CAPACITÀ PRESTAZIONALI DEI DEPURATORI OPERANTI NEL SISTEMA IDRICO DEI REGI LAGNI. Depuratore Area Nolana - Rilievi Aggiornati al 2010.

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1 CAPACITÀ PRESTAZIONALI DEI DEPURATORI OPERANTI NEL SISTEMA IDRICO DEI REGI LAGNI. Depuratore Area Nolana - Rilievi Aggiornati al (Determinazione ENEA n. 267 / 2006/ D.G.) Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

2 Sommario 1.0 Descrizione del processo Stato di fatto dell impianto Linea Acque Efficienza del processo depurativo Linea Acque Linea fanghi Lavori di revamping del processo depurativo Lavori eseguiti sulla linea fanghi Proposte progettuali Considerazioni conclusive...34 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

3 1.0 Descrizione del processo. Il depuratore Area Nolana è situato in provincia di Napoli nel Comune di Marigliano in località Bosco Estirpato. La superficie dell area che delimita il depuratore è di forma quadrangolare ed occupa circa 20 ettari. La capacità di trattamento è intorno a Abitanti Equivalenti. L impianto tratta reflui in gran parte di origine urbana, provenienti da una fognatura di natura mista (acque nere + acque di pioggia) e in frazione minore reflui industriali provenienti dalla vicina zona industriale Nola-Marigliano. Per la localizzazione dei manufatti si può far riferimento alla Figura 1. Nell area dell impianto si distinguono le diverse strutture in cui si svolge il ciclo depurativo della linea acque e della linea fanghi. Il ciclo di trattamento si basa su processi di abbattimento degli inquinanti di tipo meccanico e microbiologico. In pratica, gli inquinanti contenuti nella corrente idrica sono fisicamente separati per grigliatura, sedimentazione e filtrazione, mentre la frazione di inquinanti in sospensione o disciolti nella matrice liquida vengono trattati con un processo convenzionale a fanghi attivi a coltura sospesa. L attuale lay-out di impianto ricalca il progetto stralcio realizzato dalla Cassa per il Mezzogiorno (CASMEZ) agli inizi degli anni 80, con un successivo significativo ampliamento nel comparto biologico. Infatti, dal 2006, è stato modificato e ampliato il comparto biologico per gli inquinanti azotati (denitrificazione). Nel 2008, è stata aggiunta una sezione finale d affinamento del refluo trattato mediante microfiltrazione (trattamento terziario). Nel corso dell anno 2010 si è ampliato il comparto biologico (4 a Linea Nitro/Denitro). In Figura 2 si riporta l attuale schema di flusso. Per quanto riguarda l afflusso idrico all impianto va detto che il progetto iniziale dalla CASMEZ prevedeva, per la configurazione di impianto allora consegnata (primo stralcio), il trattamento di una portata di influente pari a m 3 /h; mentre il valore di portata media trattabile di progetto al biologico, quando i lavori per l ultimo ampliamento saranno andati a regime (quarta linea), è di m 3 /h. In sostanza i maggiori volumi e le migliorie apportate allo schema iniziane sono servite in gran parte per rendere il processo di trattamento conforme alle più stringenti normative intervenute in epoche successive. Gli interventi effettuati di modifica dello schema iniziale in pratica permettono di abbattere i composti azotati (ammonica e nitrati ), non previsti dal progetto iniziale, e di garantire una maggiore limpidezza delle acque trattate attraveso un processo terziario di filtrazione e disinfezione con Raggi Ultravioletti. Tuttavia la portata media trattata dal depuratore nel periodo di osservazione da parte dell ENEA (2010) è stata di circa m 3 /h, vale a dire del 50% superiore a quella prevista dall ultimo progetto in via di completamento. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

