Ingegneria Sanitaria Ambientale 2017/2018

PROGRAMMA DEL CORSO DI INGEGNERIA SANITARIA-AMBIENTALE

(A.A. 2017-2018)

Introduzione al corso e cenni agli obiettivi di sviluppo sostenibile (Sustainable development goals)

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; (esercizio).

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; 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.

Equazioni di cinetica biologica:

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

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; (esercizio).

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; (esercizio).

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); (esercizio).

Atmosfera

Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento.

Suolo

Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento.

Acque

Parametri di inquinamento: Biochemical oxygen demand (BOD) (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), altre tipologie di contaminanti; (esercizio).

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 (esercizio).

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 (esercizio).

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

Sedimentazione con flocculazione (cenni).

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(esercizio).

Coagulazione e Flocculazione.

Filtrazione in volume (esercizio)

Processi a base di trasferimento di materia:

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

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

Processi di disinfezione: clorazione, clorazione al breakpoint.

Cenni sulla bonifica di siti contaminati e sulla gestione e trattamento dei rifiuti solidi urbani.

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)