Ingegneria Sanitaria E Ambientale 2014/2015

Bilanci di materia

Stechiometria e cinetica delle reazioni chimiche: Reazioni reversibili ed irreversibili; Reazioni omogenee ed eterogenee; Ordine delle reazioni (reazioni di ordine zero, ordine 1, ordine 2, reazioni di saturazione); Determinazione dell'ordine di reazione (metodo differenziale e metodo integrale); Influenza della temperatura sulla costante di velocità di reazione; Equazione di van't Hoff-Arrhenius.

Modelli idraulici dei sistemi naturali: Impostazione dell'equazione generale di bilancio di materia.

Modello del reattore batch.

Modello del reattore a completo mescolamento (CFSTR): Analisi del comportamento del reattore CFSTR al transitorio ed allo stato stazionario (caso di tracciante, cinetiche di ordine zero,1,2, saturazione); Analisi di reattori CFSTR in serie; Relazione tra efficienza di processo e tempo medio di residenza idraulica.

Modello del reattore con flusso a pistone (PFR): Analisi del comportamento del PFR allo stato stazionario (caso di tracciante, cinetiche di ordine zero,1,2,saturazione); Analisi di reattori PFR in serie.

Confronto delle efficienze: confronto di efficienze tra CFSTR e PFR per cinetiche di diverso ordine.

Equazioni di cinetica biologica

Velocità di crescita e tassi di crescita; Rendimento massimo di crescita della biomassa; Velocità di utilizzazione del substrato; Velocità din respirazione endogena; Reazioni catalizzate da enzima (Equazione di Michaelis & Menten); Relazione tra tasso di crescita e concentrazione di substrato (Equazione di Monod).

Reattore Batch (BR): Bilanci di microrganismi e substrato; Dipendenza della velocità di utilizzazione del substrato dalla concentrazione del substrato.

Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa senza ricircolo: bilanci di microrganismi e di substrato; Tempo medio di residenza cellulare e tempo di residenza idraulico; Equazioni fondamentali; Determinazione delle costanti cinetiche; Rendimento netto di crescita; Dipendenza del substrato e dell'efficienza in funzione del tempo medio di residenza cellulare.

Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa con ricircolo:Bilanci di microrganismi e di substrato; Caso dello spurgo dal reattore (Equazione di bilancio); Caso dello spurgo della linea di ricircolo dei fanghi (Equazione di bilancio); Dipendenza del substrato, della concentrazione di microrganismi e del rendimento netto di crescita osservato in funzione del tempo medio di residenza cellulare.

Reattore con flusso a pistone (PFR) a biomassa sospesa con ricircolo: Bilanci di microrganismi e di substrato; Confronto di efficienze con il CFSTR con ricircolo (caso di cinetica di ordine zero e ordine primo).

Cenni sulla rimozione biologica dell'azoto.

Acque di rifiuto

Parametri di inquinamento: Biochemical oxygen demand (BOD) (BOD carbonioso e BOD azotato, Cinetica della reazione di consumo, Effetto della costante di velocità di reazione, Determinazione delle costanti cinetiche, Metodo di Thomas); COD; Composti dell'azoto (Azoto ammoniacale, Azoto organico, Nitriti e Nitrati); Solidi (Classificazione dei solidi su base dimensionale, Solidi volatili e Solidi fissi).

Caratteristiche delle acque di rifiuto.

Autodepurazione dei corsi d'acqua

Trasferimento di ossigeno, Bilancio di ossigeno in un corso d'acqua (Equazione di Streeter e Phelps), Analisi di una serie di scarichi puntuali.

Operazioni unitarie

Equalizzazione: Equalizzazione delle portate, Equalizzazione in linea e fuori linea, Capacità di regolazione totale, Leggi di erogazione variabili nel tempo, Equalizzazione del carico.

Sedimentazione Libera: Velocità di sedimentazione terminale (Legge di Newton, Legge di Stokes), Velocità di overflow e determinazione dell'efficienza di rimozione.

Sedimentazione con flocculazione.

Sedimentazione a Zona.

Teoria del flusso solido: Relazione tra velocità di sedimentazione a zona e concentrazione, Flusso solido di gravità, flusso solido di massa e flusso solido limitante, Proprietà delle curve di flusso solido, Relazione tra velocità di underflow, overflow e concentrazione: punto di stato, Condizioni di sovraccarico, sottocarico ed equilibrio, rapporto di ricircolo critico.

Coagulazione e Flocculazione.

Filtrazione in volume.

Processi a base di trasferimento di materia:

assorbimento/desorbimento:teoria del doppio film; calcolo portata d’aria teorica;

Adsorbimento: isoterme di adsorbimento; calcolo quantità teorica di carbone attivo necessario;

Cenni sullo Scambio Ionico.

Cenni sui processi a membrana e osmosi inversa.

Processi di disinfezione: clorazione, clorazione al breakpoint.

Testi

Piero Sirini: Ingegneria Sanitaria-Ambientale, McGraw-Hill Italia (2002).

Altri testi consigliati:

Aurelio Misiti: Fondamenti di Ingegneria Ambientale, Nuova Italia Scientifica (1994)

Mackenzie L. Davis, David A. Cornwell: Introduction to Environmental Engineering, Second Edition, Mc-Graw-Hill (1991)

Tchobanoglous G., Schroeder E.D., Water Quality, Addison-Wesley (1987)