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Depurazione abiotica acque di scarico |
 1. PROCESSO APS ABIOTIC PHOTOCATALYTIC SUPEROXI ( brevettato)
I radicali dell'idrossile sono uno degli ossidanti più potenti disponibili e conseguentemente possono mineralizzare (in anidride carbonica, acqua e sali minerali) la maggioranza dei residui organic ed inorganici.
Nel processo abiotico fotocatalitico SUPEROXI, i radicali dell'idrossile sono generati dalla fotodecomposizione dell’acqua, e come sottoprodotto della reazione fra ozono e perossido di idrogeno, , mentre dall’ossigeno si genera ozono.
Nel reattore abiotico fotocatalitico superossidativo ABIO WASTEWATER, queste reazioni accadono nel generatore fotocatalitico, tronco conico,sia all’esterno con la radiazione ultravioletta solare, sia al suo interno con la radiazione ultravioletta da lampada.
Gli effetti dell’ azione diretta di ozono e dei radicali in presenza di catalizzatori a setacci molecolari, segregati e/o dosati nel reattore, accadono principalmente nelle stesse vasche di superossidazione.
Il processo abiotico fotocatalitico SUPEROXI ( APS), rimuove molti agenti inquinanti presenti nell'acqua di scarico, ottimizzando: odore, chiarezza, colore.
I residui farmaceutici ed altri agenti inquinanti, prima non rilevati e che adesso risultano dalle analisi, risultano presenti nei corsi d'acqua di superficie, che ricevono flussi significativi di acque di scarico, attraverso il processo abiotico fotocatalitico superoxi queste sostanze complesse, vengono scissi in sostanze non più inquinanti.
2. DEGRADAZIONE SOSTANZE MEDICINALI BIOCIDE ( ANTIPARASSITARI, VACCINI, ANTIBIOTICI ECC.)
Negli allevamenti si fa uso di medicine, in occasione di vaccinazioni o di altre somministrazioni, volte ad evitare epidemie, delle quali, solo una parte 20-30%, vengono metabolizzate dagli animali, la rimanenza finisce nelle deiezioni solide o liquide, determinando azione biocida nei confronti di batteri aerobici o anaerobici.
Naturalmente, l’effetto è una sostanziale inibizione dell’attività biologica.
Il processo abiotico superoxi, degrada le sostanze medicinali, così da neutralizzare qualsiasi effetto biocida.
Inoltre, la tecnologia del trattamento ABIOTIC PHOTOCATALITYC SUPEROXI, riduce i solidi sospesi, riduce la richiesta di COD, disinfetta in un sistema completamente integrato ed automatico.
Il depuratore ABIOWASTEWATER, è prodotto in moduli autofunzionali che raggruppano nello stesso apparecchio: reattore abiotico, flottatore, flocculatore sedimentatore, filtro a setacci molecolari fotocatalizzato, pareti a setacci molecolari in funzione di catalizzatori del processo e di adsorbimento, generatore fotocatalitico di reagenti superossidanti, stripping frazioni gassose, degradazione fotocatalitica diretta.
Facilità di accesso al mezzo di chiarificazione e di reazione superossidativa per manutenzione ( sostituzione delle lampade UV), e per campionare l’effluente.
Durante il controllo, le azioni preventive o correttive possono essere realizzate dagli operatori autorizzati di manutenzione.
Il depuratore ABIOWASTEWATER, applica il processo APS abiotic photocatalytic suproxi, per il trattamento abiotico dell’acqua di scarico ed è fornito, di: cappa conica fotocatalizzata, reattore di processo, sedimentatore, canale - filtro a setacci molecolari.
Il depuratore di tipo abiotico superossidativo, fa a meno dei batteri, ed ha un funzionamento standard, infatti dipende solo dagli agenti superossidanti prodotti con regolarità dai generatori fotocatalitici e dalla miscela superossidante dosata nel reattore di processo attraverso un misuratore di ORP, che così resta costante.
Le caratteristiche fisico-chimiche del depuratore permettono la separazione del 90% dei solidi in sospensione totali (SST), oltre a ridurre del 95% la richiesta biochimica dell'ossigeno BOD5 e COD, permette inoltre la riduzione degli organismi patogeni (batteri e bacillo coliformi) del 99%.
Il processo abiotico di superossidazione ha il vantaggio di distruggere le parti solide, impedendo, alla lunga, di intasare la superficie assorbente.
3. Altri Vantaggi del processo ABIOTICO:
• Permette l'adeguamento a variazioni notevoli capacità/prestazioni senza espansione fisica dei depuratori di acqua di scarico;
• Ritenzione ridotta;
• Volume di trattamento depurativo molto grande in piccoli volumi;
• Stabilità aumentata alle variazioni di portata e dei tassi di carico organici;
• La miscela ozono radicalica si disperde nel flusso liquido e non viene trasportata da corrente d'aria o dell'acqua di scarico;
• Alta rimozione di DOMANDA BIOLOGICA DI OSSIGENO;
• elevata rimozione dell’azoto ammoniacale;
• Riduzione del tasso di carico dei solidi ai chiarificatori finali;
• Nessun cambiamento ai modi di utilizzazione standard richiesti;
• bassi requisiti di formazione del personale.
