Criteri razionali per la formulazione di schemi impiantistici Il recupero di sostanze da scarichi industriali: principi ed esempi Anna Laura ...
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
Criteri razionali per la formulazione di schemi impiantistici
Il recupero di sostanze da scarichi industriali: principi ed esempi
Anna Laura Eusebi Francesco Fatone
19 Novembre 2020
Sommario
Da trattamento a recupero a) APPROCCI DI RECUPERO
La normativa: Bref e varie b) COME RECUPERARE
I prodotti/materiali e l’energia c) COSA RECUPERARE
Processi attuali…e futuri
d) SINTESI
Conclusioni
STEPS LOGICI per la FORMULAZIONE di uno SCHEMA IMPIANTISTICO di TRATTAMENTO
REFLUO INDUSTRIALE ANALISI DEL PROCESSO
PRODUTTIVO E DELLE EMISSIONI
LIQUIDE POTENZIALI
ANALISI DI DETTAGLIO, PER LA
CARATTERIZZAZIONE
PRESTAZIONALE DEL RIFIUTO
LIQUIDO/ACQUE REFLUE
?
INDIVIDUAZIONE DI CRITERI PER APPLICAZIONE DELLE BAT
L’UNIFICAZIONE DI FLUSSI DIVERSI
LA SCELTA DEI REATTORI
LIMITI DI LEGGE LA SCELTA DELLA FILIERA DI
PROCESSO
ACQUE REFLUE INDUSTRIALI
T.U. 152/2006
“qualsiasi tipo di acque reflue provenienti da edifici od installazioni in cui si svolgono attività commerciali o di
produzione di beni, differenti qualitativamente dalle acque reflue domestiche e da quelle meteoriche di
dilavamento, intendendosi per tali anche quelle venute in contatto con sostanze o materiali, anche inquinanti,
non connessi con le attività esercitate nello stabilimento”
LIMITI DI LEGGE ALLO SCARICO Allegato 5 alla parte terza
SCARICO di ACQUE REFLUE
INDUSTRIALI in
PUBBLICA FOGNATURA ACQUE SUPERFICIALI SUOLO
Tabella 3, colonna 1* Tabella 3, colonna 2*
La Tabella 3/A fissa limiti di emissione (in massa) per unità
di prodotto riferiti a specifici cicli produttivi
* Regioni e Province autonome, e gli Enti gestori tramite il proprio Regolamento,
possono adottare limiti diversi a meno delle “sostanze inderogabili” di Tabella 5
APPROCCI DI RECUPERO
NORMATIVA CONVENZIONALE 152/2006
RIFIUTI LIQUIDI
T.U. 152/2006
Parte Quarta
NORME IN MATERIA DI GESTIONE DEI RIFIUTI
E DI BONIFICA DEI SITI INQUINATI
GESTIONE DEI RIFIUTI
Operazioni di smaltimento ammesse: operazioni D1:D15, allegato B
D8: Trattamento biologico
D9: Trattamento chimico-fisico
D15: Deposito preliminare prima di una delle operazioni di cui ai punti D1:D12
Operazioni di recupero ammesse: operazioni R1:R14, allegato C
E' vietato miscelare categorie diverse di rifiuti pericolosi di cui all'Allegato G
La miscelazione di rifiuti pericolosi tra loro o con altri rifiuti, sostanze o
materiali può essere autorizzata se al fine di rendere più sicuro il recupero e lo
smaltimento dei rifiuti.
