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Sperimentazione di sistemi di disinfezione con Acido Performico
P. Ragazzo, N. ChiucchiniSez Controllo e Sviluppo Tecnologico dei Processi, Azienda Servizi Integrati SpA
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
PFA – acido performico
1. obiettivo
2. il sistema
pilota risultati 20052005--20062006
desinfix risultati 20112011
3. confronti PFA PFA –– PAA PAA -- IpocloritoIpoclorito
� escherichia coli
� patogeni
� enterococchi
4. impatto qualitativo
5. costi
6. conclusioni
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
1. obiettivo
● valutare l’efficacia di una nuova tecnologia che può rappresentare
un’alternativa interessante per la disinfezione di acque reflue
� Efficacia disinfettiva
�Impatto qualitativo
PFAPFA noto in altri campi, proposto per le acque reflue solo negli ultimi anni
questo lavoro: una delle prime applicazioni in scala reale
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema
sviluppato da Kemira, si basa sulla reazione tra
Acido Formico e Acqua Ossigenata per produrre subito prima del dosaggio la
soluzione disinfettante contenente Acido Performico PFA
DISINFECTION CHANNEL
PFA mix
mixmix
FAFA
mixmix
HH22OO22
K
HCOOOH → HCOO• + OH• → CO2+ 2H2O
HCOOOH → HCOOH + ½ O2
HCOOH + H2O2 ↔ HCOOOH + H2O
HCOOH + H2O2→ CO2+ 2H2O
radicali perossilici ed idrossilici
prodotti della reazione completa
che non avviene nei tempi di ritenzione tipici della disinfezione
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema � PILOTA 2005-2006
● il primo sistema prototipo
● quindi un pilota
� soluzione PFA al 9% circa
● Sperimentazioni a Caorle ( A B) con tempi di ritenzione tipici
19 - 470,9 – 2,311.0002006B
13 - 390,6 – 1,77.0002005A
tempo rit (min)Dosaggio PFA (mg/L)Q impianto (m3/die)annoFase
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema � PILOTA 2005-2006
Tutti i dati
● Enterococchi
� dati più dispersi
> 1 Log a ≥ 40 Cxt> 2 Log a ≥ 60 Cxt
● Escherichia coli EC
● Coliformi fecali FC
� comportamento simile
> 2 Log a ≥ 45 Cxt> 3 Log a ≥ 60 Cxt
Log (N0/N) → Cxt (C dosata)
EC FC
y = 0,0391x + 0,6314
R2 = 0,6484
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100 120Cxt [mg/L min]
Log
N°/
Nt
ENTERO
y = 0,0257x + 0,4995
R2 = 0,4848
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100 120
Cxt [mg/L min]
Log
N°/
Nt
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema � DESINFIX 2011
● Sistema definitivo DEX
� soluzione PFA al 13,4 % circa
� Automazione
� Affidabilità
� Sicurezza
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema � DESINFIX 2011
● Sperimentazione a Eraclea dosaggi e tempi molto bassi
6 - 190,6 – 1,23.0002011C
tempo rit (min)Dosaggio PFA (mg/L)Q impianto (m3/die)annoFase
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema � DESINFIX 2011
rispetto al pilota abbattimenti superiori per tutti gli indicatori
● Enterococchi
� > 1 Log 88 % dei dati
� > 2 Log 30 % dei dati
● Escherichia coli EC
� > 2 Log sempre
EC
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100 120Cxt [mg/L min]
Log
N°/
Nt
ENTERO
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100 120
Cxt [mg/L min]
Log
N°/
Nt
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
2. il sistema � DESINFIX 2011
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6
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min
Tempo rit
49PFA mg/LLOG(N0/N)LOG N0
4,2
2,0
3,1
Abbattimento
1,04,5media
1,25,6max
0,63,8min
N. DATIDosaggio IngressoEC
Escherichia coli – ERACLEA
100%49<1000
EC Uscita (Ufc /100 mL) N. DATI %
<500 49 100%
<100 38 78%
<10 15 31%
100% dei risultati < 1000 Ufc/100 mL
valore guida OMS per il riuso
(paesi senza problemi di siccità)
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
3. confronti
Per focalizzare le performance del PFA abbiamo adeguato la gestione ed il controllo di impianti simili che usavano altri disinfettanti al fine ottenere dati utili per il confronto
HClO
HClO
PAA
Disinfettante
JESOLO
CAORLE
JESOLO
Impianto
13 - 191,0 – 2,033.0002006D
16 - 282,1 – 3,024.0002011F
13 - 351,0 – 4,89.0002008E
Tempo rit minDosaggio mg/Lm3/dieannoFase
ad eccezione del PAA tempi di ritenzione tipici
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
3. confronti
PFA pur nelle condizioni di Cxt più critiche
dimostra performance superiori a PAA e Ipoclorito
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
PFA
PA
A
Cl2
Cl2
Cl2
< 10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Cxt
% respect
Cxt Avr.
