Impianto Hi-OZONE per la disinfezione delle acque di processo per Aziende Ittiche

Cos'è L'Ozono : L'ozono è una molecola formata da tre atomi di ossigeno (O3), dotata di una carica elettrica negativa. La molecola dell'ozono è molto instabile ed ha un tempo di dimezzamento breve. Di conseguenza, decadrà dopo un certo tempo nella sua forma originaria: ossigeno (O2, secondo la reazione sotto riportata) 2O3 ⇋ 3O2 Essenzialmente l'ozono è nient'altro che ossigeno (O2), con un atomo di ossigeno supplementare, dotato di un'alta carica elettrica. In natura l'ozono è prodotto da alcune reazioni chimiche. L'esempio più familare è naturalmente lo strato di ozono, in cui l'ozono è prodotto dai raggi (UV) ultravioletti del sole. Ma l'ozono è prodotto anche dai temporali e dalle cascate. Le tensioni estremamante elevate che si raggiungono durante i temporali producono ozono da ossigeno. Lo speciale profumo "fresco, pulito, l'odore della pioggia primaverile" è un risultato dell'ozono rpodotto dalla natura. L'ozono deriva dalla parola greca ozein, che significa 'sentire l'odore di'. L'ozono viene prodotto soltanto in circostanze estreme ma puo' anche essere prodotto dai generatori dell'ozono. Essi sfruttano tensioni estremamante alte o luce UV. Come Funziona : L'ozono funziona secondo il principio di ossidazione. Quando la molecola caricata statica dell'ozono (O3) entra in contatto con con qualcosa "in grado di ossidare", la carica della molecola dell'ozono vi fluisce direttamente sopra. Ciò avviene perché l'ozono è molto instabile e tende a ritraformarsi nella propria forma originaria (O2). L'ozono può ossidarsi con tutti i generi di materiali, ma anche con odori e microrganismi come i virus, le muffe ed i batteri. L'atomo di ossigeno supplementare e' rilasciato dalla molecola dell'ozono e si lega all'altro materiale. Alla fine rimane soltanto la molecola pura e stabile di ossigeno. L'ozono è una delle tecniche di ossidazione piu' forte disponibili per ossidare i soluti. L'atomo di ossigeno supplementare-aggiunto si legherà (= ossidazione) in un secondo ad ogni componente che entra in contatto con l'ozono. L'ozono può essere usato per un vasta gamma di processi di purificazione. Per la maggior parte è applicato nell'acqua di scarico comunale e negli impianti di per il trattamento dell'acqua potabile (per la disinfezione). Tuttavia l'ozono è sempre piu' usato nel ramo industriale. Nell'industria alimentare per esempio è usato per la disinfezione e nell'industria tessile e della carta è usato per l'ossidazione dell'acqua di scarico. Il beneficio principale di ozono è il suo carattere pulito, perché ossida soltanto i materiali, quasi non formando sottoprodotti. Poiché l'ozono ha un odore distintivo forte, anche concentrazioni molto basse sono velocemente percepite. Ciò rende generalmente sicuro lavorare con esso. Come Viene Prodotto : L'ozono può essere prodotto artificialmente seguendo lo stesso fenomeno che accade in natura, che significa da luce UV (strato di ozono) o via effetto-corona (alte tensioni, fulmini). In entrambi i metodi si spezza il collegamento fra le molecole di ossigeno. Di conseguenza vengono prodotti i radicali dell'ossigeno, che si collegano con una molecola dell'ossigeno in O3 (ozono). Per la produzione di ozono, l'effetto corona è maggiormente usato a causa dei suoi piu' ampi vantaggi. I vantaggi sono i bassi costi di produzione dell'ozono (maggiore economicita') e maggiore durevolezza del sistema. Per l'alimentazione si puo' usare aria ambiente così come ossigeno puro. Per quest'ultimo, i generatori di ossigeno possono essere utilizzati per concentrare l'ossigeno dall'aria. Quando si usa ossigeno puro si puo' produrre una più alta concentrazione di ozono. Cos'è Il tempo di Dimezzamento : Per la depurazione di acqua e di aria è necessario produrre l'ozono sul posto. A causa del suo breve tempo di dimezzamento, l'ozono decade presto una volta prodotto. Il tempo di dimezzamento dell'ozono in acqua è circa 30 minuti, il che significa che ogni mezz'ora la sua concentrazione