NORMATIVA CONVENZIONALE 152/2006
T.U. 152/2006
RIFIUTI LIQUIDI
Parte Quarta
NORME IN MATERIA DI GESTIONE DEI RIFIUTI
E DI BONIFICA DEI SITI INQUINATI
Operazioni di recupero ammesse: operazioni R1:R14, allegato C
R1: utilizzazione principale come combustibile o altro mezzo per produrre energia
R2: rigenerazione/recupero di solventi
R3: riciclo/recupero delle sostanze organiche non utilizzate come solventi (comprese le operazioni di compostaggio
e altre trasformazioni biologiche)
R4: riciclo/recupero dei metalli o dei composti metallici
R5: riciclo/recupero di altre sostanze inorganiche
R6: rigenerazione degli acidi o delle basi
R7: recupero dei prodotti che servono a captare gli inquinanti
R8: recupero dei prodotti provenienti dai catalizzatori
R9: rigenerazione o altri reimpieghi degli oli
R10: spandimento sul suolo a beneficio dell’agricoltura
R11: utilizzazione di rifiuti ottenuti da una delle operazioni indicate da R1 a R10
R12: scambio di rifiuti per sottoporli a una delle operazioni indicate da R1 a R11
R13: messa in riserva di rifiuti per sottoporli a una delle operazioni indicate nei punti da R1 a R12 (escluso il deposito
temporaneo, prima della raccolta, nel luogo in cui sono prodotti)
NORMATIVA ED OBIETTIVI: END of WASTE Il concetto di End-of- Waste è stato introdotto dalla “Strategia tematica sulla prevenzione e il riciclaggio dei rifiuti”, adottata dalla Commissione europea nel 2005, nella quale si proponeva di precisare le condizioni per la cessazione della qualifica di rifiuto nell’ambito della revisione della direttiva quadro sui rifiuti
NORMATIVA ED OBIETTIVI: END of WASTE Aspetti importanti: Prima dell’introduzione del citato art. 184-ter, il fine vita del rifiuto è stato a lungo identificato nella categoria delle materie prime secondarie (MPS). La direttiva comunitaria sull’End of Waste sancisce che se non sono stati stabiliti criteri a livello comunitario in conformità della procedura di cui ai paragrafi 1 e 2, gli Stati membri possono decidere, caso per caso, se un determinato rifiuto abbia cessato di essere tale tenendo conto della giurisprudenza applicabile es. D.M. 14 Febbraio 2013, n. 22, il “Regolamento recante disciplina della cessazione della qualifica di rifiuto di determinate tipologie di combustibili solidi secondari (CSS)”.
NORMATIVA ED OBIETTIVI: END of WASTE
Concetto generale «End of Waste»
Es. «STRUBIAS»
Un rifiuto cessa di essere tale (End of Waste) quando è stato sottoposto ad un'operazione di recupero e
soddisfa criteri specifici da adottare nell’ambito delle seguenti condizioni (art. 184 ter del D.Lgs 152/06 e
ss.mm.ii.):
a) la sostanza o l'oggetto è comunemente utilizzato per scopi specifici;
b) esiste un mercato o una domanda per tale sostanza od oggetto;
c) la sostanza o l'oggetto soddisfa i requisiti tecnici per gli scopi specifici e rispetta la normativa e gli
standard esistenti applicabili ai prodotti;
d) l'utilizzo della sostanza o dell'oggetto non porterà a impatti complessivi negativi sull'ambiente o sulla
salute umana.DOCUMENTI E LINEE GUIDA DI INCENTIVAZIONE
“Circular Economy Package”?
Source: https://www.eip-water.eu/water-%E2%80%9Ccircular-economy-package%E2%80%9DDOCUMENTI E LINEE GUIDA DI INCENTIVAZIONE Vision of the organic residual stream in circular cities
COME RECUPERARE
COME RECUPERARE? BAT “Best Available Techniques”
BAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Finalità
Approcci:
1- Recupero di nuovi prodotti per il ciclo
produttivo
2- Recupero di nuovi prodotti per uno
specifico mercato
3- Recupero di energiaBAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the
Chemical Sector
E sul Recupero??
Caratteristiche flussi
“…Substance recovery of waste water constituents with reasonable expenditure is normally only feasible for concentrated
waste water streams…”
“Substance recovery is viable for higher waste water concentrations (e.g. 10 g/l or more). If easily removable compounds are
involved, e.g. volatile, solid, precipitable or extractable compounds, recovery processes might be viable even at lower
concentrations.”..
