1) Trattabilita' biologica dei reflui urbani e gestione
degli impianti di depurazione.
2) Affinamento, recupero e riuso di acque reflue urbane
depurate
3) Scarico di reflui urbani in acque interne e costiere ed
effetti sugli ecosistemi acquatici.
4) Trattamenti on site per la depurazione e il riutilizzo
di reflui da medio piccoli agglomerati urbani.
TEMA 1 - Lo studio del trattamento, in impianti
biologici, degli scarichi fognari si articola su tre linee
principali:
a) il condizionamento esercitato sull'efficienza di
trattamento dalle variazioni in qualita' e diluizione delle
acque in ingresso: primo campo di ricerca e' l'impianto di
depurazione acque reflue (IDAR) di Bologna nel quale viene
monitorato l'andamento, in portata e qualita' , dei reflui in
arrivo dalla fognatura mista cittadina, in diverse condizioni di
pioggia, e dove vengono contestualmente determinati i rendimenti
nelle singole fasi di trattamento. Si eseguono test respirometrici e, sulla base dei risultati ottenuti,
viene proposta una formulazione analitica rigorosa per il controllo
degli eventi critici di funzionamento in tempo di pioggia nei
grandi depuratori biologici urbani a servizio di reti miste.
b) lo studio sui rendimenti di rimozione dell'azoto,
in impianti predenitro- nitro, in funzione dello stato di salute
delle biomasse anche in relazione ai fenomeni di schiume
biologiche: campi principali di ricerca sono sia l'impianto di
depurazione acque reflue (IDAR) di Bologna, in cui viene studiata
l'efficienza di nitrificazione, sia l'impianto di trattamento delle
acque urbane di Ravenna-Bassette che, provvisto di fasi di
denitrificazione a carbonio interno, consente di verificare
l'efficienza di denitrificazione in funzione di diversi parametri
gestionali (rapporti di ricircolo ed eta' del fango). Le
ricerche sono concordate e condotte in collaborazione con HERA
Bologna ed HERA Ravenna. A Bologna viene studiato, in particolare,
lo stato di salute e di attivita' delle biomasse operanti in
nitrificazione combinata, utilizzando un modello originale scritto
per la simulazione dei fenomeni di ossinitrificazione, basato
sulla stima del fango prodotto in funzione del tempo di residenza
cellulare. La ricerca individua nella limitazione della
capacita' di trasferimento dell' ossigeno nel liquame,
causata dai rilasci oleosi di biomasse filamentose, il fattore
critico principale per il rendimento di nitrificazione. Infine si
e' indagato, in collaborazione con l'Universita' di Pavia,
l'effetto della variazione giornaliera di carico organico sul
rendimento di rimozione biologica dell'azoto in processi a carbonio
interno. Il problema, molto diffuso nell'Italia settentrionale, e'
particolarmente avvertito in impianti soggetti al recapito di
liquami deboli o di liquami pretrattati in fosse Imhoff.
c) la gestione automatica d'impianto mediante tecniche di
intelligenza artificiale finalizzate a prevedere le perturbazioni
indotte sul sistema ed orientare le scelte gestionali necessarie al
rientro in condizioni di regime e a minimizzare i consuni energetici: le variabilita' delle
condizioni di ingresso in carico e portata rappresentano i fattori
critici principali per il funzionamento a regime dei grandi
impianti urbani di trattamento acque a fanghi attivi che devono
operare in regime permanente. I transitori di funzionamento che ne
derivano sono spesso causa di crolli di rendimento depurativo se
non addirittura di stati di fuori servizio. La ricerca testa
tecniche innovative di controllo parametrico on-line e verifica le
pratiche gestionali legate all'interpretazione automatica dei dati
ottenuti, svolta in collaborazione col DEIS e con il settore
acque dell' ENEA di Bologna. Nei laboratori ENEA di via Fornaciai
sono stati allestiti e dotati di strumentazioni di controllo in
continuo, due impianti pilota per la modellazione e lo studio di
trattamenti a fanghi attivi operanti sia allo stato stazionario che
secondo sequenze di transitorio (SBR). In collaborazione con HERA
Bologna sono anche in corso di allestimento i sistemi di
acquisizione dati in continuo per eseguire sperimentazioni a scala
reale sugli impianti di Trebbo e Calderara di Reno. E' praticamente
ultimata la fase interpretativa dei segnali di ORP, ph, OD
applicati alla descrizione dei fenomeni nello schema SBR ed e'
attualmente in corso la fase interpretativa del regime
permanente.
