Comune di Carrara REL.01 PROVINCIA DI MASSA-CARRARA

Transcript

1 Comune di Carrara PROVINCIA DI MASSA-CARRARA POTENZIAMENTO DELL IMPIANTO DI DEPURAZIONE DI FOSSA MAESTRA EFFICIENTAMENTO RESA ENERGETICA E DI PROCESSO PROGETTO DEFINITIVO REL.01 Relazione Tecnica Generale Il Progettista Ing. Giovanni Craparo Il Responsabile del Procedimento Ing. Gianfranco degl Innocenti CONTROLLO DI GESTIONE DATA PROGETTO Commessa I REV N. DATA NOTE FIRMA CDC 10F02D01 Articolo Codice POI/POT Id COMM 231 CUP CIG

2 Sommario 1. Premessa Caratteristiche dell'impianto esistente Problematiche di processo e funzionali per l'impianto attuale Interventi previsti nel presente progetto Selettore anaerobico Installazione tappeto poroso a bolle fini Implementazione del sistema di disinfezione finale Potenziamento del sistema di disidratazione dei fanghi Copertura delle aree cassoni per ridurre le emissioni odorigene I carichi in ingresso di progetto Adeguamento impianto di depurazione Fossa Maestra - Elenco Nuove Apparecchiature Impianto elettrico Pag. 2/17

3 1. Premessa Il presente progetto definitivo si pone come obiettivo l efficientamento della resa energetica e di processo dell impianto di depurazione di Fossa Maestra (Carrrara) mediante l ammodernamento della componente tecnologica di alcune sezioni di impianto quali il comparto biologico, la disinfezione finale e la disidratazione dei fanghi. Inoltre, particolare attenzione è stata posta all aspetto ambientale, con specifico riferimento al contenimento delle emissioni odorigene, in quanto l impianto di depurazione in oggetto sorge in un area circondata da abitazioni civili e strutture commerciali. 2. Caratteristiche dell'impianto esistente L'impianto di depurazione a servizio della fognatura civile, mista, del Comune di Carrara, in località Fossa Maestra, è costituito dai seguenti manufatti : 1. Esterni all'area d'impianto, in sinistra idraulica del corso di acque superficiali denominato" Fossa Maestra": Vasca di laminazione (volume di circa 1400 m3); Sollevamento di testa. 2. All'interno dell'area d'impianto, in destra idraulica della Fossa Maestra : Grigliatura fine; Dissabbiatore a pista; Ossidazione e nitrificazione, in due bacini "a pista" (Oxidation Ditch) aventi ciascuno una volumetria di 1800 mc ed equipaggiati ciascuno con N 4 rotori ad albero orizzontale (spazzole Kessner) ciascuno per una potenza di 30 kw; Sedimentazione secondaria, costituita da N 2 bacini a pianta circolare, diametro 28.0 mt, superficie complessiva: 1230 mq; Vasca di contatto finale, volumetria: 450 mc; Ispessitore dinamico tipo "Tavola Piana"; Stabilizzazione aerobica in una terza vaca identica alle due di ossidazione; Disidratazione meccanica dei fanghi con nastropressa. La portata media di tempo asciutto è di 318 mc/h, mentre la massima trattata al biologico in tempo di pioggia è pari a 700 mc/h. La portata di punta in tempo asciutto si attesta sui valori di 477 mc/h (pari a 1,5*Qmn). Le portate eccedenti i 700 mc/h, dopo i pretrattamenti di grigliatura fine e dissabbiatura, vengono sfiorate e fatte convogliare in una vasca circolare (ex-ispessitore), detta vasca a pioggia, all interno della quale è prevista la disinfezione prima dello scarico nel ricettore finale (fiume Parmignola). Pag. 3/17

