INDICI DI EFFICIENZA DELLA LINEA FANGHI E VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ

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Lazzaro Grossi
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1 INDICI DI EFFICIENZA DELLA LINEA FANGHI E VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ Alessandro Abbà Università degli Studi di Pavia DICAr abba78@unipv.it Matteo Canato Università degli Studi di Brescia DICATAM matteo.canato@unibs.it Pianificazione della gestione dei fanghi di depurazione: dalla minimizzazione al recupero di risorse Castellanza (VA), 28 aprile 2015

2 INDICI DI EFFICIENZA DELLA LINEA FANGHIE VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ Rappresentazione in forma molto sintetica ed immediata delle condizioni di funzionamento e delle prestazioni di un impianto in merito alla linea fanghi Utilità della procedura: benchmarking interno : valutazione delle prestazioni di un generico impianto nel corso degli anni scopo: valutare l efficienza di eventuali interventi da parte del gestore benchmarking esterno : operazioni preliminari per effettuare un confronto tra diversi impianti (inserimento delle medesime informazioni es. produzione e umidità del fango ed attribuzione di pesi uguali per gli stessi indicatori) DEFINIZIONE MARGINI DIMIGLIORAMENTO

3 INDICI DI FUNZIONALITÀ DEGLI IMPIANTI: Metodologia di valutazione INDICATORI Indici di efficacia/efficienza: INDICI VALUTAZIONE FINALE V V 1 V<1 - Efficienza depurativa (D) - Gestione dei fanghi (F) - Consumi di energia (E) - Consumi di reagenti e combustibile (R) - Costi (C)

4 - Individuazione di un periodo di riferimento METODOLOGIA DI ELABORAZIONE DEI DATI GESTIONALI o funzionamento dell impianto in condizioni ragionevolmente stabili o intervallo di tempo nel quale le variabili prese in considerazione (portata, concentrazione dei principali parametri inquinanti, parametri operativi, ecc.) non subiscono variazioni significative - Calcolo dei carichi inquinanti (eventualmente eliminare i giorni di pioggia ed i periodi di funzionamento anomali) - Calcolo dei rendimenti di rimozione Gli indicatori Gestione fanghi Nome indicatore U.M. Simbologia adottata Concentrazioni in uscita SST mg/l C SST Produzione totale di fango kgss/d P fango Rapporto tra SSV e SST nel fango - SSV/SST Umidità % u Quantitativo di fanghi destinato a recupero energetico % % recup. energia Quantitativo di fanghi destinato a recupero di materia % % recup. materia

5 INDICI DI EFFICIENZA GESTIONE DEI FANGHI Produzione di fanghi (F produzione ) Categoria schema impiantistico Produzione attesa pro-capite di fango [gss/ab d] Ossidaz. biol. senza sed I 38 Ossidaz. biol. con sed I 46 Ossidaz. biol. con filtrazione/ chiariflocc. (anche con sed I) 50 Altro 46 Modalità di trattamento (F trattamento ) Valori di umidità attesi: centrifuga 85% Macchinari di tipo nastropressa 80% convenzionale filtropressa 70% Valore attesodi SSV/SST 0,60 0,65 (valore tipico 0,65) Smaltimento finale (F destinazione ) Recupero di materia e di energia

