Hera ti insegna un mestiere a scuola Gruppo Hera e Istituto Tecnico Industriale Statale Nullo Baldini di Ravenna.

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1 Hera ti insegna un mestiere a scuola Gruppo Hera e Istituto Tecnico Industriale Statale Nullo Baldini di Ravenna Il percorso Acqua Sessione 2 Descrizione del processo di potabilizzazione e distribuzione Marchi Luca Sala Telecontrollo Fluidi Servizi Tecnici Operations Tecnologie e Sviluppo Direzione Generale Operations Gruppo Hera Ravenna - 15 Marzo 2013

2 AGENDA IMPIANTO DI POTABILIZZAZIONE DI RAVENNA Fonti di approvvigionamento Descrizione del processo di potabilizzazione LA RETE DI DISTRIBUZIONE ED I SOLLEVAMENTI 1

3 IMPIANTO DI POTABILIZZAZIONE DI RAVENNA FONTI DI APPROVIGIONAMENTO Acqua grezza fiume Lamone (A3S) fiume Reno (A3) Canale Emiliano-Romagnolo (tramite fiume Lamone) I fiumi Reno e Lamone vengono utilizzati prevalentemente in inverno e in primavera, quando possono fornire acqua in quantità sufficiente. In estate ed in autunno la portata del fiume Lamone viene integrata dal Canale Emiliano Romagnolo, con effetti positivi anche a livello qualitativo. 2

4 CER Fiume Reno Diga Volta Scirocco Pieve Cesato Fiume Lamone Canale Carrarino Canaletta P.E. Opera di presa Ponte 100 metri Pialassa Canale Fossatone Rete di distribuzione di: Ravenna Alfonsine Fusignano Cervia NIP P.E. 3

5 IMPIANTO DI POTABILIZZAZIONE DI RAVENNA DESCRIZIONE DEL PROCESSO DI POTABILIZZAZIONE CER FIUME LAMONE FIUME RENO Saturazione dell acqua con O2 atmosferico ed ossidazione parziale di alcune sostanze. Rimozione di sostanze facilmente volatili. Biossido di cloro CORREZIONE PH Anidride Carbonica Flocculante Carbone Attivo in polvere GRIGLIATURA AERAZIONE E PRECLORAZIONE SEDIMENTAZIONE OMOGENIZZAZIONE CHIARIFLOCCULAZIONE E ADSORBIMENTO CON CARBONE ATTIVO CANALETTA ENICHEM FILTRAZIONE A SILICE FILTRAZIONE SU CARBONE ATTIVO GRANULARE CORREZIONE PH (idrossido di sodio) DISINFEZIONE (biossido di cloro) Ipoclorito di Sodio CLORAZIONE A BREAK- POINT 4 STOCCAGGIO RETE DI DISTRIBUZIONE

6 Paratoie All inizio dell impianto di potabilizzazione sono presenti due paratoie (una manuale e una motorizzata) che permettono di impedire l ingresso dell acqua grezza nell impianto qualora questa contenga elevati carichi di inquinanti e nei periodi in cui si effettuano manutenzioni. Opera di presa e grigliatura L opera di presa è costituita da una canaletta a cielo aperto in cemento armato, sezione a V, delle dimensioni di 2 m di larghezza, di 1.5 m di altezza e di circa 20 m di lunghezza. L impianto di grigliatura è munito di una griglia in acciaio inox a funzionamento automatico che permette di eliminare i solidi grossolani come stracci, pezzi di legno, frammenti di piante, carta, ecc. Il materiale viene rimosso automaticamente per mezzo di un pettine e viene convogliato su un nastro trasportatore che scarica in un cassone. Il grigliato viene portato e smaltito in discarica. 5

