Ingegneria sanitaria ambientale

A A B

utilizzando i dati sperimentali di Tabella 1, desunti da misurazioni effettuate all’interno di un

reattore batch a volume costante.

Tabella 1 - Andamento della concentrazione di B in funzione del tempo (C = 10 mmol/l, C = 20 mmol/l)

A0 B0

t C

B

(min) (mmol/l)

26 15.62

30 14.50

45 13.36

50 12.70

75 11.03

80 10.30

98 9.62

Successivamente, si confronti il valore di k così ottenuto con quello desumibile dai dati riportati in

Tabella 2.

Tabella 2 - Andamento della concentrazione di B in funzione del tempo (C = C = 10 mmol/l)

A0 B0

t C

B

(min) (mmol/l)

26 7.61

30 7.00

45 6.36

50 5.80

75 4.89

80 4.55

98 4.07 Pagina 2

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ESERCITAZIONE 3 ANALISI DEI REATTORI

Si valuti il volume di un reattore PFR richiesto al fine di garantire un grado di conversione X = 0.8.

A

Si assuma che il reattore venga alimentato con una portata massica di una determinata specie A

pari a Q = Q C = 0.867 mol/s. Per la cinetica di rimozione della specie alimentata al reattore si

m A0

adottino i dati riportati in Tabella, desunti sperimentalmente da prove effettuate in un reattore

batch. 

X r

A A

(-) (mol/·s)

0 0.0053

0.10 0.0052

0.20 0.0050

0.30 0.0045

0.40 0.0040

0.50 0.0033

0.60 0.0025

0.70 0.0018

0.80 0.0013

0.85 0.0010

Si valuti inoltre la dipendenza del volume del reattore dal grado di conversione richiesto. Pagina 3

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ESERCITAZIONE 4 ANALISI DEI REATTORI

La velocità di reazione della specie A è descritta dalle osservazioni sperimentali indicate in tabella.

Assumendo che il reattore venga alimentato con una portata volumetrica di fluido Q = 100 l/min

caratterizzata da una concentrazione della specie A C = 10 mmol/l, si valuti il volume del reattore

A0

PFR richiesto per ottenere un grado di conversione X = 0.9 (C = 1 mmol/l).

A Au

Si valuti inoltre l’influenza di un eventuale ricircolo della corrente in uscita valutando il valore

ottimale del rapporto di ricircolo. 

C r

A A

(mmol/l) (mmol/lmin)

0.5 0.05

1.0 0.10

2.0 0.50

3.0 2.00

4.0 5.00

6.0 1.25

8.0 0.40

10.0 0.20 Pagina 4

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ESERCITAZIONE 5 SEDIMENTAZIONE LIBERA

La distribuzione dimensionale dei solidi contenuti in un’acqua reflua è riportata in Tabella I. Il

materiale granulare presenta inoltre una peso specifico medio di 2600 kg/m . Se la temperatura è

3

di 20°C, dopo aver tracciato la curva di velocità di sedimentazione, si determini la frazione totale in

peso rimossa da un bacino di sedimentazione a flusso longitudinale, dimensionato per una velocità

di overflow (o carico idraulico superficiale) pari a 4500 m /m ·d.

3 2



Si assuma allo scopo per il fattore di forma un valore pari a 0.85.

Tabella I. Distribuzione dimensionale delle particelle

Apertura setaccio Trattenuto

(%)

(m)

420 45

300 9

190 11

135 14

115 10

95 8

Tabella II. Proprietà fisiche dell’acqua (unità S.I.)

