Sperimentazione di sistemi di disinfezione con Acido Performico

Sperimentazione di sistemi
di disinfezione con Acido
Performico
P. Ragazzo, N. Chiucchini
Sez Controllo e Sviluppo Tecnologico dei Processi, Azienda Servizi Integrati SpA
1
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
PFA – acido performico
1.
obiettivo
2.
il sistema
pilota
desinfix
3.
risultati 2005-2006
risultati 2011
confronti PFA – PAA - Ipoclorito
escherichia coli
patogeni
enterococchi
4.
5.
6.
impatto qualitativo
costi
conclusioni
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
1.
obiettivo
●
valutare l’efficacia di una nuova tecnologia che può rappresentare
un’alternativa interessante per la disinfezione di acque reflue
Efficacia disinfettiva
Impatto qualitativo
PFA noto in altri campi, proposto per le acque reflue solo negli ultimi anni
questo lavoro: una delle prime applicazioni in scala reale
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3
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
il sistema
sviluppato da Kemira, si basa sulla reazione tra
Acido Formico e Acqua Ossigenata per produrre subito prima del dosaggio la
soluzione disinfettante contenente Acido Performico
PFA
HCOOH + H2O2 ↔ HCOOOH + H2O
K
radicali perossilici ed idrossilici
HCOOOH → HCOO• + OH• → CO2+ 2H2O
HCOOOH → HCOOH + ½ O2
mix
FA
mix
H2O2
prodotti della reazione completa
PFA mix
DISINFECTION CHANNEL
HCOOH + H2O2→ CO2+ 2H2O
che non avviene nei tempi di ritenzione tipici della disinfezione
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4
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
il sistema
PILOTA 2005-2006
●
il primo sistema prototipo
●
quindi un pilota
soluzione PFA al 9% circa
●
Sperimentazioni a Caorle ( A B) con tempi di ritenzione tipici
Fase anno Q impianto (m3/die) Dosaggio PFA (mg/L) tempo rit (min)
A
2005
7.000
0,6 – 1,7
13 - 39
B
2006
11.000
0,9 – 2,3
19 - 47
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5
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
il sistema
Tutti i dati
PILOTA 2005-2006
Log (N0/N) → Cxt (C dosata)
5
Escherichia coli
Coliformi fecali
comportamento simile
> 2 Log a ≥ 45 Cxt
> 3 Log a ≥ 60 Cxt
EC
FC
4
Log N°/Nt
●
●
EC FC
3
2
y = 0,0391x + 0,6314
1
R2 = 0,6484
0
0
20
5
40
60
Cxt [mg/L min]
80
100
120
ENTERO
●
Enterococchi
dati più dispersi
> 1 Log a ≥ 40 Cxt
> 2 Log a ≥ 60 Cxt
Log N°/Nt
4
3
2
y = 0,0257x + 0,4995
R2 = 0,4848
1
0
0
20
40
60
80
100
120
Cxt [mg/L min]
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6
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
il sistema
●
DESINFIX 2011
Sistema definitivo DEX
soluzione PFA al 13,4 % circa
Automazione
Affidabilità
Sicurezza
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7
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
●
il sistema
DESINFIX 2011
Sperimentazione a Eraclea dosaggi e tempi molto bassi
Fase anno Q impianto (m3/die) Dosaggio PFA (mg/L) tempo rit (min)
C
2011
3.000
0,6 – 1,2
6 - 19
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
il sistema
DESINFIX 2011
rispetto al pilota abbattimenti superiori per tutti gli indicatori
5
EC
●
Escherichia coli
EC
> 2 Log sempre
Log N°/Nt
4
3
2
1
0
0
●
5
Enterococchi
20
40
60
Cxt [mg/L min]
80
100
120
ENTERO
> 1 Log 88 % dei dati
> 2 Log 30 % dei dati
Log N°/Nt
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
Cxt [mg/L min]
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
2.
il sistema
DESINFIX 2011
Escherichia coli – ERACLEA
EC
Ingresso Abbattimento
Dosaggio
Tempo rit
N. DATI
49
LOG N0
LOG(N0/N)
PFA mg/L
min
media
4,5
3,1
1,0
11
min
3,8
2,0
0,6
6
max
5,6
4,2
1,2
19
EC Uscita
N. DATI
%
<1000
49
100%
<500
49
100%
<100
38
78%
<10
15
31%
(Ufc /100 mL)
100% dei risultati < 1000 Ufc/100 mL
valore guida OMS per il riuso
(paesi senza problemi di siccità)
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
3.
confronti
Per focalizzare le performance del PFA abbiamo adeguato la gestione ed il
controllo di impianti simili che usavano altri disinfettanti al fine ottenere dati
utili per il confronto
Fase
anno
Impianto
m3/die
Disinfettante
Dosaggio mg/L
Tempo rit min
D
2006
JESOLO
33.000
PAA
1,0 – 2,0
13 - 19
E
2008
CAORLE
9.000
HClO
1,0 – 4,8
13 - 35
F
2011
JESOLO
24.000
HClO
2,1 – 3,0
16 - 28
ad eccezione del PAA tempi di ritenzione tipici
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
3.
confronti
Escherichia coli
35%
70
15%
30%
30
20%
20
10%
10
0%
0
60
50
40
30
10%
20
10
0%
0
Cl2
5%
Cl2
Cxt
40
Cl2
40%
Cl2
20%
Cl2
50
PAA
50%
PFA
60
100<100
E. Coli
70
25%
60%
Cl2
70%
% respect
Cxt Avr.