Effetti:
“Achieved environmental benefits of the technique are:
reduction of the amount of waste water treated;
material reuse/recycling.”BAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the
Chemical Sector
Sono riportate le tecniche di abbattimento per classi di inquinanti
Insoluble contaminants/Mechanical Separation Soluble non biodegradable or inhibitory
contaminants/Physico-Chemical treatment
Grit separation of solids Precipitation
Sedimentation of solids Crystallisation
Air flotation Chemical Oxidation
Filtration Wet air oxidation
Microfiltration and ultrafiltration Supercritical water oxidation
Oil-water separation Chemical reduction
Nanofiltration and Reverse
Soluble biodegradable Osmosis Adsorption
contaminants/Biological treatment Ion exchange
Anaerobic Treatment Extraction
Biological Removal of sulphure compounds/Heavy Metals Distillation/Rectification
Aerobic Treatment Evaporation
Biological NitrogenTreatment Stripping
Central biological waste water treatment Waste Water Incineration
Per le varie tecniche, relativamente all’inquinante in considerazione, sono riportate
le % di abbattimentoBAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
FLOTTAZIONEBAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
MICRO E ULTRAFILTRAZIONEBAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
PRECIPITAZIONE CHIMICABAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
Distillazione/EvaporazioneBAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
Strippaggio
«Typical for recovery of ammonia
from high concentrated stream…»BAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
Resine a scambio Ionico/Zeoliti/Carboni AttiviBAT “Best Available Techniques”
Relativamente al settore delle acque reflue è di riferimento il Bref
Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector
E sul Recupero??..quali Processi
Processo biologico anaerobicoCOSA RECUPERARE
Cosa RECUPERARE?
Source: SMART-Plant project meetingCosa e come recuperare?
Energia
Scarlat et al., 2018Cosa e come recuperare? Energia Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) • Upflow reactor with a sludge bed and dense; • Granular biomass with good mixing provided by upflow velocity (1-6 m/h, height 5-20 m) and biogas generation; • Sludge concentration: 35-40 kgCOD/m3 day, OLR between 5-20 kgCOD/m3 day, SRT > 30 days • Gas-solid-liquid separator in the head
Cosa e come recuperare? Energia Expanded Granula Sludge Blanket (EGBR) • Modification of the UASB reactor to perform higher upflow velocity (higher H/D ratio) • Upflow velocity between 4-10 m/h, height up to 25 m • Effluent is recycled; • Developed for low strenght wastewater, but used also for high strenght wastewater and low temperature (10°C) • Not effective as the UASB for colloidals and particulate solids capture
Cosa e come recuperare? Energia
Casi di uso membrane per recupero risorse
nella filieraCosa e come recuperare? Energia
..più avanzato….
AMBITO APPLICAZIONE TECNOLOGIA AnMBR
Per reflui industriali:
•Flusso idrico 5-100 l/(m h)
•Carico organico 5-15
Per reflui urbani a
kgCOD/(m3 d)
basso carico:
•Tempo di detenzione 10 h – 5 d
•Flusso 2-80 l/(m h)
•Età del fango 30-100 d
•Carico organico 0,8-2
kgCOD/(m3 d) Rimozione del COD
•Tempo di detenzione superiore al 90%
3-15 h (fino a 2d)
•Età del fango 100 d
Rimozione COD e TSS
90% e Elevate età del
fango consentono la
rimozione di inquinanti
emergenti
Recupero del CH4 Disciolto 10-30% CH4 prodotto..Cosa e come recuperare? Energia
..più avanzato….
• waste utilization is the most economical process for renewable energy production (biogas
and hydrogen/biohydrogen)
• influence by several environmental factors such as pH, temperature, pre-treatment using
seed culture
• During anaerobic degradation, intermediate by-products such as acetic acid, butyric acid,
lactic acid and propionic acid are produced. The production of hydrogen is accompanied by
the production of acetic acid and butyric acid. >> Pretrattamenti (calore, speciazioni
batteriche, etc)..più avanzato….
