Newsletter luglio Funzionamento del titrimetro

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1 Newsletter 3 31 luglio 2015 LIFE+ Environment Policy and Governance project application - contract LIFE 12 ENV/IT/ PRIMI RISULTATI DELLA SPERIMENTAZIONE Funzionamento del titrimetro Descrizione delle prove Parametri monitorati durante i test Primi risultati 12 IWA Specialised Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment Plants ECOMONDO 2015 PRIMI RISULTATI DELLA SPERIMENTAZIONE Completata la fase di avviamento del prototipo, è iniziata l'attività sperimentale vera e propria. Sono state condotte una serie di prove sperimentali tramite l utilizzo del titrimetro differenziale on-line con l obiettivo di confrontare il rateo massimo di nitrificazione fornito dal prototipo (output del titrimetro) con quello ottenuto dal bilancio di massa. Il titrimetro è stato fatto lavorare nelle stesse condizioni operative delle vasche di ossidazione di Calice. In questo modo è stato possibile analizzare l efficienza di tale strumento come sistema di monitoraggio in continuo, capace di permettere interventi tempestivi di modifica delle condizioni operative all interno della vasca biologica, in particolare ottimizzando la concentrazione di DO nelle vasche di ossidazione-nitrificazione per ridurre conseguentemente il consumo energetico del sistema di aerazione. Funzionamento del titrimetro Lo scopo del prototipo è quello di fornire in continuo la velocità di nitrificazione sfruttando le tecniche titrimetriche. Queste prevedono il dosaggio di un titolante per mantenere costante il valore del ph della miscela aerata. Il rateo di dosaggio del titolante risulta proporzionale al rateo del processo che determina una variazione del ph. Essendo la nitrificazione un processo che produce ioni H+ che determinano un abbassamento del ph, per mantenere il ph costante è dunque necessario dosare una soluzione basica (soda nel nostro caso). Poiché altri processi, contemporanei alla nitrificazione, possono causare variazioni di ph, il prototipo prevede l utilizzo di due reattori identici fatti lavorare in condizioni operative analoghe ad eccezione dell introduzione in uno dei due di un inibente del processo di nitrificazione (Allilthiourea, ATU). Così operando la differenza di dosaggio di soda nei due reattori (uno inibito e l altro non inibito) sarà direttamente legata alla velocità di nitrificazione, secondo la formula seguente: 1/5

2 Descrizione delle prove Ogni prova titrimetrica effettuata ha previsto delle operazioni in sequenza analoghe per ogni test. Dopo aver eseguito la pulizia dei reattori, degli ugelli e delle sonde, si controlla il funzionamento delle tubazioni di adduzione e di spurgo del fango. Preparate le soluzioni da dosare, le cui concentrazioni sono state ottimizzate nel corso della sperimentazione, si avvia il test titrimetrico. Durante la prima fase della prova i reattori sono alimentati entrambi con solo substrato ammoniacale, al fine di verificarne il comportamento gemellare; inizialmente dunque la differenza dei dosaggi di soda nell unità di tempo sarà prossima allo zero. Una volta inibito il Reattore 1 ha inizio la seconda fase e, secondo il criterio precedentemente descritto il sistema valuta il rateo massimo di nitrificazione raggiunto. Terminata la prova, si scaricano i dati dal software WS-Scada; la rielaborazione consente di ottenere i dosaggi cumulati di NaOH e gli andamenti di ph e DO in funzione del tempo. Parametri monitorati durante i test Durante le prove sono stati monitorati i seguenti parametri: Solidi sospesi totali: la concentrazione di solidi in ingresso ai reattori deve essere la stessa presente in vasca di ossidazione dell impianto. In caso negativo si svolge la pulizia totale del pilota. Andamento ph: scelto il set-point del ph, una volta dosato ATU, si noterà che il reattore non inibito non muterà il suo andamento di ph; in quello inibito, invece, il ph diminuirà meno velocemente, e dunque si registrerà un dosaggio di soda inferiore. In caso negativo si procede con la verifica della funzionalità del dosaggio con eventuale taratura delle pompe, con la pulizia degli ugelli e la produzione di nuove soluzioni a diversa concentrazione. Andamento DO: analogamente al precedente, si osserverà, tra i due reattori, una diversa frequenza di consumo e risalita di DO nell'intervallo di oscillazione, ed un differente dosaggio di acqua ossigenata, inferiore nel reattore inibito. In caso negativo si procede alle medesime operazioni di controllo. 2/5