7 Paratoie e opera di presa 6

8 Grigliatura 7

9 Aerazione Avviene in una vasca rettangolare interrata (a cielo aperto) in cemento armato della superficie di 100 m 2. Nella vasca e accessoriata di tubi per la diffusione dell aria insufflata da un ventilatore. L ossigeno contenuto nell aria insufflata satura l acqua presente nella vasca di aerazione e ciò facilita l allontanamento delle sostanze volatili indesiderate presenti nell acqua. L acqua satura di ossigeno inibisce i processi anaerobici che possono svilupparsi in seguito; i batteri anaerobi in carenza di ossigeno producono i solfuri, metaboliti dannosi alla potabilizzazione. 8

10 Vasca di aerazione 9

11 Dosaggio reagenti In uscita dalla fase di aerazione si dosano, in caso di necessità, i seguenti reagenti: biossido di cloro, effettua una prima blanda sterilizzazione dell acqua in presenza di elevati quantitativi di inquinanti per limitare la proliferazione di alghe e flora batterica nelle fasi successive. Acido cloridrico, si usa per diminuire il ph fino a valori ottimali in maniera da limitare il discioglimento dell alluminio dosato nella successiva fase di chiariflocculazione. La solubilità dell alluminio in acqua dipende infatti fortemente dal ph. Se il ph esce dall intervallo , la solubilità cresce rapidamente. Attualmente tale processo è sostituto dal dosaggio di anidride carbonica a monte della chariflocculazione. 10

12 Sedimentazione e Omogeneizzazione La sezione di sedimentazione è costituita da 4 vasche interrate (a cielo aperto) in cemento armato. La bassa velocità dell acqua consente la sedimentazione delle sabbie e delle argille presenti. L operazione di omogenizzazione permette il mescolamento dell acqua con i reagenti che possono essere dosati. Le vasche di sedimentazione venivano utilizzate come vasche di preclorazione. In testa all impianto venivano dosati ipoclorito di sodio e acido cloridrico, attualmente dosati in una vasca dopo la chiariflocculazione. La clorazione a Break Point è stata spostata dopo la chiariflocculazione per limitare lo sviluppo di trialometani. Pompe e vasca di rilancio All uscita della vasca di sedimentazione ed omogenizzazione sono presenti 5 pompe che sollevano l acqua grezza e la inviano ai chiariflocculatori. 11

13 Dosaggio Anidride Carbonica Su una delle condotte di rilancio dal primo sollevamento ai chiariflocculatori viene effettuato il dosaggio di anidride carbonica. Questa viene fornita già allo stato gassoso dal contiguo impianto di produzione e viene dosata mediante un sistema di immissione con canna di iniezione all interno della condotta in modo da facilitarne la solubilizzazione. A valle del dosaggio, lungo la condotta, è installata una stazione per il monitoraggio e la misura del ph (deve diminuire sino a valori prossimi a 7.4 in maniera di limitare il discioglimento dell alluminio dosato per effettuare il processo di chiariflocculazione). 12

14 Avviene in 4 chiariflocculatori tipo accelator della capacità di n 1 da m (250 l/s) n 3 da m (350 l/s) ciascuno realizzati con struttura in cemento armato. La chiariflocculazione comprende le fasi di coagulazione, flocculazione e sedimentazione. Se i materiali in sospensione sono di tipo colloidale, la modesta velocità ascensionale dell acqua non è sufficiente a farli sedimentare, a causa delle piccole dimensioni delle particelle e della spontanea agitazione delle stesse, connessa con la repulsione reciproca sotto l influenza delle cariche elettriche superficiali. La sedimentazione dei colloidi può avvenire soltanto a seguito della destabilizzazione delle cariche elettriche (coagulazione). Questo effetto si ottiene aggiungendo all acqua polidrossiclorosolfato di alluminio ad alta basicità, un agente flocculante che favorisce l aggregazione delle particelle in fiocchi. La formazione di questi fiocchi è detta flocculazione. Il fango prodotto viene allontanato dall impianto attraverso un sollevato che lo invia all impianto di depurazione di Ravenna città. Chiariflocculazione 13

