Approccio integrato alla gestione dei fanghi di depurazione: l esperienza della Provincia di Trento

Transcript

1 Approccio integrato alla gestione dei fanghi di depurazione: l esperienza l della Provincia di Trento (ing. Paolo Nardelli Agenzia per la Depurazione della Provincia Autonoma di Trento) Feltre, 25 novembre 2011

2 Scenario a metà degli anni 80 Fango 1 + Inerte 3 Fanghi disidratati ( ~16% di SST) Miscelazione Discarica controllata

3 Produzione: ~ ton/anno Discarica 100%

4 Scenario a fine anni 80 Miscelazione con inerte Discarica controllata Fanghi disidratati ( ~16% di SST) Compostaggio in cumuli Riutilizzo in agricoltura o per recuperi ambientali

5 Produzione: ~ ton/anno Compostaggio 20% Discarica 80%

6 Situazione nel 1993 Miscelazione con inerte Discarica controllata Fanghi disidratati ( ~16,5% di SST) Compostaggio in cumuli in ambiente coperto C Essiccamento Riutilizzo in agricoltura Discarica controllata o riutilizzo in agricoltura

7 Produzione: ~ ton/anno Essiccamento 27% Discarica 53% Compostaggio 20%

8 Scenario a fine anni 90 Miscelazione con inerte Discarica controllata Pretrattamento Riutilizzo in agricoltura Fanghi disidratati ( ~17% di SST) Compostaggio in cumuli in ambiente coperto e prima fase aerata C Essiccatori (2) Utilizzo in agricoltura come fertilizzante (ammendante compostato) (legge 748/84 e D.M ) Riutilizzo in agricoltura (54%) o conferimento in discarica controllata (46%)

9 Produzione: ~ ton/anno Essiccamento 63% Discarica 16% Riutilizzo in agricoltura 21% (di cui 16% dopo compostaggio)

10 Situazione nel 2005 (fino ad ora) Miscelazione Discarica Pretrattamento Riutilizzo in agricoltura Fanghi disidratati ( ~18% di SST) Compostaggio fuori provincia C Essiccatori (3) Utilizzo in agricoltura come fertilizzante (ammendante compostato) Riutilizzo in agricoltura

11 Produzione: ~ ,00 ton/anno Essiccamento 81% Discarica 1% Riutilizzo in agricoltura (compreso compostaggio) 18%

12 Situazione dal 2012 Miscelazione Discarica Fanghi disidratati ( ~18% di SST) Pretrattamento Compostaggio fuori provincia C Essiccatori (2) Riutilizzo in agricoltura Utilizzo in agricoltura come fertilizzante (ammendante compostato) Riutilizzo in agricoltura Discarica Ossidazione ad umido (1)

13 Produzione: ~ ,00 ton/anno Essiccamento 49% Discarica 1% Riutilizzo in agricoltura (compreso compostaggio) 18% Ossidazione ad umido 32%

14 INCIDENZA DELLE VOCI DI COSTO Interventi e materiali per manutenzione ordinaria non compresi nei contratti di gestione 6,4% Energia elettrica 4,2% Altri consumi non elettrici 1,3% Telecontrollo 2,3% Altre spese varie 1,1% Trasporto, trattamento e smaltimento di fanghi, sabbie e materiale grigliato 31,0% (di cui 28,7% per fanghi) Contratti con imprese di gestione 53,7%

15 I tre maggiori impegni di spesa 1. Personale 2. Trattamento e smaltimento dei fanghi 3. Consumo di energia

16 2. Trattamento e smaltimento dei fanghi La produzione di biomassa nei depuratori secondo i dati di letteratura KF TASSO DI CRESCITA GIORNALIERO DEL FANGO E ETA DEL FANGO (giorni) , ETA' DEL FANGO INDICE DI PRODUZIONE DI FANGO TASSO DI CRESCITA GIORNALIERA , , I INDICE DI PRODUZIONE DI FANGO 2,0 1, ,1 0, ,1 0, , ,1 0,1 FC (kg BOD 5 /kgssma/giorno)

17 L andamento della produzione di fanghi da depurazione in Trentino negli ultimi 8 anni Fanghi disidratati (ton) Sostanza secca (SST) In % In peso (ton) BOD 5 rimosso (ton) Indice di produzione di fango (SST/BOD5 rimosso) , , , , , , , , , , , , , , , ,63 Totale , ,60