4 Dal punto di vista della produzione di rifiuti da smaltire in discarica vi sono quelli della sezione di pretrattamento (grigliatura), le sabbie e oli dalla sezione di dissabbiatura/disoleatura, i fanghi estratti dai decantatori primari (fango primario) e fanghi dalla sezione di decantazione secondaria (fango biologico o fango secondario). La gestione dei fanghi, come dal progetto CASMEZ, prevede il mescolamento del fango primario e del fango secondario, la successiva digestione anaerobica e la disidratazione finale. Durante la digestione anaerobica il fango viene mineralizzato e parzialmente trasformato in biogas 1 dall azione di microrganismi. Nelle attuali condizioni di funzionamento non vi è produzione significativa di biogas. Le frazioni solide in uscita dalle linee di trattamento fanghi del depuratore sono tutte consegnate a ditte esterne per il conferimento in discarica. Va segnalato che, nell area del depuratore, la Regione Campania ha fatto installare un impianto per il conferimento e pretrattamento del percolato di discarica (capacità massima trattabile 100 m 3 /giorno). Le acque in uscita dal pretrattamento del percolato vengono addotte al trattamento biologico, mentre la frazione solida proveniente dalla sedimentazione della torbida del percolato viene, dopo trattamento, conferita separatamente in discarica. Dal 2009 una parte dell area situata a nord-ovest nel perimetro del depuratore (circa 3 ettari) è stata destinata dal Commissario di Governo per l Emergenza Rifiuti a deposito di Ecoballe ed è attualmente affidata in gestione ad altri enti. Vi è poi un area, in posizione Nord-Est, in passato utilizzata come vasca di accumulo temporaneo di fanghi avente superficie in pianta di circa un ettaro (Vedi Figura 1). Nella Tabella 1 si raffrontano i principali dati di progetto e a quelli effettivamente registrati nel periodo aprile - ottobre Il biogas è una miscela gassosa composta dal 50% 60% CH4, 30% 40% CO2 e tracce di H2 e H2S. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

5 DEPURATORE AREA NOLANA Progetto CASMEZ (stralcio 1986) Dati Gestore 2010 Abitanti Equivalenti [AE] Dotazione Idrica [l/ae] * Consumo Energia El. [kwh/d] Autoprod. Energia El. [kwh/d] Produzione Fanghi [m 3 /d] Tenore di Secco [%] Produzione Sabbie [ton/d] n.d. 6 Produzione Biogas (m3/d) Non Disp. Q media [m 3 /ora] Q max secondario [m 3 /h] Q pioggia [m 3 /h] Caratteristiche del refluo Influente BOD 2 mg/l TSS 3 mg/l Caratteristiche del refluo Effluente BOD mg/l 30 ** 15 COD 4 93 SST mg/l 40** 25 * Coefficiente di afflusso in fognatura 0.8 **Il progetto CASMEZ faceva riferimento ai limiti della tab. A, Legge 319/76: BOD 40 mg/l. SST 80 ml. Gli attuali limiti, definiti dalla Legge 152/06 e s.m.i., sono i seguenti: BOD 25 mg/l, COD 125 mg/l; SST 35 mg/l. Tabella 1 - Confronto tra dati di progetto e i dati medi registrati dal Gestore. 2 BOD5 (Biological Oxygen Demand) misura la quantità di consumo di ossigeno da parte di microrganismi a una temperatura fissata e in un periodo di cinque giorni (BOD5). Tale parametro rappresenta una misura indiretta del contenuto di sostanze organiche biodegradabili nel liquame. Nel seguito si userà la sigla BOD in luogo di BOD5. 3 TSS (Total Suspended Solids) indica la quantità di solidi presenti in sospensione e che possono essere separati tramite mezzi meccanici energici quali la filtrazione sotto vuoto o la centrifugazione di un campione di liquido. Tale parametro si indica anche con l acronimo italiano SST (Solidi Sospesi Totali). 4 COD (Chemical Oxygen Demand) misura la quantità di ossigeno necessaria per la completa ossidazione dei composti organici ed inorganici presenti in un campione di acqua. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

6 N LEGENDA 20 LINEA ACQUE 1a) Collettore f ognario di arrivo 1b) Sollevamento ASI 2) Sollevamento iniziale 3) Grigliatura 4) Dissabbiatura/disoleatura 5) Sedimentazione primaria 6) Sollevamento intermedio 7) Ossidazione 8) Sedimentazione secondaria 9) Microf iltrazione 10) Disinf ezione 11) Sof f ianti aria LINEA FANGHI 12) Digestori anaerobici 13) Post-ispessitori 14) Disidratazione meccanica 15) Gasometro 16) Centrale Termica/Elettrica 17) Torcia b ALTRI IMPIANTI 18) Trattamento percolato 19) Deposito ecoballe 20) Vecchia discarica f anghi a Figura 1 - Vista aerea dell'impianto e ubicazione delle diverse sezioni (immagine del 2008). Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

7 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34 Figura 2 - Schema di flusso dell'impianto