6 PER ULTERIORI APPROFONDIMENTI... ISPRA Rapporto 93/2009 Manuale operativo 2012

7 ESEMPIO IMPIANTI DI UN BACINO PROVINCIALE Impianto Potenzialità nominale [A.E.] Periodo di riferimento gennaio-ottobre gennaio-dicembre gennaio-agosto gennaio-agosto gennaio-agosto A (febbraio-giugno) B (luglio-settembre) A (aprile-agosto) B (gennaio-marzo e sett.-dic.) gennaio-agosto gennaio-dicembre A (maggio-giugno) B (marzo-aprile e luglio-agosto) gennaio-dicembre A (marzo-1/2giugno) B (1/2giugno-1/2settembre) A (febbraio-maggio) B (giugno-agosto) gennaio-ottobre gennaio-agosto gennaio-agosto Impianto Potenzialità nominale [A.E.] Periodo di riferimento A (gennaio-febbraio) B (marzo-agosto) gennaio-dicembre A (gennaio-febbraio) B (marzo-agosto) gennaio-dicembre gennaio-agosto gennaio-agosto A (gennaio-giugno) B (luglio-agosto) gennaio-settembre gennaio-agosto gennaio-agosto gennaio-dicembre gennaio-agosto A (gennaio-maggio) B (giugno-settembre) gennaio-settembre gennaio-settembre

8 1,27 0,98 1,12 0,888 1,00 1,15 1,23 0,93,96 0,93 0,81 0,96 1,02 0,98 1,00 1,01 1,00 1,00 1,16 1,17 1,26 1,33 1,24 1,33 1,51 1,59 2,03 2,50 2,00 1,50 ESEMPIO RISULTATI A.E A.E. < F A.E. > Produzione di fango superiore alle attese (per gli impianti 4, 7-B e 26) A 6 - B 7 - A 7 - B A 10 - B A 12 - B 13 - A 13 - B A 17 - B A 19 - B A 23 - B A 29 - B ,69 0,77 0, 1,00 0,50 0,00 O I 1,40 1,31 1,20 Produzione I I I O OO I O Sovraccarico organico Sovraccarico idraulico I I I I I I I O 0,80 I 1,00 0,60 0,40 0,58 O I 0,85 0,38 0,97 0,60 Fproduzione 0,20 0, A 7 - B 10 - A 10 - B 26

9 INDICI DI EFFICIENZA DELLA LINEA FANGHI ALCUNE CONSIDERAZIONI Utilizzo degli indici di funzionalità: valutazione sintetica dell efficienza della linea fanghi di impianti di depurazione Controllo dell efficienza nel tempo Confronto tra impianti di depurazione differenti Metodologia semplice ed applicabile importanza di raccogliere dati gestionali ed elaborarli in modo corretto Risultati ottenuti utili indicazioni per pianificazioni degli interventi di upgrading

10 INDICI DI EFFICIENZA DELLA LINEA FANGHI E VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ ISPESSIMENTO STABILIZZAZIONE DISIDRATAZIONE

11 VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: PROVE DI ISPESSIMENTO DEI FANGHI BIOLOGICI Obiettivo Valutare la capacità di ispessimento dei fanghi Verifica adottabile In sede di progettazione Individuazione della tecnologia più conveniente In fase di gestione dell impianto Conoscere le proprietà di ispessimento dei fanghi ed intraprendere eventuali operazioni correttive

12 VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: PROVE DI ISPESSIMENTO DEI FANGHI BIOLOGICI Procedura operativa Strumenti: Normale attrezzatura da laboratorio + cilindri graduati(v=8-10l,diam=10-15cm) Personale necessario: 1 operatore Durata: 24 h (fino alla fine dell ispessimento) Parametri da monitorare: Altezza interfaccia e Fango Surnatante Flottato SST X X X COD X X Azoto X X Fosforo X X + eventuali parametri di interesse

VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: PROVE DI ISPESSIMENTO DEI FANGHI BIOLOGICI Risultati ottenibili Andamento dell interfaccia (durata e grado di ispessimento del fango) Altezza interfaccia [cm] 120 100 80 60

13 VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: PROVE DI ISPESSIMENTO DEI FANGHI BIOLOGICI Risultati ottenibili Andamento dell interfaccia (durata e grado di ispessimento del fango) Altezza interfaccia [cm] Andamento livello interfaccia fango-acqua e solidi totali Interfaccia acqua-fango Tempo [ore] Solidi totali fango 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 ST [mg/l] Velocità di ispessimento y Livello dell'interfaccia del fango non condizionato (ispessimento statico) = x [cm] Tempo [ore] 2,500 Surnatante ricircolato Carichi ricircolati Concentrazione [mg/l] 2,000 1,500 1, SST COD Ntot