TEMA 2 - a - In collaborazione con HERA ed ENEA Bologna, presso l'impianto full-scale di Imola , si sono testate le rese di alcuni
promettenti sistemi naturali di fitodepurazione FWS e SFS
applicabili al trattamento e finissaggio di acque di scarico
domestiche. In particolare, attraverso monitoraggi in continuo si
sono verificate le capacita' di disinfezione e di estrazione dalle acque del
fosforo, delle varie forme di azoto e del BOD. Risultati
convincenti sono stati dimostrati a tempo di residenza pari a 2
giorni su tutti i parametri utilizzando fragmites australis e per
le componenti azotate disciolte applicando lemna fragilis,
ottenendo altresi' utili criteri gestionali sul controllo dei
transitori di crescita e sulla quantificazione e temporizzazione
delle estrazioni di biomassa in condizioni di regime.
b - Di concerto con il Comune di Cagliari, l'Ente Autonomo
Flumendosa, il Consorzio di Bonifica Sardegna Meridionale, che
hanno resi disponibili tutti i dati di monitoraggio e gestione, si
e' verificata la possibilita' di affinamento della
totalita' dei reflui trattati in uscita dall'impianto di
trattamento di Cagliari (600.000 AE). Cio' allo scopo sia di
garantire disponibilita' di risorsa idrica nei periodi estivi
di massima richiesta, sia di eliminare del tutto lo scarico a mare
estivo di reflui dolci d'impianto in acque costiere soggette a
balneazione. In particolare e' stata eseguita e tarata una
modellazione matematica di bilancio fra biomasse batteriche ed
algali attive nei sistemi di lagunaggio facoltativo, ottenendo una
buona interpretazione dei dati in uscita e verificando la
compatibilita' dell'effluente con i limiti imposti al
riutilizzo irriguo dalle vigenti leggi.
c - Altro campo di ricerca e' rappresentato dalle
acque di transizione connesse a mare dalle bocche dei porti canale
della riviera romagnola. Sulla base di indagini e di modellazioni
numeriche gia' sviluppate sulle Piallasse di Ravenna, sono
state progettate e condotte tre campagne di monitoraggio sui canali
del bacino del Porto Canale di Cesenatico allo scopo di verificare
gli effetti sulla qualita' dell'acqua dei tratti piu' interni
di canale, dove le variazioni di profondita' sono indotte
dalla marea ma gli apporti da terra mantengono l'ecosistema in
condizioni prevalenti di acqua dolce. Il tratto di canale e'
stato suddiviso in tre celle di reazione, ciascuna controllata alle
sezioni di ingresso ed uscita. Viene descritto e modellato lo stato
estivo di tempo secco con immissione da monte dell'intera portata
proveniente dall'impianto di depurazione di Cesena (180.000 AE) e
sono utilizzate sonde multiparametriche per il rilievo dei profili
verticali di temperatura ossigeno, salinita' e REDOX. Le
condizioni di moto vario, regolate da valle dall'oscillazione di
marea, sono rappresentate secondo quattro cicli sequenziali
giornalieri di accumulo e scarico. L'effetto di finissaggio
registrato su BOD, azoto ammoniacale, azoto nitrico viene
confrontato con le cinetiche classiche proposte per lagune
biologiche facoltative applicate a reattori di tipo plug flow.