15 Chiariflocculazione e dosaggio di carbone attivo In questa fase se il carico degli inquinanti è elevato (micro e meso molecole organiche, tensioattivi, pesticidi, trialometani) si dosa un certo quantitativo di carbone attivo in polvere che attraverso un processo di adsorbimento permette l estrazione di molecole organiche di una certa dimensione. L adsorbimento a carbone attivo viene successivamente ripreso all interno dell impianto di potabilizzazione. 14

16 Chiariflocculazione 15

17 Impianto stoccaggio e dosaggio Carbone Attivo in Polvere 16

18 Clorazione a Break Point Questa parte dell impianto è costituita da una vasca a cielo aperto (sezione ad L ) in cemento armato sopraelevata, dotata di agitatori, di capacità di 3850 mc. La clorazione a break point è un metodo di sterilizzazione che permette la completa ossidazione dell ammoniaca e delle sostanze organiche presente nell acqua a cloroammine per reazione con una quantità controllata di ipoclorito di sodio. Il mantenimento di un valore di cloro residuo libero pari all 80% del cloro residuo totale è sufficiente a garantire l assoluta sterilizzazione dell acqua. Dal punto di vista sanitario lo svantaggio principale della clorazione risiede nella presenza nelle acque superficiali di sostanza organica con la quale l ipoclorito di sodio tende a reagire formando composti organoalogenati come i trialometani (THM cloroformio, bromodiclorometano, dibromoclorometano e bromoformio), considerati potenzialmente cancerogeni dall' Organizzazione Mondiale della Sanità. E quindi importante ridurre i tempi di contatto tra sostanza organica e ipoclorito per ridurre la formazione di THM i quali vengono successivamente adsorbiti sui filtri a carbone. 17

19 Vasca per Clorazione a Break Point 18

20 Filtri a Silice Le apparecchiature di filtrazione vengono utilizzate per migliorare la qualità dell acqua eliminando tutti i solidi sospesi fini le cui caratteristiche e dimensioni ne hanno impedito la separazione nelle fasi precedenti. La sezione di filtrazione è costituita da due batterie rispettivamente di 10 e 8 filtri (vasche a cielo aperto in cemento armato, altezza dal piano di campagna di 4 m, sezione di ciascuna vasca 40 m 2, spessore del letto filtrante, costituito da silice a granulometria costante, è di circa 80 cm). Sul fondo delle singole vasche sono presenti lastre in cemento armato munite di fori con ugelli per la raccolta dell acqua filtrata. Periodicamente il filtro deve essere lavato per rimuovere i solidi in esso trattenuti; ciò viene realizzato per mezzo di un controlavaggio, insufflando aria al di sotto del letto filtrante per 5 minuti e immettendo successivamente acqua. Nelle sabbie silicee utilizzate, la dimensione dei granuli è di circa 0.85 mm e il coefficiente di uniformità delle particelle è circa 1,4. 19

21 La portata specifica di esercizio dei filtri dipende fortemente dalle caratteristiche dell acqua da trattare e da quelle del filtro; per i filtri a silice la portata di progetto è circa 50 l / s per filtro. Nel corso del ciclo di trattamento di filtrazione si produce un accumulo di sedimento sul letto filtrante; questo causa un aumento della perdita di carico e una conseguente riduzione della portata d acqua filtrata sullo specifico filtro. L intervallo di tempo intercorrente tra due controlavaggi successivi dipende notevolmente dalle condizioni di esercizio, in genere è compreso tra 24 e 75 ore. 20

22 Filtri a Silice 21

23 Filtri a Carboni Attivi Granulari La sezione di filtrazione a carbone attivo comprende 5 batterie ognuna delle quali è costituita da 5 unità filtranti. Le batterie n 1, 2, 3, 4 sono costituite da unità a forma cilindrica posizionate con asse orizzontale, mentre le batterie n 5 e 6 da unità filtranti con asse verticale. L altezza del letto filtrante è così distribuita: - batteria n 1 m 1 (attualmente fuori servizio); - batteria n 2, 3 e 4 m 2; - batteria n 5 e 6 m 3; L intero volume della massa filtrante è circa 850 m 3. Sfruttando le proprietà adsorbenti del carbone attivo viene effettuata la rimozione della sostanza organica presente nell acqua. Il carbone attivo è infatti caratterizzato da una elevata area superficiale per unità di peso (dell ordine dei 1000 m 2 g -1 ); da ciò la sua notevole capacità di adsorbimento, in particolare nei confronti di sostanze organiche ad elevato peso molecolare e di natura non polare e nei confronti dei THM che si formano durante la clorazione per reazione della sostanza organica con ipoclorito di sodio. 22

