Il Progetto LIFE BIOCLOC: sintesi

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1 Il Progetto LIFE BIOCLOC: sintesi Cecilia Caretti DICEA CONFERENZA FINALE Prato, 23 febbraio 2017 Cecilia Caretti UNIFI

2 DATI GENERALI Progetto BIOCLOC: BIOprocess ControL through Online titrimetry to reduce Carbon footprint in wastewater treatment Progetto co-finanziato (50%) nell ambito del Programma LIFE+ della UE Budget di progetto: Euro Durata: 42 mesi (Settembre Febbraio 2017)

3 IL CONTESTO L'eccessiva presenza di azoto e fosforo nei corpi idrici superficiali provoca problemi ambientali come l eutrofizzazione delle acque; ciò favorisce la crescita incontrollata di alghe e piante acquatiche, che nel tempo provocano la moria di pesci. Oggi gli impianti di depurazione devono rimuovere non solo gli inquinanti organici ma anche i composti dell'azoto e del fosforo.

4 IL CONTESTO La rimozione della sostanza organica e dell'azoto negli impianti di depurazione avviene principalmente per ossidazione biologica in vasche aerate. Il processo di ossidazione e nitrificazione degli impianti di depurazione delle acque reflue necessita di un elevato fabbisogno energetico per il sistema di aerazione. Ciò determina un importante impatto ambientale e rappresenta una delle principali voci di bilancio economico degli impianti.

5 IL CONTESTO La rimozione dell'azoto è il collo di bottiglia nei processi di trattamento biologico delle acque reflue da un punto di vista tecnico, economico ed ambientale. Perciò, l'ottimizzazione della nitrificazione diventa fondamentale per garantire oltre alla qualità dello scarico anche la riduzione del consumo energetico e la diminuzione dei costi ambientali.

6 IL PROGETTO BIOCLOC La gestione del processo di nitrificazione è dunque un aspetto fondamentale ed una sua ottimizzazione mediante l utilizzo di tecnologie e protocolli alternativi a quelli attuali può comportare notevoli vantaggi, sia in termini economici che di impatto ambientale. In tale ottica nasce il progetto BIOCLOC

7 GLI OBIETTIVI Costruire uno strumento innovativo per il monitoraggio dei processi biologici nei processi a fanghi attivi (biosensore prototipale) Applicarlo nel monitoraggio e controllo delle condizioni operative di un impianto a scala reale (impianto di depurazione di Calice - Gida SpA) Dimostrare la possibilità di ridurre i costi ambientali ed economici del trattamento delle acque reflue

8 IL NUOVO STRUMENTO Titrimetro differenziale per la misura online e in continuo del rateo di nitrificazione Unifi: dimostrata la validità della tecnica di misura West: competenze per assemblare il prototipo

9 TITRIMETRO DIFFERENZIALE ON-LINE IN CONTINUO Si basa sulla titrimetria, cioè sul dosaggio di una soluzione tampone necessaria a mantenere il ph costante. 1. NH ,5 O 2 NO H + + H 2 O + 66 Kcal mol -1 (AOB) 2. NO ,5 O 2 NO Kcal mol -1 (NOB) Nitrificazione Produzione di ioni H + e conseguente abbassamento del ph Dosaggio di soluzione alcalina per il mantenimento del set-point di ph Rateo di nitrificazione proporzionale al dosaggio di soluzione di soda

10 TITRIMETRO DIFFERENZIALE ON-LINE IN CONTINUO Ossidazione Nitrificazione Crescita e decadimento endogeno Idrolisi R2 (non inibito) Ossidazione Nitrificazione Crescita e decadimento endogeno Idrolisi - = Nitrificazione R1 (inibito) Substrato Substrato Inibente Due reattori gemelli sia per funzionamento che per componenti Differenza del dosaggio di soda per mantenere il ph costante nel reattore non inibito e in quello inibito proporzionale al rateo di nitrificazione

11 TITRIMETRO DIFFERENZIALE ON-LINE IN CONTINUO Restituisce in continuo la velocità di nitrificazione permettendo di conoscere in tempo reale lo stato del processo

12 L INNOVAZIONE Non esistono strumenti sul mercato che utilizzano la tecnica della titrimetria in continuo. Non esistono sensori alternativi capaci di fornire la stessa informazione, ovvero il massimo rateo di nitrificazione.

