Una storia di successo: Rimozione del carbonio attraverso la microgrigliatura HUBER

Impianto contenitore E-Klär (BMBF FKZ 02WER1319F) con vaglio a tamburo LIQUID di HUBER e compattazione esterna del microgrigliato con pressa di lavaggio WAP® liquid di HUBER per il successivo trasporto nel digestore

In relazione al passaggio da un processo di stabilizzazione dei fanghi aerobico ad uno anaerobico, la microgrigliatura rappresenta un’alternativa molto interessante per la depurazione biologica. Infatti la microgrigliatura garantisce, rispetto ad un decantatore primario tradizionale, migliori tassi di riduzione e al tempo stesso costi di investimento nettamente minori, offrendo inoltre un ingombro enormemente ridotto.

Grazie al passaggio da una stabilizzazione dei fanghi aerobica ad una anaerobica i costi di aerazione si riducono come minimo del 20-25%. In un impianto di depurazione, questa riduzione si ottiene mediante il prelievo di carbonio prima della fase del trattamento biologico, ad es. mediante la costruzione di un decantatore primario oppure tramite l'installazione di un sistema con tecnologia di microgrigliatura HUBER. Tenuto conto dei costi dell'energia in costante crescita, una conversione degli impianti di depurazione dalla stabilizzazione aerobica dei fanghi a quella anaerobica appare spesso una scelta sensata, sulla base di considerazioni di tipo economico.

Nel quadro del progetto di ricerca E-Klär (BMBF FKZ 02WER1319F) viene preso in esame, tra le altre cose „L'aumento della resa in gas mediante l'ingresso di materiali solidi“. In collaborazione con l'Istituto di ricerca ISA (RWTH Aachen - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen: Politecnico della Renania-Vestfalia di Aquisgrana) e il Consorzio idrico della Ruhr vengono controllati su larga scala e messi a punto scientificamente dei processi di depurazione delle acque di scarico. La necessaria tecnologia ingegneristica viene messa a disposizione da HUBER.

Un elemento centrale del progetto di ricerca è il parco impianti di depurazione del Consorzio della Ruhr con attualmente un totale di 68 impianti di depurazione gestiti a livello comunale e che presentano un'ampia gamma di dimensioni e di processi. A tal riguardo sono impiegate in un gran numero di impianti depurazione grandi e medie centrali termoelettriche di cogenerazione per l'utilizzo energetico del biogas che si produce con la stabilizzazione anaerobica dei fanghi, con le quali si genera energia elettrica e termica  in prevalenza per uso interno. Il progetto, della durata di tre anni, è stato avviato all'inizio del 2015. A seguire si espongono i risultati emersi dai test.

Fig. 1: Riduzione di Sostanze separabili mediante filtrazione raggiunta in un impianto avente come dimensioni 28.500 AE (abitanti equivalenti)
Fig. 2: Riduzione di COD raggiunta in un impianto avente come dimensioni 28.500 AE (abitanti equivalenti)
Fig. 3: Riduzione di Sostanze separabili mediante filtrazione raggiunta in un impianto avente come dimensioni 17.000 AE (abitanti equivalenti)
Fig. 4: Riduzione di COD raggiunta in un impianto avente come dimensioni 17.000 AE (abitanti equivalenti)

Risultati relativi alla rimozione del carbonio con il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER

Nel prosieguo si espongono i risultati dei test effettuati su due impianti di depurazione. Le varianti degli impianti di depurazione corrispondevano a 17.000 AE e 28.500 AE (AE = abitanti equivalenti o carico organico specifico, ovvero la quantità di sostanze organiche biodegradabili, derivate da un'utenza civile o assimilabile a questa, convogliate in fognatura nell'arco temporale di un giorno (24 ore) cui corrisponde una richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni (120 ore) pari a 60 grammi di O2 al giorno). Nei due impianti di depurazione è stato messo in funzione il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER, per ca. 5 settimane, con diverse portate. Il valore delle portate è arrivato fino a 35 l/s. Tutti gli impianti disponevano di una griglia di 6 mm azionata a monte e di una normale dissabbiatura. Le acque reflue sono state prelevate dopo la dissabbiatura e pompate verso il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER. Nella Figura 6 è rappresentato il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER in forma di struttura compatta con addensamento opzionale, di tipo meccanico, a valle, mediante pressa di lavaggio HUBER WAP® in un container.

Per quanto riguarda i prelievi dei campioni si tratta, con la denominazione "2-h" di un controllo a campione di 2 h (campione medio) durante il giorno e, con la denominazione "10-h" di un campione medio di 10 h, durante le ore notturne. Inoltre sono stati prelevati e analizzati campioni medi giornalieri di 24 ore, proporzionali al tempo.

Nelle Figure dalla 1 alla 4 si osserva come in entrambi gli impianti di depurazione si siano potute ottenere, impiegando il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER, delle riduzioni medie di CSB totale (Chemischer Sauerstoffbedarf - Richiesta chimica di ossigeno o COD) tra il 51 e il 57% e riduzioni di AFS (Abfiltrierbare Stoffe - Sostanze separabili mediante filtrazione) tra il 71 e il 72%. I valori sono stati ottenuti senza l'aggiunta di polielettrolita. Con dei decantatori primari convenzionali la capacità di separazione si attesta, con tempi di sosta compresi tra 0,5 e 1 h, in base al foglio di lavoro ATV A 131, sul 25% di riduzione di COD (richiesta chimica di ossigeno) e il 50% di riduzione di AFS (sostanze separabili mediante filtrazione).