si riduce di metà rispetto alla concentrazione iniziale. Per esempio, quando si hanno 8 g/l, la concentrazione si riduce ogni 30 minuti come segue: 8; 4; 2; 1; ecc. In pratica il tempo di dimezzamento e' piu' breve perché molti fattori possono influenzarlo. Tali fattori sono temperatura, pH, concentrazione e concentrazione e tipo di soluti. Poiché l'ozono reagisce con tutti i tipi di componenti, la concentrazione di ozono si ridurrà rapidamente. Quando la maggior parte dei componenti sono ossidati, l'ozono residuo rimane e la concentrazione di ozono si riduce meno velocemente. L'Ozono e i suoi effetti : Alle concentrazioni piu' elevate l'ozono è dannoso per salute umana se inalato. Parecchie agenzie, quale l'agenzia professionale di sicurezza e salubrità (OSHA) hanno proposto i valori MAC per ozono. Un valore MAC è la concentrazione accettabile massima alla quale un essere umano puo' essere esposto per un certo tempo ad un certo agente. Per l'ozono il valore MAC è di 0,06 ppm per 8 ore al giorno, 5 giorni la settimana (ppm = parti per milione). Per un massimo di 15 minuti si applica un valore MAC di 0,3 PPM. Le concentrazioni precedentemente citate sono molto superiori alla soglia di odore a cui l'ozono può essere percepito, quindi le concentrazioni critiche vengono notate rapidamente. Quando le persone sono esposte ad alte concentrazioni di ozono i sintomi possono variare da asciugamento di bocca e gola, tosse, emicrania e restrizione toracica. In prossimita' dei limiti mortali, seguono problemi più acuti. Quando i generatori di ozono piu' grandi sono applicati, distruttori dell'ozono possono essere usati per la distruzione dell'ozono residuo. Come viene Prodotto : A causa del suo tempo di dimezzamento radiattivo relativamente breve, l'ozono viene prodotto sempre sul posto da un generatore di ozono. I due metodi principali di produzione di ozono sono luce-UV e scarica corona. La produzione di ozono per effetto corona è più comune al giorno d'oggi e presenta maggiori vantaggi. Tali vantaggi sono una maggiore sostenibilita' dell'unita', più alta produzione di ozono e maggiore convenienza nei costi.  La radiazione Uv può essere realizzabile dove e' richiesta la produzione di piccole quantita' di ozono (per esempio in laboratori) [3,67]. In questo capitolo verra' descritto soltanto il primo principio accennato. Un'unità di produzione dell'ozono tramite effetto corona consiste nelle seguenti parti: una sorgente di ossigeno, i filtri antipolvere, essiccatori del gas, generatori di ozono, unita' di contatto e distruzione a torcia. Nel generatore di ozono e' presente l'elemento responsabile dell'effetto corona, che fornisce un carico capacitivo. Qui l'ozono è prodotto dall'ossigeno come risultato diretto della scarica elettrica. Questa scarica elettrica rompe la stabile molecola di ossigeno e forma due radicali ossigeno. Questi radicali si possono combinare con le molecole di ossigeno per formare l'ozono. Controllare e mantenere la scarica elettrica, è presente un dielettrico, contenuto in ceramica o vetro. Il calore eccessivo degli elettrodi è raffreddato spesso da acqua di raffreddamento, o da aria. Per la produzione di ozono, può essere usata aria atmosferica (fornita da un compressore) o ossigeno puro (che puo' essere fornita da un generatore di ossigeno, o a volte in bottiglie di ossigeno). Per condizionare tale aria, sono utilizzati essiccatori di aria e filtri per polvere.  Per distruggere l'ozono restante dopo l'uso sono applicati distruttori di ozono. Il meccanismo di un distruttore dell'ozono può basarsi su principii diversi. Di solito viene applicato un catalizzatore, che accelera la decomposizione dell'ozono in ossigeno (per esempio ossido di magnesio).  