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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
Insegnamento 085721 - TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI APPROVVIGIONAMENTO
Docente Antonelli Manuela
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing - Civ (1 liv.)(ord. 270) - MI (346) INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO*AZZZZ085721 - TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI APPROVVIGIONAMENTO
Ing - Civ (Mag.)(ord. 270) - MI (440) INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO*AZZZZ085721 - TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI APPROVVIGIONAMENTO
Ing - Civ (Mag.)(ord. 270) - MI (488) INGEGNERIA CIVILE - CIVIL ENGINEERING*AZZZZ085721 - TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI APPROVVIGIONAMENTO
Ing - Civ (Mag.)(ord. 270) - MI (489) INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO - ENVIRONMENTAL AND LAND PLANNING ENGINEERING*AZZZZ085721 - TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI APPROVVIGIONAMENTO

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso ha l’obiettivo di fornire i fondamenti teorici e le conoscenze necessarie a: (i) definire i cicli di trattamento per la produzione di acqua con caratteristiche compatibili con quelle richieste dall’utenza (usi potabili, acque primarie per l’industria), (ii) impostare e svolgere le procedure di dimensionamento di massima delle unità di trattamento che compongono la filiera individuata, (iii) impostare e svolgere le procedure di verifica di filiere di trattamento esistenti.

Obiettivo ultimo è quindi fornire le conoscenze di base e sviluppare la capacità di analisi del problema necessarie alla formulazione di una soluzione di trattamento (definizione della filiera e relativo dimensionamento di massima, oppure verifica per adeguamento o potenziamento di filiere esistenti), che costituisce parte degli studi di fattibilità, propedeutici ai vari livelli della progettazione.

Costituiscono obiettivi formativi specifici di questo insegnamento:

- la conoscenza dei principi di processo per ciascuna delle unità di trattamento esaminate,

- la conoscenza ed applicazione dei criteri generali di impostazione dei cicli di trattamento,

- la conoscenza ed applicazione delle procedure di dimensionamento (nuovi impianti) o di verifica (impianti esistenti),

- la capacità di analisi, sapendo innanzitutto individuare quali sono le informazioni significative, di problemi di trattamento delle acque per: (i) la definizione e il dimensionamento di filiere in grado di modificare la qualità dell’acqua in base alle richieste di una specifica utenza, oppure (ii) la verifica dell’efficacia di una filiera esistente, per evidenziare eventuali criticità e proporre possibili interventi migliorativi,

- la capacità di esposizione dei risultati ottenuti nelle attività ai punti precedenti.

Il percorso di apprendimento offerto dal corso si comporrà di lezioni, esercitazioni e visite tecniche.

Nel corso delle lezioni saranno fornite le conoscenze di base e gli strumenti e le metodologie di analisi, che troveranno esempi applicativi nelle esercitazioni, in cui saranno sviluppati dimensionamenti di massima delle unità di trattamento e saranno svolti esempi guidati di definizione di filiere di trattamento per specifici casi di contaminazione e richieste dell’utenza. Le visite tecniche serviranno a contestualizzare alcuni degli argomenti trattati, offrendo la possibilità di confrontarsi direttamente con tecnici del settore.

Inoltre, sono previste due esercitazioni in cui sarà chiesto agli studenti di analizzare un caso di studio, appositamente proposto, presentando al docente e alla classe l’analisi svolta (secondo le metodologia e i criteri visti a lezione), la filiera di trattamento individuata e il relativo dimensionamento di massima (secondo quanto approfondito nelle esercitazioni).


Risultati di apprendimento attesi

Al termine del processo di apprendimento lo studente conoscerà, comprenderà e sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per:

- formalizzare un problema di trattamento dell’acqua che risponda alle esigenze di una specifica utenza (uso potabile, acqua primaria per l’industria), identificando quali informazioni è necessario reperire e quali sono le metodologie di analisi delle stesse, quali sono i requisiti da soddisfare, quali sono le caratteristiche delle acque da approvvigionare, quali sono gli elementi di eventuale criticità da tenere in considerazione nelle scelte,

- definire le possibili filiere di trattamento e identificare la più idonea sulla base delle molteplici condizioni al contorno evidenziate nella fase di formalizzazione del problema di trattamento,

- procedere al dimensionamento di massima delle unità di trattamento che compongono la filiera identificata come più idonea, fornendo gli ingombri volumetrici e areali, oltre che i dettagli realizzativi fondamentali ai fini del corretto svolgimento del processo di trattamento,

- analizzare il funzionamento di un impianto esistente per valutarne l’effettiva efficacia in relazione ai requisiti specifici dell’utenza, identificando i parametri oggetto di verifica, gli interventi potenzialmente necessari e procedendo al dimensionamento di massima di questi ultimi,

- articolare, verbalmente o per iscritto, la procedura logica seguita per la formalizzazione, la definizione, il dimensionamento e l’analisi di problemi di trattamento, come precedentemente articolati.