L'impianto di depurazione 1, con 28.500 AE (Figura 1 e 2) possiede una percentuale di acqua esterna pari a ca. il 75%. Le concentrazioni nettamente minori di AFS e COD nell'afflusso delle acque di scarico sono spiegabili tramite queste informazioni, in grado di fare luce sul contesto. Nel 90% di tutte le misurazioni si è potuto rilevare un tasso di eliminazione COD superiore al 50% nonostante l'elevata componente di acqua esterna. Anche le basse concentrazioni di AFS hanno potuto in media essere ridotte del 72%.

L'impianto di depurazione 2, con 17.000 AE (Figura 3 e 4) presenta, in rapporto all'impianto di depurazione 1 elevate concentrazioni in afflusso, > di 600 mg/l di COD. Le riduzioni ottenute sono state in questo caso, in media, del 71% per le AFS e del 51% per la COD.

Questi eccellenti risultati derivano dal principio di funzionamento del vaglio a tamburo LIQUID di HUBER. Il vaglio a tamburo è dotato di un tessuto a maglie fine in acciaio inossidabile di 0,1-0,3 mm. Con queste aperture sottili si possono separare anche le particelle più fini, che non sono in grado di sedimentare in una decantazione primaria. Il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER raggiunge con la sola grigliatura risultati comparabili a quelli di un decantatore primario convenzionale.  Grazie all'effetto aggiuntivo della filtrazione profonda, la microgrigliatura è in grado di prelevare una quota sostanzialmente maggiore di COD e AFS rispetto ad un decantatore primario convenzionale. Un’ulteriore filtrazione viene eseguita dal tappeto filtrante che si crea all'interno del tamburo a causa delle sostanze solide precipitate.

Diversamente da un decantatore primario, con un vaglio a tamburo, modificando l'apertura del tessuto a maglie, si possono variare in modo mirato le capacità di separazione per AFS e COD.

Risparmio in termini di ingombro per un fattore 7-13 a seconda delle dimensioni dell'impianto

In base alla lunghezza del vaglio a tamburo LIQUID di HUBER si possono realizzare portate fino a 200 l/s per macchina. In tal modo si possono realizzare soluzioni di ingombro ridotto, per alleggerire impianti di depurazione sovraccarichi o aumentare la capacità degli stessi. Si può utilizzare un sistema di questo tipo anche nel caso in cui sia necessario risanare dei bacini a fanghi attivi; in tal modo è possibile mettere fuori servizio una delle vasche a fanghi attivi e risanarlo senza compromettere la funzionalità dell’impianto di depurazione.

In particolare per gli impianti di depurazione in cui la mancanza di spazio non consente di realizzare una tradizionale decantazione primaria, un vaglio a tamburo LIQUID di HUBER può sostituire un decantatore primario, occupando circa 1/10 dello spazio necessario per il decantatore (Foto a destra).

Descrizione del processo del vaglio a tamburo LIQUID di HUBER per la rimozione del carbonio

Per il raggiungimento della depurazione biologica in sostituzione del processo di decantazione primaria, in occasione del cambio del processo di digestione da aerobico ad anaerobico, è stato impiegato, anziché un decantatore primario, il vaglio a tamburo LIQUID di HUBER. A tal riguardo si tratta di un prodotto di nuovo sviluppo, che si basa sul principio di provata efficacia dell'impianto di filtraggio ROTAMAT®.

Alimentazione in caso di massimo livello dell'acqua a monte del vaglio a tamburo LIQUID di HUBER
Microgrigliato pre-disidratato mediante la pressa di lavaggio WAP® liquid di HUBER, destinato alla digestione

L'innovativo processo si basa su un trattamento esterno del materiale microgrigliato e consente in tal modo una collocazione flessibile per la pre-disidratazione del microgrigliato. Il grigliato è poi trasportabile con facilità dal vaglio a tamburo nella pressa, in direzione contraria al flusso delle acque reflue, mediante una tubazione. Inoltre, mediante una tramoggia collocata all'interno del vaglio a tamburo, alla quale è collegata una tubazione, è possibile realizzare un trasporto estremamente flessibile e semplice del materiale microgrigliato verso la pressa di lavaggio HUBER WAP® liquid. Grazie alla posizione orizzontale del vaglio a tamburo e al contemporaneo elevato accumulo a monte della macchina si sfrutta la massima superficie filtrante. Si possono in tal modo realizzare portate molto elevate con ottime capacità di separazione.

Opzioni di compattazione del grigliato

La pressa di lavaggio WAP® liquid di HUBER è stata appositamente sviluppata per il trattamento del microgrigliato, il quale viene pre-disidratato senza l'impiego di polielettrolita, arrivando a contenuti di SS (sostanza secca) fino al 10%. È possibile agire immediatamente sul grado di disidratazione, poiché la pressa di lavaggio  WAP® liquid di HUBER è equipaggiata con lamiere forate facilmente sostituibili.

Il grigliato separato dal vaglio ultra-fine viene trasportato nella pressa di lavaggio mediante una tubazione a gravità. Grazie alla lamiera forata ultra-fine contenuta all'interno della pressa di lavaggio è possibile drenare una parte della fase liquida. Nella pratica si è dimostrato ragionevole un contenuto di SS (sostanza secca) per il digestore pari a ca. 3-4%. Il grigliato, dopo l'addensamento mediante la pressa, può essere trasportato nel digestore direttamente con una pompa a coclea eccentrica. A seconda delle condizioni, il trattamento dei fanghi può aver luogo, in alternativa, con un ispessitore continuo o mediante un addensamento comune di fanghi primari e secondari. In virtù delle esperienze accumulate negli ultimi anni e del funzionamento sicuro offerto dal vaglio a tamburo LIQUID, è stato possibile sviluppare con successo, ancora una volta, un'innovazione volta al futuro. In questo modo diventa fattibile un altro importante passo nella direzione dell'indipendenza energetica degli impianti di depurazione.
  

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