ECOMONDO Rimini - Novembre 2014 LA TECNOLOGIA BIOTHELYS : ESPERIENZE APPLICATIVE DEL PROCESSO DI IDROLISI TERMICA DEI FANGHI WATER TECHNOLOGIES

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1 ECOMONDO Rimini - Novembre 2014 LA TECNOLOGIA BIOTHELYS : ESPERIENZE APPLICATIVE DEL PROCESSO DI IDROLISI TERMICA DEI FANGHI WATER TECHNOLOGIES

2 Sommario 1. GENERALITA 1.1 Principi del processo di idrolisi termica 1.2 Benefici ottenibili 1.3 La tecnologia BIOTELYS 3. IL TRATTAMENTO BIOTHELYS NEL DEPURATORE DI MONZA 2.1 Cronologia 2.2 Schema dell impianto 2.3 La linea di idrolisi 2.4 Principio di funzionamento 2.5 Dati operativi e prestazionali 5. L IMPIANTO DI ESHOLT (UK) 6. CONCLUSIONI 2

3 1. GENERALITA 1.1 Principi del processo di idrolisi termica Fango mantenuto per 30 minuti a 165 C e a 8 bar Fango grezzo Idrolisi termica Fango idrolizzato Solidi volatili Batteri morti Inerti Parete cellulare Volatili idrolizzati Inerti Batteri vivi Inerti idrolizzati Contenuto cellulare Nel fango primario: Solubilizzazione dei solidi volatili Nel fango biologico: Rottura delle cellule e rilascio del protoplasma e dell acqua intracellulari + Substrato degradabile 3 + Disidratabilità

4 1.2. I benefici ottenibili con idrolisi termica + dig. anaerobica Fango gsst/l non idrolizzato THELY S Fango gsst/l sottoposto ad idrolisi termica Miglior disidratabilità...riduzione del volume del fango Viscosità Idrolisi Termica & digestione anaerobica...minimizzazione volume digestore Igienizzazio ne... miglior qualità del fango Incremento della biodegradabiltà del fango...riduzione del fango e maggior produzione di biogas Accelerazione della metanogenesi... idrolisi enzimatica ridotta... minimizzazione Ritorni sulla linea liquami punto di attenzione 4

5 1.3. La tecnologia Biothelys Trattamento biologico anaerobico ( BIO ) preceduto da Sezionedi idrolisi termica ( THELYS ) 5

6 2. IL TRATTAMENTO BIOTHELYS NEL DEPURATORE DI MONZA 2.1 Cronologia Biothelys è stato inserito nella pre-esistente linea fanghi del depuratore di Monza ( AE), con digestione anaerobica a 2 stadi: con 2 digestori primari ciascuno da 7000 m3 + 1 digestore secondario da 2800 m3. Il Cliente nel 2008 (ALSI SpA, ora confluito in Brianzacque SpA) bandisce gara pubblica per effettuare interventi al fine di: -risolvere problemi cronici della linea fanghi, anche aumentandone la potenzialità a AE - eliminare impatto odorigeno, divenuto insostenibile BIOTHELYS!!! +SSV abbattuti + Biogas prodotto Minor volume di digestione richiesto + Secco in disidratazione Estate 2009: aggiudicazione e inizio lavori Maggio 2012: fine lavori ed inizio avviamento Febbraio 2013: inizio gestione congiunta SIBA / BA Marzo 2014: consegna impianto 6

7 2.2 Schema dell impianto kgsst/g kgsst/g kgsst/g 8300 kgsst/g kgsst/g smaltimento Sezioni non modificate Nuove sezioni o sezioni esistenti 7modificate

8 2.3 La linea di idrolisi termica di Monza ACCUMULO (20 m3) E SOLLEVAMENTO AI REATTORI CENTRIFUGAZIONE PRE-IDROLISI: fango 150 g/l REATTORI DI IDROLISI: 2+2 DA 12,5 m3 cad. Capacità massima: kgsst/g SERBATOIO DI ACCUMULO FANGO IDROLIZZATO (30 m3) RAFFREDDAMENTO DEL FANGO 8