Cosa e come recuperare? Azoto
Ammoniacale
Ammonio
(Ye et al, 2018)Cosa e come recuperare? Azoto
Ammoniacale
Costi di mercato
Vrieze et al., 2018Cosa e come recuperare? Azoto Ammoniacale
Es. da pig manure
Vrieze et al., 2018Cosa e come recuperare? Azoto Ammoniacale
Partizione nutrienti e costi Es. da pig manure
Vrieze et al., 2018Vrieze et al., 2018
Cosa e come recuperare? Azoto Ammoniacale
Es. da pig manure
Partizione nutrienti e costi
• OPEX-CAPEX
• Quantità Prodotto
• Qualità Prodotto
Hence, the economic viability of the different scenarios for
case-specific full-scale applications strongly depends on the
required degree of resource recovery and effluent quality.Cosa e come recuperare? Azoto Ammoniacale
..più avanzato….
(Ye et al., 2018)Cosa e come recuperare? Azoto Ammoniacale
..più avanzato….
(Ye et al., 2018)Cosa e come recuperare? Fosforo
Settori principali dai quali è
potenzialmente fattibile il recupero del
fosforo (Rahman et al., 2019) FONTI NON CONVENZIONALI
3) Altri rifiuti
1) Acque reflue e
industriali
Fanghi di
depurazione 2) Rifiuti o
sottoprodotti
organici
ATT! OGNI FONTE SI ASSOCIA A
SPECIFICI MACROGRUPPI DI PROCESSI
DI RECUPERO E A RELATIVI PRODOTTI
FINALITipologie, Caratterizzazione dei Prodotti recuperati e settori di mercato
SALI PRECIPITATI PRODOTTI DALLE CENERI
• STRUVITE (MAP)
• MgNH4PO4·H2O (dittmarite),
• MgHPO4·3H2O (newberyite),
• MgKPO4·6H2O (K-struvite)
• CaNH4PO4·7H20 (calcio ammonio fosfato),
• CaHPO4·2H2O (brushite)
• VIVIANITE (Fe+2 3(PO4)2 *8(H2O))
Fattibilità di riutilizzo dei prodotti recuperati come Fertilizzanti secondo Linee Guida STRUBIASCosa e come recuperare? Fosforo La potenzialità di recupero del Fosforo
Cosa e come recuperare? Fosforo MATRICI CONTENUTO DI P POTENZIALE DI RECUPERO LIVELLO DI MATURITA' FANGHI DI DEPURAZIONE/REFLUI 0.2-3.5 P%DM +++ +++ URINE 0.02-0.07 P%DM ++ + FORSU 0.17-0.42 P% FORSU tq ++ ++ RIFIUTI AGROALIMENTARI 25-450 mgP/L ++ ++ LETAME 1-3 P%DM + +- POLVERI ESTINGUENTI 4.3-19 P%DM - -- BATTERIE A LITIO 2.6 P%DM -- -- SCORIE SIDERURGICHE 0.9 P%DM -- -- ACQUE FARMACEUTICHE 0.8-1.2 gP/L - +-
Cosa e come recuperare? Fosforo
PEARL AirPrex NuReSys
Struvite Struvite Struvite
PHOSPAQ ANPHOS REPHOS
Struvite Struvite Struvite
Liquid phase
(dissolved P) PhosphoGreen STRUVIA NutriTec
Struvite Struvite Struvite, DAS
Wet sludge Naskeo PHORWater Ecobalans
and liquor Struvite Struvite Struvite, NPK
EXTRAPHOS Gifhorn Stuttgart
with DCP Struvite/CaP Struvite
enhanded P
dissolution LYSOGEST WASSTRIP Thermal hydro-
lysis
Fertilizer industry Electrodialysis LEACHPHOS
Mineral fertilizer H3PO4 H3PO4
Acidic digestion
or leaching ECOPHOS TetraPhos RECOPHOS DE
H3PO4/DCP H3PO4 MCP
Sludge and sludge
ash
MEPHREC AshDec (Outotec) PYREG
P-slag P-mineral P-mineral
Thermal
THERMPHOS Inducarb FP7 KUBOTA
P4 H3PO4 /P4 P-slag
Full-scale Demo / Pilot Lab-scaleCosa e come recuperare? Fosforo
La struvite è un minerale fosfato idrato di ammonio e
magnesio (MAP) con formula MgNH4PO4∙6H2O
2. SINTESI dei Parametri che influenzano il processo di precipitazione
