Post on 02-May-2015
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Tecnologie per la rimozione del nichel:
Esperienze su impianti pilota
Dr. Luciano Coccagna – Consulente
Dr. Mario Colombino – A.M.G.A. S.p.A
Dr. Giuliano Ziglio – Università di Trento
RIMOZIONE DI MICROINQUINANTI INORGANICI NATURALI NELLE ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO
Novi Ligure - 14 Giugno 2006
Centro Convegni ACOS
Presenza di nichel naturale in acque sotterranee:
normalmente < 10 µg/L
“range” tipico 2 – 20 µg/L
picco < 100 µg/L
Nel caso di inquinamenti valori sino a:
2500 µg/L
Effetti del nichel sulla salute umana
Effetti registrati più frequentemente:
• dermatiti allergiche per contatto o ingestione;
• cancerogenicità (provata solo per inalazione).
Direttiva Europea 80/778/CEE
D.P.R. 236/88
Ni = 50 µg/L
Direttiva Europea 98/83/CE
D.Lgs. 31/01
Ni = 20 µg/L
TRATTAMENTI DI RIMOZIONE
(rassegna della letteratura)
Con coagulazione, flocculazione e
sedimentazione convenzionali :
Rendimenti riportati: 35 – 80%
Valori dipendenti dalla torbidità e dal pH
TRATTAMENTI DI RIMOZIONE
(rassegna della letteratura)
Carbone attivato
PAC (Powered Activated Carbon): non è chiaro se agisce come pura torbidità o come adsorbente.
GAC (Granular Activated Carbon): risultati inconsistenti
TRATTAMENTI DI RIMOZIONE
(rassegna della letteratura)
Altre tecnologie efficaci:
• resine a scambio ionico con azione chelante
• altri adsorbenti
ATTIVITA’ DI RICERCA
Provate 3 tecnologie:• resine a scambio ionico
•mezzo adsorbente
• adsorbimento/coagulazione su
mezzi filtranti inerti convenzionali
RESINE A SCAMBIO IONICO
QUALE RESINA?
Resine a scambio cationico convenzionali usate per l’addolcimento domestico
RESINE A SCAMBIO IONICO
MOTIVAZIONI
• Già ampiamente utilizzate a contatto con acqua potabile.
• Performance dipendente dall’affinità relativa.
RESINE A SCAMBIO IONICOIoni Affinità relative(dipendenti dalla
reticolazione della resina dal 4% al 16% in DVB. PUROLITE®)
Mg 2.40 – 2.80
Fe 2.40 – 2.90
Cu 2.70 – 3.60
Ni 2.85 – 3.25
Ca 3.40 – 5.80
Pb 5.40 –14.50
Ba 6.15 – 16.50
RESINE A SCAMBIO IONICO
RESINE A SCAMBIO IONICO
Fattori che influenzano la prova:
•Tempo di contatto (BV/h): 40 – 60 – 80
• Livello rigenerativo (Kg NaCl/ciclo): 3,0 – 4,5 * – 6,0
*capacità di scambio : 400 g CaCO3/Kg NaCl
RESINE A SCAMBIO IONICO
Possibili svantaggi
• Resina super – esaurita (es.: perdita di nichel dovuta a omessa rigenerazione)
• “Fouling” della resina cioè accumulo irreversibile di nichel che potrebbe provocare:
a) rilascio incontrollato del nichel
b) progressiva riduzione della capacità di scambio
RESINE A SCAMBIO IONICO Risultati (1)
Parametri Unità Acqua greggia
Acqua trattata sino al
90% del ciclo
calcolato
Acqua trattata sino al
100% del ciclo
teorico
Acqua trattata sino al
110% del ciclo
teorico
Acqua trattata sino al
130% del ciclo
teorico
pH 7.2 7.8 7.2 7.8 7.2 7.8
7.2 7.8
7.2 7.8
Conducibilità 20°C µS/cm
680 750
680 750
680 750
680 750
680 750
Durezza °F 27 33 < 0.5 < 5 < 10 20 25
Silice mg/L 17 20 17 20 17 20 17 20 17 20
Ca mg/L 60 75 < 0.5 < 5 5 10 10 15
Mg mg/L 30 40 < 0.5 < 10 10 20 30 40
Cl mg/L 120 140
120 140
120 140
120 140
120 140
HCO3 mg/L 240 250
240 250
240 250
240 250
240 250
Ni µg/L 28 40 < 3.0 < 5 5 10 25 30
RESINE A SCAMBIO IONICO AUTOPSIA DOPO CONCLUSIONE DEI TESTS
Risultati(2)
Parametri Unità Resina “bianco”
Resina esaurita prima di
rigenerazione a pH 7.5
Resina rigenerata a pH 7.5
Resina esaurita
in contatto
con acqua a pH > 12
Rigenerazione standard (lavaggio e risciacquo
con acqua a pH = 7.5)
della resina dopo
contatto a pH > 12
umidità % 45.65 47.45 55.29 49.19 45.65
Ni mg/Kgresina
2.6 27 4.1 22 21
Ni mg/Lresina
1.12 11.2 1.48 8.9 8.4
Totale cicli = N° 23
RESINE A SCAMBIO IONICO
Conclusioni (1)
• Lo scambio del nichel è analogo allo scambio di calcio e magnesio
• Il nichel viene rimosso insieme con la durezza. Efficienza > 90%
RESINE A SCAMBIO IONICO
Conclusioni (2)
• La rigenerazione è fattibile nelle condizioni standard dell’addolcimento
• Il bilancio di materia conferma la completa rigenerazione (la somma di Ca, Mg e Ni
nell’acqua di rigenerazione corrisponde alla loro rimozione calcolata nell’acqua greggia)
RESINE A SCAMBIO IONICO
Conclusioni (3)
• L’esaurimento della resina oltre il suo limite determina una perdita quasi contemporanea di ioni così come atteso (nell’ordine: Mg, Ni e Ca).
