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Ingegneria Chimica Ambientale e Sanitaria

Laboratorio di Ingegneria Chimica Ambientale e Sanitaria
Laboratorio di Ingegneria Chimica Ambientale e Sanitaria – Settore Tematico: Laboratorio di acque reflue e rifiuti
 
Il laboratorio, nato nel 1996, svolge un ruolo di supporto alle attività di ricerca, sviluppo, progettazione e gestione di impianti e processi tecnologici avanzati ed innovativi per il trattamento e la valorizzazione, in ottica di economia circolare.
Il laboratorio è rivolto ad acque reflue urbane ed industriali e a rifiuti liquidi e solidi, con particolare riferimento alle matrici organiche
Le attività svolte comprendono anche ricerca e sviluppo di progetti nei quali si fornisce supporto analitico ed alla sperimentazione,in cooperazione con altri Dipartimenti dell’Università.
 
Il laboratorio fornisce anche supporto alla formazione di studenti, laureandi, tirocinanti, dottorandi ed assegnisti.
La sede del Laboratorio di Ingegneria Chimica Ambientale e Sanitaria è situata nell’Edificio E5 dell’Università Politecnica delle Marche (via Brecce Bianche 12, 60131 ANCONA (IT)) a Quota 145– Stanze 174, 176, 177; tel. + 39 071 220 4527
 
Responsabile Scientifico: 
Prof. Francesco Fatone,  +39 071 220 4530
Ing. Anna Laura Eusebi, +39 071 220 4911
 
Personale di riferimento:
Ing. CagriAkyol,              +39 071 220 4911
Ing. Cecilia Bruni
Ing. Giulia Cipolletta,       +39 071 220 4911
Ing. Paolo Crocetti
Ing. Anna Laura Eusebi,   +39 071 220 4911
Ing. Alessia Foglia,           +39 071 220 4911
Ing. Enrico Marinelli
Ing. Serena Radini
 
La strumentazione presente in laboratorio, in continuo ammodernamento in funzione dei progetti nazionali ed internazionali finanziati, permette per reflui e rifiuti:
  • La determinazione analitica dei principali contaminanti organici e inorganici
  • La caratterizzazione funzionale, chimico-fisica e respirometrica per lo studio e l’ottimizzazione dei processi di trattamento e di valorizzazione
  • L’esecuzione di test e sperimentazioni a scala banco di processi innovativi biologici e/o chimico-fisici
Il gruppo di ricerca del Dipartimento SIMAU conduce, nel contesto delle acque reflue e dei rifiuti, attività sperimentali e di analitica in differenti aree tematiche di ricerca, tipicamente in merito a:
 

1 – Caratterizzazione chimico-fisica dei reflui e dei rifiuti liquidi

In questo ambito, la sperimentazione in laboratorio ha contribuito allo studio ed alla verificadi diversi processi depurativi biologici, sia tradizionali che innovativi,in termini di rimozione di materia organica e macroinquinanti principali. A tal scopo, in laboratorio è presente la strumentazioneadeguata ad effettuare la caratterizzazione chimico-fisica delle matrici per la misura di:

  • Misura analitica e parametrica di pH, Alcalinità e conducibilità elettrica, Ossigeno Disciolto, ione ammonio o nitrato (Sensori ISE dedicati) e Temperatura

  • Determinazione analitica di anioni, cationi e acidi grassi volatili (VFA) effettuata mediante cromatografia ionica

  • Determinazione di Macronutrienti Azotati e Fosfati

  • Analisi della sostanza organica di Proteine, Carboidrati e Carbonio Organico (COD, BOD)

  • Determinazione delle frazioni e sotto-frazioni solide (TVS/TS %)

