Rimozione di solventi clorurati da acque di falda tramite una PRB multistadio ferro zerovalente - carbone attivo: indagine sperimentale e modellistica = Removal of chlorinated solvents from groundwater through a multistage PRB with zero-valent iron and activated carbon: experimental investigation and modelling.

Il presente lavoro di tesi si sviluppa a supporto di un progetto di bonifica di un sito d’interesse nazionale (SIN) caratterizzato da una contaminazione dell’acquifero superficiale, in prevalenza dovuta a composti organici clorurati. I composti organici clorurati, detti anche solventi clorurati, sono caratterizzati da elevata persistenza e limitata biodegradabilità. Tipicamente questi contaminanti si comportano come DNAPL (Dense NonAqueous Phase Liquid), composti immiscibili con l’acqua di falda e con maggiore densità, che tendono a propagarsi in profondità nelle zone a bassa conducibilità idraulica fino allo strato impermeabile dell’acquifero, diventando potenziali sorgenti di contaminazione secondaria. L’intervento di bonifica previsto nel SIN è una barriera reattiva permeabile (PRB) con una configurazione ‘funnel and gate’ (F&G). Questa consiste in dei diaframmi impermeabili che indirizzano il flusso verso il ‘gate’ dove avviene il vero e proprio trattamento di dealogenazione riduttiva con ferro zerovalente millimetrico (ZVI), a cui fa seguito un altro stadio di trattamento con carbone attivo granulare (GAC) per adsorbire i contaminanti residui. In questa tesi sono state condotte sia attività sperimentali in laboratorio che modellistiche a supporto della progettazione e realizzazione di un impianto pilota, che verrà istallato ed avviato in campo per testare la tecnologia direttamente in situ. Interpretando i risultati ottenuti da prove in colonna sono state stimate le cinetiche di degradazione dei vari contaminanti a contatto con ZVI e la longevità del materiale. Osservando le cinetiche, la maggiore efficacia nel trattamento con ZVI si riscontra per il tetracloroetilene e il tricloroetilene, mentre altri composti come 1,2-dicloroetano e il cloruro di vinile si degradano molto più lentamente. In seguito, per stimare le isoterme di adsorbimento di ciascun contaminante e la longevità del carbone sono state condotte, con acqua di falda prelevata direttamente dal sito, rispettivamente una prova batch e una prova in colonna di lunga durata. Tramite un confronto con le isoterme ricavate ponendo ciascun composto singolarmente in contatto con il GAC, si osserva che la quantità di contaminante trattenuta sulla matrice solida è inferiore rispetto a quella attesa. La presenza contemporanea di più sostanze nell’acqua determina un fenomeno di adsorbimento competitivo, per cui la quantità di contaminante adsorbita dipende dal grado di affinità delle diverse sostanze con il materiale e dalla loro concentrazione. La durata del GAC, ovvero il tempo prima che si superino le concentrazioni soglia in uscita, nel caso di adsorbimento competitivo risulta inferiore rispetto a quella stimata con le isoterme di adsorbimento del singolo composto. Infine è stata svolta l’attività di modellazione, andando a simulare la concentrazione in uscita dallo stadio con ZVI e dall’impianto pilota in diverse configurazioni. In ciascuna di queste sono stati variati i tempi di contatto con i filtri in ZVI e GAC, determinando il tempo atteso prima che il carbone attivo necessiti di essere rigenerato