18 COSTI ATTUALI del SISTEMA (2010) 1) Quantità totale prodotta: ton ton ovvero di fango disidratato di sostanza secca 2) Costi di trasporto, totali: (I.V.A. compresa) 3) Costi di trattamento e smaltimento o recupero: (I.V.A. compresa) 4) Costo complessivo: (I.V.A. compresa)

19 COSTI SPECIFICI ATTUALI (2010) 1) Costo di trasporto per tonnellata di sostanza secca: /ton SS 276,72 2) Costo di trattamento e smaltimento o recupero, per tonnellata di sostanza secca: /ton SS 459,40 3) Costo complessivo, per tonnellata di sostanza secca: /ton SS 736,12

20 NUOVI VINCOLI NORMATIVI D.M. 367 del ALLEGATO B, comma 5, lettera h. i fanghi biologici derivanti dagli impianti di depurazione che trattano rifiuti liquidi non possono essere riutilizzati in agricoltura.

21 AZIONI POSSIBILI PER LA LIMITAZIONE DELLE QUANTITA DI FANGO PRODOTTE A. Ottimizzazione dei trattamenti dei fanghi già presenti: 1) Stabilizzazione aerobica: inserimento di alternanza di fasi aerobiche-anossiche 2) Stabilizzazione anaerobica: integrazione con idrolisi preventiva dei fanghi 3) Ispessimento: frazionamento in pre e post - ispessimento 4) Disidratazione finale: installazione di nuove macchine che garantiscano percentuali di sostanza secca superiori B. Diminuzione dalla produzione di biomassa nel reattore secondario

22 Azioni sistematiche già intraprese per la limitazione delle quantità di fango prodotte. A. Ottimizzazione della disidratazione finale: installazione di nuove macchine che garantiscano percentuali di sostanza secca superiori. Obiettivo: elevare la percentuale media di sostanza secca dal 17% al 20%. B. Diminuzione della produzione di biomassa nel reattore secondario. Obiettivo: riduzione del 50% della produzione negli impianti maggiori (con produzioni nette attuali >500 ton/anno di sostanza secca)

23 SCHEMA DI PRINCIPIO DI UN SISTEMA DI IDROLISI BIOLOGICA DEI FANGHI A TEMPERATURA AMBIENTE Ingresso Reattore a Fanghi attivi Decantatore Effluente Reattore di interscambio anaerobico-controllato controllato Fanghi di ricircolo Mixed liquor di interscambio Modulo di separazione solidi Rifiuti, polveri, inerti

24 Sistema di riduzione fanghi sperimentato a Levico Schema di funzionamento

25 Produzione di Fango Cumulativa (ton secco) 1/12/ /12/ /12/ /1/ /1/2009 9/2/ /2/2009 9/3/ /3/2009 6/4/ /4/2009 4/5/ /5/2009 1/6/ /6/ /6/ /7/ /7/ /8/ /8/2009 7/9/ /9/2009 5/10/ /10/2009 2/11/ /11/ /11/2009 PRODUZIONE DI FANGHI 20% RIDUZIONE SENZA CANNIBAL CON CANNIBAL

26 IMPIANTO DI LEVICO FOSFORO TOTALE INGRESSO USCITA 2009 Inf TP Eff TP RISPARMIO DI CLORURO FERRICO = kg TP (mg/l) 05/01/09 20/01/09 04/02/09 19/02/09 06/03/09 21/03/09 05/04/09 20/04/09 05/05/09 20/05/09 04/06/09 19/06/09 04/07/09 19/07/09 03/08/09 18/08/09 02/09/09 17/09/09 02/10/09 17/10/09 01/11/09 16/11/09 01/12/09 16/12/09

27 IMPIANTO DI LEVICO FOSFORO TOTALE INGRESSO USCITA 2010 Inf TP Eff TP TP (mg/l) 05/01/10 20/01/10 04/02/10 19/02/10 06/03/10 21/03/10 05/04/10 20/04/10 05/05/10 20/05/10 04/06/10 19/06/10 04/07/10 19/07/10 03/08/10 18/08/10 02/09/10 17/09/10 02/10/10 17/10/10 01/11/10 16/11/10 01/12/10 16/12/10

28 Energia Totale Consumata a Levico per m³ di Volume Depurato (kwh/m³) Con CANNIBAL kwh/m³ % RIDUZIONE ENERGIA SPECIFICA Dic'05 - Ago'06 Dic'06 - Ago'07 Dic'07 - Ago'08 Dic'08 - Ago'09