A. pH
B. Grado di saturazione
C. Temperatura
D. Stechiometria
E. Ioni interferenti/Impurità
F. Dosaggio Chemicals
G. Aerazione del RefluoCosa e come recuperare? Fosforo
Parametri che influenzano la precipitazione
Range di Ottimale Influenza
Lavoro
A-pH 7.5-9.5 8-9 +++
B- Grado Saturazione Dipende da S La precipitazione avviene quando la ++
concentrazione degli ioni magnesio,
(indice di ammonio e fosfato eccedono il valore del
Saturazione) prodotto di solubilità (Ksp) della struvite
C- Stechiometria 1:0.8 (min)- 1.1-1.3 ++
1.2:4 (max)
D-Ioni Ca/P > 0.5-1.4 Dipende dal pH ++
interferenti/Impurità* Mg/Ca > 6
TSS
E- Temperatura 18-25 Il massimo livello di solubilità è tra i 30° e i +
50° C, all’aumentare della Temperatura
risulta perciò sfavorita la formazione.
Temperature più alte, però aumentano la
velocità di formazione dei cristalli
F-Dosaggio Chemicals MgCl2 o MgO MgCl2 maggiore solubilità +
G- Aerazione Refluo 20-35 m3/h Dipende alcalinità iniziale +
per unità di pH
Attenzione ai metalli in soluzione!!*Cosa e come recuperare? Fosforo
TECH PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO SCALA/TRL MATRICE P-INFLUENTE PRODOTTO RECUPERATO RECUPERO di P APPLICAZIONI
- tipo di processo - tipologia mgP/L tipologia %
OSTARA PEARL cristallizzazione piena scala surnatante anaerobico 100-900 struvite 10-30 USA,Inghilterra,Canada, Spagna, Olanda
NuReSys
DHV crystallactor
cristallizzazione
cristallizzazione
piena scala
piena scala 1 surnatante anaerobico
surnatante anaerobico
60-175
>25
struvite
CaP, fosfato di magnesio, struvite
80-90
10-40
Germamia, Belgio
Cina, Germania
Multiform Harvest cristallizzazione piena scala surnatante anaerobico struvite 80 USA
Phosphogreen precipitazione/cristallizzazione piena scala surnatante anaerobico 70 struvite fino a 90 Danimarca, Francia
Struvia cristallizzazione piena scala surnatante anaerobico >50 struvite,CaP Danimarca
ANPHOS cristallizzazione piena scala surnatante anaerobico >50 struvite 80-90 Olanda
AIRPREX precipitazione/cristallizzazione piena scala surnatante anaerobico 150-250 struvite 10-25 Germania, Olanda, Cina
PHOSPAQ cristalizzazione piena scala surnatante anaerobico 50-65 struvite 70-95 Olanda, Inghilterra
PHOSNIX cristalizzazione piena scala surnatante anaerobico 100-150 struvite 80-90 Giappone
REM-NUT scambio ionico+precipitazione scala pilota effluente secondario struvite, CaP 45-60 Italia
2
PRISA precipitazione/cristallizzazione scala pilota surnatante anaerobico struvite 10-25 Germania
P-Roc cristallizzazione scala pilota surnatante anaerobico struvite; CaP 10-30 Germania
TECH PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO SCALA/TRL MATRICE P-INFLUENTE PRODOTTO RECUPERATO RECUPERO di P APPLICAZIONI
- tipo di processo - tipologia mgP/L tipologia %
AIRPREX precipitazione/cristallizzazione 9 fango anaerobico struvite 80-90*
PHOSPAQ cristalizzazione 9 fango anaerobico struvite 70-95*
SEABORNE 7 fango anaerobico struvite >90*
lisciviazione chimica
GIFHORN umida+precipitazione