Nello specifico i risultati attesi, in riferimento ai descrittori di Dublino (DdD), a seguito delle visite tecniche, delle esercitazioni guidate svolte dagli studenti in aula, del superamento dell’esame, sono i seguenti:

DdD 1: conoscenza e comprensione

Lo studente:

- conosce la terminologia specifica del settore e ne comprende il significato,

- conosce i principi di processo delle unità di trattamento e ne comprende lo specifico campo di applicazione,

- conosce i criteri generali di impostazione dei cicli di trattamento e ne comprende il nesso di causa/effetto,

- conosce le procedure di dimensionamento.

DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente:

- è in grado di utilizzare la terminologia tecnica in modo appropriato,

- è in grado di identificare le unità di trattamento più adeguate per uno specifico campo di applicazione, cioè definita la tipologia di contaminante da rimuovere, l’obiettivo di rimozione e la fonte di approvvigionamento,

- è in grado di svolgere le procedure di dimensionamento, eseguendo i calcoli necessari.

DdD 3: autonomia di giudizio

Lo studente:

- è in grado di porre nella corretta sequenza le unità di trattamento necessarie a soddisfare un determinato requisito d’uso dell’acqua, di scegliere i reattivi chimici più idonei e di identificarne il punto appropriato di dosaggio, di individuare i flussi residui (fanghi, eluati, …), e rappresentare il tutto attraverso il tracciamento di uno schema di flusso,

- è in grado di attribuire un valore corretto ai parametri operativi da utilizzare per il dimensionamento di massima,

- è in grado di valutare quali parametri di verifica vanno calcolati e di correlare il risultato dei calcoli ad una valutazione del funzionamento del processo oggetto di verifica.

DdD 4: abilità comunicative

Lo studente:

- è in grado di articolare, verbalmente o per iscritto, senza ambiguità, in modo chiaro e con la terminologia appropriata, la procedura logica seguita per la formalizzazione, la definizione, il dimensionamento e/o verifica di un problema di trattamento, tracciando gli schemi di flusso di riferimento ed evidenziando i nessi di causa/effetto, supportando le ipotesi fatte ed esplicitando i pro e i contro.

DdD 5: capacità di apprendimento

Lo studente:

- è in grado di individuare la tipologia di dati e informazioni necessarie alla definizione di una filiera di trattamento, anche quando questi dati e informazioni non sono tutte già definite a priori, ma possono essere dedotte dal contesto,

- è in grado di procedere in autonomia all’analisi di un caso di studio (progettazione o verifica), non strettamente inerente a quelli valutati nell’ambito dell’insegnamento, facendo proprie le conoscenze, le modalità applicative, le metodologie e gli strumenti esaminati nel corso dell’insegnamento, e adattandoli al contesto specifico.


Argomenti trattati

1. Fonti di approvvigionamento idrico (convenzionali e non) e loro principali caratteristiche: caratteri fisici, organolettici, chimici, biologici e microbiologici. Richiami agli aspetti analitici. Requisiti delle acque e relativi fabbisogni per uso potabile, industriale ed agricolo. Cenni alla normativa di riferimento.

2. Generalità sugli impianti di trattamento e criteri di definizione dei cicli di trattamento in funzione della qualità dell’acqua approvvigionata (acque superficiali, sotterranee) e degli obiettivi di trattamento (consumo umano, acque primarie per l’industria). Criteri di progettazione, di realizzazione e di gestione. Caratteristiche e opzioni di trattamento di fanghi, acque di lavaggio, eluati di rigenerazione e di salamoie concentrate. Unità di processo: classificazione per principio di funzionamento e obiettivi di trattamento.

