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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI Studio sperimentale per lapplicazione delle PRB Silvia Sbaffoni

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Presentazione sul tema: "BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI Studio sperimentale per lapplicazione delle PRB Silvia Sbaffoni"— Transcript della presentazione:

1 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI Studio sperimentale per lapplicazione delle PRB Silvia Sbaffoni

2 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 2 Barriere permeabili reattive (PRB) Prove sperimentali presso il DITS: Prove sperimentali presso il DITS: –Utilizzo di matrici alternative e materiali di scarto: Compost verde Compost verde Zeoliti naturali (scarti di lavorazioni da cave di tufo e pozzolana) Zeoliti naturali (scarti di lavorazioni da cave di tufo e pozzolana) Rimozione biotica del Cr(VI) Rimozione abiotica per adsorbimento di 2-clorofenolo

3 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 3 Cromo Industria tessile, metallurgica e delle costruzioni Industria tessile, metallurgica e delle costruzioni ESAVALENTE Cr(VI) TRIVALENTE Cr(III) in soluzione come anione cromato o dicromato origine antropica carcinogen and mutagen Limite nelle acque sotterranee 5 g/l in soluzione come catione Origine antropica e naturale Limite nelle acque sotterranee 50 g/l

4 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 4 Obiettivo Utilizzo di una biobarriera anossica/anaerobica per la rimozione di Cr(VI) da acque sotterranee; Utilizzo di una biobarriera anossica/anaerobica per la rimozione di Cr(VI) da acque sotterranee; Utilizzo a tale scopo di materiali a basso costo: Utilizzo a tale scopo di materiali a basso costo: –Compost verde (fornisce biomassa e sostanza organica); –Ghiaia silicea. Meccanismi di rimozione: Meccanismi di rimozione: –Adsorbimento –Rimozione mediata dalla biomassa

5 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 5 Fasi sperimentali Studio preliminare: caratterizzazione dei materiali utilizzati Studio preliminare: caratterizzazione dei materiali utilizzati Test in reattori discontinui (batch): verifica dellapplicabilità dei materiali scelti, identificazione dei processi di rimozione, stima delle efficienze Test in reattori discontinui (batch): verifica dellapplicabilità dei materiali scelti, identificazione dei processi di rimozione, stima delle efficienze Test in reattore continuo (colonna): simulazione delle condizioni in situ, valutazione delle cinetiche di rimozione e del comportamento a lungo termine Test in reattore continuo (colonna): simulazione delle condizioni in situ, valutazione delle cinetiche di rimozione e del comportamento a lungo termine

6 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 6 Batch G Batch C Batch S Batch M ghiaia + soluzione contaminata compost + soluzione contaminata compost sterilizzato + soluzione contaminata compost + ghiaia + soluzione contaminata Soluzione contaminata pH, ORP Cr in fase liquida COD and solfati in fase liquida 2 mg/l Cr(VI) Batch Parametri monitorati

7 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 7 Risultati – batch

8 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 8 IN OUT Porta 4 5 cm 30 cm 80 cm 100 cm 40 cm Porta 3 Porta 2 Porta 1 Soluzione contaminata Colonna Parametri monitorati: pH, ORP, Cr (IN, P1, P2, P3, P4 and OUT) COD e solfati nellOUT v = 1.9 m/d

9 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 9 Colonna COLONNA 1: alimentazione 10 mg/l Cr(VI) (soluzione C) più: COLONNA 1: alimentazione 10 mg/l Cr(VI) (soluzione C) più: –400 mg/l COD (CH 3 COOH) and 20 mg/l NH 4 + (soluzione D); –400 mg/l COD (C 6 H 12 O 6 ) and 20 mg/l NH 4 + (soluzione E); –200 mg/l COD (C 6 H 12 O 6 ) and 10 mg/l NH 4 + (soluzione F).

10 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 10 Risultati della prova in colonna

11 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 11 Risultati della prova in colonna

12 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 12 Risultati della prova in colonna

13 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 13 Risultati della prova in colonna

14 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 14 Risultati della prova in colonna 2.5 cm 15 cm 25 cm 17.5 cm 30 cm 10 cm In OUT FASE SOLIDA dopo il trattamento

15 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 15 Efficienze di circa il 97% Conclusioni Prove batch: Prove batch: Prove in colonna: Prove in colonna: Meccanismo di rimozione sia abiotico (tempo di contatto 24 h). Efficienze di rimozione prossime al 100% Processo di rimozione strettamente legato allattività della biomassa

