CAPACITÀ PRESTAZIONALI DEI DEPURATORI OPERANTI NEL SISTEMA IDRICO DEI REGI LAGNI.

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1 CAPACITÀ PRESTAZIONALI DEI DEPURATORI OPERANTI NEL SISTEMA IDRICO DEI REGI LAGNI. DEPURATORE Area Casertana - Rilievi Aggiornati al ( Determinazione ENEA n. 267 / 2006/ D.G.) Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 1/16

2 Indice Descrizione dell attuale processo depurativo 3 Linea Acque...3 Linea Fanghi...7 Altre sezioni di Impianto...10 Note sulla capacità del Depuratore dell Area Casertana di rispettare i limiti imposti dalla normativa in materia di scarichi idrici...15 Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 2/16

3 Descrizione dell attuale processo depurativo L impianto di depurazione Area Casertana è situato presso la strada statale 265 al km 36,200 in località Carbone nel Comune di Marcianise (CE). L area è situata in prossimità del Canale principale dei Regi Lagni a circa 28 km dalla foce. Concepito agli inizi degli anni 80, all interno del Progetto Speciale 3 della CASMEZ per il disinquinamento del Golfo di Napoli, il depuratore è entrato in funzione agli inizi degli anni 90. La popolazione servita è quella residente in 16 comuni della provincia di Caserta, situati sulla sponda destra dei Regi Lagni. Il reticolo fognario che fa capo al depuratore si può rappresentare in un area delimitata a nord da Capua e Maddaloni e a Sud dallo stesso canale dei Regi Lagni. Esiste anche una stazione di sollevamento di reflui, provenienti dalla sponda sinistra dei Regi Lagni ed in particolare dal territorio a Nord di Aversa. La rete di collettori è lunga circa 70 km e fa capo a due rami principali denominati Maddaloni e Capua. Nel collettore Maddaloni confluiscono anche i reflui sollevati dalla stazione denominata Aversa Nord, situata a poche centinaia di metri in direzione sudovest fuori dal perimetro dell impianto. Sull arrivo in impianto dei collettori sono presenti paratoie motorizzate asservite al sistema di controllo automatico per la regimentazione delle portate. Il progetto originario prevedeva la realizzazione di una prima fase da Abitanti Equivalenti per una portata media pari a 1.85 m 3 /s (6.600 m 3 /h). Il processo era stato previsto su due linee parallele con una terza linea di ampliamento per l anno La scarsità di documentazione tecnica aggiornata ha reso utile, ai fini della comprensione e della stima delle capacità prestazionali dell impianto di Marcianise, partire dalla descrizione sintetica contenuta nella nuova relazione di adeguamento proposta dal progetto preliminare del Project Financing nel capitolo denominato Stato di funzionamento attuale del Durante l analisi del documento sono state riscontrate una serie di difformità tra quanto riportato nel documento del 2003 e quanto presente sul campo. Su questi documenti, aggiornati con la direzione di impianto nei giorni di sopralluogo per le indagini, si fondano gran parte delle considerazioni tecniche sulla linea acque e sulla linea fanghi di seguito riportate. Linea Acque Prima del sollevamento il liquame subisce una grigliatura grossolana, mediante tre griglie a pulizia automatica con luce di passaggio di 50 mm. In caso di intasamento della grigliatura grossolana l impianto non prevede la possibilità di allontanamento automatico delle portate accumulate a monte della grigliatura grossolana. E prevista invece una paratoia motorizzata che permette lo scarico diretto nei Regi Lagni su comando dell operatore. Fino all apertura di questo by-pass generale di impianto il liquame si accumula lungo il tratto collettore a monte. Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 3/16

4 A valle della grigliatura grossolana esiste un secondo by-pass dell impianto che interviene automaticamente all innalzamento del livello nella vasca di sollevamento iniziale, in caso di mancato intervento delle pompe di sollevamento. Il sollevamento funziona con quattro pompe gemelle da 1,83 m 3 /s ed una di riserva. Da progetto è prevista una portata massima al sollevamento con 4 pompe in funzione di 6.67 m 3 /s in caso di pioggia. Dall analisi dei dati relativi al sollevamento nell ultimo periodo (ottobre e novembre 2007) si nota che la massima portata in arrivo all impianto si attesta a punte massime di media giornaliera che non supera i 5 m 3 /s. Seppure dotato di tutta la strumentazione funzionante, il sistema di controllo del livello nella vasca di sollevamento iniziale viene mantenuto con inserimenti e disinserimenti in manuale delle pompe. Viene comunque registrato in continuo un trend storico del livello nella vasca. Foto 1 - Scarico delle pompe di sollevamento iniziale dell impianto. Dopo il sollevamento il refluo passa alla sezione di grigliatura fine. La sezione di grigliatura fine è stata rifunzionalizzata nel 2006 con la sostituzione delle quattro griglie fini. L intervento non modifica le prestazioni e la capacità prevista dal progetto originale. Tale sezione non presenta attualmente particolari problematiche di gestione se non quella di dover intercettare entrambe le semilinee per le la manutenzione di una sola griglia. Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 4/16