3. Unità operative e principi di processo. Cenni ai trattamenti preliminari (accumulo a monte, omogeneizzazione, grigliatura, stacciatura, pre-ossidazione). Destabilizzazione di sospensioni colloidali (teoria DLVO): coagulazione e flocculazione. Miscelazione (idraulica, meccanica, pneumatica) e sue applicazioni. Sedimentazione tradizionale (tipo I/II) e su strutture preformate (pacchi lamellari/tubolari). Chiariflocculazione tradizionale, in sistemi a bacino unico e combinato. Filtrazione rapida su supporto discreto (caratteristiche dei supporti, ciclo di filtrazione, controlavaggio, perdite di carico), filtrazione per contatto e filtrazione diretta. Cenni a altri tipi di filtrazione: biofiltrazione, filtrazione pre-coat. Processi di aerazione e strippaggio. Precipitazione. Adsorbimento su carbone attivo (principi di processo, caratteristiche degli adsorbenti, curva di breakthrough, GAC/PAC/BAC). Scambio ionico (caratteristiche delle resine, ciclo di operatività e rigenerazione, campi di applicabilità). Processi a membrana (microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione, osmosi inversa, cenni a elettrodialisi). Processi di ossidazione avanzata AOPs (produzione di radicali, cinetiche di reazione): cenni. Cenni ai processi biologici per la rimozione dei composti azotati. 

4. Sicurezza igienica dell'acqua: richiami alla sicurezza igienica (organismi indice ed indicatori, microrganismi patogeni, modelli di disinfezione). Disinfezione chimica e fisica (cloro-derivati; biossido di cloro; ozono; radiazione UV; peracidi). Formazione di sottoprodotti di disinfezione (DBPs) e relative tecniche di controllo.

5. Trattamenti per la rimozione di specifici inquinanti: ferro, manganese, arsenico, idrogeno solforato, composti dell'azoto (nitrato, ammonio), microinquinanti organici (VOC, pesticidi), durezza, salinità.

6. Cenni al recupero, riuso e riciclo di acque reflue pre-depurate (aspetti normativi, tecniche di affinamento, livelli di qualità, possibilità applicative).

Il corso tratta tematiche relative all'obiettivo SDG6 (CLEAN WATER AND SANITATION) di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite


Prerequisiti

Per la migliore comprensione degli argomenti trattati è consigliabile possedere conoscenze di:

- chimica di base e chimica delle acque (stechiometria delle reazioni, reazioni di ossidoriduzione, equilibri acido/base, prodotto di solubilità, leggi che governano il trasferimento gas/liquido, pH, concetti di alcalinità e durezza, …),

- reattoristica ambientale (reattori completamente miscelati, reattori plug-flow, cinetiche di reazione, …),

- idraulica (perdita di carico e relative principali formule di calcolo).

Inoltre è indispensabile conoscere e saper applicare i concetti di bilancio di massa e di conversione delle unità di misura.

I concetti attinenti ai temi sopra elencati vengono comunque brevemente richiamati durante lezioni ed esercitazioni, così come vengono impostati e svolti i bilanci di massa e le conversioni di unità di misura.

Viene inoltre fornito un breve compendio di richiami di chimica di base e chimica delle acque, scaricabile da BeeP insieme ad altro materiale didattico.


Modalità di valutazione

L’esame consta di una prova scritta obbligatoria e di una prova orale obbligatoria, alla quale si può accedere solo se si è raggiunta la sufficienza nella prova scritta. Le prove possono essere sostenute in differenti appelli.

La prova scritta comprende sia domande di teoria che esercizi numerici, per valutare le conoscenze di base acquisite durante il corso. La prova orale verte sia su domande di teoria che su esercizi numerici in modo da valutare la capacità di analisi degli studenti. In entrambe le prove viene valutata la capacità e chiarezza espositiva. 

Indicazioni di dettaglio si trovano su BeeP.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaNurizzo C., Antonelli M., Dispense del corso
Note:

Reperibili in copisteria

Risorsa bibliografica obbligatoriaAntonelli M., Materiale integrativo alle dispense del corso (scaricabile da BeeP)
Risorsa bibliografica facoltativaCrittenden J.C., Trussell R.R., Hand D.W., Howe K.J., Tchobanoglous G., MWH's Water Treatment: Principles and Design (3rd Edition), Editore: J. Wiley & Sons Inc., Hoboken (New Jersey), Anno edizione: 2012
Risorsa bibliografica facoltativaAmerican Water Works Association (AWWA), Water quality and treatment: a handbook of community water supplies, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1999, ISBN: 0070016593
Risorsa bibliografica facoltativaSawyer C.N., McCarty P.L., Parkin G.F., Chemistry for Environmental Engineering and Science (5th Edition), Editore: The McGraw-Hill Series in Civil and Environmental Engineering. McGraw-Hill Inc., New York, NY, Anno edizione: 2003

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
62:00
93:00
Esercitazione
38:00
57:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese

Note Docente
schedaincarico v. 1.6.2 / 1.6.2
Area Servizi ICT
04/06/2020