Cioè il monitoraggio della durezza può attendibilmente surrogare quello del nichel.
• Un “fouling” permanente della resina può avvenire solo in condizioni forzate irrealistiche (es.: pH molto elevato dopo esaurimento della
resina)
MINERALI ADSORBENTI
Nessuna conclusione generale
può essere tratta:
solo un minerale adsorbente è stato testato per
un tempo limitato.
MINERALI ADSORBENTI
Risultati
MINERALI ADSORBENTI
Ferro ossido - idrossido
Parametri
Unità
Acquagreggi
a
Acqua trattata m3 cumulati
a 12.5 L/min. a 6.5 L/min.
1.55 16.20
29.70
45.97
61.47
77.78
95.16 143.0
186.0
222.2
pH 7.27.8 6.44 7.23 7.22 7.72 7.38 7.35 8.03 7.43 7.27 7.33
Silice mg/L 18 19 0.58 10.9 13.1 15.3 16.3 17.9 16.2 17.3 16.9 15.1
HCO3 mg/L 250 113 250 250 250 250 250 250 250 250 250
Ni µg/L 28 33 14 6.9 9.04 25 23 19.2 18.7 23 1.87 20
Quantità di minerale: 32 Kg.
MINERALI ADSORBENTI
IN EFFETTI:
• Limitata capacità di rimozione dall’inizio del trattamento (30 – 50 %)
• Dipendenza dal pH
• Mezzo granulare costoso
DI CONSEGUENZA:
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA
Parametri analizzati:
• pH
• Dosaggio di coagulante
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA Risultati (1)
Parametri Unità Acqua greggia
Valori
pH 7.10 7.78 7.93 8.19 8.38 8.57 8.78 8.86
Ni µg/L 34 28 25 32 24 17.8 22 24
Durezza °F 27 27 27 19.3 18.8 19 16.5 18
Ca mg/L 57 57 57 36 34 35 25 31
Mg mg/L 30 30 30 25 25 25 25 25
RIMOZIONE vs pH Q = 12 L/min.
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA Risultati (2)
Parametri Unità Acqua greggi
a
pH 8.4Dosaggio Fe3+ mg/L
0.5 1.0 3.0
Ni µg/L 29 20 18 16.3
Durezza °F 24 24 23 25
Ca mg/L 50 50 46 51
Mg mg/L 29 29 29 29
RIMOZIONE vs Dosaggio Fe mg/L Q = 12 L/min.
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA Risultati (3)
Parametri Unità Acqua greggi
a
pH 8.5 8.6Dosaggio Fe3+ mg/L
0.5 2.0 3.0
Ni µg/L 29 13 14 14 15
-
Durezza °F 23 18.5 19
17 18
-
Ca mg/L 52 36 36 -
Mg mg/L 24 24 24 -
RIMOZIONE vs Dosaggio Fe mg/L Q = 12 L/min.
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA Risultati (4)
Parametri Unità Acqua greggi
a
pH 8.8 9.00Dosaggio Fe3+ mg/L
0.5 1.0 3.0
Ni µg/L 26 - 11 13
9 10
Durezza °F 25 - 17 16 17
Ca mg/L 54 - 22 26
19 22
Mg mg/L 29 - 28 28
RIMOZIONE vs Dosaggio Fe mg/L Q = 12 L/min.
ADSORBIMENTO/COAGULAZIONE
SU FILTRI INERTI MULTIMEDIA
Svantaggi
• Addolcimento chimico (rimozione di durezza)
• “Impaccamento” del filtro per precipitazione di carbonati
CONCLUSIONI
• LA RIMOZIONE EFFICACE DEL NICHEL PUÒ ESSERE ACQUISITA MEDIANTE DIFFERENTI
TECNOLOGIE
• CIASCUNA TECNOLOGIA PRESENTA DIFFERENTI CARATTERISTICHE E
PROBLEMATICHE DI APPLICAZIONE
• LA SCELTA DIPENDE DALLA QUALITÀ DELL’ACQUA GREGGIA, DALLE CONDIZIONI LOCALI PER LA RIGENERAZIONE E DALLO
SMALTIMENTO RIFIUTI ORIGINATI DAL TRATTAMENTO
GRAZIE PER LA
VOSTRA
ATTENZIONE