Effetti della depurazione APS - ABIOTIC PHOTOCATALYTIC SUPEROXI sull’effluente:
• Disinfezione con citolisi dell'ozono a carico degli agenti patogeni (rottura delle pareti delle cellule con ossidazione);
• Disinfezione con l'attacco radicale dell'idrossile a carico degli agenti patogeni;
• Ossidazione chimica diretta dei solidi e dei prodotti organici sospesi residui (COD/bod) nell'acqua da ozono;
• Ossidazione chimica diretta dei solidi e dei prodotti organici sospesi residui (COD/bod) nell'acqua dai radicali dell'idrossile
• beneficio della natura selettiva dell'attacco molecolare dell'ozono che si integra con la produzione dei radicali idrossilici OH-,
• agenti ossidanti altamente reattivi che distruggono, la maggior parte della sostanza inquinante organica, presente nelle acque di scarico.
PRODUZIONE FOTOCATALITICA OZONO E RADICALI OH-
L’azione fotocatalitica, raggi UV –A /TiO2 simula le trasformazioni che avvengono in ambienti naturali.
La fotoeccitazione dei raggi UV a carico del semiconduttore TiO2 promuove gli elettroni dalla banda valenza alla banda di conduzione, generando buche ad elevata capacità ossidante (h+ elettroni (e-CB); mentre gli elettroni reagiscono generalmente con l’ossigeno, h+VB, alla superficie con gruppi idrossilici o molecole d’acqua adsorbite generando radicali superficiali.
Lo stato iniziale carbonio (+4 nella guanidina) favorisce, l’attacco dei radicali •OH sui gruppi amminici, inducendo così il rilascio dell’azoto principalmente come ioni nitrato.
IL GENERATORE DI SUPEROSSIDANTI PRODUCE:
1. OZONO O3 ( per azione fotocatalica dell’O2 )
2. RADICALE IDROSSILE (OH•) ( per azione fotocatalica dell’H2O )
3. OSSIGENO O2 ( prodotto per setacciatura molecolare)
4. PEROSSIDO DI IDROGENO (H2O2) ( prodotto per razione ozono e vapor d’acqua)
5. decomposizione fotocatalitica del H2O2, con produzione di radicale ossidrile OH-.
La generazione dei superossidanti si sviluppa attraverso le seguenti reazioni:
produzione di perossido di idrogeno ( H 2 O 2) e decomposizione da cui si generano i radicali dell'idrossile secondo le seguenti equazioni generali
2 •OH + H2O + he H 2 O 2 ( con fotocatalizzazione di TiO2)
H 2 O 2 + h 2 •OH-
l’ozono ( O 3) attiva il perossido per produrre radicali idrossilici:
Ò 3 + H 2 O 2 2 •OH- + Ó 2
L’ossigeno presente nell’aria separato per azione molecolare dai setacci a molecole dinamiche MD e quello riciclato da reazione superossidante dell’ozono, si trasforma in ozono attraverso la seguente reazione:
O2 + hn Þ 2O e O + O2 Þ O3
La reazione fotoelettrochimica produce :
3H2O + 3 e 3/3 H2 (g) + 3 OH- Ef= - O,828 V
H2 O _ O2 (g) + 2 H + 2 e Ef= - 1,229 V
diminuzioni di riduzione nella valenza e guadagna gli elettroni.
Per esempio, l'ossigeno può essere ridotto:
O 2 + 2 H 2 O + ê - ---> 4 OH -
Il trattamento abiotico di superossidazione attraverso i radicali idrossilici trasforma totalmente le sostanze putrescibili in sostanze stabili e sterili, acqua ed anidride carbonica senza formare intermediari tossici.
PROCESSI BIOLOGICI PROBLEMATICHE:
L’elevato carico inquinante e la presenza di sostanze biocide, denaturano l’attività enzimatica e danneggiano il normale processo di depurazione biologica.
