| INGEGNERIA SANITARIA AMBIENTALE
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
L'obiettivo del corso è di fornire agli studenti una panoramica generale sugli argomenti trattati nel settore dell'Ingegneria Sanitaria Ambientale e conoscenze teoriche di base relative a: parametri di inquinamento delle matrici ambientali, analisi della cinetica chimica e biologica, bilanci di materia applicati a sistemi naturali e ingegneristici, e alle principali operazioni unitarie di tipo fisico, chimico e biologico impiegate per il trattamento di matrici ambientali contaminate (con particolare riferimento al comparto acque).
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Gli studenti dovranno avere compreso i principali fenomeni di inquinamento ambientale. Dimostreranno inoltre di aver acquisito i principi base relativi al dimensionamento delle operazioni unitarie per il trattamento di matrici ambientali contaminate prese in esame durante il corso. Le competenze acquisite attese, oltre alla conoscenza dei sopra menzionati argomenti, comprenderanno l'acquisizione della terminologia tecnica specifica.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti acquisiranno la capacità di effettuare una valutazione generale sullo stato qualitativo di una matrice ambientale e sui trattamenti attuabili per rispondere alle criticità individuate. Saranno inoltre in grado di effettuare bilanci di materia relativi a contaminanti o parametri critici per una data matrice ambientale e unità di trattamento.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Gli studenti dovranno avere la capacità di integrare le conoscenze fornite con quelle reperite autonomamente nella letteratura scientifica di riferimento e sul web. Inoltre, selezioneranno e approfondiranno una tematica attuale di loro interesse inerente gli argomenti trattati durante il corso sulla quale preparare una presentazione di gruppo.
Sulla base delle conoscenze acquisite, gli studenti potranno valutare diverse opzioni di trattamento per un dato contaminante, individuandone l'applicabilità e specifici vantaggi/svantaggi.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Gli studenti dovranno essere in grado di illustrare in modo sintetico ed analitico, adoperando la terminologia corretta, sia i principali fenomeni di inquinamento ambientale che le principali tipologie di operazioni unitarie che possono essere impiegate per il loro trattamento. Dovranno inoltre essere in grado di presentare in pubblico, in maniera efficace, un argomento oggetto di approfondimento con ausili multimediali quali slides, grafici e video.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Gli studenti apprenderanno metodi e modelli semplificati per descrivere fenomeni complessi, quali ad esempio le equazioni di bilancio di materia e le equazioni che descrivono la cinetica di reazioni chimiche e biochimiche.
Saranno in grado di analizzare fenomeni di inquinamento per determinarne le cause, l'influenza di fattori ambientali e analizzare possibili opzioni di trattamento, effettuando in alcuni casi dei dimensionamenti di massima delle unità e/o la stima dei quantitativi di reagenti necessari.
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Codice
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8039376 |
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Lingua
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ITA |
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Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
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Crediti
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9
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Settore scientifico disciplinare
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ICAR/03
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Ore Aula
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90
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Ore Studio
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-
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
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Docente
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COSTA GIULIA
(programma)
- Introduzione al corso e cenni agli obiettivi di sviluppo sostenibile (Sustainable development goals)
Bilanci di materia:
- Stechiometria e cinetica delle reazioni chimiche: Reazioni reversibili ed irreversibili; Reazioni omogenee ed eterogenee; Ordine delle reazioni (reazioni di ordine zero, ordine 1, ordine 2, reazioni di saturazione); Determinazione dell'ordine di reazione (metodo differenziale e metodo integrale); Influenza della temperatura sulla costante di velocità di reazione; Equazione di van't Hoff-Arrhenius (esercizio)
- Modelli idraulici dei sistemi naturali: Impostazione dell'equazione generale di bilancio di materia.
- Modello del reattore batch. Modello del reattore a completo mescolamento (CFSTR): Analisi del comportamento del reattore CFSTR al transitorio ed allo stato stazionario; Relazione tra efficienza di processo e tempo medio di residenza idraulica. Modello del reattore con flusso a pistone (PFR): Analisi del comportamento del PFR allo stato stazionario.
Equazioni di cinetica biologica:
- Velocità di crescita e tassi di crescita; Rendimento massimo di crescita della biomassa; Velocità di utilizzazione del substrato; Velocità di respirazione endogena; Reazioni catalizzate da enzima (Equazione di Michaelis & Menten); Relazione tra tasso di crescita e concentrazione di substrato (Equazione di Monod) (esercizio).