5 La sezione di dissabbiatura si compone di 4 vasche dotate di tre sistemi di raccolta fanghi sul fondo di ciascun canale. La sabbia raccolta sul fondo delle tramogge è sollevata tramite air lift. Le sabbie intrise di refluo vengono scaricate direttamente in un cassone metallico del tipo scarrabile per il trasporto a discarica. La frazione acquosa che si separa per gravità dalle sabbie deborda dalla sommità del cassone e quindi raccolta dal sistema di drenaggio della viabilità interna e ricircolato in testa all impianto, come indicato nello schema. Risulta pertanto dismesso il sistema di separazione ad idrociclone indicato nello schema e riportato nella relazione descrittiva dell impianto. Foto 2 - Sistema di raccolta sabbie Fase di disoleatura. Le quattro vasche di disoleatura attualmente assolvono alla sola funzione di preaerazione in quanto gli olii flottati in superficie non vengono raccolti e allontanati. Tutto ciò per la scarsa efficienza del sistema. A tal proposito il gestore fa presente che l impianto separa gli olii e le parti galleggianti principalmente nella successiva sedimentazione primaria tramite la cattura delle schiume e dei surnatanti in appositi box posti sul pelo libero delle otto vasche (scum box). Sedimentazione Primaria Tale sezione vede le otto vasche tutte in esercizio. Diversamente da quanto indicato nello schema disponibile, apposite soglie mobili di stramazzo permettono dal pozzetto ripartitore l utilizzo di ciascun sedimentatore. Durante il normale esercizio sono in funzione tre sedimentatori primari per ciascuna delle due linee. In caso di pioggia interviene una quarta soglia di stramazzo, a quota più alta, per il trattamento delle acque di prima pioggia. Tutto ciò per ciascuna delle due linee di impianto in cui è suddivisa la sezione. Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 5/16

6 Ossidazione La successiva fase di ossidazione si compone di quattro vasche a due a due in parallelo. Tale sezione utilizza l aria compressa da 5 turbosoffianti da 500kW di potenza impegnata, per una capacità complessiva di Nm 3 /h ed una soffiante in riserva. Le vasche sono attrezzate con 16 misuratori di ossigeno disciolto. Foto Vasca di Ossidazione e tubazioni di distribuzione aria Il gestore dichiara che tali sistemi di misura sono attualmente tutti in avaria per problemi tecnici nell esercizio delle sonde (sporcamento degli elettrodi). Il gestore attualmente ha normalmente in funzione una soffiante per linea per un totale di due soffianti in funzione e 3 in stand by. La misura dell ossigeno disciolto viene fatta manualmente con ossimetro portatile. La distribuzione dell ossigeno è di tipo a bolle grosse. La tecnologia ancorché ampiamente superata da sistemi a maggiore efficienza non presenta particolari problematiche di gestione e si riesce a garantire le necessità del processo. Il gestore misura un valore medio di circa 2 mg/l di O 2 in vasca, sufficiente per il processo ossidativo. La portata massima complessiva che nella sezione biologica si attesta a valori di 4.4 m 3 /s. Sedimentazione secondaria. L impianto è dotato di otto sedimentatori secondari con ponti diametrali muniti di sifoni per la raccolta dei fanghi di fondo. Analogamente per quanto riguarda l estrazione dei fanghi ogni sedimentatore è dotato di tubazione indipendente. L intera sezione di sedimentazione Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 6/16

