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Caratterizzazione dei fanghi pretrattati e aggiunti dell’idrolizzati proteici

8. Quarta fase: utilizzo di idrolizzati proteici nel pretrattamento di fanghi

8.1. Caratterizzazione dei fanghi pretrattati e aggiunti dell’idrolizzati proteici

I campioni sono stati caratterizzati dopo i pretrattamenti, per valutare l’effetto di solubilizzazione della materia organica rispetto al fango tal quale. Sono stati analizzati i parametri caratteristici: il COD, totale e solubile, per quantificare l’apporto di sostanza organica al sistema, e il BOD5, per stimare se c’è una correlazione tra la quantità aggiunta di idrolizzato e la capacità di digeribilità aerobica del sistema. Questo parametro potrebbe essere una misura indiretta, e più rapida, per verificare se la matrice diventa più facilmente digeribile dai microrganismi. In realtà, però, i meccanismi coinvolti sono differenti, in quanto l’analisi del BOD5 viene condotta con una digestione aerobica, mentre il processo digestivo a cui verranno sottoposti i fanghi è di tipo anaerobico.

161 I valori di COD e BOD5 per i fanghi Primari pretrattati sono riportati in Figura 8.1. I campioni sono suddivisi per condizione di pretrattamento, 37 e 58°C, e poi sono suddivisi successivamente a seconda del valore di pH dell’idrolizzato che è stato utilizzato, ovvero pH 1, 3, 5 e 7.

Figura 8.1. Variazione dei parametri COD e BOD dopo il pretrattamento del fango e l’aggiunta di idrolizzati proteici

Dal grafico si osserva come ad un aumento del pH dell’idrolizzato corrisponda un aumento del COD, sia totale che solubile. Questo è correlato al fatto che l’idrolizzato ha un COD molto maggiore rispetto al fango, circa 120.000 mg/L contro 40.000 mg/L, e di conseguente il suo utilizzo porta all’aumento del COD del sistema. Inoltre aggiungendo idrolizzati a pH maggiore si ha la necessità di aumentare i quantitativi e questo comporta ovviamente aumenti di COD.

Inoltre (Tabella 8.5), risulta evidente come aumenti notevolmente la quantità di COD solubile rispetto a quello totale. Questo è dovuto al fatto che l’idrolizzato proteico, proprio a causa del processo di idrolisi basica a cui le proteine sono sottoposte, presenta un elevato rapporto CODs/CODt.

Tabella 8.5. Variazione COD totale e solubile dei fanghi con idrolizzati rispetto al fango Primario “tal quale”

Fango Primario Pretrattamento 37°C Pretrattamento 58°C

pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 ΔCODt (%) 3 42 83 120 17 34 83 110 ΔCODs (%) 202 407 1078 1474 190 394 1060 1590 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 Bianco pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 Pretrattamento 37°C Pretrattamento 58°C m g/ L O 2

Variazione COD e BOD fango Primario Pretrattamento e aggiunta Idrolizzati Proteici

COD t (mg/L O2) COD s (mg/L O2) BOD (mg/L O2)

162 Osservando in Figura 8.1 i risultati ottenuti dall’analisi del BOD5 sul campione non trattato e su quelli trattati, si nota che non c’è alcuna corrispondenza tra le quantità di idrolizzati aggiunti e la capacità di digestione aerobica del sistema. Infatti in alcuni casi, per esempio quando si è stato aggiunto l’idrolizzato a pH 3 o nei fanghi pretrattati a 58°C, si osserva che il BOD5 sia addirittura minore del campioni non trattato.

In Figura 8.2 sono riportate le variazioni di COD e BOD dopo il pretrattamento del fango Secondario.

