Obiettivi formativi
L’insegnamento è offerto per la libera scelta dello studente con l’obiettivo di completare la formazione nel settore delle risorse idriche, del trattamento e del riuso delle acque reflue. Gli obiettivi specifici sono:
imparare a identificare le sorgenti e valutare i carichi inquinanti delle principali tipologie di attività antropiche;
individuare la tecnica più adatta per il trattamento di una determinata tipologia di scarico;
saper identificare i parametri e apprendere i principali criteri di conduzione degli impianti di trattamento.
Tutti gli obiettivi concorrono alla formazione di competenze e di abilità operative.
Prerequisiti
Conoscenze di base nei settori ecologia, microbiologia, chimica inorganica e organica
Contenuti dell'insegnamento
L'insegnamento è di tipo prevalentemente tecnico ed è articolato in quattro parti.
Nella prima viene presentato un sommario delle principali fonti di approvvigionamento idrico, con riferimento alla disponibilità ed alla qualità della risorsa, in relazione agli usi, in particolare quelli alimentare e irriguo.
Sono quindi analizzati i problemi derivanti dall'inquinamento e le modalità per valutare i carichi inquinanti. Viene presentato il concetto di abitante equivalente.
Nella seconda parte sono presentate le principali tecniche di depurazione delle acque basate su soluzioni prettamente tecnologiche, con particolare riferimento alla tecnica a fango attivo. Sono presentati in modo schematico anche altre tipologie di impianti: percolatori, biodischi, reattori batch sequenziali.
Nella terza parte sono presentati i metodi estensivi, con attenzione particolare ai sistemi di fitodepurazione a flusso sub-superficiale.
La quarta parte consiste nella visita a un impianto a fango attivo con denitrificazione e a un sistema di fitodepurazione.
Programma esteso
QUALITÀ DELLE ACQUE E DESTINAZIONE D’USO.
ACQUE DESTINATE ALL’AGRICOLTURA: aspetti qualitativi in relazione alle colture. Effetti dell’uso dei suoli e dell’irrigazione sulla qualità delle acque.
ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO: caratteristiche qualitative; classificazione su base chimica. Standard di riferimento. Fonti di approvvigionamento: principali tipologie; effetto della fonte sulla qualità. Consumi individuali: quantità e tipologie. Trattamenti di potabilizzazione (cenni)
ACQUE REFLUE. Individuazione delle sorgenti e stima dei carichi inquinanti. Attività inquinanti, sorgenti e tipologie di inquinamento con riferimento a sostanza organica, fosforo e azoto. Abitante equivalente. Coefficienti unitari. Calcolo dei carichi potenziali generati, dei carichi generati e sversati e dei carichi reali (cenni). Gli effetti dell’inquinamento sulle acque superficiali e di falda. Il corto circuito del ciclo dell’acqua. Direttive comunitarie, normativa nazionale e regionale (cenni).
DEPURAZIONE DELLE ACQUE CON SISTEMI TECNOLOGICI CONVENZIONALI.
Presentazione dei principali processi meccanici, fisici, chimico-fisici, biologici. Schema tipo di impianto.
SISTEMI A BIOMASSA DISPERSA: Trattamento biologico a fanghi attivi Componenti e struttura biologica: batteri e processi microbici, protozoi ciliati. Reazioni principali. Trattamenti terziari. Accoppiamento nitrificazione-denitrificazione; pre- e post-denitrificazione. Rimozione del fosforo: metodi chimici e biologici. Recupero e riciclo dei fosfati. Parametri e criteri per la conduzione.
SISTEMI A BIOMASSA ADESA: biodischi e letti percolatori.
Altri sistemi di trattamento: reattori batch sequenziali; fosse Imhoff.
Trattamento dei fanghi derivati dalla depurazione biologica. Il riutilizzo dei fanghi e delle acque dei sistemi di depurazione. Normativa (cenni).
DEPURAZIONE CON SISTEMI ESTENSIVI
STAGNI BIOLOGICI: aerobici, facoltativi e anaerobici.
LAGUNAGGIO CON FITODEPURAZIONE. Impianti a superficie libera, a flusso superficiale e sub-superficiale. Principali tipologie di macrofite. Sistemi di fitodepurazione a flusso sub-superficiale orizzontale e verticale. Componenti biologiche e funzionamento. Dimensionamento. Parametri per la conduzione.
Altre applicazioni basate su soluzioni naturali: sfruttamento degli ecosistemi marginali, wetlands, canali e reticolo idrografico minore, buffer strips.
ESERCITAZIONI
1) Visita guidata al depuratore Parma Ovest, incontro e discussione con i tecnici che gestiscono l’impianto.
2) Visita guidata all'impianto di fitodepurazione del Caseificio Sociale “S. Vittoria” (Carpaneto, PC). Nel corso della visita sono presentati anche il processo produttivo e le azioni adottate per il risparmio idrico e la riduzione delle emissioni.
Bibliografia
Dispensa del docente e diapositive delle lezioni.
Gli approfondimenti possono essere svolti consultando i seguenti volumi disponibili nella biblioteca del Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale
- Madoni P., 2005. Depurazione Biologica nei Fanghi Attivi, ENIA, Reggio Emilia.
- Romagnolli F., 2013. Fitodepurazione. Gestione sostenibile delle acque. Dario Flaccovio, Palermo
Metodi didattici
Lezioni frontali del docente nelle quali sono presentati le principali tecniche depurazione delle acque reflue (60% dei crediti).
Visita e attività in due tipologie di impianti (40% dei crediti).
Modalità verifica apprendimento
Alla fine dell’insegnamento lo studente ha acquisito competenze che gli consentono di identificare i principali contaminanti delle acque e di individuare adeguate soluzioni impiantistiche per il trattamento delle acque reflue.
La verifica finale consiste in un compito scritto con 16 domande, delle quali 2 a risposta aperta e 14 a risposta chiusa. Il punteggio massimo ottenibile è 35 punti. L'esame è superato con 18 punti, con punteggio > 32 si ottiene la lode.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Nel corso sono ampiamente trattati e discussi i temi della tutela delle risorse idriche e dell’uso responsabile e sostenibile delle risorse idriche, con particolare riferimento agli obiettivi 6, 12 and 14 dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite. Il corso fornisce le conoscenze di base relative alla qualità dell’acqua in relazione agli usi, alla tutela degli ecosistemi acquatici e alle principali tecniche di depurazione delle acque per garantire disponibilità, qualità ed usi sostenibili delle risorse idriche.