4 Il ciclo di trattamento è un classico sistema a fanghi attivi in cui il comparto biologico è costituito da n.2 bacini a pista del tipo Oxidation Ditch che rappresenta una tecnologia molto datata e non prevede una specifica fase di denitrificazione. In ciascun bacino è presente un setto divisorio interno intorno al quale si sviluppa un moto circolatorio impresso dai quattro rotori ad asse orizzontale. In teoria, nella porzione di volume fra un rotore ed il successivo si dovrebbe creare una zona anossica nella quale si dovrebbe ottenere anche la denitrificazione dell'ammoniaca. In pratica, il processo è di difficilissima regolazione perché la velocità del moto della miscela aerata non è regolabile in funzione degli obiettivi di processo. Pertanto, al fine di realizzare anche una fase di denitrificazione, l'impianto è stato gestito, negli anni passati, con i seguenti criteri: I due bacini "a pista" sono stati fatti funzionare in serie anziché in parallelo, come originariamente previsto (questa condizione idraulica è stata ottenuta grazie ad un apposita apertura nella parete divisoria delle due vasche); I rotori di aerazione del primo bacino sono stati temporizzati, per avere dei cicli di sicura anossia e, quindi, di abbattimento dei nitrati. 3. Problematiche di processo e funzionali per l'impianto attuale Nella configurazione sopra brevemente descritta, l impianto riesce a garantire i limiti prescritti per l'autorizzazione allo scarico (tabella 1 e tabella 3, allegato 5, decreto legislativo 152/2006). L'unica problematica di processo è costituita dallo sporadico superamento del limite per gli SST in uscita. Infatti, lo SVI della miscela aerata è sempre molto elevato (raramente scende al di sotto dei 200 c.c/gr) e questo può rendere problematico il funzionamento dei sedimentatori per quanto essi siano largamente dimensionati. Infatti, le velocità di risalita risultano: alla portata media: 0.26 mc/mq per ora; alla portata di punta in tempo di pioggia: 0.53 mc/mq per ora. In queste condizioni, anche con fango di pessime caratteristiche di sedimentabilità si riesce quasi sempre a mantenere la concentrazione degli SST in uscita entro il limite di legge di 35 ppm. Ci si pone, tuttavia, il problema di come migliorare le caratteristiche di sedimentabilità del fango. A tale riguardo, si ritiene che le cause della cattiva sedimentabilità del fango siano sostanzialmente le seguenti: Frequenti carenze di ossigeno nella seconda vasca di ossidazione (la prima funziona più da reattore anossico che da vasca di ossidazione); Assenza di un selettore anaerobico, per un sistema che, per quanto modificato (perché adesso le due vasche di ossidazione funzionano in serie e non in parallelo) è stato ideato per un perfetto reattore " total mixed liquor" Se a queste considerazioni si aggiunge che la resa in ossigeno per kwh consumato delle vecchie "spazzole rotanti" è decisamente inferiore (meno della metà) di quella che si potrebbe ottenere adottando un sistema d'insufflazione d'aria a bolle fini e che la manutenzione di tali aeratori è piuttosto problematica (per le frequenti rotture delle "allette" portate Pag. 4/17

5 dagli alberi motore) è chiaro che l'intervento prioritario che le stesse circostanze suggeriscono è quello d'intervenire sul sistema di ossidazione e sul sistema di funzionamento del reattore biologico, fermi restando i volumi disponibili. Nell ottica di efficientamento dell impianto, obiettivo che il presente progetto si pone, altre problematiche sono rinvenibili nel sistema di disinfezione finale e nel sistema di disidratazione. Per quel che riguarda il primo dei due, negli ultimi anni, con particolare riferimento al 2014 e 2015, sono stati registrati alcuni eventi di superamento dei limiti di Escherichia Coli ammessi dal D.lgs 152/2006 riportato nella nota 4 alla tab. 3 Allegato 5 (<5000 UFC/100ml). Anche se, molto probabilmente, tale problematica sarà già arginata grazie all efficientamento di processo del comparto biologico, si prevede altresì l installazione di un sistema di debatterizzazione a raggi UV al fine di scongiurare alcun superamento dei suddetti limiti. Per quel che riguarda il sistema di disidratazione fanghi, invece, l impianto è attualmente dotato di una nastropressa che, pur essendo ancora in grado di raggiungere ottime percentuali di secco, è al termine della sua vita utile. Inoltre, come è noto, la nastropressa è caratterizzata da una discontinuità del ciclo di funzionamento e da elevati costi di gestione. In aggiunta, con l utilizzo della nastropressa, il personale addetto all impianto è soggetto ad un notevole impegno operativo e sottoposto ad odori ed emanazioni di ammoniaca che inevitabilmente si sviluppano durante le operazioni di pressaggio. Alla luce di ciò, il presente progetto definitivo prevede di potenziare il sistema di disidratazione mediante l installazione di una centrifuga ad alto rendimento mantenendo l esistente nastropressa solo come unità di riserva. Infine, come anticipato nelle premesse, l impianto di depurazione di Fossa Maestra è posizionato in una zona urbanizzata e ciò fa si che le emissioni odorigene siano un importante problematica da arginare. Pertanto, il presente progetto si pone, altresì, l obiettivo di ridurre le suddette emissioni prevedendo delle apposite coperture delle aree di stoccaggio ed accumulo dei rifiuti di processo (grigliati, fanghi ecc.). Pag. 5/17