10 E. Coli10 E. Coli
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%P
FA
PA
A
Cl2
Cl2
Cl2
<100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Cx
t
% respectCxt Avr.
100 E. Coli100 E. Coli
Escherichia coli
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
3. confronti
Patogeni
PATHOGENS
0,00 0,010,03 0,03
0,04
0,20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
Log
AB
B
Log ABB/ C x t
Log ABB
UV O3PFAPAA
COLIPHAGE MS2 - ββββ 174
pochi dati di LETTERATURA su PFA e patogeni
ricavando efficacia unitaria Log (N0/N)/ Cxt
su alcuni risultati relativi ai Coliphage
���� O3>> PFA >> PAA
NO evidenze dirette perché VIRUS assenti
già in ingresso alla disinfezione
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
3. confronti
ENT resistenza maggiore alla
disinfezione rispetto EC
Enterococchi e Escherichia coli
y = -0,2757x + 1,1434R2 = 0,9557
y = -0,3512x + 1,0538R2 = 0,9574
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
LOG (N/N0)
Exc
eeda
nce
prob
abili
ty
ENT EC
Zoom after 10 minutes
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 10 20 30 40 50 60
T ime0
0,51
1,52
2,53
3,54
0 10 20 30 40 50 60
Time
Log
ufc
/100
mL
E.coli Entero
LOG IN confrontabili
confermata anche nelle prove
con PFA
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6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
3. confronti
� maggiore sensibilità al PFA rispetto a PAA e Cloro
Enterococchi
ENTEROCOCCI
15 20 30 4015 20 30 40 50
15 20 30 40 50
8 10 12 17
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
A-B A-B A-B A-B A-B C C C C
PAA Cl2 PFA NO
BIBLIOGRAPHY
0
50
100
150
200
250
300
Log
AB
B
C x t
Log ABB
PFAHClOPAA
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6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
4. impatto qualitativo
� NO variazioni significative in TUTTE le misure effettuate
aumento di BOD5: 0,3 0,3 per ogni mg/L PFA
y = 1,7011x - 0,6308
R2 = 0,9962
y = 0,3143x + 0,0857
R2 = 0,9098
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1,0 2,0 4,0 5,0 8,5 10,0
BO
D5
BOD5 vs PFA
BOD5 vs PAA
Effetto Ossidativo
NONO variazioni di TOC o di formiato
dal punto di dosaggio all’uscita finale
Ecotossicità
NONO impatti sull’emissione di luce di Vibrio fishery
nonostante la persistenza di formiato nell’effluente
By-products
NONO formazione di bromati o aldeidi
NONO variazioni di sostanza organica volatile
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
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risultati 2012 a Jesolo 160.000 a.e.
● Sperimentazione a Jesolo con dosaggi medi molto bassi
���� Riduzioni BATTERICHE e impatti qualitativi confermati
���� NO evidenze potere ossidativo PFA su sostanza organica
� NO evidenze di GENOTOSSICITA’ e CITOTOSSICITA’
190,710.000 – 32.0002012G
tempo rit (min)Dosaggio PFA (mg/L)Q impianto (m3/die)annoFase
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini
5. costi
� tutto compreso (sistema di produzione, reagenti e servizi correlati)
� diversi obiettivi disinfettivi
� su effluente non filtrato
� Europa centrale
EC < 10EC < 1000
Euro /m3IMPIANTO
0,04-0,050,02910.000 a.e.
50.000 a.e. 0,021 0,03-0,04
120.000 a.e. 0,019 0,03-0,04
Riuso OMSRiuso Italia
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Disinfezione delle acque di scarico e salvaguardia ambientale
6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini 19
� efficacia elevata
a dosaggi e tempi bassi
� contro gli indicatori più resistenti
azione disinfettiva più forte rispetto PAA e HClO
� impatto ambientela basso
BOD5, eco-tossicità
� by-products ossidazione TOC
variazioni VOC
aldeidi e bromati
� costi competitivi
NONO
6. conclusioni