Studio di un processo di adsorbimento e scambio ionico per la rimozione di azoto e metalli pesanti da acque di scolmo municipali: indagine sperimentale e sviluppo di un modello dinamico in AspenPlus

L'incremento delle superfici urbane impermeabili e, contestualmente, l'alternanza sempre più frequente di intensi eventi pluviometrici a lunghi periodi di secco, hanno causato una progressiva modifica nella composizione delle acque di scolmo municipali. Risulta indispensabile lo sviluppo di processi innovativi che consentano di trattare adeguatamente queste correnti, con l'obiettivo di migliorarne la qualità riducendo l'impatto ambientale. Il presente studio vuole focalizzarsi principalmente sullo studio dettagliato di un processo di adsorbimento e scambio ionico volto alla rimozione di azoto e metalli pesanti da acque di scolmo municipali. L'attività sperimentale (test in batch e in continuo) si è incentrata su prove condotte su un impianto in scala di laboratorio (impianto lab scale) volte ad una comprensione approfondita del processo, alla selezione del miglior materiale adsorbente e all'identificazione della modalità di rigenerazione più promettente. Successivamente, è stato sviluppato un modello dinamico su Aspen Plus con l'obiettivo di creare uno strumento affidabile per effettuare valutazioni e previsioni sul suo funzionamento. Il modello ottenuto si è dimostrato particolarmente valido nel simulare i processi di adsorbimento ed è stato testato anche mediante simulazioni previsionali che hanno messo in evidenza un buon fitting dei dati. Tuttavia, le discrepanze hanno riguardato principalmente la fase di rigenerazione del materiale, e in particolare la cinetica del processo di desorbimento. Questo ha permesso di evidenziare possibili margini di miglioramento per il modello. Infine, il modello dinamico è stato impiegato per simulare cicli ripetuti di adsorbimento-desorbimento, variando le condizioni operative: l’obiettivo è stato valutare la variazione della capacità totale di scambio ionico della resina in presenza di rigenerazioni parziali, un aspetto cruciale soprattutto in vista di una possibile implementazione del processo su scala industriale.