6 4. Interventi previsti nel presente progetto Alla luce delle problematiche esposte nel paragrafo precedente, il presente progetto prevede i seguenti interventi: Selettore anaerobico, ricavato all interno di una delle due vasche biologiche, lasciando comunque la possibilità alle suddette vasche di poter funzionare sia in serie che in parallelo; La sostituzione del sistema di aerazione esistente con una rete di distribuzione aria a bolle fini, alimentata da una batteria di soffianti, e l installazione di mixer sommersi di circolazione; Implementazione del sistema di disinfezione finale mediante l inserimento di un sistema di debatterizzazione a raggi UV; Potenziamento del sistema di disidratazione dei fanghi mediante l installazione di una centrifuga ad alto rendimento al posto dell esistente nastropressa che continuerà a svolgere la sola funzione di riserva; Copertura delle aree di stoccaggio dei cassoni con la realizzazione di apposita struttura al fine di contenere le emissioni odorigene Selettore anaerobico La soluzione di aggiungere allo schema di processo un selettore anaerobico rappresenta un accorgimento specifico per favorire la formazione di fanghi di buona sedimentabilità, dal momento che quest ultimo è risultato essere il principale problema di processo dell'impianto attuale. Il ruolo del selettore anaerobico è quello di limitare nell intero impianto il numero dei batteri filamentosi a vantaggio dei batteri fiocco formatori, al fine di evitare fenomeni di bulking filamentoso. Il bulking è un fenomeno nel quale la predominanza dei batteri filamentosi fa si che essi si diramino oltre il fiocco stesso, fino ad interagire con altri fiocchi circostanti. Ciò, se da un lato produce un effluente molto limpido, con pochi solidi sospesi dispersi, dall altro causa difficoltà di compattazione, sedimentazione ed ispessimento del fango secondario. Si avrà quindi una bassa concentrazione del fango sedimentato ed alti valori dell indice del fango SVI. Il selettore è una vasca in cui si ha il primo contatto (con tempi di residenza idraulica di circa 20 minuti) fra i microrganismi dal ricircolo fanghi e la portata di acque da trattare che ha un carico inquinante relativamente alto: è qui che avviene la cattura del COD da parte dei microrganismi ed una prima fase di degradazione biologica del substrato. Ciò che favorisce la crescita dei batteri fiocco formatori nel selettore è la loro maggiore velocità nella cattura del substrato ed il fatto che, a differenza dei filamentosi sono in grado di ricavare energia anche in assenza di ossigeno mediante l utilizzo o di nitrati per l ossidazione del substrato (in questo caso il selettore sarebbe anossico) o di polifosfati presenti nel protoplasma cellulare (selettore anaerobico). Quindi, l'assenza di ossigeno, insieme con il forte rapporto F/M (Food/microrganism), favorisce la crescita dei batteri flok forming che son in grado di catturare comunque il substrato per poi demolirlo in condizioni più favorevoli. Di conseguenza, quando si passa al comparto successivo di ossidazione, i batteri filamentosi trovano meno substrato Pag. 6/17

7 disponibile e la loro crescita ne viene ostacolata anche per la competizione con gli altri ceppi batterici che hanno, invece, accumulato substrato sufficiente. Si segnala, inoltre, che all interno del selettore anaerobico si ottiene anche un significativo abbattimento dei nitrati, tanto più significativo quanto maggiore è l'apporto di carbonio organico prontamente disponibile nel liquame grezzo in ingresso. Per il dimensionamento del volume da destinare al selettore anaerobico è stato considerato un tempo di contatto di 20 minuti alla portata media. Pertanto si ottiene: V = Qmn x t (20 min) = 318 m3/h x 20/60 = 106 m3 Data la disponibilità di alcuni volumi inutilizzati all interno dell impianto è stata valutata la possibilità di modificare i circuiti idraulici in ingresso per sfruttare le suddette volumetrie. Nello specifico, l impianto è dotato di un ex-ispessitore (ormai inutilizzato) della volumetria pari a circa 200 m3. Tale soluzione, però, non è risultata tecnicamente percorribile dal momento che le quote del suddetto ex-ispessitore non sarebbero state in grado di garantire i carichi idraulici necessari per alimentare i bacini biologici senza ricorrere all innalzamento delle pareti della vasca o all istallazione di un sistema di pompaggio dedicato, soluzioni ritenute entrambi poco praticabili. Pertanto, alla luce delle suddette considerazioni, si è deciso di ricavare la volumetria da destinare al selettore anaerobico all interno di una delle due vasche biologiche esistenti. Dunque, considerando l altezza idrica della vasca pari a 3,50 metri si ottiene: S = 106 m3/ 3,5 m = 30,8 m2. Di conseguenza le dimensioni teoriche del volume del selettore anaerobico risultano essere: Larghezza = 14, 45 metri (che coincide con la lunghezza del lato corto dell attuale vasca biologica) Lunghezza = 2,26 metri Considerando la geometria della vasca biologica esistente, caratterizzata da un arrotondamento degli spigoli, e sfruttando l esistenza del setto curvilineo caratteristico delle vasche carousel, si prevede l installazione di n.2 setti divisori all interno della stessa in modo da ricavare una vasca delle dimensioni: Larghezza = 14, 45 metri (che coincide con la larghezza attuale della vasca biologica) Lunghezza = 2,70 metri. I setti divisori saranno realizzati in acciaio inox ed in particolare ad uno dei quali saranno realizzate delle apposite asole di passaggio del liquame. Pag. 7/17