14 VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: PROVE DI ISPESSIMENTO DEI FANGHI BIOLOGICI Informazioni deducibili -Singola prova tempo ottimale di ispessimento influenza del HRT sull efficacia del processo - Prove condotte in diverse modalità tempo ottimale di ispessimento influenza del HRT sull efficacia del processo Tipo e dose di coagulante - Prove condotte in diversi periodo dell anno Efficienza del processo in diverse condizioni (es. temperatura; scarichi stagionali; )

15 VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: SISTEMI DI DISIDRATAZIONE MECCANICA Obiettivo Valutare l efficienza di disidratazione di diverse macchine (es. diversi tipi di centrifuga, centrifuga vs filtropressa ) Verifica adottabile Fase di progettazione Individuazione del sistema di disidratazione più adatto Sostituzione vs Manutenzione Fase di gestione dell impianto Installazione fissa vs Sistema mobile

16 VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: SISTEMI DI DISIDRATAZIONE MECCANICA Energia Elettrica (E.E.) Acqua Ammortamento Polielettrolita Fango IN Trasporto e smaltimento Fango 24% Personale + Manutenzione Trattamento Biologico

17 Procedura operativa USCITA Fango disidratato Surnatante VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: SISTEMI DI DISIDRATAZIONE MECCANICA Parametri TECNICO/OPERATIVI da misurare/ calcolare Consumodi E.E. kw/m 3 Portate (fangoin, acqua ecentrato) m 3 /h Consumo di condizionante kg/m 3 Indice di cattura dei solidi % Caratteristiche chimico-fisiche centrato (COD, N, P, ST, SV.) Personale necessario: 1 operatore per macchina 1 tecnico di laboratorio (1) Bilancio di Massa (param. tecnicooperativi) mg/l INGRESSO Fango Acqua Polielettrolita Strumentazione: Normale attrezzatura da laboratorio + strumentazione idonea a misurare i consumi elettrici/idrici (qualora la macchina testata ne sia sprovvista) + bilance Durata: 4-5 h (continuo) o Almeno 2 CICLI (discontinuo)

18 Procedura operativa VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: SISTEMI DI DISIDRATAZIONE MECCANICA (2)Aspetti economici (costo totale di trattamento) Energia Elettrica Voci di costo Reagenti (polielettrolita e acqua) Ammortamento Manutenzione Personale Smaltimento fanghi Fabbisogno di ossigeno Trattamento e smaltimento fanghi (centrato) Costo totale di trattamento /m 3 /t

19 Risultati ottenibili VERIFICHE DI FUZIONALITÀ: SISTEMI DI DISIDRATAZIONE MECCANICA Caratteristiche del centrato (surnatante) mg/l Costo totale di smaltimento (varie voci) 0 COD Ntot Ptot ST COD Ntot Ptot ST I campione II campione Parametri tecnico-operativi Qsludge [m3/h] QH2O [%] Cond. [kg/m3] EE [kwh/m3] η Qsludge, QH2O Cond., E.E % 20.0% 20.5% 21.0% 21.5% 22.0%

20 INDICI DI EFFICIENZA DELLA LINEA FANGHI E VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ La gestione della LINEA FANGHI ha un PESO IMPORTANTE in un impianto (operativo, economico, ambientale) MA (in genere) NON RICEVE LA DOVUTA ATTENZIONE da parte dei gestori Le PRESTAZIONI DEI PROCESSI possono essere MONITORATE FACILMENTE (INDICI) e, ALTRETTANTO SEMPLICEMENTE, possono essere individuate le CRITICITÀ ed i POSSIBILI RIMEDI (VERIFICHE)

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