8 2. Stato di fatto dell impianto. Rispetto alla configurazione realizzata dalla Cassa del Mezzogiorno agli inizi degli anni 80, ed in particolare a partire dal 2005, sono stati introdotti alcuni significativi miglioramenti che hanno permesso l adeguamento del processo depurativo alle più stringenti normative sui limiti dei parametri allo scarico. Vi è stato, inoltre, un miglioramento delle condizioni igieniche dell area del depuratore, ottenuto mediante la copertura delle principali vasche con pannelli di alluminio corredati di sistemi di deodorizzazione dell aria aspirata nei volumi coperti. 2.1 Linea Acque I parametri principali da analizzare, sia in fase di progettazione che di verifica di funzionamento sono: i flussi idrici e la concentrazione degli inquinanti. L attuale processo ha subito un potenziamento considerevole del comparto biologico, a partire dalla seconda metà del mese di settembre 2010, con la messa in servizio di una nuova linea biologica ( 4 a Linea Nitro/Denitro). I dati sulle portate idriche di progetto dell attuale configurazione d impianto sono: Portata media oraria di progetto Q m m 3 /h Portata di punta nera 1,5 x Q m m 3 /h Portata di punta al biologico 2,5 x Q m m 3 /h Portata massima di pioggia 5,0 x Q m m 3 /h (progetto CASMEZ) Tabella 2 Parametri attuali di dimensionamento del depuratore Area Nolana A fronte di quanto previsto dal progettista, l impianto registra una portata media in arrivo di circa 3500 m 3 /h, corrispondenti ad un volume presunto di 31,5 milioni di metri cubi all anno. Il dato è in linea con le previsioni del vecchio progetto CASMEZ (anni 80),, mentre contrasta con l analisi contenuta nell aggiornamento del piano d ambito redatto dalla GORI spa nel 2006 per conto dell ATO 3 Sarnese Vesuviano. Infatti, nella parte riguardante i depuratori, si rileva che, secondo lo strumento di programmazione territoriale, la portata per il Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

9 depuratore di Nola dovrebbe attestarsi su un valore di circa 15 Mm 3 per il 2009 e con un valore che non dovrebbe superare i 17,5 Mm 3 nel La variazione giornaliera di portata idrica in arrivo segue un andamento ciclico desumibile dal grafico di Figura 3. Nel grafico vengono riportati i seguenti dati: 1. Portata ammessa al trattamento biologico (trattamento completo - Linea verde) 2. Portata di by-pass del trattamento biologico ( linea magenta). Dal grafico si nota che la portata oscilla nell arco delle giornate di tempo asciutto tra un valore massimo di 3800 m 3 /h, ciò si verifica a partire dalle prime ore del pomeriggio fino alla tarda serata, ed un minimo di 1800 m 3 /h,riscontrato intorno alle ore 3 del mattino. La portata diminuisce a partire dalla mezzanotte, mentre dalle prime ore del mattino Il flusso di reflui fognari rapidamente aumenta per riposizionarsi intorno a mezzogiorno al valore massimo giornaliero che viene mantenuto per circa ore nel corso della giornata. Facendo riferimento invece ad un periodo più ampio, si può analizzare l elaborazione dei dati medi giornalieri acquisiti nel periodo marzo settembre Dal grafico riportato in Figura 4 si evince che numerosi eventi di pioggia si sono registrati nel periodo marzo- maggio 2010, con frequenti attivazioni del bypass del trattamento biologico e del bypass generale di impianto. Va detto che il depuratore non ha, nell attuale configurazione di gestione, una linea dedicata al trattamento delle acque di pioggia, ne è dotato di sistemi di contenimento dei picchi di portata (equalizzazione). Infatti, il liquame viene sollevato e avviato al trattamento senza sistemi di accumulo o bilanciamento del carico idraulico o inquinante, come si può desumere dal grafico della portate trattate al biologico e delle portate di bypass (figure 3 e 4). Dal grafico sulle portate medie (fig.4) si vede che solo a partire dal mese di agosto 2010 si sono pressoché azzerati i by-pass di tempo asciutto. In Figura 5 si illustrano gli andamenti dei volumi mensili mediamente trattati. In Figura 6 gli stessi dati sono riportati come portate medie orarie e confrontati con le potenzialità di progetto dell impianto. Infine, si riportano in Figura 7 i volumi trattati negli ultimi 10 anni. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

10 Figura 3 Andamento della portata istantanea nel periodo 20 settembre 20 ottobre 2010 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

11 m 3 /h Volumi giornalieri marzo-settembre Q totale 7000 Q biologico Q bypass biologico 6000 attivazione bypass generale /2 10/3 20/3 30/3 9/4 19/4 29/4 9/5 19/5 29/5 8/6 18/6 28/6 8/7 18/7 28/7 7/8 17/8 27/8 6/9 16/9 26/9 6/10 m 3 /g Figura 4 Andamento della portate medie giornaliere nel periodo marzo- settembre 2010 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

12 m 3 /mese Volumi mensili marzo-settembre comparto biologico by-pass biologico totale marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 Figura 5 Volumi medi mensili in arrivo all impianto m 3 /h Portate medie marzo-settembre Portata massima al Biologico progetto CASMEZ comparto biologico by-pass biologico totale Portata media nera di progetto CASMEZ m 3 /g marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre Figura 6 Portate medie in arrivo all impianto Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