3 Azoto ammoniacale: dopo l inibizione, viene determinato l azoto ammoniacale in uscita dei due reattori per effettuare il bilancio di massa. Occorre aspettare il tempo necessario per la stabilizzazione del rateo. Sono anche monitorati i dosaggi delle soluzioni titolanti e la stima del rateo massimo di nitrificazione. Primi risultati Per poter confrontare l output del titrimetro con il rateo di nitrificazione ottenuto dal bilancio di massa, sono stati ottimizzati e corretti fattori che nel corso del tempo hanno influenzato i test effettuati. La durata delle prove è stata variabile, fino ad un massimo di 4 giorni circa. Nel corso della sperimentazione sono state ottimizzate le concentrazioni dei titolanti ed è stato modificato il set-point di DO, da 1,5 mg/l a 0,5 mg/l, in base ai risultati ottenuti. Di seguito si riporta l output grafico di un tipico test svolto con il titrimetro. Si osserva che nella prima fase, finché i due reattori sono alimentati entrambi con solo substrato, le pendenze dei dosaggi di soda sono giustamente coincidenti; a seguito dell inibizione in R1 si nota, invece, una diminuzione della pendenza. L inibizione dell attività nitrificante comporta infatti una minor produzione di ioni H+, una più lenta discesa del ph ed una conseguente diminuzione del dosaggio di soda necessario a mantenere il ph costante. 3/5

4 La rielaborazione dai dati (ogni 60 minuti) permette di definire l andamento del rateo di nitrificazione [mg h-1] in funzione del tempo [min] così come definito dalla formula [1]. La prima nuvola di dati ha media pari a zero, coerentemente con il comportamento gemellare dei reattori a cui consegue un identico dosaggio di soda; la seconda nuvola invece si alza, poiché a seguito dell'inibizione del primo reattore, la differenza dei dosaggi di NaOH aumenta ed il rateo calcolato coincide con quello del processo di nitrificazione. I test svolti durante i primi sei mesi di sperimentazione hanno restituito risultati stabili, replicabili e variabili in funzione delle condizioni operative tra 3 e 15 mgn- NH4+ h-1. Il parametro operativo maggiormente influente sul valore del rateo è la temperatura del fango di ossidazione. La differenza percentuale tra i ratei output del prototipo e i ratei da bilancio di massa è stata sempre mediamente inferiore al 10%. Dopo aver dunque validato l'affidabilità delle misure del prototipo, nelle prossime fasi del progetto è prevista la definizione di un controllo ottimale del sistema di aerazione delle vasche di ossidazione dell'impianto. 12 IWA Specialised Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment Plants Dal 6 al 9 Settembre 2015 si terrà a Praga nella Repubblica Ceca la 12 IWA Specialised Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment Plants. Questo evento è rivolto alla comunità di professionisti, al mondo accademico e agli operatori ed offre una buona occasione per discutere delle problematiche teoriche e pratiche nell'ambito delle sessioni di studio della Conferenza, dei workshop e permette di visitare i vecchi e nuovi e moderni impianti di Praga e Pilsen, rappresentativi del settore delle acque reflue nella Regione. Un poster del progetto BIOCLOC sarà presentato alla Conferenza. 4/5

5 Powered by TCPDF ( ECOMONDO 2015 Dal 3 al 6 Novembre 2015 si terrà a Rimini ECOMONDO 2015, la 19 Fiera Internazionale del recupero di materia ed energia e dello sviluppo sostenibile che rappresenta la piattaforma di riferimento per il bacino del Mediterraneo dedicata alle principali strategie europee ed internazionali sull'ecoinnovazione e la trasformazione del rifiuto in risorsa. Tra i focus espositivi anche quello sul Ciclo idrico integrato con Global Water Expo la nuova sezione espositiva dedicata a tutte le fasi della filiera del ciclo idrico integrato delle acque, dalla captazione alla restituzione all ambiente con focus sugli aspetti tecnologici qualitativi e quantitativi a riguardo di captazione, potabilizzazione, distribuzione, fognatura, depurazione e smaltimento o riuso. Durante la rassegna il progetto BIOCLOC sarà presente con uno stand espositivo con materiale divulgativo ed interattivo. Il personale del progetto fornirà spiegazioni sul progetto, sul suo contributo innovativo e sullo stato di avanzamento della sperimentazione. Nella giornata di venerdì 6 Novembre, sarà svolta una presentazione orale del progetto all interno del workshop Global Water Expo - Standard method and online tool for assessing and improving the energy efficiency of wastewater treatment plants (Sala Global Water Expo, ore 14-17). 5/5