16 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 16 Obiettivo Studio della fattibilità di una PRB per il trattamento di acque contaminate da 2- clorofenolo (2CP) Studio della fattibilità di una PRB per il trattamento di acque contaminate da 2- clorofenolo (2CP) Applicazione di materiali locali Applicazione di materiali locali Utilizzo di materiali di scarto a basso costo Utilizzo di materiali di scarto a basso costo Lattività sperimentale ha avuto lo scopo di valutare le performance del tufo,ricco di zeoliti naturali, nella rimozione del 2-CP

17 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 17 Background Fenoli: Fenoli: Altamente tossici, anche a basse concentrazioni Difficilmente biodegradabili, a causa della presenza di gruppi funzionali (clorofenoli) Presenti negli effluenti generati da molte attività industriali e associati allattività agricola (pesticidi)

18 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 18 Fasi sperimentali Processi coinvolti: adsorbimento sul tufo Processi coinvolti: adsorbimento sul tufo Attività sperimentale: Attività sperimentale: –STUDIO PRELIMINARE: caratterizzazione del materiale reattivo utilizzato –TEST IN BATCH: valutazione delladeguatezza del materiale, identificazione dei meccanismi di rimozione, stima delle efficienze di rimozione –TEST IN COLONNA: simulazione delle condizioni operative in scala reale, valutazione delle efficienze di rimozione a breve e lungo termine

19 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 19 Materiali Tufo da una cava presso Roma Tufo da una cava presso Roma –pH naturale = 9.3 –Peso dellunità di volume = 0.96 g/cm 3 –caratterizzazione meccanica Soluzione contaminata di 2CP: circa 12 mg/l Soluzione contaminata di 2CP: circa 12 mg/l

20 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 20 Sistema sperimentale: test in batch E stata valutata linfluenza del pH e del tempo: E stata valutata linfluenza del pH e del tempo: –dipendenza dal pH –dipendenza dal tempo Parametri monitorati: Parametri monitorati: –pH –2CP test a pH = 4÷10 test a 4÷48 h

21 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 21 Sperimentazione: test in batch a pH 4 lefficienza di rimozione è trascurabile

22 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 22 Sperimentazione: test in colonna Colonna A Colonna B Peso del tufo (kg) Dimensione dei grani (mm) 0.074÷ ÷8 PV (ml) Portata (ml/min) 0.5 HRT of 1 PV (h) 4027 Velocità (m/d)

23 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 23 Sperimentazione: colonna A

24 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 24 Sperimentazione: colonna A

25 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 25 Sperimentazione: colonna A Cinetica di ordine 1 (R 2 >0.9) Cinetica di ordine 1 (R 2 >0.9) In corrispondenza delle massime efficienze (E>70%) In corrispondenza delle massime efficienze (E>70%) –Coefficiente di velocità di reazione medio k = 0.04 h -1 –t 1/2 medio = 18 h (primi 20 cm)

26 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 26 Sperimentazione: colonna B

27 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 27 Sperimentazione: colonna B

28 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 28 Sperimentazione: colonna A e B COLONNA A – PORTA 1COLONNA B – PORTA 1

29 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 29 Sperimentazione: colonna B Cinetica di ordine 1 (R 2 >0.9) Cinetica di ordine 1 (R 2 >0.9) In corrispondenza delle massime efficienze (E>70%) In corrispondenza delle massime efficienze (E>70%) –coefficiente di velocità di reazione medio k = 0.1 h -1 –t 1/2 medio = 4.7 h (primi 30 cm)

30 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 30 Sperimentazione: reattore C Ricircolo della soluzione di 2CP Ricircolo della soluzione di 2CP Concentrazione iniziale di 2CP: circa 10 mg/l Concentrazione iniziale di 2CP: circa 10 mg/l Reactor C Tuff weight (kg)0.70 Grain size (mm)0.074÷8 PV (ml)400 HRT of 1 PV (h)8

31 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 31 Sperimentazione: reattore C

32 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 32 Conclusioni La rimozione del 2CP dipende fortemente dal pH La rimozione del 2CP dipende fortemente dal pH La cinetica di rimozione sembra dipendere anche dalla dimensione delle particelle solide La cinetica di rimozione sembra dipendere anche dalla dimensione delle particelle solide La rimozione massima si ottiene per pH debolmente alcalini A granulometrie maggiori corrispondono cinetiche di rimozione più lente

33 BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 33 Conclusioni Il tufo rappresenta una valida alternativa agli approcci convenzionali Il tufo rappresenta una valida alternativa agli approcci convenzionali Si stanno attualmente svolgendo ulteriori test per: Si stanno attualmente svolgendo ulteriori test per: –Comprendere a fondo il meccanismo di adsorbimento –Comprendere il comportamento a lungo termine del sistema –Migliorare le prestazioni del materiali utilizzando ad esempio urea e thiourea


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