13 IMPLEMENTAZIONE DEL PROTOTIPO Refluo civileindustriale da fognatura m 3 d -1 Fosse settiche + Permeato 400 m 3 d -1 Percolati 375 m 3 d -1 Installazione del titrimetro

14 RISULTATI DEL PROGETTO Implementazione di una nuova strategia di controllo del sistema di aerazione, non più basato su un set point di ossigeno fisso ma sulla reale capacità nitrificante della biomassa dell impianto titrimetro Qualità dello scarico Sala quadro Risparmio energetico Riduzione emissioni di CO 2 Impianto

15 RISULTATI DEL PROGETTO Il rateo massimo di nitrificazione, misurato in continuo, permette una calibrazione più precisa dei parametrici cinetici della biomassa nitrificante rispetto a quella eseguita con i convenzionali test cinetici batch (Batch test) (Titrimeter)

16 RISULTATI DEL PROGETTO Identificazione in breve tempo di eventuali fenomeni di inibizione della nitrificazione. Possibilità di adottare velocemente le necessarie contromisure. Informazioni veloci sulla trattabilità/accettabilità di rifiuti liquidi.

17 LE AZIONI DEL PROGETTO - A.1 Site definition - B.1 Design and construction of the prototype - B.2 Preliminary tests to validate the monitoring strategy - B.3 Development of processes control strategy - B.4 Implementation of control strategy on the demonstration site - B.5 Validation of the performance and optimization of the monitoring and control system - C.1 Technical, financial and environmental assessment of the impact of the project - C.2 Socio-economic impact of the project - D.1 Information to general public and stakeholders - D.2 Networking - E.1 Project management - E.2 Project monitoring - E.3 After LIFE Communication Plan

18 DISSEMINAZIONE Sono state realizzate 16 presentazioni orali a convegni nazionali e internazionali

19 DISSEMINAZIONE Conferenza: LAUNCH CONFERENCE BIOCLOC PROJECT - Prato (Italia), 2 Dicembre 2013; Conferenza: FESTIVAL DELL ACQUA 2013 all interno del workshop Innovazione tecnologica nella depurazione delle acque: BEST PRACTICES EUROPEE - L Aquila (Italia), 10 Ottobre 2013; Conferenza: LIFE SHOWW WORKSHOP Il trattamento e la gestione dei fanghi di depurazione: stato dell arte, normativa e innovazione - Prato (Italia), 8 Maggio 2014; Conferenza: SETTIMANA DELL ACQUA 2015 (World Water Day 2015) - Prato (Italia), 26 Marzo 2015 Conferenza: IWA SPECIALIST CONFERENCE Nutrient Removal and Recovery (NRR) - Danzica (Polonia), 19 Maggio 2015; Conferenza: FINAL CONFERENCE META PROJECT - S.Croce sull Arno - PI (Italia), 18 Giugno 2015; Conferenza: IWA Conference PRAGUE Praga (Repubblica Ceca), 6-9 Settembre 2015; Conferenza: BEST PRACTICE MINISTERO DELL AMBIENTE 2015 Venezia (Italia), 20 Ottobre 2015; Conferenza: ECOMONDO FAIR Rimini (Italia), 3-6 Novembre 2015; Conferenza: BIOSUR FINAL Conference - S.Miniato - PI (Italia), 4 Febbraio 2016; Conferenza: IWA COURSE PALERMO Palermo (Italia), Maggio 2016; Conferenza: LIFE PLATFORM MANCHESTER Manchester (UK), Maggio 2016; Conferenza: LIFE UNIFI Firenze (Italia), 27 Maggio 2016; Conferenza: SIDISA Roma (Italia), 21 Giugno 2016; Conferenza: IWA ECOSTP CAMBRIDGE Cambridge (UK), 30 Giugno 2016; Conferenza: WEF IWA DENVER Denver (USA), 13 Luglio 2016.

20 NETWORKING Sono state attivate collaborazioni permamenti con 8 progetti nazionali e internazionali: BIOSUR (IT) META (IT) IPNOA (IT) SHOWW (IT) SANePLAN (ES) LIVEWASTE (CY) ROEM+ (ES) WATERREUSE (ES) E scambi di informazioni anche con i seguenti progetti: ENERWATER PROJECT - H2020 Framework Programme for Research and Innovation Grant agreement number MINISTERO DELL AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - Programma LIFE - ogramma-life ; CARBALA - FP7-PEOPLE-2011 IRSES Marie Curie Action International research staff exchange scheme.

21 NETWORKING Partecipazione a 7 eventi di networking, di cui due organizzati dal progetto BIOCLOC Conferenza IWA ECOSTP 2014 (Verona), 26 Giugno 2014; Primo evento networking ECOMONDO 2015 (Rimini), Novembre 2015; Primo workshop BIOCLOC presso DICEA (Firenze), 17 Dicembre 2015; Secondo evento networking H 2 O (Bologna), Ottobre 2016; Secondo workshop BIOCLOC presso H 2 O (Bologna), 21 Ottobre 2016; ECOMONDO 2016 (Rimini), 9 Novembre 2016; Incontro all Universitat Autonoma de Barcelona (Barcellona), 7-8 Febbraio 2017.

22 .bioclocproject.eu Grazie per l attenzione