7 secondaria è comunque suddivisa in due gruppi seperati da quattro sedimentatori (quadrifoglio). Gli otto sedimentatori secondari non presentano attualmente particolari problematiche di gestione e sono tutti disponibili per il normale funzionamento. Clorazione La disinfezione si basa sul dosaggio di una soluzione di ipoclorito di sodio. La soluzione disinfettante è contenuta in un serbatoio da 50 m 3 e viene dosata nella corrente idrica mediante tre pompe dosatrici al servizio delle due vasche di contatto esistenti (una per la linea pioggia). Diversi tecnici presenti dall epoca della messa in servizio dell impianto confermano che non è stato mai realizzato un impianto di disinfezione con cloro gassoso così come descritto nei documenti progettuali. Sul canale di scarico delle vasche di contatto prima dei Regi lagni è posto un secondo campionatore ponderale attualmente funzionante. Tale campionatore ricava il dato di portata attraverso un sistema di calcolo della velocità e del battente nel canale di scarico. Risulta poi installato un terzo misuratore di portata sul canale di sfioro delle portate di pioggia a valle della sezione di sedimentazione primaria. Tale misuratore è in avaria da molti anni. L impianto, pertanto, è in grado di misurare la portata totale a valle dei pretrattamenti e a valle della disinfezione e quindi non si è in grado di valutare separatamente le aliquote di portata tra pioggia e portata trattata con processo biologico. Linea Fanghi Il pozzetto di raccolta di fanghi primari permette l alimentazione di due ispessitori statici attraverso 4 pompe monovite attualmente tutte disponibili. I fanghi provenienti dal biologico sono alimentati con quattro pompe sommergibili (due per linea) che trasferiscono il fango a 4 ispessitori dinamici dei quali attualmente 2 in avaria (da sostituire). Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 7/16

8 I fanghi primari e di supero ispessiti vengono omgeneizzati in un apposito pozzetto per essere successivamente alimentati ai quattro digestori. Dei quattro digestori è previsto che tre siano in esercizio ed uno in stand by. Si evidenzia che la portata complessiva trattata dall impianto sulla linea fanghi è misurata sulle due sezioni di alimentazione ai quattro digestori anaerobici, ( n. 2 misuratori magnetici a tubo di flusso, uno per coppia di digestori). C è inoltre la possibilità di misurare la portata dei fanghi primari nella sezione di alimentazione ai due ispessitori statici.(n.1 misuratore magnetico a tubo di flusso) Foto 3 - Caldaie della Centrale Termica - in manutenzione Altri due misuratori registrano invece i fanghi di supero provenienti da ciascuna delle due linee di ossidazione, mentre un terzo misuratore provvede alla misura della portata totale dei fanghi di supero. Va evidenziato il ciclico accumulo di residui solidi e compattati su zone stagnanti sul fondo dei digestori. Tale occorrenza costringe allo svuotamento periodico e la messa in fuori servizio dell intero manufatto. L operazione di bonifica è onerosa dal punto di vista tecnico /economico, essa è stata effettuata una sola volta su tre dei quattro digestori dal primo avviamento dell impianto. Pertanto il digestore non manutenzionato ha verosimilmente un volume utile ridotto per la digestione; questo digestore viene tenuto in stanb-by. Analoghi problemi di ciclica di onerosa manutenzione si riscontrano nella sezione di riscaldamento dei fanghi a carico delle caldaie alimentate a biogas. Le caldaie, benché sostituite integralmente dalla messa in servizio dell impianto, richiedono una seconda sostituzione di una delle due caldaie presenti, attualmente in avaria. L elevata frequenza di avaria è addebitabile a fenomeni di diffusa corrosione delle parti metalliche, almeno in parte, dall uso discontinuo, richiesto dall impianto, ed in parte alla caratteristiche specifiche del Biogas, nonché alla scarsa efficienza della sezione di desolforazione che richiederebbe la sostituzione del catalizzatore. Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 8/16

9 Dall unico post-ispessitore in servizio il fango viene inviato, tramite tre pompe monovite, a tre centrifughe per la disidratazione meccanica. Delle tre centrifughe attualmente presenti una è di più recente fornitura a causa dell integrale sostituzione di quella originaria. Le tre macchine sono tutte disponibili, due in esercizio ed una in stand by. Il fango prodotto ha un tenore intorno al % di sostanza secca, in linea con quanto previsto per macchine di questo genere. Il fango prodotto viene trasferito a due sili di caricamento per poi essere successivamente trasferiti su cassoni di automezzi, per il successivo smaltimento (attualmente in discarica). Il Biogas, accumulato in un gasometro, viene utilizzato in una centrale termoelettrica attrezzata con tre motogeneratori teoricamente in grado di far fronte alla richiesta elettrica dell intero impianto ( circa 35 MWh al giorno). Gli ultimi dati ufficiali, acquisiti nel corso delle indagini ( luglio 2007), mostrano un riutilizzo di Nm 3 di biogas per una autoproduzione di energia elettrica di 47 MWh nel corso dell intero mese. Va evidenziato che attualmente uno solo dei tre motori istallati viene tenuto in funzione in maniera discontinua, mentre gli altri due necessitano di manutenzione. Come si evince dalle immagini di seguito riportate, durante il sopralluogo era in funzione uno dei tre motori e la potenza autoprodotta dal depuratore era di poco superiore ad 1 MW mentre quella assorbita dalla rete era poco meno di 2 MW. Si precisa però che le potenze sopra riportate si riferiscono ad una condizione di particolare sollecitazione dell impianto che al momento della visita trattava portate che si attestavano sui massimi livelli di capacità del ciclo (a causa della pioggia). Si è potuto quindi verificare che nell impianto di Marcianise ( unico esempio tra i grandi impianti sui Regi Lagni) è stato possibile tenere attiva ( anche se a capacità ridotta) la linea di digestione anaerobica. A fronte di un tale impegno va evidenziata la scelta del Project Financing che prevede la dismissione della sezione di Digestione Anaerobica. Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 9/16

