UNIVERSITA’ degli studi di Napoli “FEDERICO II” Corso di chimica ambientale e dei beni culturali Inquinamento e trattamento delle acque domestiche e industriali.

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1 UNIVERSITA’ degli studi di Napoli “FEDERICO II” Corso di chimica ambientale e dei beni culturali Inquinamento e trattamento delle acque domestiche e industriali Prof. S. Andini

2 A more complex model for the Hg cycle Figure by John E. Gray, USGS

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4 L’acqua Ogni corpo idrico presenta caratteristiche idrogeologiche, chimiche, fisiche proprie.

5 Impieghi delle acque Usi civili: alimentare, igienico Usi ricreativi Usi agricoli Usi industriali Usi energetici Prima di poter essere utilizzate le acque devono rispettare parametri chimico-fisici imposti dalla normativa vigente: “152/2006”

6 Inquinanti Metalli pesanti Metalloidi Composti chimici inorganici Composti organici

7 Metalli pesanti Cadmio: deriva da scarichi industriali e rifiuti dell’industria mineraria. Provoca aumento della pressione sanguigna Nell’acqua si osserverà una concentrazione maggiore in inverno rispetto al periodo estivo 2CH2O + SO4+ H 2CO2+HS+2H2O CdCl+HS CdS+H+Cl

8 Metalli pesanti Mercurio:si trova in molti minerali come il cinabro, carbone e lignite. Viene largamente usato in erbicidi e fungicidi, prodotti farmaceutici. Si sono registrate grosse concentrazioni di Hg nei tessuti lipidici dei pesci come CH3Hg. Piombo: proviene dall’estrazione mineraria e dalle benzine. Provoca disfunzione ai reni, fegato, cervello, in concentrazioni minori determina anemie.

9 Metalloidi Arsenico: ottenuto come sottoprodotto della raffinazione di rame, oro. Si trova in molti minerali fosfati; deriva anche dalla combustione del carbone. Specie inorganiche Cianuro:estremamente tossico usato per l’elettroplaccatura dei metalli. In acqua si trova come HCN (acido debole)

10 Specie inorganiche Ammoniaca : degradazione rifiuti organici azotati. Solfuro di idrogeno (H2S): decomposizione anaerobica di materiale organico; si sviluppa industrie chimiche, tessili, acque geotermiche. Si individua per il suo cattivo odore. Biossido di carbonio: se in eccesso rende l’acqua più corrosiva. Usato per addolcire le acque nei processi di ricarbonatazione.

11 Composti organici Acque di scarico: oli, grassi, solidi. Determinano aggregazione di colloidi con formazione di materiali fangosi. Necessari trattamenti per l’utilizzo di tali acque nel sistema idrico. Saponi: stearato di sodio (C17H35COONa), usati per sospendere il materiale organico generano però sali insolubili di calcio e magnesio.

12 Composti organici Detersivi: non determinano sali insolubili di calcio e magnesio, ma deflocculano i colloidi, ditruggono batteri utili. Altri inquinanti DDT: diclorodifeniltricloroetano; potenziale cancerogeno, largamente usato come potente insetticida.

13 Altri inquinanti Diossine: deriva dalla produzione di pesticidi, estremamente tossico per molti animali. Tra esse ricordiamo la TCDD, che è chimicamente stabile fino a 700 gradi poco biodegradabile; si è riscontrata nelle emissioni di inceneritori municipali.

14 Altri inquinanti Bifenili policlorurati (PCB): grazie alla elevata stabilità chimica, termica e biologica, sono stati utilizzati come fluidi refrigeranti e come isolanti o nei trasformatori (Askarel). Idealmente diobiodegradati da batteri anaerobici. Provocano danni al fegato. IPA:Si ritrovano naturalmente nel carbon fossile e nel petrolio. La loro formazione per cause antropiche avviene invece nel corso di combustioni incomplete di legname, grassi, tabacco e prodotti organici in generale, quali i rifiuti urbani. Gli utilizzi sono svariati; vengono utilizzati a fini di ricerca e alcuni vengono sintetizzati artificialmente. In alcuni casi vengono impiegati per la sintesi di coloranti,platiche, pesticidi.

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16 Trattamento delle acque per uso domestico Trattamento primario: grigliatura e triturazione Desabbiatura,deolazione,sgrassatura Sedimentazione (oli, grassi, saponi)

17 Trattamento delle acque per uso domestico Trattamenti secondari: eliminazione BOD Viene effetuato tramite: Filtri percolatori Biodischi Fanghi attivi

18 Trattamento delle acque per uso domestico Trattamenti terziari: purificazione delle acque da sostanze organiche e inorganiche disciolte. Coagulazione chimica:solfato di alluminio, di magnesio, idrossido di calcio. Ossidazione chimica: cloro, ozono Scambio ionico

19 Trattamento delle acque per uso industriale Acque utilizzate per l’alimentazione dei generatori di vapore e per il raffreddamento. Trattamento esterno:areazione, filtrazione, chiarificazione. Trattamento interno:aggiunta di chelanti, precipitanti, disperdenti, disinfezione

20 Rimozione dei solidi Sedimentazione e filtrazione:fili di acciaio intrecciati con dimensioni variabili Coagulanti per le particelle colloidali (solfato di alluminio) Coagulazione – filtrazione:calce (coagulante), filtro a sabbia rapido (filtrazione)

21 Rimozione dei metalli Calcio: Ca 2+ +2HCO3 2- CaCO3+CO2+H2O Addolcimento:soda (Na2CO3), calce (Ca(OH)2) Ca 2+ 2Cl 2- +Na2CO3 CaCO3+2Cl - +2Na + Ca 2+ +2HCO3 - +Ca(OH)2 2CaCO3+2H2O

22 Rimozione dei metalli Magnesio:elevato pH Mg 2+ +2OH - Mg(OH)2 CO3 2- +H2O HCO3 - +OH - Mg(OH)2+CO2 MgCO3 + H2O

23 Rimozione dei metalli Scambio ionico: H[Cat]+Na+Cl Na[Cat]+H+Cl OH[An]+H+Cl Cl[An]+H2O Come scambiatori ionici vengono spesso utilizzate zeoliti (silicati di alluminio), tra cui ricordiamo: glauconite, phillipsite, cabasite. Addolcimento delle acque effettuato anche con agenti chelanti: EDTA,NTA; senza precipitazione di CaCO3

24 Rimozione dei metalli Ferro e manganese: la rimozione è favorita da un pH elevato (calce) rendendo i metalli insolubili; legati a colloidi umici che stabilizzano gli ossidi colloidali dei metalli; con aggiunta di solfuro: Cd + S CdS Gli stessi trattamenti a fanghi riducono il contenuto di metalli pesanti.

25 Rimozione composti organici Carbone attivo: legno, torba carbonizzata anaerobicamente e attivato per ossidazione: CO2+C 2CO; aumentando la porosità. Polimeri sintetici adsorbenti: Amberlite XAD-4 con superfici idrofobe che assorbono i composti organici

26 Riutilizzazione Pianificata: l’acqua presenta determinati standard Diretta:conserva le proprie caratteristiche. Indiretta: perso le caratteristiche Riciclaggio:avviene prima che l’acqua viene scaricata