- Reattore Batch (BR): Bilanci di microrganismi e substrato; Dipendenza della velocità di utilizzazione del substrato dalla concentrazione del substrato.
- Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa senza ricircolo: bilanci di microrganismi e di substrato; Tempo medio di residenza cellulare e tempo di residenza idraulico; Equazioni fondamentali; Determinazione delle costanti cinetiche; Rendimento netto di crescita; Dipendenza del substrato e dell'efficienza in funzione del tempo medio di residenza cellulare (esercizio).
- Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa con ricircolo:Bilanci di microrganismi e di substrato; Caso dello spurgo dal reattore (Equazione di bilancio); Caso dello spurgo della linea di ricircolo dei fanghi (Equazione di bilancio); Dipendenza del substrato, della concentrazione di microrganismi e del rendimento netto di crescita osservato in funzione del tempo medio di residenza cellulare (esercizio).
- Reattore con flusso a pistone (PFR) a biomassa sospesa con ricircolo: Bilanci di microrganismi e di substrato; Confronto di efficienze con il CFSTR con ricircolo (caso di cinetica di ordine zero e ordine primo) (esercizio).
Atmosfera:
Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento
Suolo:
Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento
Acque:
Parametri di inquinamento: Biochemical oxygen demand (BOD) (Cinetica della reazione di consumo, Effetto della costante di velocità di reazione, Determinazione delle costanti cinetiche, Metodo di Thomas); COD; Composti dell'azoto (Azoto ammoniacale, Azoto organico, Nitriti e Nitrati); Solidi (Classificazione dei solidi su base dimensionale, Solidi volatili e Solidi fissi), altre tipologie di contaminanti (esercizio).
Autodepurazione dei corsi d'acqua
Trasferimento di ossigeno, Bilancio di ossigeno in un corso d'acqua (Equazione di Streeter e Phelps), Analisi di una serie di scarichi puntuali (esercizio).
Operazioni unitarie
- Equalizzazione: Equalizzazione delle portate, Equalizzazione in linea e fuori linea, Capacità di regolazione totale, Leggi di erogazione variabili nel tempo, Equalizzazione del carico (esercizio)
- Sedimentazione Libera: Velocità di sedimentazione terminale (Legge di Newton, Legge di Stokes), Velocità di overflow e determinazione dell'efficienza di rimozione (esercizio)
Sedimentazione con flocculazione (cenni). Sedimentazione a Zona.
- Teoria del flusso solido: Relazione tra velocità di sedimentazione a zona e concentrazione, Flusso solido di gravità, flusso solido di massa e flusso solido limitante, Proprietà delle curve di flusso solido, Relazione tra velocità di underflow, overflow e concentrazione: punto di stato, Condizioni di sovraccarico, sottocarico ed equilibrio, rapporto di ricircolo critico (esercizio).
- Coagulazione e Flocculazione
- Filtrazione in volume (esercizio)
- Processi a base di trasferimento di materia:
- Assorbimento/desorbimento: teoria del doppio film; calcolo portata d’aria teorica; (esercizio).
Adsorbimento: isoterme di adsorbimento; calcolo quantità teorica di carbone attivo necessario; (esercizio).
Processi di disinfezione: clorazione, clorazione al breakpoint.
Cenni sulla bonifica di siti contaminati e sulla gestione e trattamento dei rifiuti solidi urbani
 iero Sirini: Ingegneria Sanitaria-Ambientale, McGraw-Hill Italia (2002).
Metcalf & Eddy: Ingegneria delle Acque Reflue - trattamento e riuso, McGraw-Hill Italia (2006).
Slides e dispense fornite dal docente.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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- |
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Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova scritta
Prova orale
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Docente
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ZINGARETTI DANIELA
(programma)
- Introduzione al corso e cenni agli obiettivi di sviluppo sostenibile (Sustainable development goals)
Bilanci di materia:
- Stechiometria e cinetica delle reazioni chimiche: Reazioni reversibili ed irreversibili; Reazioni omogenee ed eterogenee; Ordine delle reazioni (reazioni di ordine zero, ordine 1, ordine 2, reazioni di saturazione); Determinazione dell'ordine di reazione (metodo differenziale e metodo integrale); Influenza della temperatura sulla costante di velocità di reazione; Equazione di van't Hoff-Arrhenius (esercizio)
- Modelli idraulici dei sistemi naturali: Impostazione dell'equazione generale di bilancio di materia.
