VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ E MODELLAZIONE DI IMPIANTI A FANGHI ATTIVI

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1 VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ E MODELLAZIONE DI IMPIANTI A FANGHI ATTIVI Simone Lippi Ingegnerie Toscane srl Alice Balducci, Michele Cordola, Fabrizio Mancuso Torino, Ottobre 2015

2 Introduzione Dal 2013 il nucleo di Modellazione Processi di Ingegnerie Toscane srl si è maggiormente strutturato con utilizzo di WEST by DHI Il contesto Toscano è caratterizzato da impianti di medie e piccole dimensioni, i cui margini di efficientamento e di capacità depurativa sono verificabili tramite modellazione matematica......l Autorità Idrica Toscana ha introdotto la Modellazione Matematica degli Impianti di Depurazione tra le Best Practice indicate nel Piano d Ambito Toscano recentemente presentato nel serve però un approccio critico ai dati in ingresso. #2

3 Verifiche di Funzionalità - Modellazione Impianti Toscani Acque reflue urbane 1. Dati di portata (carico) 2. Volumetrie di Processo 3. Dinamica dei processi A. Fognatura nera, FA, AE, area sensibile Arno, n 3 linee diverse B. Fognatura mista, FA, AE, area sensibile Arno C. Fognatura mista, FA, AE, area sensibile Arno D. Fognatura mista, SBR, AE #3

4 1. Verifiche Dati di Portata (e Carico) Taratura Misuratori di Portata (A e B) Operazione in grado di ricavare e verificare nel tempo il legame esistente tra il segnale in uscita, corrispondente alla grandezza da misurare, ed il valore della grandezza in ingresso, senza che questo legame possa essere condizionato da eventuali grandezze di influenza #4

5 2. Verifiche Volumetrie e Processi Verifica Portate di Supero (A) #5

6 1. Verifiche Dati di Portata (e Carico) Verifica Ripartizione Portata (A) % Teorica: 25% % Reale: 30 60% % Teorica: 25% % Reale: 20 22,5% % Teorica: 50% % Reale: 20 47,5% Implementazione e validazione dei punti di misura di portata sull impianto Misure di portata su singole linee #6

7 1. Verifiche dati di Portata (e carico) Misuratori Telecontrollati Impianto B: Ingresso Sezione Impianto Biologica Ricircolo Fanghi (2 misuratori) Uscita Impianto Canale di installazione misuratore 4 Canale di installazione misuratore 2 Nuova vasca di denitrificazione Indagini Effettuate Ripartizione Portate Linee DN Portata Ricircolo Miscela Aerata Ripartizione Portate Canale di installazione misuratore 3 (dato medio dai test eseguiti) Portata Ingresso Linee Esistenti 72.2% Portata Ingresso Nuova Linea 27.8% #7 Canale di installazione misuratore 1 Vecchie vasche di denitrificazione

8 Ingresso Vecchia Denitro 1 Ingresso Vecchia Denitro 2 Ricircolo Fanghi 1 (ingresso dall alto sommerso) Sotto Battente alla Linea Esistente Ricircolo Fanghi 2 (ingresso dall alto sommerso) Ricircolo Miscela Aerata Ingresso Nuova Linea in condotta sotto Battente Ingresso Impianto dal fondo del pozzetto #8

9 1. Verifiche Carico e Potenzialità Influenza sulla concentrazione di solidi nelle Ripartizione Ricircoli due linee Portata Ricircolo alle Linee Esistenti Portata Ricircolo alla Nuova Linea 58.0 % 42.0 % #9

10 2. Verifiche Volumetrie e Processi #10

11 2. Verifiche Volumetrie e Processi Linea Nuova Modello Matematico Idrodinamico Rapporto di interscambio N Numero di reattori in serie 1 Q d /Q per ogni reattore 0.85 V totale Volume totale 1020 m 3 V u Volume utile 102 m 3 V d Volume di interscambio 918 m 3 V m Volume morto 92 m 3 t u HRT zona utile 0.22 h t d HRT zona stagnante 2.28 h f 0 f 1 Frazione di fluido che non subisce ritardi Frazione di fluido che subisce un ritardo #11 Litio Uscita nuova denitrificazione t [ore] Li+ (mg/l) Litio N ingresso Numero nuova di reattori in serie denitrificazione Rapporto di interscambio 1.25 per Q d /Q 0.40 t [ore] ogni Li+ reattore (mg/l) V totale Volume totale m V u Volume utile 2175 m V d Volume di interscambio 362 m V m Volume morto m 3 3 T u HRT zona utile h 4 t d HRT zona stagnante h 5 Frazione di fluido che 5 non f subisce ritardi Frazione di fluido che 6 subisce f un ritardo Misure Linee Analitiche Esistenti

12 2. Verifiche Volumetrie e Processi Ripartizione di portate, carichi e ricircoli Volumetrie vasche e zone di interscambio secondo il modello idrodinamico #12

13 2. Verifiche Volumetrie e Processi Verifica Volumi Utili di Processo (C) NITRATO NELL EFFLUENTE DA MODELLO MAGGIORE DI QUELLO MISURATO #13

14 2. Verifiche Volumetrie e Processi Verifica Volumi Utili di Processo (C) PROCESSI BIOLOGICI NEL SEDIMENTAORE #14

15 2. Verifiche Volumetrie e Processi Verifica Portate di Supero (C) 1. Portata di supero ricavata dalle ore di funzionamento delle pompe 2. Impostata portata di supero per seguire la concentrazione di SST in vasca PROBABILE RITORNO IN TESTA DI FANGHI #15

16 3. Verifica Dinamica dei processi Analisi curva di carico (D) Caratterizzazzione oraria dell influente e dell effluente #16

17 3. Verifica Dinamica dei processi Frazionamento influente (C) #17

18 3. Verifica Dinamica dei processi Calibrazione modello Analisi cicli SBR (D) DINAMICA DELLE REAZIONI NEL REATTORE SBR Campionamento sistematico di un ciclo #18

19 Conclusioni Interesse crescente attorno all utilizzo dei modelli matematici La modellazione matematica può essere applicata a tutti gli impianti di depurazione cum grano salis Quando i modelli matematici non riescono a rappresentare il comportamento registrato o ipotizzato, devono essere attivate opportune verifiche in campo. Nella nostra esperienza, la modellazione matematica degli impianti di depurazione deve essere inserita in un pacchetto più ampio di verifiche di funzionalità e analisi di consistenza dei dati operativi e impiantistici #19

20 Grazie Ing. Simone Lippi, PhD Torino, Ottobre 2015 #20