Academic literature on the topic 'Fanghi da depurazione acqua'

La tecnica di ozonolisi viene applicata ai fanghi biologici derivanti da impianti di depurazione acque reflue urbane, e consiste nell'ottenere, grazie all'ozono, una minor massa fangosa da smaltire e una miglior trattabilità del fango residue. In questo elaborato si prendono in esame le sperimentazioni effettuate a Marina di Ravenna e si estraggono le prime conclusioni gestionali, economiche e ambientali sull'applicabilità del metodo a questo tipo di fango.

Lo scopo primario di questa tesi è la valutazione dell’efficienza energetica tramite il calcolo dell’indice R1 discriminante la termovalorizzazione e lo smaltimento. Per il calcolo del R1 sono state seguite le indicazioni europee , che si basano sul metodo indiretto per il calcolo del rendimento termico della caldaia. Inoltre, questa tesi, si pone anche l’obbiettivo di introdurre il concetto dell’economia circolare per giustificare uno dei motivi principali per il revamping previsto dell’impianto attuale. . A tale scopo, sarà fornita la descrizione preliminare del nuovo impianto dedicato al trattamento dei fanghi, con particolare attenzione all’analisi delle sezioni interessate al processo nonché della metodologia del recupero del fosforo che concludono lo schema previsto per l’applicazione dell’economia circolare.

Il presente lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un innovativo processo di produzione di poliidrossialcanoati (PHA), volto a diminuire i costi ed incrementare la sostenibilità ambientale dei processi attualmente utilizzati per produrre PHA. A tal fine sono state utilizzate colture microbiche miste (MMC) presenti nei fanghi attivi derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue e substrati di scarto dell’industria vitivinicola. I substrati sono stati inizialmente fermentati anaerobicamente per ottenere acidi grassi volatili (VFA), fonte di carbonio ideale per produrre PHA tramite MMC. Il processo di produzione sviluppato nel presente lavoro di tesi è suddiviso in tre stadi, mediante l'accoppiamento di processi termochimici e biologici: 1. Fermentazione anaerobica di varie matrici di scarto provenienti dall'industria vitivinicola per produrre VFA. Tutti i substrati sono stati testati sia con inoculo tal quale e sia con inoculo autoclavato per inibire l’attività degli Archea metanogeni. Nel primo caso sono stati ottenuti elevati quantitativi di biogas (~70% di resa), mentre il pre-trattamento dell’inoculo ha portato un’elevata produzione di VFA, soprattutto nel caso della vinaccia (45% di resa). 2. Pre-trattamento termochimico dei fanghi di depurazione e scarti tramite pirolisi al fine di rendere il carbonio contenuto negli scarti più disponibile per i batteri anaerobi. In questo caso le rese di VFA sono sensibilmente aumentate rispetto alla digestione della biomassa tal quale, con valori prossimi al 99% nel caso della vinaccia. 3. Valutazione delle capacità delle popolazioni batteriche che compongono il fango aerobico di accumulare naturalmente PHA, testando fanghi provenienti da impianti di depurazione sia industriali che urbani. Solo le comunità batteriche presenti nei fanghi di tipo urbano hanno mostrato buona potenzialità di accumulare PHA, senza che questi siano stati inizialmente sottoposti a regimi ciclici alimentari.

L’argomento trattato in questo elaborato è il problema sempre più emergente dello smaltimento dei fanghi provenienti dalla depurazione delle acque reflue. La quantità di fanghi da smaltire, infatti, è in continuo aumento e continuerà a crescere nel corso dei prossimi anni a causa di trattamenti sempre più spinti di depurazione e della costruzione di nuovi impianti. Dopo aver analizzato i vari scenari possibili per lo smaltimento dei fanghi ed i relativi costi, si passa ad analizzare le varie tecniche utilizzate per l’essiccamento dei fanghi (dirette ed indirette), includendo anche tecniche di ultima generazione come l’essiccamento per via solare. Si è andati poi ad analizzare nel dettaglio il funzionamento dell’impianto di essiccamento termico dei fanghi di depurazione di Coriano (RN), situato presso il termovalorizzatore e che sfrutta il calore proveniente da questo come fonte di calore per essiccare i fanghi. Sono state evidenziate le varie parti che compongono l’impianto e le caratteristiche delle correnti in ingresso ed uscita. Si è passati poi ad analizzare il pericolo di esplosione, all’interno dello stesso impianto, dovuto alla presenza di miscele esplosive formate dalla polvere organica del fango e dall’aria. Si sono analizzate tutte le modifiche apportate all’impianto in modo tale da prevenire questo rischio di esplosione. Infine è stata condotta una valutazione economica per dimostrare che l’essiccamento dei fanghi risulta un processo molto conveniente, perché consente di ridurre i volumi da trattare, e, quindi, di conseguenza anche i costi dello smaltimento finale.