La produzione di ozono richiede molta energia, e circa il 90 % dell'alimentazione fornita al generatore è utilizzata per produrre luce, suono e calore primario [1,3]. Importanti fattori che influenzano la produzione di ozono sono: concnetrazione di ossigeno come gas in ingresso, umidità e purezza del gas in ingresso, temperatura dell'acqua di raffreddamento e parametri elettrici. Per minimizzare l'energia usata ad un alto rendimento di ozono è importante ottimizzare tali fattori. APPLICAZIONE DELL'OZONO NELL'ACQUA POTABILE : A causa delle sue eccellenti qualità di ossidazione e disinfezione, l'ozono è ampiamente usato per il trattamento dell'acqua potabile. Esso può essere aggiunto in parecchi punti all'interno del sistema di trattamento, come durante la pre-ossidazione, l'ossidazione intermedia o la disinfezione finale. E' solitamente consigliato di usare l'ozono nella pre-ossidazione, prima di un filtro a sacco o di un filtro a carboni attivi (GAC). tali filtri possono rimuovere la materia organica restante dopo l'ozonizzazione (importante per la disinfezione finale). Questa combinazione ha diversi vantaggi: - Rimozione di materia organica e inorganica - Rimozione di micro-inquinanti, come pesticidi - Attivazione del processo di flocculazione/coagulazione-decantazione - Attivazione della disinfezione e riduzione dei sottoprodotti di disinfezione - Eliminazione di odore e sapore Rimozione di materia organica ed inorganica Tutte le sorgenti naturali di acqua contengono materia organica naturale (NOM). Le concentrazioni (solitamente misurate crabonio organico dissolto, DOC) differiscono da 0,2 a piu' di 10 mg/l [6]. NOM provoca problemi diretti, come odore e sapore dell'acqua, ma anche problemi indiretti come la formazioni di sottoprodotti organici di disinfezione, supporto alla crescita batterica nel sistema di distribuzione, ecc. Per la produzione di acqua potabile pura la rimozione dell'NOM e' uno dei principali compiti nel trattamento idirco moderno.  L'ozono, come qualsiasi altro ossidante, riceve raramente una completa mineralizzazione di NOM. La materia organica e' parzialmente ossidata e diventa facilmente biodegradabile. Cio' risulta in una piu' elevata quantita' di BDOC (DOC biodegradabile). Di conseguenza, l'ozono migliora il processo di rimozione dell'NOM ad opera di un filtro posto a valle quando viene usato un pre-ossidante [33,39,40]. In una pubblicazione di ricerca di Siddiqiui e altri [40] viene descritto l'effetto dell'ozono in combinazione con un filtro biologico. Il trattamento combinato risulto' in una riduzione del DOC del 40-60%. La rimozione e' persino piu' efficace quando l'ozono viene usato in combinazione ad un processo di coagulazione. La combinazione di coagulazione-ozono-bio filtrazione risulta in una riduzione del DOC del 64%. Quando viene realizzata solo la biofiltrazione di tenore di riduzione e' pari a solo il 13%. La concentrazione ottimale per la rimozione di materia organica tramite ozono fu un rapporto O3/DOC = 1 mg/1 mg.  La maggior parte della materia inorganica puo' essere eliminata dall'ozono abbastanza velocemte [15,39]. A seguito di ozonizzazione, la bio filtrazione e' necessaria anche per la materia inorganica. Ozonation del il di Dopo, bio- richiesta del è del inoltre di filtrazione della La per il inorganica di materia della La. Vale a dire, l'ossidazione forma composti insolubili che devono essere rimossi durante la fase successiva della depurazione dell'acqua. Pesticidi Micro-inquinanti come gli antiparassitari possono formarsi in acqua superficiale, ma anche il loro contenuto in acqua freatica va aumentando sempre piu'. Gli standard EU per acqua potabile riguardo ai pesticidi sono molto restrittivi: 0.1 µg/l ogni composto[38].  Molte ricerche mostrano che l'ozono può essere molto efficace per l'ossidazione di parecchi antiparassitari. In un impianto di per il trattamento dell'acqua a Zevenbergen (Olanda) è stato dimostrato che tre fasi (immagazzinamento-ozonizzazoone-filtro a carbone attivo granulare (filtro GAC)) sono sufficientemente efficaci e sicure per la rimozione degli antiparassitari/pesitcidi. Da 23 antiparassitari esaminati, 50 % sono stati sufficientemente degradati (80 % di degradazione). La tabella 1 mostra una descrizione degli antiparassitari che sono facilmente degradati dall'ozono. Per gli antiparassitari altamente