Impianti Pilota

Obiettivo

L'impianto riproduce il funzionamento del BIORIME a scala reale con la finalità di ottenere le seguenti importanti informazioni:

1. Rese di processo al variare delle matrici in ingresso;
2. Eventuali problematiche di carattere gestionale;
3. Destino dei prodotti residuali in funzione della matrice analizzata.

Numero di impianti pilota: 4.

Fasi principali costituenti

L'impianto si compone delle seguenti fasi:

1. Reattore biologico termofilo;
2. Membrane di ultrafiltrazione;
3. Sistema di aerazione mediante eiettori ad ossigeno puro;
4. Sonda per la misurazione dei parametri di processo;
5. Sistema di alimentazione del substrato munito di sistema di agitazione;
6. Sistemi di controllo termico (fase di raffreddamento e di riscaldamento).

Dimensioni geometriche

Il reattore ha una altezza di 1,75m ed una volumetria utile pari a 1m³. La separazione solido liquido avviene grazie ad un sistema di ultrafiltrazione composto da 1 vessel (pori 300 kDalton). La portata di progetto in alimentazione è pari a 100 l/d.

Matrici testate

La matrice in alimentazione può variare a seconda dell'utilizzo a cui è destinato l'impianto a scala reale.

1. Rifiuti liquidi (pericolosi e non pericolosi) ad elevato contenuto di:
   
   • Sostanza organica (COD)
   • Tensioattivi di natura ionica e non ionica (TAS/MBAS)
   • Sali disciolti (CLORURI)
2. Fanghi biologici:
   
   • Fanghi ispessiti
   • Fanghi ispessiti e digeriti
3. Digestati liquidi

Performance

• Rimozione elevata del contenuto di sostanza organica;
• Rimozione elevata delle acque di lavaggio (abbattimento del contenuto di TAS ed MBAS);
• Riduzione del fango in uscita di un ordine di grandezza inferiore ai trattamenti tradizionali;
• Accumulo del fosforo presente nel residuo solido in uscita dalla tecnologia.

Punti di forza

• Nessuna inibizione da parte di concentrazioni saline elevate;
• Nessuna inibizione da parte di interruzioni repentine di funzionamento (blackout elettrico);
• Elevata stabilità nei confronti di variazioni repentine e significative di rifiuti liquidi in ingresso;
• Elevata stabilità nei confronti di variazioni repentine e significative di HRT (Hydraulic residence time);

Sperimentazioni effettuate su impianti pilota dal 2012

• Sperimentazione applicata a rifiuti liquidi ricchi di COD e Tensioattivi 25/03/2013-26/07/2013
• Sperimentazione applicata a rifiuti liquidi di origine farmaceutica ricchi di COD, solventi e cloruri  25/03/2013-29/05/2013- Chignolo Po', azienda farmaceutica
• Sperimentazione per lo studio della minimizzazione di fanghi digeriti 01/12/2012-1/09/2013-Sannazzaro de' Burgondi, Società di gestione del ciclo idrico integrato
• Sperimentazione per lo studio della minimizzazione di fanghi biologici ispessiti 1/10/19-1/08/2020-Pavia, Società di gestione del ciclo idrico integrato
• Sperimentazione per lo studio della minimizzazione di fanghi biologici ispessiti e digeriti 1/10/20-1/07/2021-Pavia, Società di gestione del ciclo idrico integrato

Convegni:

1. (SIBESA) - Vitoria (Brasile) 1-5 settembre 2002. Titolo dell'intervento: "Comparison among hydrogen peroxide advanced oxidation processes for the treatment of industrial wastewaters".
2. Simposio Internazionale di Ingegneria Sanitaria-Ambientale (SIDISA 2004) - Taormina (Italia) 23-26 giugno 2004. Sessione C-9: Reflui Industriali.
3. Simposio Internazionale di Ingegneria Sanitaria-Ambientale (SIDISA 2008) - Firenze (Italia), 24-27 giugno 2008. Sessione "Trattamento reflui industriali e rifiuti liquidi".
4. FIEMA BRASIL 2010 - Feira Internacional de Tecnologia Para o Meio Ambiente - Bento Goncalves (Brasile), 27-30 aprile 2010. Titolo dell'intervento: "Tecnologie convenzionali ed avanzate per il trattamento di reflui industriali: esperienze applicative in Italia".
5. 44° Giornata di studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale sul tema "Gestione dei fanghi di depurazione: interventi e prospettive" - Lazise (Verona), 9 giugno 2011.
6. Convegno sul tema "Pianificazione della gestione dei fanghi di depurazione: dalla minimizzazione al recupero di risorse" - LIUC - Università Cattaneo, Castellanza (Varese), 28 aprile 2015.
7. 52° Giornata di studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale sul tema "La gestione degli impianti di depurazione MBR: criticità, soluzioni attuate e sviluppi futuri" – Brescia, 10 giugno 2015.
8. FIEMA BRASIL 2016 - Feira Internacional de Tecnologia para o Meio Ambiente - Bento Goncalves (Brasile), 5-7 aprile 2016.
9. Convegno sul tema "Tecnologie ambientali innovative: rassegna ed esempi applicativi concreti" - LIUC- Università Cattaneo, Castellanza (Varese), 28 aprile 2016.
10. Simposio Internazionale di Ingegneria Sanitaria-Ambientale (SIDISA 2016) – Roma, 19-23 giugno 2012.
11. IWA Water IDEAS 2018 - Bologna, 17-19 ottobre 2018.
12. Convegno "L'economia circolare applicata al trattamento delle acque" – Campus Universitario, Parma, 4 giugno 2019.
13. Webinar dal titolo "Water treatment technologies and options for circular economy" organized by the Division of Environment, Health and Safety at Work of the Association of Greek Chemists together with Universities of Thessaloniki, Insubria, Brescia and Pavia, 27 October 2020.
14. Webinar dal titolo "La gestione dei fanghi di depurazione: minimizzazione, recupero e pianificazione" – WAITING FOR SIDISA 2021. Torino, 18 Maggio 2021.
15. SIDISA 2021 XI International Symposium on environmental Engineering. Turin 29 June – 2 July 2021.
16. 9th IUPAC International Conference on Green Chemistry (ICGC) Athens 05 – 09 September 2022.