In particolare:
• COD elevati;
• grassi a catena lunga;
• Solventi Aromatici;
• Paraffine e cere;
• Aldeidi e chetoni;
• Metalli pesanti;
• Ammoniaca;
POSSIBILITA’ PROCESSI ABIOTICI:
Il trattamento ABIOTICO, è possibile anche per le acque di scarico contaminate con una varietà di sostanze inquinanti, inclusi:
1. solventi clorurati,
2. metalli pesanti
3. antiparassitari,
4. difenili policlorati,
5. composti fenolici,
6. idrocarburi del combustibile,
7. cianuri ed altri residui organici che variano da alcuni milligrammi per litro a più meno di 1 microgrammo per litro
TRATTAMENTO ABIOTICO con processo SUPEROXI:
Gli effetti del trattamento ABIOTICO con processo SUPEROXI radicali ossidrilici, forme superossidanti dell’ossigeno e setacci molecolari MD sulle acque di scarico sono:
1. Disinfezione con distruzione di RNA, di DNA e di altre materie biologiche nucleari nei batteri e nei virus
2. Disinfezione con citolisi dell'ozono degli agenti patogeni (rottura delle pareti delle cellule con ossidazione)
3. Disinfezione con l'attacco radicale dell'idrossile degli agenti patogeni
4. Ossidazione abiotica diretta dei solidi e dei prodotti organici sospesi residui (COD/bod) nell'acqua da ozono e dalle altre forme superossidanti dell’ossigeno
5. Ossidazione abiotica diretta dei solidi e dei prodotti organici sospesi residui (COD/bod) nell'acqua dai radicali dell'idrossile e dalle forme superossidanti dell’ossigeno.
RIMOZIONE METALLI PESANTI:
I setacci molecolari MD, contengono Chabasite per assorbire Pb, cromo, ed altri metalli pesanti, anche in presenza di possibili interferenti quali il cloruro di sodio (NaCl).
Altri cationi di metalli pesanti verso i quali i setacci molecolari con chabasite hanno buona affinità sono il Cd e il Cu.
RIMOZIONE INQUINANTI GASSOSI:
Rimozione selettiva sostanze indesiderate tipo SO2, da miscele gassose contenenti CO2 e gas.
I setacci molecolari utilizzati nel processo hanno un'alta capacità adsorbente per la loro grande area superficiale intracristallina e per la forte interazione con l'adsorbito che si viene a creare.
Inoltre sono molto selettivi perché le molecole sono separate in base alle loro dimensioni e alle relative strutture, e in base alle dimensioni e alla geometria di apertura dei pori e quindi molecole di differente dimensione hanno proprietà diverse di diffusione nello stesso setaccio molecolare.
Le molecole sono separate anche in base al loro momento bipolare, perciò molecole con differente polarità hanno una diversa interazione con la struttura del setaccio molecolare, questo porta ad esempio alla separazione di N2 e O2 dell'aria.
FOTOCATALISI E CATTIVI ODORI:
Il solfuro d'idrogeno e l'ammoniaca sono due sottoprodotti gassosi della degradazione delle materie organiche negli allevamenti zootecnici.
Entrambi i gas, una volta scaricati nell'atmosfera, sono irritanti, sia per esposizione prolungata a livelli elevati, sia a livelli relativamente bassi.
L'ammoniaca produce:
1. odore molesto, sia per l'uomo, che per l'animale;
2. danno potenziale riguardante sia l'occhio che gli apparati respiratori;
3. nelle gabbie di pollo, può causare cecità, polmonite ed inibire lo sviluppo.
Il solfuro d'idrogeno, un sottoprodotto gassoso, tipico della decomposizione organica, inoltre è causa di alcuni disturbi respiratori, sia in animali che in esseri umani.
L'odore sgradevole, può anche derivare, dalla distribuzione degli alimenti e di altri prodotti organici presenti nei depositi; così come la decomposizione degli sprechi e dei sottoprodotti indesiderabili in vari processi industriali, luoghi di eliminazione, scomparti dell'immondizia e deposito del letame.
I setacci a molecole dinamiche MD, fotocatalizzati con microphotosil, sono particolarmente utili nel controllo del solfuro d’idrogeno e dell'ammoniaca nelle stalle del bestiame, giardini zoologici, canili, ecc.
I setacci MD, minerali naturali, fotocatalizzati con microphotosil, sono stati usati molto efficacemente nel controllo dei cattivi odori, che derivano dalle zone di smaltimento rifiuti, dagli scomparti dell'immondizia, dai frigoriferi e da alcuni processi industriali.
I setacci MD fotocatalizzati, possono effettuare questa funzione per la loro capacità di adsorbire e degradare determinati residui, cationi e gas organici volatili, oltre ad adsorbire selettivamente l'azoto ammoniacale, prodotto di decomposizione organica.
La fotocatalisi, sviluppata dal microphotosil, che ricopre i setacci, in presenza di luce, produce ozono e radicali ossidrili, che degradano e distruggono, le sostanze inquinanti ed il cattivo odore.
I setacci Md, possono essere impiegati, dopo l’uso, per la correzione del terreno e possono essere aggiunte alle piante conservate in vaso, nei prati, nei giardini ed nei campi agricoli.
I setacci molecolari, infatti, mettono a disposizione delle piante per un periodo esteso di tempo l'azoto sequestrato.
