• rifiuti urbani (urban waste)
• microfiltrazione (microfiltration)
• recupero (recovery)
• depurazione (purification)
• chiariflocculazione (clariflocculation)
• zeolite (zeolite)
• riutilizzo (reuse)
• bentonite (bentonite)

Il lavoro della seguente tesi consiste nella sperimentazione, utilizzando strumenti e tecniche di laboratorio, di un processo di depurazione attraverso la realizzazione di una successione di trattamenti di tipo chimico-fisico su rifiuti liquidi in ingresso, al fine di restituire delle acque depurate e con caratteristiche tali da permettere loro un riutilizzo e dei fanghi potenzialmente impiegabili in vari settori.
Lo schema depurativo prevede la messa a punto di una sequenza di trattamenti chimico-fisici, tali per cui l’effluente estratto da uno step viene immesso nello step successivo, fino ad ottenere, come risultato finale, un’acqua depurata; la fase centrale del processo prevede un trattamento di chiariflocculazione mediante l’impiego di minerali argillosi, quali zeolite e bentonite, in qualità di agenti adsorbenti e flocculanti, seguito poi dal trasferimento del liquame trattato in un sistema di microfiltrazione, mediante il passaggio attraverso membrane filtranti. Tutto il processo prevede l’estrazione, al termine di ogni fase, di un'aliquota di acqua trattata ed un'analisi del carico inquinante, per determinare il rendimento depurativo di ciascun trattamento.
Obiettivi di tale lavoro sono stati innanzitutto verificare l’efficacia depurativa della zeolite e della bentonite, sperimentando varie concentrazioni, in modo tale da ricavare la combinazione più efficiente e, allo stesso tempo, più conveniente per ottenere un buon rendimento depurativo; quindi, da un confronto con i rendimenti di rimozione di particolari sostanze contaminanti da parte di agenti adsorbenti e chiariflocculanti già noti al mondo scientifico, valutare la reale possibilità di utilizzare zeoliti e bentoniti, ottenibili da processi industriali, in sostituzione di materia prima acquistata, realizzando perciò un modello di economia circolare, atto alla prevenzione ed alla riduzione della produzione di rifiuti. Infine, valutare la fattibilità dell’intero processo depurativo, in termini di abbattimento di alcune sostanze contaminanti, in modo tale da poter progettare un processo di recupero di rifiuti liquidi urbani ai fini di un loro riutilizzo in vari settori – agricolo, civile o industriale – ai sensi delle normative nazionali vigenti.
La tesi si compone di una parte introduttiva in cui viene affrontato il problema della scarsità di acqua e della necessità di usufruire di risorse alternative, quali ad esempio il riutilizzo delle acque depurate, per poi ampliare il concetto ad un modello di gestione delle risorse ambientali, quello di economia circolare, in contrapposizione al modello lineare, il quale prevede invece lo sfruttamento delle risorse ambientali ed una produzione incontrollata di rifiuti. In questo contesto si collocano sia l’idea di riutilizzare le acque reflue depurate, in uscita dal processo di cui sopra, sia quella del riutilizzo dei fanghi estratti. In aggiunta, gli stessi materiali protagonisti del processo di chiariflocculazione – ovvero zeolite e bentonite – potrebbero avere un ruolo all'interno del modello circolare ideato per tale processo.
Successivamente, dopo aver fornito una panoramica delle conoscenze scientifiche in merito agli utilizzi di zeolite e bentonite nella rimozione di varie tipologie di contaminanti e dei possibili riutilizzi delle acque depurate e dei fanghi estratti, si giunge alla parte centrale della tesi, riguardante la sperimentazione del processo depurativo. Dopo aver effettuato una caratterizzazione del rifiuto in ingresso, per la determinazione delle concentrazioni di inquinanti presenti e dei materiali zeolitici e bentonitici impiegati, viene riportata la descrizione dettagliata di ogni step del trattamento, con relative analisi del rendimento depurativo ottenute dal confronto tra i parametri in ingresso ed i parametri in uscita. La parte conclusiva della tesi comprende l’analisi dei risultati estratti al termine del processo depurativo, condotta mettendo a confronto i parametri con i valori limite contenuti nelle normative corrispondenti determinando, in ultima istanza, la possibile destinazione d’uso del prodotto finale.

The following work consists in the experimentation, using laboratory techniques, of a purification process, through the realization of a succession of chemical-physical treatments on incoming liquid waste, in order to return purified water with characteristics that allow them to be re-used, and sludge potentially usable in various sectors.
The purification scheme provides for the development of a sequence of treatments, so that the effluent extracted from one step is sento to the next step, until the final result is purified water; the central phase of the process involves a clariflocculation treatment through the use of clay minerals such as zeolite and bentonite, as adsorbing and flocculating system, followed by the transfer of the treated sewage intro a microfiltration system, by passing through a series of filter membranes. In each stage the whole process involves the extraction of an aliquot of treated water and an analysis of the pollutant load in order to determine the removal efficiency of each treatment.
First of all, this work aims at verifying the purification effectiveness of zeolite and bentonite, testing various concentrations in order to obtain the most efficient and at the same time the most convenient combination for a good purifying performance; therefore, comparing the removal yields of particular contaminants by adsorbing agents and clariflocculants known to the scientific world, it evaluates the possibility of using zeolite and bentonite, obtainable from industrial processes, as a replacement for purchased raw material, thus creating a circular economy model, in order to prevent and reduce waste production. Finally, this work assesses the feasibility of the entire purification process, in terms of abatement of some contaminants, in order to plan a process for the recovery of liquid urban waste to reuse them in various sectors such as agricultural, civil or industrial in accordance with the current national legislation.
The thesis consists of an introduction about the problem of water shortage and the need to take advantage of alternative resource, such as the reuse of purified water and the concept of an environmental resources management – the circular economy – in contrast with the linear model, which provided for an exploitation of resources and an uncontrolled production of waste. In this context, it is possible to consider the reuse of both purified wastewater, coming out of the above process, and extracted sludge. In addition, the same materials that have the main role in the clariflocculation treatment – zeolite and bentonite – could be part of the circular model designed for this process. Then, after an overview of the scientific knowledge about the uses of zeolite and bentonite in the removal of different types of contaminants and the possible reuses of purified water and extracted sludge, you reach the central part of the thesis, concerning the experimentation of the purifying process. After a characterization of the incoming waste for the determination of the pollutants and of the zeolite and bentonite material, a detailed description of each step of the treatment is reported, with the relative analysis of the purification performances, obtained from the comparison between input and output parameters. The final part includes the analysis of the result extracted at the end of the process, conducted by comparing the parameters with the limit values of the corresponding legislation, defining the possible designated use of the final product.