Modulo di Viscosità Viscosità Tensione Pressione di

Temperatura Peso specifico Densità elasticità dinamica cinematica superficiale vapore

* **

    

E/10 p

x 10 x 10

6 3 6 v

(°C) (kN/m ) (kN/m )

(kN/m ) (kg/m ) (N·s/m ) (m /s) (N/m)

2 2

3 3 2 2

0 9.805 999.8 1.98 1.781 1.785 0.0765 0.61

5 9.807 1000.0 2.05 1.518 1.519 0.0749 0.87

10 9.804 999.7 2.10 1.307 1.306 0.0742 1.23

15 9.798 999.1 2.15 1.139 1.139 0.0735 1.70

20 9.789 998.2 2.17 1.002 1.003 0.0728 2.34

25 9.777 997.0 2.22 0.890 0.893 0.0720 3.17

30 9.764 995.7 2.25 0.798 0.800 0.0712 4.24

40 9.730 992.2 2.28 0.653 0.658 0.0696 7.38

50 9.689 988.0 2.29 0.547 0.553 0.0679 12.33

60 9.642 983.2 2.28 0.466 0.474 0.0662 19.92

70 9.589 977.8 2.25 0.404 0.413 0.0644 31.16

80 9.530 971.8 2.20 0.354 0.364 0.0626 47.34

90 9.466 965.3 2.14 0.315 0.326 0.0608 70.10

100 9.399 958.4 2.07 0.282 0.294 0.0589 101.33

a pressione atmosferica

* a contatto con aria

** Pagina 5

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ESERCITAZIONE 6 SEDIMENTAZIONE PER FLOCCULAZIONE

Per determinare le caratteristiche di sedimentabilità di una sospensione di particelle flocculanti,

con concentrazione di solidi sospesi totali (SST) pari a 300 mg/l, è stata eseguita una prova di

sedimentazione in colonna utilizzando un cilindro come mostrato in Figura 1. Le dimensioni del

cilindro sono le seguenti: altezza H = 3 m; diametro D = 0.15 m; interasse dei rubinetti di

campionamento i = 0.6 m.

Utilizzando i risultati del test di sedimentazione riportati in Tabella I e dopo aver costruito le curve

di sedimentazione corrispondenti ad efficienze (E%) superiori al 40%, determinare la percentuale

di rimozione dei solidi per un tempo di ritenzione t = t ed una profondità del bacino H = 3 m.

2

H E %

5

E %

4

E %

3

E %

2

E %

1

0.60 m t

0.15 m

Figura 1 - Colonna di sedimentazione e curve di sedimentazione per particelle flocculanti

Tabella I - Andamento della concentrazione di SST in funzione del tempo alle diverse profondità

Profondità [SST]

(m) (mg/l)

t t t t t t

o 1 2 3 4 5

0.0 300 0 0 0 0 0

0.6 300 120.0 65.1 36.0 24.9 16.8

1.2 300 151.8 106.8 72.0 49.5 35.7

1.8 300 161.1 126.9 97.5 71.7 54.3

2.4 300 170.7 138.3 116.1 92.1 69.6

3.0 300 180.0 150.0 124.8 103.2 83.7

Pagina 6

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ESERCITAZIONE 7 EQUALIZZAZIONE

Si determini il volume del bacino di equalizzazione richiesto per trasformare la legge di portata

oraria in ingresso riportata in Tabella in una legge di portata in uscita costante per l’intero

intervallo di equalizzazione.

Tabella - Portate e concentrazioni medie orarie in afflusso

Intervallo Q C

a a

(h) (m /s) (mg BOD /l)

3 5

0-1 0.275 150

1-2 0.221 115

2-3 0.164 75

3-4 0.130 50

4-5 0.105 45

5-6 0.099 60

6-7 0.119 90

7-8 0.204 130

8-9 0.354 175

9-10 0.410 200

10-11 0.425 215

11-12 0.430 220

12-13 0.425 220

13-14 0.405 210

14-15 0.385 200

15-16 0.351 190

16-17 0.325 180

17-18 0.325 170

18-19 0.328 175

19-20 0.365 210

20-21 0.399 280

21-22 0.399 305

22-23 0.379 245

23-0 0.345 180

Si valuti inoltre, nel caso di configurazioni di bacino in linea e fuori linea, l’effetto che il processo di

equalizzazione delle portate esercita sullo smorzamento delle fluttuazioni del carico organico in

afflusso. Pagina 7