Fondamenti di processi ed impianti biotecnologici ambientali (2019/2020)



Codice insegnamento
4S003260
Crediti
6
Coordinatore
Nicola Frison
Settore disciplinare
ING-IND/25 - IMPIANTI CHIMICI
Lingua di erogazione
Italiano
L'insegnamento è organizzato come segue:
Attività Crediti Periodo Docenti Orario
teoria 5 I semestre Nicola Frison

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laboratorio 1 I semestre Nicola Frison

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Obiettivi formativi

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MM: teoria
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Il corso di Fondamenti di processi e impianti biotecnologici ambientali si prefigge di fornire conoscenze di base ed avanzate dei processi biologici per la decontaminazione di acque reflue. Durante il corso saranno trattati i principali fattori da cui dipendono le rese di abbattimento degli inquinanti e i principali fattori biologici, chimici e fisici che influenzano i vari processi depurativi al fine di dare valutazioni gestionale degli impianti. Il percorso formativo intende inoltre dare fondamenti di processi biotecnologici industriali e bioraffinerie per il trattamento e valorizzazione di biomasse organiche, fanghi di depurazione e residui agricoli al fine del recupero di biofuel e prodotti di elevato valore aggiunto (biopolimeri, fertilizzanti, ecc). Le esercitazioni di laboratorio intendono trasferire le conoscenze per: - l’analisi chimico-fisica di base e caratterizzazione funzionale di matrici di rifiuto liquide e solide; - il monitoraggio di un bioprocesso ambientale tramite bilanci di materia.
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MM: laboratorio
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Le attività di laboratorio riguarderanno attività sperimentali e di monitoraggio di un bioreattore dedicato al trattamento di acque reflue. I dati raccolti saranno utilizzati dagli studenti per la produzione di bilanci di materia ed energia e inseriti in un report tecnico/scientifico. La qualità degli elaborati saranno considerati per la valutazione del voto finale d'esame.

Programma

------------------------ MM: teoria ------------------------ Parte teorica: Bilanci di materia in sistemi ambientali, calcolo rese ed efficienze Cinetiche enzimatiche, Equazione di Michaelis Menten, Inibizioni, Crescita microbica ed equazione di Monod, Fondamenti di Bioreattori per applicazioni ambientali e bioraffinerie con esercizi numerici su casi di studio reali. Descrizione ed analisi dei processi e impianti per la rimozione, mediante applicazioni di tipo biotecnologico, degli inquinanti in diversi comparti ambientali, con particolare attenzione al trattamento delle acque (ossidazione biologica, nitrificazione, denitrificazione, defosfatazione, ecc.), dei rifiuti con o senza recupero energetico (compostaggio, digestione anaerobica, digestione aerobica, ecc.), Rappresentazione grafica di un processo chimico ambientale (schemi a blocchi e P&Id), utilizzo di simulatori (software) per la modellazione e verifica di bioreattori ambientali. Esercitazioni in laboratorio: Monitoraggio di un impianto biotecnologico a fanghi attivi; Respirometri su fanghi attivi per la valutazione di parametri funzionali; Bilancio di materia sperimentale per bioreattori anaerobici, anossici/aerobici; Trasporto di materia gas/liquido in sistemi biologici ambientali ------------------------ MM: laboratorio ------------------------ Analisi del COD in ingresso, effluente, fanghi di supero dal bioreattore; Analisi delle forme di azoto in ingresso, effluente e fanghi di supero dal bioreattore; Analisi delle forme del fosforo in ingresso, effluente e fanghi di supero dal bioreattore; Test respirometrici per il frazionamento del COD di acque reflue

Modalità d'esame

I candidati frequentanti e non frequentati dovranno sostenere un esame costituito da una prova scritta seguita da una prova orale. La prova scritta è costituita da 2 esercizi numerici e una domanda relativa alla parte teorica trattata a lezione. La prova scritta sarà valutata con punteggio massimo pari a 25/30. La prova orale ha come argomento di discussione il report preparato dal candidato relativo alle esperienze pratica di laboratorio. La valutazione avrà un punteggio massimo di 5/30. L’esito finale sarà dato dalla somma dei punteggi ottenuti dalla prova scritta e prova orale.

Testi di riferimento
Attività Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
teoria Pauline M. Doran Bioprocess Engineering Principles Academic Press 1995 0-12-220855-2
teoria Mark C. M. van Loosdrecht Per H. Nielsen Carlos M. Lopez-Vazquez Damir Brdjanovic Experimental Methods in Wastewater Treatment IWA Publishing 2016 9781780404745
laboratorio Pauline M. Doran Bioprocess Engineering Principles Academic Press 1995 0-12-220855-2
laboratorio Mark C. M. van Loosdrecht Per H. Nielsen Carlos M. Lopez-Vazquez Damir Brdjanovic Experimental Methods in Wastewater Treatment IWA Publishing 2016 9781780404745