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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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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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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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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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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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2. il sistema � DESINFIX 2011

● Sistema definitivo DEX

� soluzione PFA al 13,4 % circa

� Automazione

� Affidabilità

� Sicurezza

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● Sperimentazione a Eraclea dosaggi e tempi molto bassi

6 - 190,6 – 1,23.0002011C


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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

10




19

6

11

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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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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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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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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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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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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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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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


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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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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

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6 marzo Ottobre 2013 – Sperimentazione di sistemi di disinfezione con acido performico P. Ragazzo – N.Chiucchini 20

grazie per l’attenzione

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