13 Figura 7 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

14 Figura 8 - Schema delle attuali portate massime trattabili dal depuratore In sintesi, le modifiche effettuate negli ultimi anni hanno avuto lo scopo di adeguare l impianto alle più stringenti recenti normative sulle acque trattate, più che mirare ad un effettivo potenziamento della quantità di reflui trattabili. Nella fig. 8 si riportano le portate massime nelle diverse sezioni di impianto nella attuale configurazione di esercizio del depuratore. Fino al 2005 l impianto di Nola realizzava il processo di depurazione a fanghi attivi in due vasche di ossidazione del volume di 5970 m 3 ciascuna (Figura 9). A partire dal 2005 si è realizzata una suddivisione delle vasche di ossidazione ricavando un volume per l abbattimento delle sostanze azotate. Successivamente sono stati realizzati due nuovi bacini di trattamento biologico (III e IV linea di Nitrificazione e Denitrificazione), un quarto sedimentatore secondario ed un nuovo settore di trattamento finale di microfiltrazione e disinfezione con lampade a raggi ultravioletti ( vedi Figura 10 e Tabelle 3 e 4) 5. In sintesi, gli interventi effettuati sul comparto di trattamento biologico hanno permesso di introdurre il settore di abbattimento dei composti azotati. La modifica ha comportato un periodo transitorio di circa 5 anni in cui si è diminuita la capacità netta totale di trattamento del comparto ossidativo, dedicato all abbattimento delle sostanze organiche carboniose. Con la messa in servizio della 3 a e 4 a Linea Biologica, è stata recuperata, quasi integralmente, la capacità in termini di portata media nera di progetto trattabile dal comparto biologico, come di seguito riportato: 5 Gli interventi hanno avuto un costo complessivo di circa 15 milioni di Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

15 Capacità comparto Biologico del Progetto CASMEZ Q m m 3 /h Capacità comparto Biologico del Progetto ( 4^ linea) Q m m 3 /h Capacità effettiva che Dovrebbe avere il Biologico 6 Q m m 3 /h Nel grafico di Figura 11 sono riportati i valori di portata media nera di progetto assunti per il dimensionamento dell impianto e delle successive modifiche. Tali valori sono confrontati con le stime di portata media della GORI (Piano d ambito ATO 3) e con i valori di portata media in ingresso nel periodo marzo-settembre Foto 1 - Nuove strutture della vasca di nitro-denitro (giugno 2010) Foto 2 Strutture in calcestruzzo del quarto sedimentatore secondario 6 In base alla portata media nera effettiva registrata nell ultimo periodo. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

16 Figura 9 Schema di funzionamento del comparto biologico fino al 2005 Figura 10 - Modifiche al comparto biologico dal 2005 al 2010 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

17 Volumi da progetto CASMEZ ( ) Volumi attuali (da settembre 2010) Vasca ossidazione n m m 3 Vasca ossidazione n m m 3 Vasca ossidazione n. 3 (2006) m 3 Vasca ossidazione n. 4 (2010) 3570 m 3 Comparto pre-denitrificazione vasca n. 1 Comparto pre-denitrificazione vasca n. 2 Comparto pre-denitrificazione vasca n. 3 Comparto pre-denitrificazione vasca n m m m m 3 Tabella 3 - Volumi delle varie sezioni del comparto biologico Volumi da progetto CASMEZ ( ) Volumi attuali (da settembre 2010) Ossidazione m m 3 Denitrificazione m 3 Tot. Comparto Biologico m m 3 Sedimentazione secondaria 3 x m 3 4 x m 3 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

18 Tabella 4 Volumi totali del comparto biologico m 3 /h progetto CASMEZ stime GORI progetto 3a linea biologica progetto 4a linea biologica portata media marzosettembre 2010 Figura 11 Confronto tra i valori di portata media di progetto e le portate in arrivo In conclusione, il comparto biologico presenta oggi una non sufficiente ridondanza, prevista in fase progettuale per impianti di questo tipo. L attuale portata media effettiva è di circa il 50 % superiore a quella media di progetto (in pratica coincidente con la portata di punta nera trattabile al biologico). Pertanto, al gestore, anche nella nuova configurazione entrata in servizio alla fine del mese di settembre 2010, manca la necessaria flessibilità e un corretto sovradimensionamento che garantirebbe un sufficiente margine di affidabilità e continuità del servizio depurativo senza eccessive difficoltà. Va detto altresì che il gestore, per un corretto sviluppo della flora batterica denitrificante, ha dovuto modificare il quantitativo di fanghi ricircolanti nell impianto, innalzando sensibilmente la concentrazione di Solidi Sospesi nel comparto ossidativo. Infatti, il parametro Solidi Sospesi Totali (SST) nel comparto ossidativo è passato da una concentrazione prevista dai progettisti CASMEZ di 3,5 4 g/l a 5 7 g/l del Progetto della 4 a linea biologica. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