10 Foto 4 Depuratore di Marcianise - Quadro elettrico con indicazione della potenza elettrica assorbita dalla rete esterna (2 MW) e quella Autoprodotta (1 MW) Altre sezioni di Impianto All interno dell area del depuratore di Marcianise è presente un impianto di trattamento termico dei fanghi. Tale sezione, non riportata nello schema di flusso, non è in consegna all attuale gestore e per quanto di sua conoscenza è di proprietà del consorzio ASI di Caserta. Tale impianto seppure ultimato e collaudato nel 1998 non è mai entrato in esercizio ed attualmente è chiuso e non manutenzionato. L incuria e i numerosi atti vandalici negli anni hanno conferito all impianto fatiscenti condizioni che lo rendono difficilmente rifunzionalizzabile in tempi brevi. Nell area di questa sezione di impianto sono inoltre sparsi in maniera disordinata diversi fusti di materiali non identificati che contribuiscono a rendere particolarmente rischiosa l area. Per completezza va accennato che all interno del depuratore dell Area Casertana è presente anche un impianto sperimentale di trattamento di percolato di discarica. L impianto, realizzato nell estate del 2007 dal precedente gestore (Veolia) su commessa della Regione Campania, vedrà un primo test di avviamento, ad opera del costruttore, per verifiche prestazionali di progetto (portata di 23,5 mc/giorno di percolato) nel periodo compreso tra il 21 ed il 24 gennaio E previsto comunque il trattamento di un quantitativo massimo, da utilizzarsi per il test in programma, di 20 m 3 di percolato. Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 10/16

11 Foto 5 Depuratore di Marcianise Inceneritore Fanghi ( fuori servizio) Foto 6 sala controllo inceneritore fanghi ( fuori servizio) Foto 7 e 8 materiali non classificati abbandonati nell'area dell'inceneritore Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 11/16

12 Depuratore di Marcianise Prog.to CASMEZ (1986) 2007 Dati Gestore* (2002) Prog.to TME Abitanti Equivalenti [AE] Coefficiente di afflusso 0,8 0.8 Dotazione Idrica [l/ae] [m 3 /s] 1, [m 3 /h] Q m [m 3 /giorno] [m 3 /mese] [m 3 /anno] Q max [m 3 /h] secondario Q pioggia [m 3 /h] Caratteristiche del refluo Influente kgbod/d BOD 5 mg/l g [AE] -1 d kg/d TSS mg/l g[ae] -1 d COD mg/l 341 Caratteristiche del refluo Effluente BOD 5 kgbod/d mg/l TSS mg/l COD mg/l 76 *_I dati sono stati estrapolati dai Report mensili forniti dal Gestore sul periodo Gennaio Luglio 2007 Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 12/16

13 Descrizione Linea Acque Potenzialità Prevista (CASMEZ) Esercizio (dati 2007) Note Grigliatura Grossolana [AE] Accumulo equalizzazione Il ldi By pass impianto viene raggiunto anche per eventi meteorici di limitata entità. Sollevamento Grigliatura Fine Grigliatura Finissima NON Prevista Dissabbiatura Si notano fenomenti di deposito di inerti in alcune sezioni di imoianto. (digestori Disoleatura Fuori Servizio Pre denitrificazione Non Prevista Non Prevista Sedimentazione Primaria Ossidazione Sedimentazione Secondaria Trattamento terziario di affinazione Non Previsto Disinfezione Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 13/16

