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PROCESSI INNOVATIVI PER IL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE E LA VALORIZZAZIONE ENERGETICA DELLE BIOMASSE.

I bioreattori a membrane rappresentano una realtà consolidata nel campo del trattamento delle acque reflue. L’integrazione di una cella elettrolitica in un reattore MBR costituisce un’interessante opzione non solo per la riduzione del fouling delle membrane, ma anche per incrementare la qualità delle acque reflue trattate. Le celle a combustibile microbico (MFC) sono in grado di trattare la biomassa biologica presente nei fanghi di depurazione delle acque reflue ed allo stesso tempo produrre energia elettrica. Al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati, si prevede di suddividere l’attività di ricerca in quattro fasi sequenziali. La prima fase comprende l’approfondimento bibliografico da letteratura di studi inerenti il trattamento delle acque reflue mediante reattori MBR e la loro combinazione con celle elettrolitiche al fine di individuare i criteri ingegneristici per la progettazione di tali reattori. Nella seconda fase si prevede la costruzione di due reattori MBR a scala di laboratorio operanti in parallelo, rispettivamente senza (reattore di controllo) e con elettrodi connessi ad un generatore di corrente. Tale fase è finalizzata ad un confronto tra i due reattori in relazione alla formazione del fouling delle membrane, attraverso il monitoraggio della pressione di transmembrana nel tempo. La terza fase è rivolta all’individuazione dei parametri progettuali e operativi ottimali di applicazione del processo e dei conseguenti rendimenti depurativi conseguibili, anche in relazione a specifici contaminanti. Si prevede inoltre la stima di produzione di idrogeno dal processo eMBR; La quarta fase andrà a studiare la possibilità di alimentare i processi elettrochimici nei bioreattori a membrane (eMBR) mediante celle a combustibile microbico (MFC). Sarà, inoltre, effettuato un bilancio energetico complessivo per la valutazione della fattibilità tecnica ed economica del processo su larga scalaconsiderando anche i rate di produzione di idrogeno. A seguito dell’esecuzione dell’attività sperimentale, si attende: (i) la quantificazione dell’effettiva riduzione del fouling delle membrane a seguito dell’introduzione della cella elettrolitica; (ii) l’identificazione dei parametri di progettazione e delle condizioni operative ottimali in relazione alla tipologia di membrana da utilizzare, al campo di corrente minimo efficace da applicare e alla migliore configurazione degli elettrodi immersi nel bireattore; (iii) la valutazione, a valle dell’applicazione del campo elettrico, attraverso un bilancio energetico e di massa complessivo dell’impianto, del risparmio energetico conseguito, grazie alla riduzione della frequenza delle operazioni di controlavaggio, e del miglioramento della qualità dell’effluente in funzione delle efficienze di rimozione dei contaminanti raggiunte. (iv) la riduzione del fabbisogno energetico dovuta alla combinazione con celle a combustibile microbico (MFC) e produzione di idrogeno neieMBR.