TEMA 3 - Il tema del recapito di reflui e degli effetti
conseguenti su corpi idrici, condizionati in salinita' e moto
dalle oscillazioni di marea, viene studiato nei seguenti campi di
ricerca: l'opera di presa a mare della Salina di Cervia, l'estuario
del torrente Marano presso Riccione che veicola a mare i residui di
trattamento del depuratore cittadino, il sistema del Porto Canale
di Cesenatico che, dotato di buona capacita' di polmonazione
riceve i reflui dei depuratori di Cesena e Cesenatico. Tutti i
sistemi vengono descritti attraverso una ricostruzione del moto a
resistenze trascurabili, e su equazioni di continuita'
discretizzate sulle sezioni in funzione del volume di monte. Il
primo non prevede l'immissione di portate di monte ed i volumi
idrici interni sono scambiati esclusivamente dalle oscillazioni di
marea. Il secondo, a causa delle consistenti portate di acque dolci
riversate da monte, limita l'ingressione salina a poche centinaia
di metri entro la bocca a mare e presenta sovrascorrimento di acque
dolci recapitate entro lo strato marino superficiale. Per quanto
riguarda la bocca di presa della salina, i risultati, ottenuti
attraverso bilanci di massa di azoto rilasciato dal fondo e
scambiato col paraggio marino, interpretano in maniera originale e
verificano sul campo un andamento giornaliero fortemente variabile
dei rilasci a mare dell'azoto dalla bocca canale. Relativamente
allo scarico di reflui entro le acque di transizione del Marano e
del Porto di Cesenatico si e' interpretata, secondo un modello a
doppio strato, la dinamica di sversamento superficiale in funzione
della esigua profondita' della bocca di sfocio e della larga
prevalenza del trasporto di massa uscente proveniente da monte
rispetto a quello marino entrante generato dalla marea. Apposite
campagne di monitoraggio, precedute da simulazioni modellistiche
tridimensionali, sono state condotte in mare per la determinazione
della dispersione delle acque dolci recapitate in differenti
condizioni di marea. I dati delle campagne 2007, eseguite nella
zona costiera prospiciente la bocca a mare del Porto di Cesenatico,
hanno consentito di modellare e descrivere la plume di rilascio di
acqua dolce proveniente dall'entroterra in diverse condizioni di
corrente e marea. Di particolare interesse scientifico e' risultato
il confronto fra le differenti modalita' di dispersione dei
reflui rilevate in acque costiere caratterizzate dalla presenza di
barriere frangiflutti emerse ovvero di barriere frangiflutti
sommergibili.
TEMA 4 - Su diversi impianti di fitotrattamento attivi in
Romagna si sono verificati i rendimenti di impianti di trattamento
e affinamento di reflui domestici ubicati in prossimita' dei
punti di produzione del refluo. Sono stati analizzati sistemi sia a
flusso orizzontale che a flusso verticale verificando la
capacita' di abbattimento sia del BOD che delle varie forme
di azoto riscontrando a) frequenti deficit di nitrificazione per
insufficiente capacita' di trasferimento di ossigeno al letto
da parte delle essenze vegetali, b) presenza rilevante di BOD
residuo allo scarico con locali intasamenti del mezzo nel
caso di reti fognarie miste. Sono stati eseguiti confronti sui
rendimenti di trattamenti definiti appropriati ai sensi del Dlgs
152/2006 ed in particolare su piccoli impianti a fanghi attivi,
sistemi combinati Fossa Imhoff+Fitotrattamento SFS e Fossa
Imhoff+Filtro anaerobico.
Su impianto pilota ubicato presso il plesso didattico della Scuola di Ingegneria in via Terracini viene studiato l'effetto del tipo di flusso idraulico e della tipologia
del mezzo filtrante sulle rese depurative di sistemi di
fitotrattamento SFS -H ed SFS -V che utilizzano fragmites australis come
macro-fita radicata.
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