8 A completamento delle suddette lavorazioni, si prevede l installazione di un mixer di piccole dimensioni al fine di garantire un adeguata miscelazione del liquame e soprattutto favorire un efficiente contatto fra i microrganismi dal ricircolo fanghi e la portata di acque da trattare. Si precisa, infine, che la suddetta soluzione andrà a ridurre la volumetria del comparto biologico nell ordine inferiore al 4%. Infatti: Riduzione % volume biologico = 137 m3 / 3600 m3 = 3,81 % Si ritiene che la suddetta riduzione non incida in modo significativo nell economia dell processo biologico, soprattutto se si considera l effetto benefico del selettore anaerobico sulle attività microbiche dinnanzi esposte Installazione tappeto poroso a bolle fini Il presente progetto prevede, altresì, l'installazione sul fondo di ciascuna delle due vasche di ossidazione esistenti tipo "oxidation Ditch" (o "bacini a pista") di una rete di piattelli porosi per l'insufflazione di aria a bolle fini. Come detto, ciò consentirà da una parte di ottenere un notevole risparmio energetico e dall altra di migliorare ulteriormente le caratteristiche di sedimentabilità del fango. Al fine di poter mettere in atto la suddetta soluzione si prevede lo smontaggio degli attuali aeratori a spazzola ad asse orizzontale nonché la demolizione parziale dei setti verticali curvilinei all interno delle due vasche biologiche. La fase di denitrificazione potrà essere ottenuta con due diverse modalità di funzionamento, entrambe possibili secondo la configurazione di progetto: - Ipotesi A: Le due vasche biologiche funzionano in parallelo mediante la tecnologia dei cicli alternati; - Ipotesi B: Le due vasche biologiche funzionano in serie con l introduzione di pause di anossia nel primo reattore. Si ritiene preferibile l ipotesi B la quale, tra l altro, è coerente con le modalità di funzionamento attuali. Secondo questa ipotesi, nella prima vasca verrebbero mantenute prevalentemente condizioni di anossia. La movimentazione della miscela aerata nella vasca verrebbe assicurata da n.1 mixer sommerso di grandi dimensioni, ad alta efficienza e velocità regolabile. In tale vasca sono previste 8 ore di aerazione e 16 ore di anossia ai carichi di progetto. La seconda vasca, invece, funzionerebbe sempre in condizioni di aerazione. In pratica, in questa ipotesi B, converrà mantenere il più possibile ferma l'aerazione nella prima vasca, almeno finché le concentrazioni di ammoniaca all'uscita dalla seconda vasca saranno compatibili con i limiti previsti nell'autorizzazione allo scarico. Solo quando la concentrazione dell'ammonica in uscita cominciasse a salire si sarà obbligati ad introdurre qualche ora di ossidazione anche nella prima vasca. Pag. 8/17

9 La previsione di progetto di attrezzare la prima vasca come la seconda (pur prevedendone il funzionamento prevalente come reattore anossico) è scaturita dalla necessità di prevedere fasi di manutenzione delle reti di distribuzione aria per ambedue le vasche. In questi casi occorre che la vasca che rimane in funzione durante la manutenzione dell altra sia comunque in grado di mantenere attivo il processo biologico sia pure con rendimenti ridotti. Ovviamente, stabilito che le due unità sono sostanzialmente eguali ed intercambiabili, è anche possibile prevedere il funzionamento dei reattori biologici in parallelo, adottando la tecnologia dell'aerazione alternata anziché in serie. Qualora ci fosse la necessità di operare secondo l ipotesi A, sarà opportuno regolare il periodo di aerazione in entrambe le vasche in funzione delle effettive esigenze di processo. Per quel che riguarda il dimensionamento delle reti, esso è stato effettuato convertendo in condizioni standard le richieste di ossigeno indicate nella relazione di processo nelle due ipotesi di funzionamento del sistema: funzionamento a cicli alternati (in parallelo) che prevede un AOR di 2800 kg/d da garantire in una frazione giornaliera di aerazione di 11,256 ore ovvero 248,8 kgo2/h (124,4 kgo2/h per vasca) funzionamento in serie che prevede 8h di aerazione nella prima vasca (844,75 kgo2/d) e 24h nella seconda (2534,25 kgo2/d) ovvero 105,6 kgo2/h per vasca. Adottando un rapporto tra AOR e SOR pari a 0,54 la quantità di ossigeno da fornire diventa: funzionamento a cicli alternati (in parallelo): SOR = 460,7 kgo2/h (230,4 kgo2/h per vasca) funzionamento in serie: SOR = 195,6 kgo2/h per vasca Di conseguenza, la quantità di aria da fornire nelle due ipotesi di funzionamento risulta: funzionamento a cicli alternati (in parallelo): Portata d aria = 7890 Nm3/h (3945 Nm3/h per vasca) funzionamento in serie: Portata d aria = 6700 Nm3/h (3350 Nm3/h per vasca) Per soddisfare le suddette esigenze si prevede di installare un sistema di 4 (3 +1R) soffianti, in grado di erogare una portata d aria di 2700 Nm3/h, dotate di regolazione con inverter, ciascuna delle quali avrà una potenza nominale di 55 kw e sarà dotata di apposita cabina insonorizzata. Come risulta evidente, il gruppo di soffianti scelto soddisfa, anche con un sufficiente grado di sicurezza, le richieste del funzionamento in serie del comparto biologico che, come detto, rappresenta l ipotesi preferibile di funzionamento dell impianto. Il circuito di distribuzione dell aria, indipendente per ciascuna linea, è stato dimensionato in modo che, in caso di necessità, le soffianti possano interscambiarsi tra loro. La stessa soffiante di riserva potrà, mediante un sistema di valvole di intercettazione, operare su ciascuna delle due reti. Le tubazioni del circuito aria sono previste in acciaio inox AISI 304, spessore 3mm. In corrispondenza di ciascuna rete in vasca sono previste apposite tubazioni di calata in Acciaio Inox AISI 304 (DN150 e DN250) sezionabili a mezzo di valvola a farfalla. Pag. 9/17