29 La chiusura del ciclo, in futuro Ossidazione a umido Co-combustione dei fanghi essiccati in cementeria

30 Ossidazione a umido RAFFREDDATORE Gas (CO 2 ) depurato residuo gassoso fanghi liquidi acqua di supporto fanghi disidratati miscelatore omogeneizzatore pompa ossigeno preriscaldatore REATTORE C 2-15 MPa ore DECANTATORE SEPARATORE GAS LIQUIDO residuo liquido RIMOZ. CATAL. (EVENTUALE) CO-COV COV ritorno al dep. biologico residuo fangoso DISIDRATAZIONE acqua separata estratto minerale finale (residuo solido)

31 Ossidazione a umido Alcuni esempi T [ o C] Tempo [h] Pressione [MPa] Rendim. Rimoz.COD [%] Trattamento Fanghi civili Fanghi industriali Chicago (Zimpro) Bibrist (Zimpro) Chicago Fango primario grezzo Fango misto grezzo Tokohama Valore medio Fango misto (14) 67.7 VeeTech Aria Prove di lab.e pilota (14) 78.2 (Longmont) Ossigeno puro Fango primario grezzo 260 (2.0) Chicago 282 (2.0) (Zimpro) OTR - Riduzione 90% Fango primario grezzo 250 * 78 Prove pilota Fango di supero Autoklav Fango di supero grezzo ,0 70 Loprox Fe +2 u. Chinonb Fango misto * * VerTech (CPU) Fango misto / Autoklav / Fango Osaka Gas Fango * VerTech * Condizioni di saturazione Catalizzatore (ph<2.0) Acque reflue civ. Acqua reflue ind. Catalizzatore

32 L Appalto di Servizio Condizioni generali 1) Importo unitario a base d appalto: 460,00 /ton di SST 2) Quantità annua da trattare: ton/a di SST (± 10%) 3) Durata del servizio: 12 anni + 1 anno per la realizzazione dell impianto 4) Sistema di aggiudicazione: pubblico incanto di tipo europeo ai sensi del D.Lgsl. 163/2006 con valutazione dell offerta economicamente più vantaggiosa.

33 1) Residuo solido: SSV < 5% SST in peso. L Appalto di Servizio Principali requisiti tecnici UMIDITA sul tal quale 50% in peso. Qualità del residuo tale da poterlo conferire in discariche per rifiuti non pericolosi 2) Residuo liquido (da ritornare al depuratore di Rovereto): Sostanza secca totale 300 kg/g COD kg/g P totale 60 kg/g 3) Effluenti gassosi: per 10,0 ton/giorno di sostanza secca totale trattata, e in proporzione per quantità minori Non devono contenere polveri, acido cloridrico, NO X, So X, metalli pesanti, diossine, furani. Altri eventuali inquinanti devono essere inferiori ai limiti di legge.

34 Per maggiori informazioni sull appalto di servizio con trattamento mediante Ossidazione ad umido contattare:

35 Esito della gara Ribasso dell offerta vincitrice: 8% Prezzo unitario netto: /ton 423,20 Importo annuale standard: /anno ,00 (su ton/a trattate) Tempo di realizzazione dell impianto: entro 120 giorni dall ottenimento delle autorizzazioni (V.I.A., A.I.A., concessione di edificare)

36 Caratteristiche dei residui dichiarate 1) Residuo solido: SSV < 5% SST in peso. UMIDITA sul tal quale 30% in peso. Caratteristiche di qualità ampiamente compatibili con i limiti per lo smaltimento in discarica per inerti previsti dalla tabella 2 del D. interministeriale 3 agosto ) Residuo liquido (da ritornare al depuratore di Rovereto): Volume ~ 120 m 3 /giorno SST ~ 96 kg/g COD kg/g P totale 8,4 kg/g N ammoniacale 67 kg/g per 10,0 ton/giorno di sostanza secca totale trattata, e in proporzione per quantità minori 3) Effluenti gassosi: Entro i limiti richiesti. Rimozione catalitica dei composti organici volatili (VOC) e dell ammoniaca.