2 – Caratterizzazione funzionale dei reflui, rifiuti liquidi e fanghi
 
In questo ambito di ricerca, l’attività di laboratorio ha consentito di acquisire ed analizzare dati e parametri specifici, necessari per il monitoraggio avanzato e l’ottimizzazione dei processi di depurazione. Le prove e le relative strumentazioni utilizzate sono:
  • Test di biometanazione (BMP). È presente una camera termostata per il mantenimento delle temperature di processo durante tutta la prova.
I test consentono di:
  1. Ottenere informazioni qualitative sull’andamento temporale del biogas cumulativo prodotto
  2. Valutare la variazione di produzione di biogas relativa all’aggiunta di un nuovo substrato/matrice in un processo di digestione anaerobica
  3. Valutare gli effetti di specifici composti sulle rese in biogas e sul processo biologico
  • Parametri cinetici e respirometria automatica. Il laboratorio dispone di due respirometri automatici ai quali sono connesse due sonde a chemiluminescenza per la determinazione dell’ossigeno disciolto. L’automatismo delle strumentazioni prevede l’utilizzo di due centraline che, tramite compressori e diffusori, regolano la fornitura di ossigeno per mantenere il relativo livello di concentrazione entro i limiti stabiliti.

I test OUR (Oxygen Utilization Rate) effettuati con le suddette strumentazioni consentono di:
  • Caratterizzare il refluo in ingresso ai trattamenti biologici (frazionamento del COD ed il grado di biodegradabilità rbCOD e sbCOD)
  • Determinazione di parametri cinetici (velocità di ossidazione del substrato), dell’attività del fango attivo e dei coefficienti di crescita e decadimento della biomassa.
 
 
Nell’ambito dei test respirometrici vengono inoltre, con adeguate apparecchiature, svolti test AUR (Ammonium Utilization Rate) e NUR (Nitrate Utilization Rate), che consentono di determinare il grado di attività del fango attivo e quindi la velocità di nitrificazione (AUR) e denitrificazione (NUR) come verifica e/o monitoraggio dei processi biologici a fanghi attivi.
 
 
 
  • Jar tests, utilizzato per simulare e studiare processi di trattamento chimico-fisici dei reflui.
 
 

3 – Piloti in scala banco per lo studio e lo sviluppo sperimentale dei processi come di seguito dettagliato:

 

 

Sistemi biologici in scala laboratorio

 

 

 

 

Trattamenti terziari rivolti a riuso del refluo trattato tramite Colonne di assorbimento a Carboni Attivi Granulari (A);
Disinfezione con Ozono (B); Disinfezione con UV (C); Sistemi per simulazione di processi a ultrafiltrazione (D)
 
Laboratorio di Ingegneria Chimica Ambientale e Sanitaria – Settore Tematico: Piattaforma Sperimentale di Ricerca, Sviluppo ed Innovazione nel settore dell’Ingegneria Ambientale delle Acque e dei Rifiuti
 
Il settore di ricerca dispone di una piattaforma sperimentale per l’installazione di strumentazione destinata all’analisi di processi in scala pilota di tecnologie innovative.
Il polo di ricerca permette di operare e validare soluzioni eco-innovative in condizioni reali, effettuare attività di ricerca e sviluppo ai più alti livelli di sperimentazione ed applicazione preindustriale. L’area è equipaggiata con impianti in scala pilota e dimostrativa per il trattamento avanzato di acque reflue e/o rifiuti liquidi non pericolosi e costituisce un polo di validazione nell’ambito dei progetti locali, nazionali ed internazionali in cui il gruppo di ricerca è coinvolto.
La piattaforma sperimentale è situata presso l’impianto di depurazione di Vallechiara in località Falconara Marittima, via delle Caserme, 60015 (AN).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Responsabile Scientifico:
 
 
Prof. Francesco Fatone    +39 071 220 4530
 
 
 
 
Responsabile operativo:
Ing. Anna Laura Eusebi   +39 071 220 4911
 
Personale di riferimento:
Ing. Cagri Akyol,              +39 071 220 4911
Ing. Cecilia Bruni
Ing. Giulia Cipolletta,       +39 071 220 4911
Ing. Paolo Crocetti
Ing. Alessia Foglia,           +39 071 220 4911
Ing. Enrico Marinelli
Ing. Serena Radini
Giorgio Concettoni
 
La piattaforma è autorizzata per “l’esercizio di impianti di recupero/smaltimento rifiuti” ai sensi dell’art.211 del D.Lgs. 152/2006 in particolare per “operazioni di smaltimento di cui allegato B della parte IV del D.Lgs. 152/06” D8, D9, D15.
Le tematiche di ricerca sono studiate in scala pilota e dimostrativa e validate in ambiente reale.
 