10 Inoltre, ogni vasca sarà dotata di una rete aria composta da N 780 piattelli (diffusori a disco da 9 ) in grado di erogare fino a circa 5000 mc/h, montati su una rete di tubazioni con diametro esterno di 110 mm. Le tubazioni verranno fissate sul fondo delle vasche a mezzo di appositi supporti regolabili in altezza. I diffusori saranno composti da un corpo diffusore con piatto di supporto della membrana, dalla membrana in EPDM speciale e da una ghiera di serraggio della membrana stessa. Al fine di garantire un adeguata miscelazione del liquame durante le fasi di anossia, in funzione della configurazione e dimensione della vasca, come anzidetto, si prevede l installazione di n.1 mixer sommerso di grandi dimensioni per vasca. Per il posizionamento dei miscelatori si è deciso di sfruttare le attuali passerelle. Si osserva, per inciso, che durante i periodi di ossidazione non è necessario mantenere attivi i mixer di circolazione della miscela aerata perché, essendo la rete di insufflazione d'aria distribuita su tutto il fondo della vasca, non ci sono problemi di deposito dei fanghi in qualche settore della stessa. Tuttavia, non sono stati previsti diffusori porosi nelle aree immediatamente a monte ed a valle del punto d'installazione dei mixer sommersi, per le seguenti ragioni: Nei tratti immediatamente a monte, perché è bene che la miscela aerata sia priva di bollicine d'aria che potrebbero squilibrare la girante del mixer (che comunque dovrebbe essere sempre fermo a rete aria attiva); Nei tratti a valle, per le sollecitazioni meccaniche che la velocità impressa dal mixer alla corrente liquida potrebbe indurre nei piattelli porosi. Per queste ragioni sarà sempre necessario prevedere: a) delle fasi di fermo della rete aria e di attivazione dei mixer, anche nella vasca destinata a funzionare prevalentemente come reattore ossidato in modo da rimuovere e rimettere in circolazione eventuali depositi di fango; b) delle fasi di aerazione, con attivazione della rete aria e fermo del mixer, anche nella vasca destinata a funzionare prevalentemente come reattore anossico, sempre con lo scopo di garantire la messa in circolazione di eventuali depositi di fango e mantenere aperti i fori di passaggio dell'aria nelle membrane di diffusione Implementazione del sistema di disinfezione finale L'impianto attuale è dotato di una vasca di contatto nella quale viene aggiunta una soluzione sterilizzante a base di cloro (ipoclorito di sodio). Inoltre, nei pressi della suddetta vasca di disinfezione è già presente un sistema di dosaggio con acido peracetico e relativo serbatoio di stoccaggio. Inoltre, al fine di migliorare ulteriormente le caratteristiche dell effluente in uscita, si prevede di dotare l impianto anche di un sistema di debatterizzazione con raggi UV-C da installare direttamente nella sezione finale della vasca di disinfezione esistente, la quale dovrà essere adeguatamente modificata. Pag. 10/17