lisciviazione chimica
piena scala fango anaerobico struvite
3 49 Germania
STUTTGART umida+precipitazione piena scala fango anaerobico struvite 45 Germania
RAVITA post-precipitazione, dissoluzione scala pilota fango/ceneri ammonio fosfato 95 Finlandia
ASHDEC termo-chimico 7 ceneri calcined ash with CaNaPO phase 98
processo chimico umido (lisciviazione calcio fosfato, dicalcio fosfato,
ASH2PHOS acida)+precipitazione scala pilota ceneri ammonio fostfato, diammonio fosfato 90 Svezia
processo chimico umido (lisciviazione
ECOPHOS acida) piena scala ceneri dicalcio fosfato, acido fosforico 95 Bulgaria, Francia
processo chimico umido (lisciviazione
LEACHPHOS acida)+precipitazione scala pilota ceneri CaP o Wet Struvite 65-80 Svizzera
processo chimico umido (lisciviazione
SEPHOS acida)+precipitazione scala laboratoriale ceneri CaPO4, AlP, CaP 90 Germania
processo chimico umido (lisciviazione
PASCH acida) scala pilota ceneri CaPO4, AlP, CaP 65-80 Svizzera
processo chimico umido (lisciviazione
RecoPhos acida) scala pilota ceneri H3PO4, P4 85-100 Germania, Belgio, Austria
ThermPhos processo termoelettrico piena scala ceneri 0.09 ton P/ton ash P4 85-95 Olanda
TetraPhos estrazione chimica acida scala pilota ceneri H3PO4 Germania
Mehprec gasificazione scala pilota fango anaerobico 10-25%P rich slag 80 Germania
* su PO4Cosa e come recuperare? Fosforo
Altri processi?Cosa e come recuperare? Fosforo
Kataki, 2016
Att. Alla scala di
applicazione!Att. Alla scala di
applicazione e a cosa voglio
recuperare!Cosa e come recuperare? Fosforo
Problemi?
Kataki, 2016Cosa e come recuperare? Fosforo
Struvite da
Agroindustriali
Taddeo et al., 2018Cosa e come recuperare? Fosforo
Cosa e come recuperare? Fosforo
Caratteristiche Agronomiche dei prodotti recuperati da vari processi (anche non
in piena scala da fonte municipale)_Fonte P-RexCosa e come recuperare? VFA
In generale da impianti urbani
• Linea acque:
- Elutriazione
- Solitamente non prevede la fermentazione a temperatura
controllata
- Concentrazioni di VFAs relativamente basse, ma adatte alla linea
acque
• Linea fanghi:
- Fermentazione a temperatura controllata;
- Concentrazioni di VFAs elevate nel fermentato liquido separato;
- VFAs prodotti sono potenzialmente ricircolabili anche nel
mainstreamCosa e come recuperare? VFA Configurazioni per la produzione di VFAs a supporto del processo biologico della linea acque>> Generalità in Impianti Urbani c e d sono applicate negli impianti di depurazione di Penticton (Canada), Kelowna e Kalispell (USA)
Cosa e come recuperare? VFA
Il processo di produzione dei VFA, utilizzando come matrici iniziali reflui o rifiuti organici di diversa origine, avviene in due fasi
solitamente condotte all’interno di un unico reattore di fermentazione:
1) Fase di idrolisi, dove i composti organici complessi vengono scomposti in monomeri più semplici;
2) Fase di acidogenesi, dove avviene la fermentazione dei monomeri e la produzione di VFA tra i quali acido acetico, acido
propionico e acido butirrico.