resistenti, e' raccomandato un dosaggio di ozono piu' elevato, o ozono combinato a perossido di idrogeno. Riduzione dei sottoprodotti di disinfezione e disinfezione migliorata I sottoprodotti di disinfezione (SPD) si formano pricipalmente durante la reazione fra materia organica e disinfettante. La reazione del cloro con la materia organica può portare alla formazione SPD organici clorinati, come i trialometani (THM). L'ozono può reagire anche con la materia organica e formare SPD. Questi sono pricipalmente sottoprodotti di disinfezione organici, come le aldeidi ed i chetoni, che possono essere facilmente degradati in un biofiltro (90-100%). In generale, questi sottoprodotti di disinfezione organici ozono non costituiscono alcun rischio di violazione degli standards dell'acqua potabile, quando l'ozono è usato come pre-ossidante. Per ridurre la quantità di SPD in un sistema di disinfezione convenzionale (disinfezione con prodotti a base di cloro) è importante che il potenziale per formare i SPD rimanga basso. Ciò è spesso espresso come potenziale di formazione dei SPD (PFSPD). Il potenziale per formare i SOD può essere ridotto tramite la rimozione (della maggior parte) dell'NOM, per esempio tramite pre-ossidazione con ozono (ozono-filtrazione). Questa combinazione può abbassare il PFSPD del 70-80%, quando il cloro è usato come disinfettante finale [40]. Ciò interessa il PFSPD per trialometani, HAA (acidi aloacetici) e cloro idrato. L'ozono è un disinfettante più efficace rispetto al cloro, alle clorammine e persino al diossido di cloro. Una dose di ozono di 0.4 mg/l per 4 minuti è solitamente efficace per acqua pretrattata (bassa concentrazione di NOM) [39]. Parecchi studi hanno dimostrato che l'ozono, a differenza dei prodotti a base di cloro, può disattivare i microorganismi resistenti (vedi la pagina di resistenza ai microorganismi). Tuttavia, poichè l'ozono si decompone velocemente in acqua, la sua durata nelle soluzioni acquose è molto breve (meno di un'ora). Di conseguenza l'ozono è meno adatto alla disinfezione residua e può essere usato soltanto in casi particolari (soprattutto in piccoli sistemi di distribuzione). Il cloro ed il diossido del cloro spesso sostituiscono l'ozono come disinfettante finale. L'ozono è molto adatto per la disinfezione primaria (prima della bio-filtrazione). Ciò portera' ad una disinfezione più completa e ad una concentrazione di disinfettante più bassa. Eliminazione di odore e sapore La comparsa di sapore e di odore in acqua potabile può avere parecchie cause. I composti che formano odore e sapore possono essere presenti in acqua grezza, ma possono anche formarsi durante il trattamento dell'acqua. Questi composti possono derivare dalla decomposizione della materia costituente la flora, ma sono normalmente un risultato dell'attività degli organismi viventi presenti nell'acqua [5]. I composti inorganici come ferro, rame e zinco possono anche generare la comparsa di un determinato sapore. Un'altra possibilità è che l'ossidazione chimica (trattamento a base di cloro) conduca ad sapore ed odore sgradevole. I composti responsabili di odore e sapore sono spesso molto resistenti. Ciò rende l'eliminazione un processo molto intenso [33]. Per l'eliminazione di sapore e odore, puo' essere adatta una combinazione di parecchi processi, come ossidazione, aerazione, filtrazione con carbonio attivo granulare (GAC) o filtrazione a sabbia. Solitamente, viene applicata una combinazione di tali tecniche.  L'ozono può ossidare i composti del 20-90% (a seconda del tipo di composto) [6]. L'ozono è più efficace per l'ossidazione dei composti insaturi. Come nell caso dell'ossidazione degli antiparassitari, l'ozono combinato con il perossido di idrogeno (processo AOP) è più efficace dell'ozono da solo. Geosmin e 2-metilisoborneolo (MIB) sono esempi di composti odorosi resistenti spesso presenti nell'acqua. Essi sono prodotti dalle alghe ed hanno una bassa soglia di odore e di sapore. Tuttavia, l'ozono e' in grado di rimuovere tali composti molto efficacemente.