30%
PAA
% respect
Cxt Avr.
80
10< 10
E. Coli
PFA pur nelle condizioni di Cxt più critiche
dimostra performance superiori a PAA e Ipoclorito
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Cxt
80
PFA
80%
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
3.
confronti
Patogeni
NO evidenze dirette perché VIRUS assenti
già in ingresso alla disinfezione
8
7
0,25
PATHOGENS
6
Log ABB
0,20
Log ABB/ C x t
Log ABB
0,20
5
0,15
4
0,10
3
2
1
0,03
0,03
0,04
0,05
0,01
0,00
0
0,00
PAA
UV
COLIPHAGE MS2 - β
PFA
O3
174
pochi dati di LETTERATURA su PFA e patogeni
ricavando efficacia unitaria Log (N0/N)/ Cxt
su alcuni risultati relativi ai Coliphage
O3>> PFA >> PAA
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
3.
confronti
Enterococchi e Escherichia coli
LOG IN confrontabili
100%
ENT resistenza maggiore alla
disinfezione rispetto EC
Exceedance probability
90%
confermata anche nelle prove
con PFA
ENT
EC
80%
70%
y = -0,2757x + 1,1434
R2 = 0,9557
60%
50%
40%
30%
y = -0,3512x + 1,0538
R2 = 0,9574
20%
10%
0%
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
E.coli
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Entero
3,5
3
2,5
2
1,5
1
Zoom after 10 minutes
0,5
60
50
40
30
20
10
60
50
40
30
20
10
0
0
0
Log ufc/100mL
LOG (N/N0)
T ime
Time
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
3.
confronti
Enterococchi
maggiore sensibilità al PFA rispetto a PAA e Cloro
300
3
2,5
Cxt
ENTEROCOCCI
250
Log ABB
Log ABB
2
200
1,5
150
1
100
0,5
15
20
30
40
15
20
30
40
50
15
20
30
40
50
8
10
12
50
17
0
0
A-B A-B A-B A-B A-B
PAA
PAA
Cl2
HClO
PFA
PFA
C
C
C
C
NO
BIBLIOGRAPHY
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
4.
impatto qualitativo
NO variazioni significative in TUTTE le misure effettuate
aumento di BOD5: 0,3 per ogni mg/L PFA
16
14
12
BOD5 vs PFA
y = 0,3143x + 0,0857
R2 = 0,9098
BOD5 vs PAA
y = 1,7011x - 0,6308
R2 = 0,9962
BOD5
10
Effetto Ossidativo
NO variazioni di TOC o di formiato
dal punto di dosaggio all’uscita finale
By-products
NO formazione di bromati o aldeidi
NO variazioni di sostanza organica volatile
8
6
4
Ecotossicità
2
NO impatti sull’emissione di luce di Vibrio fishery
nonostante la persistenza di formiato nell’effluente
0
1,0
2,0
4,0
5,0
8,5
10,0
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16
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
risultati 2012 a Jesolo 160.000 a.e.
●
Sperimentazione a Jesolo con dosaggi medi molto bassi
Fase anno Q impianto (m3/die) Dosaggio PFA (mg/L) tempo rit (min)
G
2012
10.000 – 32.000
0,7
19
Riduzioni BATTERICHE e impatti qualitativi confermati
NO evidenze potere ossidativo PFA su sostanza organica
NO evidenze di GENOTOSSICITA’ e CITOTOSSICITA’
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
5.
costi
tutto compreso (sistema di produzione, reagenti e servizi correlati)
diversi obiettivi disinfettivi
su effluente non filtrato
Europa centrale
EC < 1000
EC < 10
Euro /m3
IMPIANTO
10.000 a.e.
0,029
0,04-0,05
50.000 a.e.
0,021
0,03-0,04
120.000 a.e.
0,019
0,03-0,04
Riuso OMS
Riuso Italia
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6.
conclusioni
efficacia elevata
a dosaggi e tempi bassi
contro gli indicatori più resistenti
azione disinfettiva più forte rispetto PAA e HClO
impatto ambientela basso
BOD5, eco-tossicità
by-products
NO
ossidazione TOC
variazioni VOC
aldeidi e bromati
costi competitivi
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19
Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
grazie per l’attenzione
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