19 Quest ultimo motivo pone i sedimentatori primari e secondari in condizioni di funzionamento sensibilmente più gravose rispetto all iniziale progetto della CASMEZ; questo comparto rappresenta un fattore limitante nell incremento di capacità e nella flessibilità prestazionale dell intero depuratore. Su tale argomento vanno considerate anche le ulteriori difficoltà gestionali legate al reperimento di siti per il conferimento dei rifiuti. Per questo motivo, nel corso del 2010, l impianto ha accumulato fanghi nel comparto biologico fino a raggiungere concentrazioni tre volte superiori a quelle di progetto, dell ordine di g/l di SST in vasca di ossidazione. Si evidenzia che durante gli eventi di pioggia o in occasione di picchi di portata si verificano trascinamenti di materiali solidi che provocano, in maniera ricorrente, l intasamento di diverse sezioni del depuratore con perdita di efficienza dell intero processo (vedi Foto 3). Per questo motivo le griglie fini, installate, nel corso del 2006 in breve tempo andarono fuori uso e, sottoposte a completa revisione, attendono oggi la risoluzione delle problematiche del comparto per la rimessa in servizio, come illustrato in Figura 12. Foto 3 - Anomalo accumulo di solidi nelle linee biologiche Figura 12 - Schema del comparto di grigli Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

20 Continuano inoltre a permanere le criticità sul sistema di grigliatura grossolana a monte del sollevamento iniziale, in assenza delle griglie a pulizia manuale istallate dalla CASMEZ a protezione delle coclee di sollevamento. Tali griglie, rimosse in passato per difficoltà di gestione, non sono state più rimesse in servizio. Nel settore di sedimentazione primaria si riscontra una scarsa efficienza. Si riportano in Tabella 5 gli ultimi dati medi mensili del settore (settembre 2010). Abbattimento Medio Effettivo Abbattimento Medio di Progetto (CASMEZ) Solidi Sospesi Totali 30% 60% Solidi Sedimentabili 41% 90% Tabella 5- Efficienza del comparto di sedimentazione primaria Infine, va accennato alla problematica di contaminazione da E.coli del refluo in uscita dal trattamento finale. Il fenomeno è essenzialmente dovuto al trascinamento e precipitazione dei solidi presenti nella corrente in uscita dal depuratore e veicolati dal Bypass del Biologico, come si evince dallo schema esemplificativo riportato in Figura 13. Tale problematica comporta lo sporcamento della vasca di clorazione in cui avviene la disinfezione finale. IN Trattamenti Primari Fanghi di ricircolo By-pass del Biologico Trattamenti Secondari e Terziari Disinfezione Out Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

21 Frazione di liquame scaricata in by-pass al trattamento biologico Fi Figura 13- Trascinamento dei fanghi nella vasca di clorazione finale In sintesi, l incremento di potenzialità conseguito con la messa in servizio della nuova linea biologica di trattamento ha permesso di osservare ad oggi, i seguenti miglioramenti: azzeramento dei bypass al biologico in tempo asciutto; limitazione dei bypass in occasione di pioggia. In realtà, già dal mese di maggio 2010, il gestore ha cercato di limitare gli sfiori attraverso un miglioramento della sedimentabilità dei fanghi ottenuta con il dosaggio di polielettroliti. In Tabella 6 sono riportati i volumi idrici trattati biologicamente e quelli scaricati in by-pass nel periodo marzo-settembre % 25% 20% 15% 10% 5% 0% marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 Mese marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 giugno 2010 luglio 2010 V biol (mc) agosto 2010 settembre 2010 V bypass (mc) Figura 14- Volumi scaricati in bypass del trattamento biologico V tot (mc) % sfiorata 24,42% 23,42% 21,45% 14,82% 8,91% 0,09% 12,32% Tabella 6 - Volumi trattati con indicazione del contributo di by-pass del trattamento biologico Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

