfati (come SO4) (3)\nPesticidi totali (esclusi i\nEscherichi a coli (4)\nSaggio di tossicit acuta (5)\nil campione non accettabile\ndegli organismi immobili uguale degli organismi immobili uguale\no maggiore del 50% del totale\no maggiore del 80% del totale\n(*) I limiti per lo scarico in rete fognaria sono obbligatori in assenza di limiti stabiliti dallautorit competente o in mancanza di un impianto finale\ndi trattamento in grado di rispettare i limiti di emissione dello scarico finale. Limiti diversi devono essere resi conformi a quanto indicato alla nota\n2 della tabella 5 relativa a sostanze pericolose.\nquanto riguarda gli scarichi di acque reflue industriali recapitanti in zone sensibili la concentrazione di fosforo totale e di azoto totale deve essere\nrispettivamente di 1 e 10 mg/L.\n(3) Tali limiti non valgono per lo scarico in mare, in tal senso le zone di foce sono equiparate alle acque marine costiere, purch almeno sulla\nmet di una qualsiasi sezione a valle dello scarico non vengono disturbate le naturali variazioni della concentrazione di solfati o di cloruri.\n(4) In sede di autorizzazione allo scarico dellimpianto per il trattamento di acque reflue urbane, da parte dellautorit competente andr fissato\nil limite pi opportuno in relazione alla situazione ambientale e igienico sanitaria del corpo idrico recettore e agli usi esistenti. Si consiglia un\nlimite non superiore ai 5000 UFC/100 mL.\n(5) Il saggio di tossicit obbligatorio. Oltre al saggio su Daphnia magna, possono essere eseguiti saggi di tossicit acuta su Ceriodaphnia dubia,\nSelenastru, capricornutum, batteri bioluminescenti o organismi quali Artemia salina, per scarichi di acqua salata o altri organismi tra quelli che\nsaranno indicati ai sensi del punto 4 del presente allegato. In caso di esecuzione di pi test di tossicit si consideri il risultato peggiore. Il risultato\npositivo della prova di tossicit non determina lapplicazione diretta delle sanzioni di cui al titolo V, determina altres lobbligo di\napprofondimento delle indagini analitiche, la ricerca delle cause di tossicit e la loro rimozione.\nnelle industrie di processo e nel trattamento delle acque reflue e potabili.\nSerie Modular GSA/GSO\nAcqua potabile Usi\nAcqua di mare; Acqua\nAcqua potabile per\nnavi e offshore\nAcqua di processo; Per\nAcqua potabile, reflua\nprocesso, calda di\nprocesso in ind.\nalimentare e di\nAcqua reflua; Sciroppi\ndi zucchero; Acqua di\nprocesso con bassa\nRiduzione TOC in\nAcqua di scarico in\nDisinfezione di aria nei\nReattore in acciaio inox elettrolucidato con\nsingola lampada UV Spektrotherm ad alta\nintensit, posta al centro della camera di\nreazione parallelamente al flusso dacqua\nReattore multilampada in acciaio inox con\nlampade UV Spektrotherm ad alta intensit\ndisposte parallelamente al flusso dacqua\nReattore in PEAD con lampade UV\nSpektotherm ad alta intensit disposte\nparallelamente al flusso dacqua\nlampada UV Spektrotherm ad alta intensit,\nposta parallelamente al flusso dacqua\nReattore in quarzo con lampade UV\nSpektrotherm ad alta intensit disposte\nlampade UV Spektrotherm\nconcentricamente e parallelamente al flusso\ndacqua. Ottimizzazione continua del flusso\nidraulico con sistema Cross Mix.\ndisposte concentricamente e parallelamente\nal flusso dacqua\nReattore multilampada in acciaio inox\nelettrolucidato (Thin Film brevettato) con\nModuli UV, con lampade UV Spektrotherm\nad alta intensit disposte parallelamente al\nflusso dacqua; per installazioni in canali in\ncalcestruzzo o in acciaio\nLampada Spektrotherm per disinfezione aria\nnei serbatoi di stoccaggio acqua\nMax. prod. Consumo\nozono (g/h) gas (m3/h) raffreddamento assorbita\nL / H / P (m)\n0,4 x 0,6 x 0,21\n0,6 x 0,6 x 0,21\nAcqua 0,08 m3/h\n0,8 x 0,8 x 0,3\nAcqua 0,16 m3/h\nAcqua 0,7 m3/h\n1,6 x 0,8 x 0,45\nModular 4 HC\n0,6** 0,6 x 0,6 x 0,21\nModular 8 HC\nGSO 50 - 200 g/h\nAcqua 0,35 m3/h\nGSO 50 - 400 g/h\nAcqua 0,70 m3/h\n* incl. essiccatore e compressore - ** incl. generatore ossigeno con compressore\nozono gas (m3/h) raffreddamento assorbita\nAcqua 0,8 m3/h\nAcqua 1,2 m3/h\nAcqua 2,5 m3/h\nAcqua 3,4 m3/h\nAcqua 5,2 m3/h\nAcqua 10 m3/h\nAcqua 13,8 m3/h\nAcqua 17,3 m3/h\nAcqua 3,6 m3/h\nAcqua 10,1 m3/h\nAcqua 17,2 m3/h\n1,8 x 0,9 x 2,21\n2,8 x 0,9 x 2,21\n3,65 x 1,05 x 2,21\n3,92 x 1,05 x 2,21\n4,55 x 1,32 x 2,21\nProduzione ozono (g/h) Note\nc=50 g/Nm3 c=10 %wt\n21000 Produzione con\n24000 Temp. acqua di\ntaglie di produzione superiori, fino al PDA/PDO 9500, sono disponibili su richiesta\nAlim. ad aria;\nTemp. acqua di\nDocumenti simili a 1_UV_Ozono\nAltro di Ivan Marian\n7+8. 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