9 2.4 Principio di funzionamento dei reattori CICLO DI IDROLISI COMPLETO TEMPO LINEA 1 LINEA 2 REATTORE 1A REATTORE 1B REATTORE 2A REATTORE 2B Caricamento fango Vapore flash in Vapore vivo Reazione Vapore flash out Svuotamento Pausa Caricamento fango Vapore flash out Svuotamento Pausa Caricamento fango Vapore flash in Vapore vivo Reazione Pausa Caricamento fango Vapore flash in Vapore vivo Reazione Vapore flash out Svuotamento Pausa Vapore vivo Reazione Vapore flash out Svuotamento Pausa Caricamento fango Vapore flash in Vapore vivo Impianto che deve tener conto del passaggio da flusso continuo a batch e viceversa (accumuli) CALDAIE VAPORE: R da Kcal/h Cicli gestiti interamente dal PLC (fasaggio, sicurezze impiantistiche, ) Recupero termico! Il maggiore quantitativo di Biogas prodotto in digestione copre ampiamente il fabbisogno di energia termica del Biothelys! 9

10 2.5 Dati operativi e prestazionali - 1 A giugno 2013, 3 giornate consecutive di monitoraggio impianto con funzionamento h24 al fine di: valutare performances di processo (capacità di trattamento, abbattimento SSV, produzione Biogas) PERFORMANCES valutare i costi DI PROCESSO operativi: metano, funzionamento energia elettrica h24 Parametro UM Valore misurato Target Fango biologico avviato all idrolisi kgst/giorno Concentrazione fango idrolizzato gst/l 137,9 128 Consumo specifico vapore Kgvapore /KgST 1,38 1,5 Fanghi inviati al digestore Fanghi in uscita dal digestore (HRT = 18,5 38 C) Frazione di solidi volatili nel fango digerito kgst/giorno kgsv/giorno kgst/giorno kgsv/giorno % 43,6% in media 48,8% max. Tasso specifico di produzione Biogas Nm3/kgSVrimosso 0,731 <53% in media < 56% max. Garanzia contrattuale 10

11 2.5 Dati operativi e prestazionali - 2 DATI OPERATIVI funzionamento h24 Parametro UM Valore rilevato Target Consumo specifico metano (caldaia + combustore) Consumo specifico energia elettrica (impianto idrolisi + deodorizzazione) Nm3/kgSTalimentato al digestore kwh/kgstalimentato al digestore 0,094 0,105 0,195 0,236 I consumi di chemicals (polielettroliti, reattivi osmosi pre-caldaia, reattivi scrubber deodorizzazione, carboni attivi deodorizzazione, reattivi trattamento surnatanti) rilevati da Brianzacque sono analoghi a quanto stimato in sede progettuale. Test BMP (Biochemical Methane Potential), Politecnico di Milano Prove reologiche del fango 11

12 3. L IMPIANTO DI ESHOLT (UK) 12

13 3. L IMPIANTO DI ESHOLT (UK) 13

14 4. CONCLUSIONI Le realizzazioni Biothelys all interno del depuratore di Monza ed Esholt (UK) confermano che la tecnologia di idrolisi termica dei fanghi a monte della digestione anaerobica è vincente e introduce scenari di trattamento diversi da quelli usualmente considerati. Infatti: Possibilità di applicare con efficacia la digestione anaerobica anche in situazioni dove non è mai stata particolarmente adatta: il trattamento dei fanghi biologici di supero che ha dimostrato avere povere rese di riduzione (25-30%) del tenore volatile, fattore che ne ha impedito l applicazione pratica. In presenza di fanghi primari, l applicazione della tecnologia anche solo alla parte biologica comporta un netto beneficio nella riduzione complessiva del fango prodotto dagli impianti di depurazione. Se applicato alla totalità dei fanghi, migliori rendimenti e minimizzazione volume digestione. Bilancio termico positivo, con autosufficienza grazie al biogas prodotto, più che sufficiente le esigenze del sistema. Rimane ancora un aliquota residua da poter essere convenientemente sfruttata per produrre energia elettrica (certificati verdi). Verifica della mancanza di impatti negativi sul funzionamento della linea liquami, aspetto basilare da considerare per tutte le tecnologie di riduzione della produzione fanghi 14

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