22 3. Efficienza del processo depurativo 3.1 Linea Acque. Le determinazioni analitiche periodiche prodotte dal gestore ed i controlli degli organi competenti testimoniano, nel complesso, una buona efficienza del processo depurativo della linea acque. Nei grafici di seguito riportati (Figure 15-18) sono illustrati gli andamenti dei principali parametri macrodescrittori del processo depurativo rilevati dal gestore, confrontati con i risultati delle analisi eseguite dall ARPAC (BOD, SST, N-NH 4 ). È necessario chiarire, a riguardo, che i valori riscontrati dal gestore si riferiscono a campioni medi prelevati da un campionatore automatico nel corso delle 24 ore, mentre i controlli ARPAC si riferiscono a campioni medi istantanei prelevati al momento del sopralluogo. Il parametro microbiologico E.coli, che, in occasione dei prelievi effettuati nei mesi di giugno e luglio 2010 e luglio 2009, è risultato al di sopra dei limiti tabellari. In tali occasioni, inoltre, si è evidenziata una discrepanza tra quanto dichiarato dal gestore e quanto rilevato dall ARPAC, solo in parte giustificabile con le diverse modalità di campionamento. Data Prelievo Esito Esito Lab. Gestore 13/05/2010 Regolare Regolare 15/06/2010 Non regolare per il parametro E.coli (ufc/100ml) Regolare (E.coli 300 ufc/100ml) 08/07/2010 Non regolare per il parametro E.coli (ufc/100ml) Regolare (E.coli 1800 ufc/100ml) 03/08/2010 Regolare Regolare 13/09/2010 Regolare Regolare 05/10/2010 Regolare Regolare Tabella 7 Controlli ARPAC nel periodo aprile- ottobre Ancora, è opportuno segnalare che il solo parametro E.coli non è indice, dell efficienza dell intero processo depurativo ma, piuttosto, del funzionamento della sola fase di disinfezione finale; per essa, il progetto iniziale prevedeva l utilizzo di cloro come agente disinfettante. Il Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

23 recente orientamento della letteratura tecnica sconsiglia l utilizzo di tale agente, che dà luogo, come sottoprodotto della disinfezione, a composti organo-alogenati potenzialmente cancerogeni. Il depuratore Area Nolana, adeguandosi a tali orientamenti, ha messo in servizio dal 2008 un sistema di disinfezione a raggi UV, lasciando la possibilità di aggiungere ipoclorito di sodio solo per le portate provenienti dal bypass al biologico. A differenza del cloro, tuttavia, i raggi UV, pur presentando l indubbio vantaggio di non avere tossicità residua derivante dalla formazione di composti organici clorurati, hanno lo svantaggio di non costituire un agente disinfettante persistente, in quanto la disinfezione avviene solo localmente al passaggio dell effluente attraverso i banchi di lampade. Tale circostanza non esclude la possibilità di ricrescita batterica per occasionali contaminazioni a valle della sezione di disinfezione ed in caso di bypass al trattamento biologico. Infine, è doveroso evidenziare che il valore massimo riscontrato dall ARPAC (10 4 UFC/100 ml) è tra circa mille e centomila volte (Metcalf & Eddy ) inferiore alle concentrazioni di E.coli mediamente presenti in un refluo non trattato, che, secondo dati di letteratura, varia nell intervallo UFC/100ml. mg / l Concentrazioni medie di BOD marzo-settembre Concentrazione BOD in ingresso di progetto 323 mg/l BOD ingresso (dati medi gestore) BOD uscita (dati medi gestore) BOD uscita (ARPAC) BOD uscita (limite di legge) 0 marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 Figura 15 - Andamento del parametro BOD Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

24 mg / l Concentrazioni medie di SST marzo-settembre Concentrazione SST in ingresso di progetto 485 SST ingresso (dati medi gestore) SST uscita (dati medi gestore) SST uscita (ARPAC) SST uscita (limite di legge) marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 Figura 16 Andamento dei Solidi Sospesi Totali mg / l Concentrazioni medie di N-NH 4 marzo-settembre N-NH4 ingresso (dati medi gestore) N-NH4 uscita (dati medi gestore) N-NH4 uscita (ARPAC) N-NH4 uscita (limite di legge) 10 0 marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 Figura 17 Andamento del parametro Ammoniaca Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

25 UFC / 100 ml Concentrazioni di Escherichia Coli in uscita marzo-settembre E.Coli uscita (valori medi gestore) E.Coli uscita (valori max gestore) E.Coli uscita (ARPAC) E.Coli uscita (limite di legge) marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 Figura 18 Andamento dell Escherichia Coli nell effluente finale Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