Tesi di dottorato:

1. TRATTAMENTO DI RIFIUTI LIQUIDI MEDIANTE PROCESSI BIOLOGICI AEROBICI TERMOFILI E MESOFILI E PROCESSI AVANZATI DI OSSIDAZIONE CHIMICA IN DIVERSA SEQUENZA, Maria Cristina Collivignarelli | Msc. Eng. PhD in Design, Modeling and Simulation in Engineering | Cycle XVIII, Supervisor: Prof. G. Bertanza
2. APPLICAZIONE DI UNA TECNOLOGIA MBR TERMOFILA PER LA MINIMIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE DI FANGHI DI DEPURAZIONE CIVILI ED INDUSTRIALI, Federico Castagnola, Msc. Eng. PhD in Design, Modeling and Simulation in Engineering | Cycle XXVII, Supervisor: Prof. M.C. Collivignarelli
3. PROCESSO MBR TERMOFILO AD OSSIGENO PURO IL TRATTAMENTO DI RIFIUTI LIQUIDI AD ELEVATE CONCENTRAZIONI DI COD, TENSIOATTIVI, SOLVENTI E CLORURI, Marco Sordi Msc. Eng. PhD in Design, Modeling and Simulation in Engineering | Cycle XXVII, Supervisor: Prof. M.C. Collivignarelli
4. TECNICHE INNOVATIVE NELLA GESTIONE DEI FANGHI, Andrea Frattarola, Msc. Eng. PhD in Design, Modeling and Simulation in Engineering | Cycle XXXII, Supervisor: Prof. M.C. Collivignarelli
5. VERIFICHE DI FUNZIONALITA' INNOVATIVE PER L'OTTIMIZZAZIONE DELLE FILIERE DI POTABILIZZAZIONE E DEPURAZIONE, Silvestro Damiani, Msc. Eng. PhD in Design, Modeling and Simulation in Engineering | Cycle XXXII, Supervisor: Prof. M.C. Collivignarelli
6. APPROACHES AND ACTIONS FOR SUSTAINABLE AND CIRCULAR WASTEWATER TREATMENT PLANTS, Marco Carnevale Miino | Msc. Eng. PhD in Design, Modeling and Simulation in Engineering | Cycle XXXV, Supervisor: Prof. M.C. Collivignarelli, Coordinator: Prof. A. Reali

Principali pubblicazioni scientifiche

• Treatment of sewage sludge in a thermophilic membrane reactor (TMR) with alternate aeration cycles, Journal of Environmental Management, Volume 162, 2015, Pages 132-138, ISSN 0301-4797, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.07.031. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479715301766)
• Treatment of high strength pharmaceutical wastewaters in a Thermophilic Aerobic Membrane Reactor (TAMR), Water Research, Volume 63, 2014, Pages 190-198, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.06.018. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135414004473)
• How to Produce an Alternative Carbon Source for Denitrification by Treating and Drastically Reducing Biological Sewage Sludge. Membranes 2021, 11, 977. https://doi.org/10.3390/membranes11120977
• Drastic reduction of sludge in wastewater treatment plants: co-digestion of sewage sludge and aqueous waste in a thermophilic membrane reactor. Environmental Technology 41:19, pages 2554-2563.
• Integration between chemical oxidation and membrane thermophilic biological process. Water Sci Technol 1 January 2010; 61 (1): 227–234. doi: https://doi.org/10.2166/wst.2010.793