11 Il trattamento combinato acido peracetico e raggi UV ha mostrato, nelle esperienze fino ad oggi realizzate, una notevole sinergia in quanto la radiazione a 254 nm permette la scissione del legame perossidico favorendone la decomposizione e quindi aumentando il suo effetto disinfettante. Nello specifico si prevede l installazione di un sistema di disinfezione a canale aperto dimensionato per la massima portata trattata dall impianto in tempo di pioggia, pari a 700 m3/h, ed in grado di rispettare i limiti allo scarico di Escherichia Coli ammessi dal D.lgs 152/2006 riportato nella nota 4 alla tab. 3 Allegato 5 (<5000 UFC/100ml). Le caratteristiche dell impianto a raggi UV sono le seguenti: Portata media 318 m3/h Portata di punta: 700 m3/h Transmittanza UV: 60% (minima) Limite di disinfezione: E.coli per 100 ml Dose UV: 18 mj/cm2 Numero Totale dei Banchi: 1 Numero dei Moduli per banco 4 Numero di Lampade per Modulo: 8 Numero Totale di Lampade UV: 32 Potenza Massima: 8 kw Le lampade sono montate e protette in un telaio in acciaio inox Aisi 316 L totalmente sommergibile. Esse sono protette dal contatto con l acqua da tubi di quarzo purissimo mantenuti costantemente puliti da anelli raschiatori movimentati, in maniera temporizzata. La durata delle lampade è di ore Potenziamento del sistema di disidratazione dei fanghi Al fine di efficientare il processo dell impianto si prevede di intervenire anche sul sistema di disidratazione dei fanghi mediante la sostituzione dell esistente nastropressa, che nella configurazione impiantistica di progetto funzionerà come riserva, con un idroestrattore centrifugo orizzontale ad alto rendimento. Il calcolo delle portate da trattare è stato effettuato ipotizzando un indice di produzione di fango pari a 0,85 kgss/kgbod5 dalla quale si ottiene una portata massica di fango pari a circa 2500 kgss/d. Considerando di essere in presenza di un fango secondario si assume un umidità pari a 99,2 % che corrisponde ad una concentrazione del fango pari a 8 kg/m3. Di conseguenza la portata volumetrica del fango di supero risulta essere pari a circa 312 m3/d. Essendo l attuale impianto dotato di una stazione di pre-ispessimento dinamico ( tavola piana ), la quale consente di raggiungere una concentrazione del fango fino al 2,5% (25 kg/m3), la portata volumetrica alimentata alla vasca di stabilizzazione sarà di circa 100 m3/d. Inoltre, ricordando che il quantitativo di secco in uscita dalla stabilizzazione è pari alla differenza tra i solidi totali entranti ed i solidi volatili ridotti durante il processo di digestione, ferma restando Pag. 11/17

12 l uguaglianza tra il volume dei fanghi in entrata e uscita dalla stabilizzazione, il fango durante il processo di mineralizzazione diminuisce in concentrazione. Pertanto, considerando un abbattimento dei solidi sospesi volatili del 40%, si ottiene una portata di fango in uscita dalla stabilizzazione di 100 m3/d (700 m3/settimana) con una concentrazione all 1,8 % (18 kg/m3). Di conseguenza, considerando di far lavorare la centrifuga per 8 ore al giorno e per 5 giorni a settimana, la portata oraria di alimentazione alla centrifuga risulta pari a 17,5 m3/h. Questi dati sono confermati anche da un approccio pratico in funzione della produzione estiva (condizione più gravosa) di fango disidratato. Infatti, dai dati di conduzione dell impianto, la produzione estiva di fango risulta essere di circa 72 ton/settimana nell ipotesi di riempire 6 cassoni settimanali di fango disidratato. Ipotizzando che la portata in uscita dalla stabilizzazione abbia una concentrazione di 20 gr/l e considerando di far lavorare la macchina 8 ore al giorno e per 5 giorni a settimana la portata volumetrica di fango risulta essere pari a 15,3 mc/h. Al fine di sopperire ad eventuali punte di carico, nel considerare eventuali fermi per manutenzione, si è deciso quindi di installare una centrifuga in grado di trattare una portata volumetrica di fango fino a 20 mc/h. I dati di dimensionamento della centrifuga sono di seguito riportati: Concentrazione del fango in ingresso: 20 kg/m3 Portata di fango in ingresso: 20 mc/h Portata trattabile in secco: 400 kg/h s.s. Concentrazione di sostanza organica: % Consumo di polielettrolita (in emulsione): gr/kg s.s. (attivo) Grado di secco raggiungibile: % Grado di cattura solidi nel centrato: > 95 % Inoltre, grazie all incremento del grado di secco raggiungibile sarà possibile ridurre la produzione di fango e di conseguenza i costi di gestione dell impianto. L alimentazione della centrifuga avverrà a mezzo di specifica pompa monovite, di tipo a giri variabili mediante inverter, nella configurazione 1+1R. Alla centrifuga sarà collegata, inoltre, una stazione automatica di preparazione del polielettrolita. La tubazione di alimentazione della centrifuga, in acciaio inox, sarà munita di un apposito misuratore di portata elettromagnetico la cui lettura consentirà il corretto dosaggio di polielettrolita in funzione della portata stessa. Infatti, l intero processo di disidratazione meccanica dei fanghi sarà gestito tramite PLC il quale sarà installato in un quadro elettrico dedicato. La centrifuga verrà installata all interno dell attuale locale adibito alla fase di disidratazione sfruttando la predisposizione esistente. Inoltre, il suddetto locale è già dotato di una coclea trasportatrice orizzontale in grado di convogliare sia i fanghi della nastropressa sia i fanghi della futura centrifuga. Per quest ultima sarà necessario installare un apposita coclea inclinata che convogli i fanghi disidratati all imbocco della coclea esistente. Pag. 12/17