REATTORE DI
FERMENTAZIONECosa e come recuperare? VFA
PARAMETRI DI PROCESSO
HRT molto bassi per matrici industriali (<
2d), per le altre matrici valori
generalmente compresi tra 5 e 10 giorni
FORSU e matrici industriali operano
principalmente a temperature tra 25
e 40°C. Maggiore variabilità per i
fanghi
OLR: Valori mediamente pari a 10
gCOD/l/d (forsu o matrici industriali),
inferiori per il fanghi di depurazione
pH compreso tra 5 e 7; nella
maggior parte dei casi imposto il
controllo del pHCosa e come recuperare? VFA
RESA PRODUTTIVITA’
MATRICE
gCOD(VFA)/gCOD(VS) gCOD(VFA)/L/d
Fanghi industriali - -
Rifiuti industriali 0.17 -
FORSU 0.45±0.11 2.2±0.78
FORSU e fanghi municipali -
Fanghi municipali di tipo cellulosico 0.5±0.17 -
Fanghi municipali di tipo primario 0.31±0.16 0.5±0.17
Fanghi attivi secondari 0.3±0.18 0.27±0.1
Fanghi municipali di tipo misto 0.32±0.08 -
Acque reflue - -Cosa e come recuperare? VFA
La separazione…..
VFA da agroindustriale
Zacharof, 2014Cosa e come recuperare? VFA
La separazione…..
VFA da agroindustriale
Zacharof, 2014Cosa e come recuperare? PHA
Generalità e teoria di processo
La produzione di PHA può avvenire mediante:
- Colture microbiche miste (MMC), ovvero applicando condizioni operative tali da favorire la crescita delle comunità batteriche
in grado di stoccare PHA in presenza di una fonte di carbonio facilmente assimilabile, principalmente acidi grassi volatili (VFA);
- Colture microbiche pure (CMP), ovvero favorendo la crescita di un singolo ceppo microbico precedentemente selezionato
Il processo di produzione dei PHA prevede due fasi:
1) Acclimatazione/selezione e/o crescita di biomassa PHA accumulante: selezione di comunità microbiche PHA accumulanti a
partire da colture miste (MMC);
2) Accumulo di PHA: massimizzare la produttività di PHA all’interno delle cellule, contestualmente alla minimizzazione della
crescita cellulare.
FERMENTAZIONE REATTORE DI SELEZIONE/ACCLIMATAZIONE BIOMASSA
v v REATTORE DI ACCUMULO DI PHA
ESTRAZIONE PHACosa e come recuperare? PHA
Colture microbiche miste MMC – RESE DI SELEZIONE E ACCUMULO PHA
RESE DI CRESCITA PHA: per matrici industriali 0.15-0.20 gCODPHA/gCODsubstrato consumato.
RESE DI ACCUMULO PHA: rese elevate si osservano quando la durata del ciclo batch rimane compresa tra le 2 e le 7 ore. Con
queste durate, le rese di accumulo risultano essere comprese tra 0.27 e 0.69 gCODPHA/gCODsubstrato consumato.
METODI DI ESTRAZIONE E RESE DI RECUPERO
Metodi di estrazione:
1) Di tipo chimico (utilizzo di reagenti e solventi),
2) di tipo fisico (distruzione meccanica, utilizzo di ultrasuoni, etc),
3) di tipo combinato, talvolta preceduti da trattamenti termici con temperature fino a 170°C.Cosa e come recuperare? Acqua e Sali da flussi
concentrati di separazione
Attenzione alla qualità
del flusso finale!!Cosa e come recuperare? Acqua e Sali da flussi
concentrati di separazioneCosa e come recuperare? Acqua e Sali da flussi
concentrati di separazioneCosa e come recuperare? Acqua e Sali da flussi
concentrati di separazione
Brine tipologieCosa e come recuperare? Acqua e Sali da flussi
concentrati di separazioneCosa e come recuperare? Acqua e Sali da flussi
concentrati di separazione
Brine prospettive
Brines
HydroturbinsCosa e come recuperare?