UTILIZZO DELL'OZONO NELL'AZIENDE ITTICHE : 

L’ozono è utilizzato con successo nei processi di trasformazione e packaging dei prodotti ittici. L’ozono può infatti essere utilizzato efficacemente nelle seguenti fasi industriali:• nelle fasi di lavaggio e della lavorazione del pesce (in questa fase si può impiegare infatti acqua condizionata con ozono sia per abbattere gli odori che per disinfettare il pesce aumentandone la shelf life di vari giorni, diminuendo la formazione di ammoniaca derivante dai processi di putrefazione, evitando di lasciare residui come il cloro);
• nelle fasi di depurazione dei prodotti ittici filtratori (quali, ad esempio, cozze, vongole, telline, etc.), ovvero nei passaggi che seguono alla loro raccolta ma che ne precedono le fasi finali di condizionamento pre-commerciale;
• nella fasi di lavaggio e toelettatura esterna di tali prodotti prima della loro immissione definitiva nel circuito commerciale; L’impiego di acqua ozonizzata all’interno del CIP (Clean-in-Pleace) consente di sostituire la fase di risciacquo dei tensioattivi, disinfezione con prodotti chimici e conseguente risciacquo con un unico trattamento con acqua ozonizzata. Questa possibilità comporta per le Aziende enormi risparmi in termini di costi di prodotti chimici e di personale addetto alla pulizia. Itticoltura L’ozono può essere usato nelle acque in ingresso o in ricircolo negli allevamenti, ottenendo un deciso miglioramento della qualità delle acque stesse: 
• Riduzione della carica di batteri, virus, prosozoi e funghi patogeni per i pesci
• Eliminazione delle sostanze colloidali sospese nell’acqua e rimozione delle sostanze organiche dissolte che possono stressare i pesci
• Incremento del tasso di accrescimento (maggiore velocità; nella crescita del pesce) 
• Aumento del fattore di conversione alimentare (fattore di trasferimento alimentare), con conseguente diminuzione della quantità; di mangime somministrata per ottenere lo stesso accrescimento percentuale
• Eliminazione dell’ammoniaca e dei nitriti che possono essere tossici per i pesci L’impiego dell’ozono presenta poi una serie di ulteriori benefici quali :
• Incremento del tasso di accrescimento (maggiore velocità; nella crescita del pesce) 
• Aumento del fattore di conversione alimentare (fattore di trasferimento alimentare), con conseguente diminuzione della quantità; di mangime somministrata per ottenere lo stesso accrescimento percentuale
• Maggior produzione ittica ottenibile con le stesse strutture; (le epidemie causate da un determinato agente patogeno possono causare perdite di produzione che vanno dal 20% sino al 70%)
• Prodotto ittico ottenuto ad un minor costo e quindi più concorrenziale. In itticoltura i risultati dell’applicazione dell’ozono sono sorprendenti in quanto ad esempio si riesce contemporaneamente sia a ridurre enormemente il volume di acqua necessaria per tonnellata di pesce prodotto, e sia a riscontrare che i pesci allevati in acqua depurata assimilano molto meglio il mangime loro destinato, per cui il rapporto di accrescimento del peso in funzione della quantità di mangime fornito è decisamente più favorevole, con l’evidente ritorno economico che ne consegue.