26 3.2. Linea fanghi I fanghi di supero estratti dai sedimentatori secondari, misti ai fanghi primari, vengono inviati alla linea fanghi per il trattamento di digetione stabilizzazione e disidratazione (Figura 19). Figura 19 Rappresentazione schematica della rimozione dei solidi dalla linea acque Il progetto CASMEZ prevedeva la stabilizzazione dei fanghi mediante digestione anaerobica a caldo (a temperatura C), con successivo recupero energetico del biogas prodotto in fase di digestione, mediante centrale termica e produzione di energia elettrica. In sintesi, le fasi di cui si compone la linea fanghi sono elencate nel seguito: Trattamento fanghi : pre-ispessimento ; digestione anaerobica; post-ispessimento; disidratazione meccanica mediante centrifuga. Recupero energetico: stoccaggio biogas; desolforazione biogas; produzione energia termica; produzione energia elettrica La condizione attuale delle apparecchiature della linea fanghi è sostanzialmente identica a quella riscontrata agli inizi degli anni Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

27 Figura 20 - Rappresentazione schematica delle principali componenti della linea fanghi, con l indicazione di quelle fuori esercizio In particolare, si evidenziano i seguenti aspetti salienti: 1. Uno dei due digestori è fuori esercizio da diversi anni a causa della rottura degli elementi meccanici per la miscelazione dei fanghi; anche il gasometro è fuori esercizio da diversi anni. Per motivi di sicurezza i Vigili del Fuoco ne avevano prescritto una capacità massima di 500 m 3 afronte di un valore di progetto m 3. Nel luglio 2010 il Gestore, ha effettuato prove di riempimento del gasometro con aria compressa al fine di verificare la tenuta del sistema. Tali prove hanno dato esito negativo principalmente a causa dei notevoli fenomeni di corrosione delle strutture metalliche di fondo. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

28 Foto 4 Gasometro 2. Il desolforatore, per la purificazione del biogas, è fuori servizio da anni e, come risulta dai sopralluoghi e dalla documentazione tecnica prodotta dal Gestore, si presenta in uno stato di diffuso degrado. Foto 4 Sulla sinistra si osservano le tre unità di desolforazione (v. particolare che evidenzia il degrado e la diffusa corrosione delle parti metalliche). Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

29 3. La centrale termica per la produzione di acqua calda per il riscaldamento dei fanghi è fuori servizio e parzialmente smantellata. Secondo la documentazione tecnica prodotta dal Gestore, la centrale è stata fermata nel marzo 1996, a seguito di prescrizione della competente Unità Sanitaria Locale. La presenza di componenti contenenti fibra di amianto ha reso necessario lo smontaggio della pannellatura delle caldaie, delle guarnizioni dei bruciatori e delle linee di tubazioni. Foto 5 - Vista esterna della centrale termica Foto 6- Centrale termica. Particolare degli interni 4. Il settore di produzione di energia elettrica è fermo da gennaio Il settore è composto da tre motori alimentabili a biogas o da gas di rete, derivati dalla modifica di motori navali. Per effetto delle problematiche sopra evidenziate, l intera linea fanghi si presenta Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

30 in condizioni ben lontane dalla configurazione iniziale di progetto e dalle condizioni prescritte dalla normale pratica tecnica e dalla letteratura scientifica per impianti di questo tipo. La digestione anaerobica dei fanghi avviene in un solo digestore, anziché due, ed a temperatura prossima a quella dell ambiente esterno, anziché termostatato a C. Ne consegue una capacità di trattamento ed una efficienza molto ridotta rispetto a quella di progetto. Va, inoltre, segnalato che una eventuale avaria dell unico digestore funzionante potrebbe comportare il rischio di fermo totale della linea fanghi, con conseguenze sull intero processo depurativo. Foto 7 - Interno della centrale elettrica Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

31 Bilancio di solidi marzo-settembre 2010 kgss / mese fanghi prodotti fanghi smaltiti marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010 Figura 21 Confronto tra le quantità di fango prodotto e smaltito Dai dati medi riscontrati, la quantità di fanghi in uscita dalla digestione anaerobica, nell ultimo quadriennio è pari a t/anno, notevolmente inferiore a quanto previsto dal progetto CASMEZ (circa t/anno).7 Per quanto riguarda il biogas prodotto esso è trascurabile e nei momenti in cui si presentano sacche di gas provenienti dalla digestione a freddo esse vengono bruciate attraverso in una torcia alimentata con una fiamma pilota sostenuta da bombola di GPL, per il fuori esercizio del gasometro. D altra parte, va osservato che, al costo di 130 /t, l onere che il Gestore dovrebbe teoricamente sopportare per lo smaltimento dell intera produzione di fanghi da progetto CASMEZ ammonterebbe a circa , cifra prossima all intero canone annuo di gestione corrisposto dalla Regione. 7 Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

