In molte applicazioni di trattamento delle acque e delle acque reflue, esistono numerosi inquinanti che sono difficili da ridurre solo con mezzi fisici, chimici o biologici. Negli anni più recenti, c'è stata una crescente preoccupazione per quanto riguarda i farmaci nell'acqua potabile e negli ambienti acquatici. I pesticidi vengono catturati in fase di deflusso dalle fattorie alle riserve di acqua dolce. I prodotti per la cura personale vengono generalmente lavati nello scarico in qualunque sistema siano collegati. Il percolato di discarica è un cocktail tossico di composti che possono penetrare nelle acque sotterranee. Tali contaminanti rientrano nella categoria dei micropollutanti, perché sono così piccoli. Le loro dimensioni da sole fanno parte del motivo, sono così difficili da rimuovere dall'acqua e dalle acque reflue con determinati mezzi. Una rimozione più efficiente richiede un processo di ossidazione più potente, questo processo è chiamato un processo di ossidazione avanzato (AOP).

Questo processo crea potenti agenti ossidanti sotto forma di idrossido (OH^-), ma più specificamente, la sua variante neutra è il radicale idrossile (⦁OH). Il suo potenziale di ossidazione è doppio rispetto a quello del cloro, un disinfettante comunemente usato. I radicali idrossilici sono i motori di molti processi avanzati di ossidazione. Ozono (O₃), perossido di idrogeno (H₂O₂) e la luce ultravioletta (UV) sono spesso utilizzate in varie combinazioni per produrre ⦁OH in quantità sufficiente per degradare gli inquinanti organici (e alcuni inorganici). Questo processo può ridurre queste concentrazioni di inquinanti, potenzialmente da centinaia di parti per milione (ppm) a poche parti per miliardo (ppb).

Questi radicali non sono selettivi, quindi attaccano quasi tutti i materiali organici. Dopo che questi contaminanti vengono scomposti una volta dal radicale ⦁OH formano intermedi. Gli stessi intermedi reagiscono con gli ossidanti e si mineralizzano in composti stabili.

L'ossidazione avanzata esiste da diversi anni. Pertanto, questo processo ha più che dimostrato la sua utilità, tuttavia, è ancora oggetto di ricerca e ottimizzazione di conseguenza.

Un potente processo di trattamento come il processo di ossidazione avanzato ha molti vantaggi, ma ha anche la sua parte di svantaggi.

Ecco alcuni dei pro e dei contro di questo particolare processo:

Vantaggi

• Velocità di reazione rapide

La molecola OH ha alcune delle velocità di reazione più elevate di tutti gli ossidanti usati per trattare l'acqua e le acque reflue a causa dei suoi alti potenziali di ossidazione e della loro natura non selettiva. Queste reazioni rapide comportano tempi di ritenzione molto più bassi rispetto ad altri processi di trattamento convenzionali.

• Compatto

A causa del potere di ossidazione del radicale ⦁OH, le unità del processo di ossidazione avanzata non richiedono molta area terrestre per elaborare la portata necessaria per il sistema.

• Teoricamente, non introdurre nuove sostanze pericolose nell'acqua

Uno dei problemi con la disinfezione con cloro sono i sottoprodotti altamente tossici (DPB) che possono derivare dopo il trattamento. Per prevenire questi sottoprodotti, è spesso necessaria una fase di declorazione aggiuntiva prima che qualsiasi altra cosa possa essere realizzata con l'acqua trattata. La molecola ⦁OH può combinarsi per creare acqua. I problemi maggiori sarebbero con la formazione di bromato e il perossido in eccesso, ma questi possono essere affrontati in un sistema di processo di ossidazione avanzato ben progettato.

• Mineralizzazione di sostanze organiche

AOP può convertire i materiali organici all'interno dell'acqua in composti inorganici stabili come acqua, anidride carbonica e sali.

• Può trattare quasi tutti i materiali organici e può rimuovere alcuni metalli pesanti

La natura altamente reattiva di ⦁OH significa che queste molecole attaccheranno quasi tutti i materiali organici senza discriminare e, quindi, possono rimuovere molti contaminanti diversi in un vaso del reattore, inclusa la riduzione di alcuni metalli pesanti.

• Può funzionare per la disinfezione

Soprattutto se utilizzato con la disinfezione UV, il potere di ossidazione dei sistemi AOP li rende in grado di agire come una fase di disinfezione per eventuali agenti patogeni che possono essere presenti nell'acqua.

• Nessuna produzione di fanghi come nei processi chimici o biologici

Un avanzato processo di ossidazione non tratta l'acqua e le acque reflue trasferendo gli inquinanti in un'altra fase. Altri processi di trattamento creano solidi come i fanghi che devono essere filtrati e trattati separatamente.

• Non concentra i rifiuti per ulteriori trattamenti

Soluzioni di trattamento come le membrane determinano un aumento delle concentrazioni dei contaminanti dei rifiuti, poiché separano semplicemente l'acqua pulita dai composti inquinanti. AOP nel frattempo reagisce direttamente con gli inquinanti e li riduce a composti innocui. Questo processo quindi riduce le loro concentrazioni nell'effluente.

Svantaggi

• Capitale relativamente elevato e costi operativi / di manutenzione

Forse il più grande svantaggio del processo AOP sono i suoi costi. I più significativi sono i costi operativi e di manutenzione dei reagenti energetici e chimici necessari per far funzionare il sistema.

• Chimica complessa su misura per contaminanti specifici

I processi avanzati di ossidazione hanno diverse varianti. Queste varianti devono essere accuratamente selezionate per trattare efficacemente l'acqua / acque reflue in questione. Questo processo è anche un processo dipendente dal dosaggio, quindi si formano le quantità appropriate di molecole ⦁OH per raggiungere il livello di trattamento desiderato. Una chimica così complessa probabilmente avrà bisogno di ingegneri altamente qualificati per progettare correttamente il sistema.

• Potrebbe essere necessario prendere in considerazione la rimozione del perossido residuo

I sistemi avanzati di processo di ossidazione che utilizzano perossido di idrogeno devono essere attentamente controllati per i residui di H₂O₂ poiché può avere potenziali effetti negativi sulle fasi successive del trattamento. Questo perossido di idrogeno residuo può essere dannoso per l'uomo. Tuttavia, un'attenta progettazione del sistema può prevenire l'eccesso di residui di H2O2 e le conseguenze associate.

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