24 La presenza di torbidità o di solidi in sospensione nell acqua da potabilizzare riduce la capacità di adsorbimento del carbone in quanto, provocando una parziale occlusione della struttura porosa, diminuisce la superficie disponibile per l adsorbimento. E quindi necessario inviare al trattamento su carbone un acqua preventivamente chiariflocculata e fitrata. E necessario effettuare una estrazione delle sostanze che per adsorbimento sono rimaste incorporate nei granuli del carbone. Per ottenere questi risultati si effettua un controlavaggio del filtro ogni giorni. Si procede con un controlavaggio a vapore facendo passare vapore a 120 C per 8 12 ore all interno del letto filtrante per ottenere un estrazione per strippaggio delle sostanze bassobollenti, si sospende il trattamento e si lascia raffreddare il filtro, si effettua un altro controlavaggio con acqua e si rimette il filtro in attività. 23

25 Nelle particelle di carbone si accumulano sostanze inquinanti che non vengono estratte durante il controlavaggio a vapore. Se il carbone, saturo di questi inquinanti, riduce troppo il suo effetto filtrante e deve essere rigenerato con un opportuno trattamento termico. La rigenerazione del carbone viene eseguita ogni mesi presso aziende specializzate. Il carbone viene inserito in forni che raggiungono una temperatura di circa 800 C e in cui c è assenza di ossigeno per evitare la combustione del carbone stesso. In queste condizioni si decompongono tutte le molecole organiche, liberando i granuli di carbone. 24

26 Filtri a Carboni Attivi Granulari 25

27 Dosaggio Soda Caustica e Biossido di Cloro L acqua all uscita dei filtri a carbone deve essere mantenuta incrostante per evitare che corroda le tubature della rete di distribuzione, in parte realizzate in cemento amianto. Bisogna quindi portare il ph al di sopra del ph di saturazione aggiungendo idrossido di sodio. L acqua è stata completamente liberata dagli agenti inquinanti però è priva di disinfettante. Occorre quindi dosare biossido di cloro in concentrazione di ppm che limita lo sviluppo in rete di microrganismi patogeni. 26

28 Stoccaggi L acqua prodotta dall impianto viene stoccata in 3 vasche chiuse, alte 5 m, costruite in cemento armato, 2 x 6000 m 3 e 1x10000 m 3. Queste 3 vasche vengono utilizzate in parallelo, riuscendo così a compensare i picchi di consumo che si verificano e garantendo l approvvigionamento di acqua potabile in caso di brevi interruzioni del funzionamento dell impianto. 27

29 Stoccaggi 28

30 Stazione di sollevamento finale A valle delle vasche di stoccaggio è presente la stazione di sollevamento che consente l invio dell acqua trattata alla rete di distribuzione, mediante 4 condotte: rete sud rete nord centrale cittadina di via Antica Popilia rete industriale. La pressione di alimentazione delle varie reti varia da 3 a 8 bar. 29