13 Infine, il sistema di allontanamento dei fanghi disidratati è stato progettato in funzione dell area d impianto destinata allo stoccaggio dei cassoni. Si prevede la fornitura e l installazione di una coclea elevatrice per il trasporto del fango disidratato da installarsi all uscita della coclea orizzontale esistente. La suddetta coclea elevatrice convoglierà il fango alla coclea distributrice la quale avrà il compito di riempire n.2 cassoni posizionati di fianco al locale disidratazione. Il fango disidratato dovrà essere scaricato in più punti di ciascun cassone favorendo così l'ottimale distribuzione per il riempimento ed il trasporto. La coclea distributrice brandeggerà di circa 90 e con l'apertura di una delle due bocche di scarico dotate di serrande pneumatiche, potrà scaricare in diversi punti del cassone a seconda della necessità operativa Copertura delle aree cassoni per ridurre le emissioni odorigene Al fine di mitigare l impatto ambientale, ed in particolare contenere le emissioni odorigene, sono previsti interventi nelle zone dell impianto maggiormente soggette all emanazione di cattivi odori. La suddetta problematica nasce dal fatto che l impianto è posizionato all interno di un area abitata e gli odori molesti risultano essere fonte di malessere per la popolazione vicina. Gli interventi previsti nel presente progetto riguardano la copertura delle aree cassoni nelle zone dei pretrattamenti e in quelle del trattamento dei fanghi. In particolare si prevede la realizzazione di n.2 strutture ognuna caratterizzata dalla seguenti dimensioni: Lunghezza 7.00 metri Larghezza 7.00 metri Altezza Anteriore 4.50 metri Altezza Posteriore 4.50 metri La struttura portante verrà realizzata in profilati in acciaio zincato mentre le pareti costituite da pannelli di spessore 50mm, ciascuno composto da una lamiera zincata micronervata preverniciata di mm 0,6 interna ed esterna colore bianco/grigio con interposto poliuretano espanso ad alta densità (40 Kg/mc). La copertura superiore sarà costituita da una serie di pannelli di spessore variabile da 40 a 70 mm in cresta onda composti da una lamiera zincata grecata esternamente e preverniciata colore bianco/grigio internamente con interposto poliuretano espanso. La suddetta struttura sarà inoltre dotata di un apposito portone apribile al fine di poter consentire l agevole estrazione periodica dei cassoni. Pag. 13/17

14 5. I carichi in ingresso di progetto I carichi di progetto sono stati desunti dalle portate registrate in ingresso e dai valori medi-massimi delle concentrazioni registrate nel triennio I calcoli di dimensionamento sono stati effettuati per la condizione più gravosa, vale a dire quella estiva, con una portata media di 318 m 3 /h in considerazione di una dotazione idrica di 300 lt/ab*d, un coefficiente d afflusso in fognatura pari a 0,8 ed una popolazione di Abitanti Equivalenti. La tabella seguente riporta tutti i carichi in ingresso di progetto considerati. Tab.2: Carichi di progetto considerati Portata media 318 Mc/h Portata di punta asciutta 477 Mc/h Portata massima in tempo di pioggia 700 Mc/h BOD 5, concentrazione 250 ppm BOD5, produzione ponderale Kg/g Utenti equivalenti A.E. Dotazione idrica, equivalente, con coefficiente d'afflusso pari a Lt/ab al giorno Concentrazione COD totale 550 ppm Rapporto COD/BOD5 2.2 Concentrazione TKN 80 ppm Produzione totale TKN Kg/g Produzione pro capite TKN 19.2 gr/ab per giorno Concentrazione N-NH4 60 ppm Produzione pro capite fosforo 3 gr/ab per giorno Produzione totale fosforo 95.4 Kg/g Concentrazione fosforo 12.5 ppm Concentrazione solidi sospesi totali 300 ppm Produzione totale sospesi totali Kg/g Produzione pro capite solidi totali 72 gr/ab per giorno Appare subito evidente, dalla tabella sopra riportata, la sproporzione fra carico azotato e carico carbonaceo; che rende più lenti e difficili i processi di abbattimento dell'azoto. Siccome, tuttavia, tale sproporzione è stata confermata in diverse analisi, si ritiene prudente tenerne conto anziché considerarle anomalie del sistema che non si sarebbero più presentate in futuro. Per quanto riguarda i limiti in uscita si è fatto riferimento alle tabelle 1 e 3 dell'alleato N 5 al decreto legislativo 152/2006, per cui i limiti più significativi sono i seguenti: Tabella dei parametri in uscita di progetto: Pag. 14/17