I rifiuti rappresentano un’opportunità di crescita sostenibile in termini di riduzione del consumo di risorse naturali e di sviluppo di tecnologie per il riciclo di materia ed il recupero energetico. Questo progetto di ricerca si occupa di valutare, attraverso l’approccio dello studio del ciclo di vita, la valorizzazione energetica di una particolare categoria di rifiuti: i fanghi derivanti dalla depurazione delle acque. Si è studiata la valorizzazione dei fanghi attraverso l’applicazione del Thermo Catalytic Re-forming (TCR)®, tecnologia che consente di trasformare i fanghi in un carburante per la produzione di energia elettrica (bioliquido). Le valutazioni sono effettuate per una linea di processo generale e due configurazioni progettuali declinate in due scenari. Il caso di studio è stato riferito al depuratore di S. Giustina (Rimini). Per la linea di processo, per ognuna delle configurazioni e i relativi scenari, è stato compilato il bilancio energetico e di massa e, conseguentemente, valutata l’efficienza energetica del processo. Le regole della Renewable Energy Directive (RED), applicate attraverso lo strumento ‘BioGrace I’, permettono di definire il risparmio di gas serra imputabile al bioliquido prodotto. I risultati mostrano che adottare la tecnologia TRC® risulta essere energeticamente conveniente. Infatti, è possibile ricavare dal 77 al 111% del fabbisogno energetico di una linea di processo generale (linea fanghi convenzionale e recupero energetico TCR®). Questo permette, quindi, di ricavare energia utile al processo di depurazione. La massima performance si realizza quando la tecnologia si trova a valle di una linea di trattamento fanghi priva di digestione anaerobica e se il biochar prodotto viene utilizzato come combustibile solido sostitutivo del carbone. La riduzione delle emissioni imputabile al bioliquido prodotto va dal 53 al 75%, valori che soddisfano il limite definito dalla RED del 50% di riduzione delle emissioni (2017) per ogni configurazione progettuale valutata.

Il seguente elaborato vuole rappresentare il primo studio pubblico di modellazione tramite il software WEST® di un impianto di depurazione delle acque reflue realmente esistente utilizzante tecnologia di depurazione con membrane da ultrafiltrazione (MBR), con anche un’ analisi degli upgrade impiantistici migliori per diminuire i costi operativi e migliorare le uscite degli inquinanti , particolarmente dei nitrati. Lo studio è stato effettuato sull’ impianto sito del comune di Castel Guelfo, gestito da Hera, che serve una zona con forte impatto di attività produttive. Le criticità di questo impianto sono legate all’ estrema variabilità degli ingressi da rete fognaria e alla presenza di correnti parassite di natura irrigua, che creano squilibri nei rapporti tra i vari carichi organici. Dopo un introduzione sulla tecnologia MBR , su suoi principali aspetti gestionali, quali la gestione del ricircolo e delle portate eccedenti, e una descrizione delle equazioni che regolano il suo dimensionamento, è stata fatta un’ analisi dell’ impianto studiato, sia dal punto di vista della verifica del dimensionamento sia come analisi dei carichi entranti sul periodo gennaio-settembre 2018, costruendo poi il modello WEST dell’ impianto MBR, con implementazione dei vari processi discontinui in esso presenti, quali DO, ricircolo, portata d’aria e flusso delle membrane. Successivamente è stato studiato l’upgrade che prevedeva la totale trasformazione delle vasche di ossidazione in vasche di denitrificazione, con anche analisi delle migliori condizioni operative. Si è poi provveduto a verificare l’andamento con una parziale trasformazione delle vasche di ossidazione, con implementazione di un controllore dell’ ammoniaca uscente e con la diminuzione del valore di TSS in vasca MBR, ottenendo il migliore upgrade possibile, senza prevedere nuove costruzioni.