Figura 8.2. Variazione dei parametri COD e BOD dopo il pretrattamento del fango e l’aggiunta di idrolizzati proteici

Anche in questo caso, si nota l’incremento dei valori di COD totale e solubile nei campioni pretrattati e di come il COD solubile aumenti maggiormente rispetto a quello totale (Tabella 8.6). Osservando il grafico si evidenza come per questo fango ci sia una certa differenza tra i COD del campione pretrattato a 37°C e quello pretrattato a 58°C, che ha dei valori leggermente più bassi. Questo è dovuto al fatto che il pretrattamento “termofilo” ha portato ad un maggiore abbassamento di pH dalla condizione iniziale di reazione (ΔpH = -1,23) e di conseguenza sono necessarie minori quantità di idrolizzato per tornare a neutralità.

Tabella 8.6. Variazione COD totale e solubile dei fanghi con idrolizzati rispetto al fango Secondario “tal quale”

Fango Secondario Pretrattamento 37°C Pretrattamento 58°C

pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 ΔCODt (%) 6 9 26 67 2 11 15 35 ΔCODs (%) 946 1.508 3.296 5.567 950 1.088 2.738 4.442 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 110000 Bianco pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 pH 1 pH 3 pH 5 pH 7 Pretrattamento 37°C Pretrattamento 58°C m g/ L O 2

Variazione COD e BOD fango Secondario Pretrattamento e aggiunta Idrolizzati Proteici

COD t (mg/L O2) COD s (mg/L O2) BOD (mg/L O2)

163 Come per il fango Primario, anche per quello Secondario non si nota un andamento del BOD con l’aggiunta dei diversi idrolizzati proteici.

Dall’analisi di questi parametri si può effettuare una decisione su quali campioni sottoporre successivamente alla digestione anaerobica. Infatti tra questi non possono essere scelti quelli a cui sono state aggiunte quantità troppo elevate di idrolizzati, come per esempio i campioni fango-idrolizzato pH 7, dove si ha addirittura un rapporto 1:1 tra fango e idrolizzato. Il sistema non deve avere frazioni in peso di idrolizzato proteico troppo importanti, altrimenti si andrebbe a studiare la digestione di un campione totalmente diverso da quello che è l’oggetto del nostro interesse, cioè il fango. Tra queste prove, quelle scelte quindi sono quelle costituite dalla miscela fango-idrolizzato pH 1, dove la sua percentuale in peso è circa 5-9%. Questo quindi ha permesso di non modificare eccessivamente le matrici fangose destinate alla digestione.

In Tabella 8.7 viene riportata una caratterizzazione più approfondita delle quattro miscele prese in esame, in confronto con il campione non trattato. È stato aggiunto soprattutto il parametro riguardante la concentrazione di azoto.

Tabella 8.7. Caratterizzazione dei fanghi Primario e Secondario dopo i pretrattamenti e l’aggiunta degli idrolizzati.

Bianco senza idrolizzati Pretrattamento 37°C Pretrattamento 58°C

Primario Secondario Primario Secondario Primario Secondario

COD tot (mg/L O2) 41.781 59.500 42.900 63.100 49.000 60.400

COD sol (mg/L O2) 3.776 1.200 11.420 12.550 10.960 12.600

CODs/CODt (%) 14 2 27 20 22 23 N tot (mg/L) 2.030 3.334 3.500 4.340 3.360 3.780 N-NH4 (mg/L) 465 419 1.123 1.496 1.043 1.353 N org (mg/L) 1.565 2.915 2.377 2.844 2.317 2.427 N org/ N tot (%) 77 87 68 66 69 64 S2- (mg/L) 98 44 66 38 89 28

Anche la concentrazione di azoto totale aumenta con l’aggiunta degli idrolizzati, dato il loro elevata contenuto di proteine, ma visto che queste sono appunto state demolite nelle loro unità più semplici, si nota come il rapporto Norg/ Ntot diminuisca. Questo è dovuto sia al pretrattamento effettuato sul fango, sia all’aggiunta dell’idrolizzato contenente un’elevata quantità di azoto ammoniacale.

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