Metalli
Figure 3.2.1 RAEE raccolti nel triennio 2006- 2008- 2010Cosa e come recuperare?
Flusso di lisciviazione + selezione
metallurgica>>recupero Metalli
Pretrattamenti
Figure 3.6.1 Filiera per l’estrazione selettiva di metalli nobili [38]lisciviazione e precipitazione selettiva
PCB
DISASSEMBLAGGIO
Plastiche
qcciaio
SELEZIONE MANUEALE Motori elettrici
Cavi elettrici
Ventole
TRITURAZIONE
SEPARAZIONE MAGNETICA Materiali ferrosi
MULINO A COLTELLI
SEPARAZIONE MAGNETICA Materiali ferrosi
SEPARAZIONE A CORRENTE PARASSITA Non metalli
Metalli non ferrosiCosa e come recuperare?
Metalli
ScrapType Leachingreagent RecycledMetals Year References
Scrapintegrated (i) Thiourea – ferric sulfate leaching (i) (I)Au (69.36%), Ag (100%), Cu (100%) 2010 47
circuits (ii) Aqua regia leaching (ii) Au (100%), Ag (88.51%),Cu(100%)
(iii) NH3–(NH4)2S2O8 leaching (iii) Au (12.76%), Ag (100%), Cu(88.87%)
(iv) H2SO4 leaching (iv) Au (6.05%), Ag (90.37%), Cu-100%
Scrap TV Boards H2SO4 + H2O2 Cu (>98%) 2010 46
PCB After thermal pre-
treatment HClleaching Cu (98%) 2010 45
PCB Lime Sulfur Synthetic Solution (LSSS) method Au (92%), Ag (90%) 2010 44
Na2S2O3–CuSO4–NH4OH leaching
PCB HCl + HNO3 Ag (98%), Pd (93%), Au (97%) 2009 43
PCB (i) H2SO4 (i) Sn (90%) 2003 33
PCB (i) H2SO4/H2O2 leaching (i) Cu, Fe, Zn, Ni, Al (>95%) 2003 39
(ii) CuSO4–NH4OH–(NH4)2S2O3 leaching (ii) Au, Ag (>95%)
PCB HNO3 leaching Cu, Pb (>95%) 2002 20
Electrowinning
Alternativa biolisciviazione e bioassorbimento con percentuali di molto inferioriSTEPS LOGICI per la FORMULAZIONE di uno
SCHEMA IMPIANTISTICO di RECUPERO
ANALISI DELLA FILIERA DI
PROCESSO E TRATTAMENTO DEL
RIFIUTO LIQUIDO/ ACQUA REFLUA
ANALISI DI DETTAGLIO, PER LA VALUTAZIONE GENERALI DEI
CARATTERIZZAZIONE DEL RIFIUTO BENEFICI
Quale Risorsa? LIQUIDO/ACQUE REFLUE ENERGETICI/ECONOMICI
(INIBIZIONI-COMPETIZIONI)
INDICAZIONE DEI FLUSSI
COINVOLTI E DELLE QUANTITA’ IN
MASSA
Quale IDENTIFICAZIONE MIGLIORE VERIFICA RISPETTO LIMITI DI
INDICAZIONI DALLE BAT
Schema di flusso? SCHEMA DI FLUSSO PER IL LEGGE FINALI
RECUPERO
Quale QUALITA’ FINALE E CARATTERISTICHE DEL PRODOTTO
Fattibilità? RECUPERATO>>COSTI E MERCATO POTENZIALEGrazie per l’attenzione AL.EUSEBI@UNIVPM.IT
Puoi anche leggere