- Modello del reattore batch. Modello del reattore a completo mescolamento (CFSTR): Analisi del comportamento del reattore CFSTR al transitorio ed allo stato stazionario; Relazione tra efficienza di processo e tempo medio di residenza idraulica. Modello del reattore con flusso a pistone (PFR): Analisi del comportamento del PFR allo stato stazionario.
Equazioni di cinetica biologica:
- Velocità di crescita e tassi di crescita; Rendimento massimo di crescita della biomassa; Velocità di utilizzazione del substrato; Velocità di respirazione endogena; Reazioni catalizzate da enzima (Equazione di Michaelis & Menten); Relazione tra tasso di crescita e concentrazione di substrato (Equazione di Monod) (esercizio).
- Reattore Batch (BR): Bilanci di microrganismi e substrato; Dipendenza della velocità di utilizzazione del substrato dalla concentrazione del substrato.
- Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa senza ricircolo: bilanci di microrganismi e di substrato; Tempo medio di residenza cellulare e tempo di residenza idraulico; Equazioni fondamentali; Determinazione delle costanti cinetiche; Rendimento netto di crescita; Dipendenza del substrato e dell'efficienza in funzione del tempo medio di residenza cellulare (esercizio).
- Reattore a mescolamento completo (CFSTR) a biomassa sospesa con ricircolo:Bilanci di microrganismi e di substrato; Caso dello spurgo dal reattore (Equazione di bilancio); Caso dello spurgo della linea di ricircolo dei fanghi (Equazione di bilancio); Dipendenza del substrato, della concentrazione di microrganismi e del rendimento netto di crescita osservato in funzione del tempo medio di residenza cellulare (esercizio).
- Reattore con flusso a pistone (PFR) a biomassa sospesa con ricircolo: Bilanci di microrganismi e di substrato; Confronto di efficienze con il CFSTR con ricircolo (caso di cinetica di ordine zero e ordine primo) (esercizio).
Atmosfera:
Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento
Suolo:
Descrizione del comparto ambientale e principali parametri di inquinamento
Acque:
Parametri di inquinamento: Biochemical oxygen demand (BOD) (Cinetica della reazione di consumo, Effetto della costante di velocità di reazione, Determinazione delle costanti cinetiche, Metodo di Thomas); COD; Composti dell'azoto (Azoto ammoniacale, Azoto organico, Nitriti e Nitrati); Solidi (Classificazione dei solidi su base dimensionale, Solidi volatili e Solidi fissi), altre tipologie di contaminanti (esercizio).
Autodepurazione dei corsi d'acqua
Trasferimento di ossigeno, Bilancio di ossigeno in un corso d'acqua (Equazione di Streeter e Phelps), Analisi di una serie di scarichi puntuali (esercizio).
Operazioni unitarie
- Equalizzazione: Equalizzazione delle portate, Equalizzazione in linea e fuori linea, Capacità di regolazione totale, Leggi di erogazione variabili nel tempo, Equalizzazione del carico (esercizio)
- Sedimentazione Libera: Velocità di sedimentazione terminale (Legge di Newton, Legge di Stokes), Velocità di overflow e determinazione dell'efficienza di rimozione (esercizio)
Sedimentazione con flocculazione (cenni). Sedimentazione a Zona.
- Teoria del flusso solido: Relazione tra velocità di sedimentazione a zona e concentrazione, Flusso solido di gravità, flusso solido di massa e flusso solido limitante, Proprietà delle curve di flusso solido, Relazione tra velocità di underflow, overflow e concentrazione: punto di stato, Condizioni di sovraccarico, sottocarico ed equilibrio, rapporto di ricircolo critico (esercizio).
- Coagulazione e Flocculazione
- Filtrazione in volume (esercizio)
- Processi a base di trasferimento di materia:
- Assorbimento/desorbimento: teoria del doppio film; calcolo portata d’aria teorica; (esercizio).
Adsorbimento: isoterme di adsorbimento; calcolo quantità teorica di carbone attivo necessario; (esercizio).
Processi di disinfezione: clorazione, clorazione al breakpoint.
Cenni sulla bonifica di siti contaminati e sulla gestione e trattamento dei rifiuti solidi urbani
Piero Sirini: Ingegneria Sanitaria-Ambientale, McGraw-Hill Italia (2002).
Metcalf & Eddy: Ingegneria delle Acque Reflue - trattamento e riuso, McGraw-Hill Italia (2006).
Slides e dispense fornite dal docente.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova scritta
Prova orale
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