Ciò, perché sono dotati di un meccanismo ad emissione lenta nel terreno, che rende i setacci, fertilizzanti efficaci e di conseguenza, dopo l’eliminazione del cattivo odore, possono rappresentare un sottoprodotto utile o vendibile.
MODALITA’ D’INTERVENTO:
I setacci molecolari MD, fotocatalizzati con microphotosil, possono essere impiegati per l’eliminazione dei cattivi odori sotto forma di:
1. polvere dispersa in acqua;
2. polvere dispersa nell’ambiente;
3. granuli sequestrati in apposite intercapedini in lamiera forata;
4. granuli flottanti in acqua.
Effetti della reazione ozono – radicalica
Attraverso il processo superOXI catalizato con setacci a molecole dinamiche MD, si ottengono i seguenti importanti effetti:
• distruzione gruppi tiol in enzimi e proteine per effetto dell’ossidazione dei gruppi tiol a disulfidi, sulfossidi e disulfossidi. La distruzione è prodotta dai radicali OH che ossidano gruppi tiol,
• i setacci molecolari dosati in eccesso rispetto al fabbisogno di catalisi del processo ossidativo, ottengono il risultato, di rimuovere i metalli pesanti dai rifiuti, considerata la loro elevata affinità.
Infatti, i setacci a molecole dinamiche MD, hanno affinità forte per determinati metalli pesanti nocivi quali piombo, bicromato di potassio, nichel e zinco.
Nei mesopori dei setacci a molecole dinamiche MD, le particelle colloidali possono essere bloccati.
In questi pori le molecole organiche dissolte sono adsorbite.
Tenendo conto di tutte queste proprietà ed abilità, i setacci a molecole dinamiche MD presentano possibilità ambientali illimitate.
Un esempio è l'applicazione dei setacci a molecole dinamiche MD in agricoltura e nei materiali di riporto e nei siti industriali, per impedire il rilascio di un certo numero di elementi nocivi o indesiderabili nell'ambiente.
Meccanica del Fissaggio dei metalli pesanti :
• i supporti della struttura dei setacci molecolari costituita da silicato d'alluminio blocca i metalli pesanti attraverso lo scambio di ioni di potassio con ioni metallici seguendo un preciso ordine preferenziale;
• degradazione degli inquinanti chimici difficilmente biodegradabili;
• per esempio idrocarburi, grassi di origine animale e vegetale, fenoli, composti organo-alogenati, ecc.
• l’azione biocida di detti inquinanti, anche se presenti in piccole quantità, tendeo a limitare l'attività della flora naturale, rallentando i processi di degradazione biologica.
Nel momento in cui i metalli pesanti sono stati bloccati, i processi naturali di degradazione saranno migliorati, poiché la loro tossicità sarà neutralizzata.
I metalli pesanti eliminati sono degradabili, ma non saranno tenuti in soluzione evitando così problemi ambientali.
Essenzialmente, quando i metalli pesanti sono bloccati nei cristalli, essi non possono essere disciolti nell'acqua.
Le reazioni d’accoppiamento ossidativo determinano la dealogenazione di derivati aromatici clorurati.
La declorurazione e l’oligomerizzazione dei composti aromatici può
essere un’importante via per la detossificazione e rimozione di questi composti.
I residui declorurati e legati sono meno tossici e meno biodisponibili delle corrispondenti specie libere.
Inoltre, tali residui possono essere incorporati nei setacci molecolari, attraverso reazioni di accoppiamento ossidativo che coinvolgono fenoli naturalmente presenti nei rifiuti.
Nel processo ozono - radicalico i metalli cationici precipitano come idrossidi, carbonati o fosfati
La miscela superossidante è ad impatto ambientale nullo, poiché la sua forma ridotta è acqua H2O.
I setacci molecolari appositamente attivati, consentono di avviare processi rapidi ed efficaci nel consentire l’ossidazione di fenoli, composti aromatici , e aromatici clorurati
La reattività e la selettività dei setacci molecolari come catalizzatori sono determinati dalla presenza dei siti attivi dovuti alla carica non bilanciata tra l'atomo di silice e quello di alluminio nella struttura.
I setacci a molecole dinamiche MD, presenti nel reattore AbiowasteWater, perchè sequestrati nella superficie del cilindro, esplicano diverse funzioni, nel processo di superossidazione e cioè:
• azione catalitica per accelerare l’attacco superossidativo a carico dei substrati organici,
• azione molecolare attiva nei confronti di sostanze bioresistenti e dei metalli pesanti,
• azione di setaccio molecolare per l’adsorbimento.
Da quanto analizzato, risulta evidente che non si potrà prescindere dall’adozione di sistemi abiotici fotocatalitici, se si intende salvaguardare l’ambiente, persistere con gli impianti biologici tradizionali, significa favorire l’inquinamento e non già ridurlo.
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