14 Descrizione Linea Fanghi Potenzialità Prevista (CASMEZ) Dati medi di esercizio (dati 2007) Note Pre ispessimento fanghi primari. 2 vasche da 985 m 3. Portata trattabile 1080m3/g di fango al 4% 2 vasche da 985 m 3. Pre ispessimento fanghi biologici 4centrifughe (decanter) da 65 m3/h con fango estratto al 4,5 % 2centrifughe di originaria fornitura. Riscaldamento fanghi 1 caldaia da Mcal/h 2 caldaie di cui 1 Fuori Servizio Digetione Anaerobica 4 digestori da m 3 3 digestori da 8250 m3 in esercizio 1 in stand By. Tutti e quattro digestori risultano privi di coibentazione. Il digestore in stand By ha un volume utile limitato per fenomeni di sporcamento. Post ispessimento 1 da 985m 3 1 da 985m 3 Disidratazine meccanica Essiccamento Termico Purificazione Biogas 3 centrifughe da 65 m 3 /h con fango estratto al 22% Non Previsto Assorbimento a massa Laming da 1500 Nm 3 /h 2 in esercizio 1 in stand-by Realizzato un nuovo impianto di incenerimento fanghi. Da Ripristinare Attualmente 2 delle centrifughe in esercizio sono di originaria fornitura mai entrato in esercizio oggi in fatiscenti condizioni Recupero Biogas Nm 3 /g 775 Nm 3 /g * Motogeneratori Produzione Energia elettrica 3 gruppi 1.1 MW 1 gruppo da 1.1 MW Due dei tre gruppi di originaria fornitura necessitano di manutenzione e Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 14/16

15 Note sulla capacità del Depuratore dell Area Casertana di rispettare i limiti imposti dalla normativa in materia di scarichi idrici. L impianto di Depurazione dell Area Casertana rappresenta certamente una eccezione nel panorama dei grandi depuratori che scaricano nei Regi Lagni. Infatti, a differenza di tutti gli altri, l impianto di Marcianise presenta tutte le linee di trattamento, di cui fu dotato all epoca della costruzione, per lo più oggi ancora attive. Esso inoltre tratta una portata che si attesta sui valori massimi previsti dal progetto iniziale ( AE). Dai rilievi effettuati è emerso un forte impegno delle maestranze in campo nel conservare il più possibile la funzionalità iniziale delle diverse sezioni di impianto, così come progettate e realizzate dalla Cassa per il Mezzogiorno più di 20 anni fa. A fronte di tale impegno si deve però far notare che, nonostante sia stato ultimato agli inizi degli anni 90, il depuratore di Marcianise presenta uno schema progettuale del tutto simile agli altri impianti del comprensorio dei RR. LL. (anni 70), e pertanto inadeguato a rispettare i limiti allo scarico oggi previsti dalla normativa. Seppure presenti un sufficiente stato di conservazione ed efficienza vanno sottolineate alcune ulteriori carenze sulla attuale configurazione di impianto. Per la linea acque risulta non trascurabile, oltre all assenza di progetto della fase di abbattimento dei composti azotati: il mancato funzionamento della vasca di disoleazione; il mancato rimpiazzo del sistema di separazione e lavaggio degli inerti estratti dalla sezione di dissabbiaggio. Per la Linea Fanghi va menzionata la scarsa efficienza del processo di produzione e riutilizzo del biogas per l autoproduzione di energia elettrica. Risulta infatti, dagli ultimi dati reperiti (luglio 2007), che il quantitativo netto di biogas prodotto dalla digestione anaerobica e disponibile per l autoproduzione di energia elettrica, si attesti al di sotto di circa 1/20 della capacità iniziale prevista dal progettista. A parziale spiegazione di questa inefficienza possono evidenziarsi i seguenti motivi: la minor concentrazione di sostanza organica putrescibile che mediamente arriva al depuratore ( il progetto iniziale prevedeva un BOD5 di 300 mg/l a fronte di 147 mg/l riportato nei dati medi dell ultimo periodo forniti dal gestore). Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 15/16

16 il maggior consumo di biogas da utilizzare per il riscaldamento dei digestori a causa della asportazione dello strato di coibentazione dei digestori. Infatti, le lamiere coibentate, che una volta rivestivano la parete esterna del digestore, sono state rimosse per problemi di sicurezza ( distacchi ad opera del vento rendevano pericolanti le parti rimaste). Oggi i digestori si presentano quindi non coibentati (come del resto è per gli impianti di Acerra, Foce Regi Lagni, e Napoli Nord); la scarsa efficienza dei motogeneratori (oggi richiedono importanti interventi di manutenzione); la previsione di dismissione della sezione di digestione anaerobica prevista dal Project Financing In merito a quest ultimo punto si riporta quanto è stato possibile reperire nel corso delle indagini sulle ragioni alla base della decisione di dismettere la linea di digestione anaerobica. Figura 1 - Le considerazioni alla base dello smantellamento del recupero energetico di Marcianise contenute nel documento di Project Financing Ing. Raffaele Pica - ENEA, novembre 2010 pag. 16/16