31 Stazione di sollevamento finale 30

32 LA RETE DI DISTRIBUZIONE ED I SOLLEVAMENTI La rete di distribuzione del comune di Ravenna viene alimentata da due diverse fonti di approvvigionamento entrambe di Romagna Acque Società delle Fonti Spa: a nord del centro abitato è dislocato l impianto di potabilizzazione delle acque dei fiumi Reno e Lamone mentre a sud viene fornita acqua al punto di consegna in località Mirabilandia. Il layout idrico si configura composto da un anello esterno alimentato principalmente dal NIP e secondariamente dall acquedotto della Romagna. Attraverso tre diverse linee di adduzione, gestite da Hera, viene infatti fornita acqua dal NIP alle località costiere e dell entroterra poste a nord di Ravenna (Marina Romea, Porto Corsini, CasalBorsetti, Sant Alberto e Mezzano) ai lidi sud (Marina di Ravenna, Lido Adriano, Punta Marina, Lido di Classe e Lido di Savio) ed al centro cittadino. Tramite l anello esterno collegato al potabilizzatore e mediante la fornitura di Romagna Acque Società delle Fonti Spa è inoltre possibile alimentare le reti di distribuzione delle diverse località del forese (San Pietro in Vincoli, Roncalceci e Piangipane) dislocate a sud-ovest del territorio comunale. 31

33 Il sistema è inoltre interconnesso alle reti acquedottistiche dei comuni limitrofi di Fusignano, Alfonsine, Russi, Bagnacavallo e Cervia. La configurazione idrica presenta inoltre un secondo anello che garantisce la fornitura idropotabile all interno del centro abitato di Ravenna. Questo è connesso al sistema generale attraverso due centrali di sollevamento dislocate rispettivamente a nord (c/o via Sant Alberto) e sud (c/o via Fusconi) del centro abitato. Nel dettaglio i nodi principali, gestiti da Hera, che permettono l equilibrio distributivo durante il periodo diurno e che garantiscono accumuli nelle ore notturne, atti a garantire il compenso delle richieste giornaliere, sono i seguenti: Sollevamento di Via Fusconi (collegato al nodo di Via della Sacca, luogo in cui convergono le condotte idriche provenienti dal punto di consegna di Romagna Acque Società delle Fonti Spa e dal potabilizzatore NIP, garantisce il corretto approvvigionamento del centro della città di Ravenna permettendo il compenso dei volumi idrici nel periodo diurno), 32

34 Sollevamento di Via Sant Alberto (collegato alla centrale di potabilizzazione permette di gestire i compensi diurni mediante vasche di accumulo e di garantire la corretta pressione di esercizio della rete del centro di Ravenna e dell anello esterno del comune al quale è collegato tra le frazioni di Piangipane e San Michele), Sollevamento Lido Adriano (permette la corretta distribuzione nelle località di Lido Adriano e Lido di Dante), Sollevamento Lido di Savio (permette la corretta distribuzione e la gestione dei compensi a lido di Savio, lido di Classe e Savio), Pensile di Marina Romea alimentato dalle pompe litorali Nord ubicate al N.I.P.(permette la corretta distribuzione e la gestione dei compensi nelle zone costiere e nell entroterra a nord di Ravenna). 33

35 Altri nodi fondamentali per garantire portate e pressioni sufficienti per la corretta e funzionale distribuzione sono i seguenti: Centrale di spinta di Porto Fuori rilancio Lido Adriano (garantisce il corretto approvvigionamento alla centrale di sollevamento di Lido Adriano) non telecontrollata, Centrale di spinta di Via Standiana (garantisce il corretto approvvigionamento di acqua nell entroterra forese), Centrale di spinta di Piangipane Sant Egidio (garantisce il corretto approvvigionamento di acqua nell entroterra a nord di Ravenna e verso la rete di Alfonsine, Fusignano e Bagnacavallo), Centrale di spinta di Lido di Savio (garantisce il corretto afflusso alla centrale di sollevamento di Lido di Savio qualora, nel solo caso di emergenza idrica, l approvvigionamento venga effettuato mediante la condotta proveniente dal NIP anziché attraverso lo stacco sull adduttrice di Romagna Acque) non telecontrollata, Nodo di Via della Sacca (fondamentale per la gestione dei flussi di approvvigionamento verso il centro di Ravenna provenienti dall acquedotto di Romagna e dal potabilizzatore NIP). 34

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37 Grazie per l attenzione