32 4.0 Lavori di revamping del processo depurativo 4.1 Lavori sulla linea acque. Il depuratore Area Nolana si è dotato negli annni che vanno dal 2005 al 2010 di una serie di migliorie sulla linea acque riassumibili nella seguente tabella: Descrizione Lavori di Manutenzione Straordinaria Anno inizio lavori Importo ( ) Interventi di abbattimento dell azoto (Terza Linea) Sollevamento iniziale canale di by-pass Canale Industriale Grigliatura Filtrazione Finale e Debatterizzazione a linea trattamento biologico,. (I lavori sono stati ultimati nel 2010) Tabella 8 - Sintesi dei principali lavori eseguiti dal 2005 ad oggi 4.2 Lavori eseguiti sulla linea fanghi Nel periodo di osservazione dell impianto da parte di ENEA ( ) non sono stati eseguiti lavori che hanno inciso significativamente sulla risoluzione delle problematiche evidenziate. Permangono, pertanto tutte le problematiche già analizzate nella descrizione dello stato di fatto. Le attività eseguite sui diversi settori vengono elencate in maniera sintetica nella seguente tabella: Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

33 Settore Stato Efficienza Lavori effettuati Pre-ispessimento Non esercibile 0 % Nessun Lavoro Digestione Fuori uso uno dei due digestori. 50 % Nessun Lavoro Post-ispessimento In esercizio 100% Nessun Lavoro Gasometro Fuori uso 0% Ricognizione. Prove di tenuta Desolforatori Fuori uso 0% Ricognizione. Smantellamento tubazioni esterne in PVC Centrale Termica Fuori uso 0% Ricognizione. Smantellamento gruppi di spinta. Cogeneratori Fuori uso 0% Ricognizione. Smantellamento pompe di ricircolo su torre di raffreddamento. Disidratazione meccanica Fuori uso una delle due centrifughe 60% Nessun Lavoro 4.3 Proposte progettuali. Tabella 9 Sintesi delle principali attività eseguite sulla linea fanghi Tra le attività svolte nel 2010 vanno menzionate le seguenti proposte progettuali presentate dall ATI per affrontare le principali problematiche distinte in tre fasi; Fase Descrizione Importo ( ) Note 1 Interventi urgenti Portata media di progetto m 3 /h 2 Primo ampliamento Portata media di progetto m 3 /h 3 Secondo ampliamento Interventi per l essiccamento termico dei fanghi e incremento della capacità di trattamento per le portate di pioggia Tabella 10 Stima dei costi previsti dall ATI per l adeguamento dell impianto Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34

34 5. Considerazioni conclusive Il depuratore Area Nolana ha presentato, nell aprile 2010, una condizione critica di funzionamento, legata essenzialmente all incapacità di addurre al trattamento completo tutta la portata in arrivo. Tale situazione avveniva, in maniera pressoché quotidiana, nelle ore di punta di afflusso idrico fognario. Il completamento, fine settembre 2010, della nuova linea biologica (4 linea di trattamento) fa ritenere che l impianto abbia raggiunto una capacità sufficiente a trattare tutti i volumi in arrivo in condizioni di tempo asciutto. Tale affermazione deve essere presa con la dovuta cautela, non essendo ancora disponibili dati consolidati sul processo a regime, e soprattutto perché il dato della portata media effettivamente registrata in ingresso al depuratore è di circa il 50% superiore rispetto alla portata idrica di progetto. Tale situazione è indicativa della mancanza di una sufficiente ridondanza di vasche ed apparecchiature della linea acque in grado, in caso di manutenzione straordinaria o avaria, di permettere al gestore di assicurare il servizio depurativo senza eccessive complicazioni e senza scadimento dell efficienza del processo. Per quanto riguarda la linea fanghi, la digestione anaerobica è in condizioni critiche di funzionamento per il fuori servizio di molte apparecchiature e sezioni di impianto. La sezione di recupero energetico del biogas è dismessa da anni. Va osservato che i fanghi e gli altri materiali solidi di rifiuto sono conferiti tutti in discarica. La crisi che oggi affligge la disponibilità di siti di conferimento in Campania si riflette in vario modo sul depuratore. A tal proposito, i dati analizzati hanno mostrato che le quantità di fango smaltite sono state inferiori rispetto a quanto previsto in fase di progetto. Il mancato allontanamento di fango dalla linea acque è stato confermato dall incremento dei parametri caratteristici del comparto biologico ben oltre i valori di progetto. In conclusione, la linea fanghi richiede una importante azione di rifunzionalizzazione e ammodernamento. I indagine effettuata e la documentazione tecnica esaminata mostra che il recupero delle linee di trattamento fanghi e di recupero energetico renderebbe necessario lo smantellamento e la sostituzione di interi settori deteriorati ed in condizioni ormai irrecuperabili. Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre di 34