Ozonolisi in ossidazione biologica: un caso studio a scala reale

As part of the perFORM WATER 2030 project, funded by the Lombardy Region, a full-scale study was carried out for the application of the ozonolysis process in biological oxidation to minimize the production of waste activated sludge. The study, conducted at a 30,000 PE WWTP (Population Equivalent, Wastewater Treatment Plant) in Northern Italy, involved the ozone dosage in an activated sludge tank with an effective volume of 450 m3 , fed with pure oxygen, with hydraulic retention times of the order of 6-8 hours and an organic loading rate of 0.05-0.1 gBOD5 /gVSS/d. The data collected highlighted an average reduction of the sludge to be disposed of about 39% using an average tested ozone dosage of 5-8 gO3 /kgTSS with a corresponding dosage of 90 gO3 / gTSSavoided and a reduction in specific sludge production (Yobs) from 0.67 to 0.42 gTSS/gCODremoved. The reduction in sludge production has corresponded to an average reduction in yield heterotrophic biomass YH , measured by respirometric tests, from 0.68 to 0.53 gCODSSV/gCOD. The ozonolysis treatment has also led to an improvement in the quality of the effluent and increased the sludge settleability, also confirmed by the optical microscope observation of the activated sludge. All the results obtained during the experimental activity excluded any possible inhibitory effects of ozonolysis on autotrophic and heterotrophic biomass. Concerning autotrophic biomass, nitrifying bacteria counts (AOB+NOB, Ammonia and Nitrite Oxidizing Bacteria) and further investigation with FISH analysis, showed no variation on populations consistence caused by the ozonolysis process; by contrast, a significant increase in nitrification kinetics was observed (nitrification rate 1.6-3.3 times higher). The results obtained were used to assess the economic sustainability of the process which highlighted how the economic advantage of this process increases with the specific cost of disposal of wet sludge and the capacity of the WWTP.

Nell’ambito del progetto PerFORM WATER 2030, finanziato da Regione Lombardia, è stato eseguito uno studio a scala reale del processo di ozonolisi in ossidazione biologica per minimizzare la produzione dei fanghi di supero. Lo studio, condotto presso un depuratore del Nord Italia avente potenzialità di 30.000 AE, ha previsto il dosaggio di ozono in una vasca a fanghi attivi avente volume utile di 450 m3, alimentata ad ossigeno puro, con tempi di ritenzione idraulica dell’ordine di 6-8 ore e carichi applicati dell’ordine di 0,05-0,10 gBOD5/gSSV/d. La sperimentazione ha permesso di ottenere una riduzione media dei fanghi da smaltire di circa il 39% a fronte di un dosaggio di ozono testato medio di 5-8 gO3/kgSST, con corrispondente dosaggio utile di 90 gO3/kgSSTevitati e una riduzione della produzione specifica dei fanghi (Yobs) da 0,67 a 0,42 kgSST/kgCODrimosso. La riduzione della produzione dei fanghi è corrisposta ad una riduzione media della resa cellulare YH, misurata mediante test respirometrici, da 0,68 a 0,53 gCODSSV/gCOD. Il trattamento di ozonolisi ha determinato inoltre un miglioramento della qualità dell’effluente e una maggiore sedimentabilità dei fanghi, aspetto confermato anche dai riscontri analitici delle osservazioni sul fango attivo al microscopio ottico. Tutti i risultati ottenuti durante l’attività sperimentale hanno escluso possibili effetti inibenti dell’ozonolisi sulla biomassa autotrofa ed eterotrofa. In merito alla biomassa autotrofa le conte dei batteri nitrificanti (AOB+NOB, batteri ammonio ossidanti e nitrito ossidanti) e ulteriori approfondimenti con analisi FISH, non hanno evidenziato variazioni sulla consistenza delle popolazioni con il processo di ozonolisi attivo; test respirometrici hanno rilevato, al contrario, un significativo aumento delle cinetiche di nitrificazione con il processo di ozonolisi attivo (tasso di nitrificazione 1,6-3,3 volte superiore). I risultati ottenuti hanno permesso di svolgere una valutazione di sostenibilità economica del processo, la quale ha evidenziato come il vantaggio economico di tale processo cresca con il costo specifico di smaltimento dei fanghi umidi e la capacità dell’impianto.