15 Tab.3: Limiti in uscita - Tabelle 1 e 3 dell'alleato N 5 al decreto legislativo 152/2006 Parametro Unità di misura Valore ph BOD5 ppm 25 COD ppm 125 SST ppm 35 NH4 ppm 15 N-NO3 ppm 20 N-NO2 ppm 0.6 Tensioattivi totali ppm 2 Idrocarburi totali ppm 5 Fosforo totale ppm 10 Nella relazione di processo sono riportati i tabulati delle verifiche di calcolo effettuate con l ausilio di due diversi software: a) Per la condizione 1 (due vasche in parallelo, con l'adozione della tecnologia ad aerazione alternata) con il software "NIDEN" (Elaborato presso la cattedra d' Ingegneria Sanitaria dell'università La Sapienza, di Roma) ; b) Per la condizione 2 (condizioni stazionarie, secondo il processo predenitro-nitro) con il software Aquifas, elaborato dalla Virginia Tech, Università dello Stato della Virginia, USA. I tabulati di calcolo con le referenze dei due software sono riportati nella relazione di processo. Pag. 15/17

16 6. Adeguamento impianto di depurazione Fossa Maestra - Elenco Nuove Apparecchiature ITEM N Descrizione Apparecchiatura Pot. unitaria installata (kw) Mixer sommerso per selettore anaerobico per garantire il mantenimento in 101 sospensione dei solidi e la corretta miscelazione del liquame. 1, R R R Reti di distribuzione bolle fini per le due vasche di ossidazione (ex bacini a pista ) ciascuna costituita da N 780 piattelli porosi da 9 pollici di diametro (vedi disegno schematico d installazione); profondità vasca: 3.5 m; profondità installazione piattelli: 3.25 m. Soffianti volumetriche insonorizzate, dotate di inverter aventi le seguenti caratteristiche: Portata: mc/h; Prevalenza: 4.0 m. Mixer sommersi ad alta efficienza da installare nelle due vasche di ossidazione (ex bacini a pista ) per garantire il mantenimento in sospensione dei solidi nelle fasi anossiche. Sistema di debatterizzazione a raggi UVC, da installare su canale aperto (ricavato nell esistente vasca di clorazione), SST max: 35ppm; MPN escherichia coli in uscita < 5000; portata media : 350 mc/h; portata di punta : 700 mc/h Idroestrattore centrifugo orizzontale ad alto rendimento per il trattamento di una portata volumetrica di fango in ingresso di 20 mc/h e con un grado di secco raggiungibile del 23-25% Sistema automatico per la preparazione in continuo del polielettrolita comprensivo di vasca di contenimento reagente, n.1 agitatore (0,75 kw) e n.1 sistema di dosaggio del polielettrolita in emulsione (0,37 kw). Pompa monovite, con funzionamento sotto inverter, per il sollevamento dei fanghi da inviare alla disidratazione. Portata max: 25 m3/h. Pompa monovite, con funzionamento sotto inverter, per il dosaggio del polielettrolita. Portata max: 3000 lt/h ,75 + 0,37 3 0, Misuratore di portata elettromagnetico per fanghi DN Misuratore di portata elettromagnetico per polielettrolita DN25 Pag. 16/17

17 Coclea trasportatrice di fanghi da installarsi al di sotto della centrifuga per il convogliamento dei fanghi disidratati alla coclea orizzontale esistente Coclea elevatrice per il trasporto del fango disidratato dall uscita della coclea orizzontale esistente alla coclea distributrice Coclea distributrice del fango disidratato per il riempimento dei n.2 cassoni posizionati di fianco al locale disidratazione. 1,5 2, ,25 7. Impianto elettrico Il presente progetto definitivo prevede, infine, l implementazione dell impianto elettrico per l alimentazione dei motori delle nuove apparecchiature previste per l impianto di depurazione di Fossa Maestra. L impianto elettrico dovrà essere progettato nel rispetto delle normative vigenti ed affinché sia certificato secondo il D.lgs 37/2008 oltre a rispettare la CEI 81-1, relativamente alla protezione delle strutture contro i fulmini., L attuale locale quadri elettrici è posizionato nei pressi della vasca di disinfezione, così come mostrato nelle planimetrie di progetto, adiacente alla quale è presente la cabina di trasformazione ENEL da cui viene alimentato il quadro generale in bassa tensione di cabina. Pertanto, il progetto esecutivo dovrà prevedere la realizzazione di un nuovo quadro di alimentazione dedicato alle nuove utenze ed il relativo collegamento delle stesse. A tal proposito si precisa che all interno dell attuale locale quadri elettrici è già presente l armadio con le relative predisposizioni per l alloggiamento dei componenti elettrici del nuovo quadro di alimentazione (inverter ecc.). Si fa presente che il locale disidratazione avrà un suo quadro elettrico dedicato, il quale sostituirà quello attualmente in uso, e che alimenterà l intero comparto e che verrà a sua volta alimentato dal quadro generale esistente. Pag. 17/17