1 – Valorizzazione anaerobica dei reflui urbani e produzione di acqua per riutilizzo

L’obiettivo della linea è l’ottimizzazione del recupero di materiale organico tramite separazione dinamica e fermentazione della frazione cellulosica per incrementare la produzione di acidi grassi volatili. Il surnatante fermentato, ricco di substrato rapidamente biodegradabile, fornisce il carico organico adeguato al successivo processo anaerobico (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) per il trattamento del refluo e per la produzione di biogas. Infine, la membrana anaerobica di ultrafiltrazione garantisce un’efficace rimozione dei solidi ed una adeguata disinfezione del refluo in uscita. L’effluente così trattato potrà potenzialmente essere riutilizzato a scopo irriguo e fertirriguo.

 

 

 

 

 
I sistemi di trattamento integrato sono stati studiati anche separatamente nei seguenti ambiti di ricerca:
  • Studio del destino degli inquinanti emergenti (microplastiche e farmaceutici) in filiere di trattamento innovative
  • Studio delle rese di separazione per il recupero di materiale cellulosico, in particolare fibre di cellulosa, per il riutilizzo nei settori infrastrutturali e delle costruzioni.

 
 
Piloti dimostrativi per i seguenti progetti:
 

 
 
SMART-Plant EU-Horizon2020,
UNIVPM Coordinator
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“FIT4REUSE” EU-PRIMA
 UNIVPM Partner
 
 
 
 
 
“Bloomwater” EU-Water JPI WaterWorks2018, UNIVPM Partner

“BlueLake” Life,  UNIVPM Partner

 

2 – Trattamento percolati di discarica
 
La linea consta di un processo di trattamento tramite Sequencing Batch Reactor. Il processo è stato implementato allo scopo di ottimizzare la speciazione di batteri NOB in biomasse a fanghi attivi convenzionali per la rimozione via nitrito dell’azoto e la riduzione dei consumi energetici nel trattamento biologico dei percolati di discarica.

 
Piloti dimostrativi per i seguenti progetti:
 
 
“ENERWATER” EU-Horizon2020
UNIVPM Partner
 
 
 

3 – Trattamento e valorizzazione dei reflui salini

Nella linea pilota le acque saline sono trattate in prima fase da un processo di evaporazione termica al fine di concentrare la salamoia a temperature variabili tra 50 e 120 ° C anche con l’additivazione di reagenti esterni.La salamoia viene, quindi,concentrata attraversoun processo innovativo di osmosi diretta (FO) per la produzione di acqua da riutilizzo e per il recupero (nei flussi concentrati)di Sali di calcio e/o magnesio. Gli obiettivi finali sono rivolti, quindi, ad una riduzionedei flussi di scaricoverso un approccio Zero Liquid Discharge (ZLD) ed alrecupero selettivo di sali di calcio e magnesio da utilizzare nella produzione di fertilizzanti agricoli.

 

Piloti dimostrativi per i seguenti progetti:

 
 
 
“FIT4REUSE” EU-PRIMA
 UNIVPM Partner
 
 
 
 
 
4 – Monitoraggio e misura dei gas climalteranti
 
La linea ha come principale obiettivo la misurazione del carbon footprint,che esprime in CO2 equivalente il totale delle emissioni di gas ad effetto serra associate direttamente o indirettamente ad un impianto di trattamento.
 
Piloti dimostrativi per i seguenti progetti:
 
 
“Digital Water City” EU-Water JPI WaterWorks2014,  UNIVPM Partner