37 SCHEMA DEL PROCESSO (1/2) FANGHI DISIDRATATI MISCELATORE 30m 3 TRAMOGGIA 9-11%SST ACQUA DEPURATA GRIGLIATURA FINE SERBATOIO INTERMEDIO 15 m 3 SERBATOIO DI STOCCAGGIO 350 m 3 FILTRAZIONE AGITATORE ACCUMULO GIORNALIERO 160 m 3 FILTRAZIONE ALLA SEZIONE AD ALTA PRESSIONE

38 SCHEMA DEL PROCESSO (2/2) DALLA SEZIONE DI ALIMENTAZIONE DEPRESSURIZZATORE residuo gassoso RIMOZIONE GRASSI E POLVERI Gas (CO 2 ) depurato POMPA AD ALTA PRESSIONE 60 m bar ARIA DA PACCO BOMBOLE 900 Nm 3-300bar PRERISCALDATORE OSSIGENO 350 Nmc/h REATTORE C C 10 MPa 1 ora RAFFREDDATORE DEPRESSURIZZATORE DEPRESSURIZZATORE E RAFFREDDATORE DEPRESSURIZZATORE 100 m 3 /g 160 m 3 SEPARATORE GAS LIQUIDO 100 bar 100 C SERBATOIO MISCELA OSSIDATA RISCALDATORE DISIDRATAZIONE acqua separata COLONNA DI STRIPPAGGIO AMMONIACA 100 m 3 /g RIMOZ. CATAL. VOC REATTORE DI PREACIDIFICAZIONE POZZETTO DI RILANCIO 40 m 3 UASB 150 m 3 ritorno al dep. biologico SERBATOIO OSSIGENO LIQUIDO estratto minerale finale (residuo solido) 65% SST

39 Particolari della pompa ad alta pressione - sezione schematica -

40 Particolari della pompa ad alta pressione - spaccato -

41 Pompa ad alta pressione

42 Miscelatore

43 Costruzione serbatoio di stoccaggio

44 Serbatoio di stoccaggio

45 Serbatoio di accumulo giornaliero

46 Serbatoio ossigeno liquido

47 Pacco bombole

48 Preriscaldatore

49 Fase di montaggio reattore

50 Fase di montaggio reattore

51 Fase di montaggio reattore

52 Depressurizzatore e raffreddatore

53 Disidratatrice

54 RISULTATI DEL PRIMO PERIODO DI FUNZIONAMENTO 1. Qualità del residuo solido 1.1. UMIDITA 29,80% (requisito: < 50%) 1.2. SSV/SST 4,2% (requisito: < 5%) 1.3. I dati analitici mostrano che il residuo non è da classificarsi come pericoloso

55 1.4. Il rifiuto rispetta i limiti per lo smaltimento in discarica per rifiuti non pericolosi, ma non tutti quelli per lo smaltimento in discarica di inerti (D.M ) Le eccezioni, nel test di cessione, sono: VALORE RILEVATO (mg/l) VALORE LIMITE (per discarica di inerti) (mg/l) Solidi disciolti totali Solfati DOC 53,2 50 Selenio 0,0139 0,01

56 2. Qualità dei liquami trasferiti al depuratore di Rovereto 2.1. Sintesi dei risultati analitici Data Solidi sospesi (mg/l) COD (mg/l) P totale (mg/l) N Totale (mg/l) 01/08/ , , ,70 04/08/2011 8, , ,20 17/08/2011 5, , ,90 22/08/ , , ,60 29/08/ , , ,00 30/08/ , , ,50 31/08/2011 8, , ,00 Media 13, ,43 10, ,13

57 2.2. Quantità trasferite kg/g Solidi sospesi 0,94 COD 792,22 Fosforo totale 0,77 Azoto 353, Quantità trasferite: valori normalizzati confrontati con i valori esposti in offerta e con i requisiti di gara Valori normalizzati kg/g Valori dichiarati dall Appaltatore kg/g Requisiti a base di gara kg/g Solidi sospesi 0, COD 726, Fosforo totale 0,71 8,4 60 Azoto totale 324,55 66,6 ---

58 3. Qualità degli effluenti gassosi Parametro Concentrazione rilevata (mg/nm 3 ) Limite A.I.A. (mg/nm 3 ) Polveri totali 0,34 45 COT 51, CO NO X SO HF 0,40 4,5 H 2 S < 0,01 4,5 H 2 SO 4 3,60 18 HCl < 0, NaOH 0,90 18 NH 3 0,70 18

59 GRAZIE PER L ATTENZIONE L!