CONSUMI AL “TAPPETO”

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■ Rober to Catania
GESTIONE AUTOMAZIONE
TUTTO SOTTO CONTROLLOTUTTO SOTTO
D
Di necessità virtù. I rincari sulla
bolletta energetica stanno
obbligando numerosi gestori a
rivedere i propri piani di investimenti, magari cercando di
sfruttare pratiche virtuose per
aumentare l’efficienza dei propri impianti. Il caso del depuratore di Parma Ovest è in questo
senso piuttosto emblematico:
una struttura completamente
rinnovata nell’arco di un anno
all’insegna delle più moderne
tecnologie disponibili, specie
per ciò che riguarda i sistemi di
ossidazione.
Ce lo raccontano in queste pagine Enìa, la multiutility nata
dalla fusione avvenuta nel marzo 2005 tra Agac, Amps e Tesa che attualmente si occupa
di gestire l’impianto emiliano, e
Itt Flygt, società che ha fornito
i diffusori a membrana per la
realizzazione dei tappeti di aerazione.
Un risparmio a bolle fini
L’impianto di depurazione di
Parma Ovest opera su un bacino di circa 120.000 utenze
(80.000 civili e 40.000 industriali), con una capacità fino a
170 mila utenze equivalenti, e
la possibilità di trattare in
aggiunta anche rifiuti liquidi. Le
quattro vasche dell’impianto (tre
ad anello e una rettangolare),
concepite in origine in abbinamento a un sistema di aerazione meccanica, sono state
oggetto di una profonda ristrutturazione dettata dalle necessità di riduzione dei consumi di
energia elettrica e dal miglioramento del processo depurativo:
“L’elevato fabbisogno di energia
elettrica dell’impianto, pari ad
oltre 10 milioni di kWh/anno,
ed alcuni fenomeni di bulking,
presenti soprattutto nel periodo
primaverile, e in modo particolare durante i picchi giornalieri
di carico, all’aumentare della
temperatura a causa del deficit
di ossigeno, sono stati alla base
della proposta dell’investimento”, chiarisce Graziano Ferrari,
responsabile gestione impianti
acquedotto e depurazione di
Enìa. Il programma di rinnovamento si è quindi orientato sulla
sostituzione degli aeratori meccanici con un sistema di diffusori a membrana, una soluzione
che assicurava un adeguato
fabbisogno di ossigeno e permetteva al tempo stesso di
recuperare l’investimento grazie
a una migliore resa energetica.
In questo senso, l’obiettivo di
Enìa ha rivelato fin da subito la
propria ambizione: recuperare
in tre anni l’investimento della
ristrutturazione grazie all’abbassamento della quota energetica
consumata, stimata fino a quel
momento in oltre 10 milioni di
chilowatt annui.
CONSUMI
AL “TAPPETO”
Ridurre i consumi energetici dell’intero
impianto di depurazione del 40% sfruttando
un sistema di ossidazione basato su un
tappeto di diffusori ad alta efficienza? Enìa c’è
riuscita, grazie anche al supporto di Itt Flygt
che ha fornito i propri “dischi” a membrana
Sanitaire per la realizzazione dei tappeti di
aerazione.
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O CONTROLLOTUTTO SOTTO CONTROLLO
Una boccata di ossigeno
I problemi di depurazione, da un
lato, e la razionalizzazione delle
risorse energetiche dall’altro
hanno perciò indotto Enìa a
effettuare un investimento di
circa un milione e mezzo di euro
per promuovere una ristrutturazione completa dell’impianto
che comprendesse anche il rifacimento della cabina di trasformazione e dei quadri di comando (Power Center). I lavori, affidati, dopo gara d’appalto pubblica, ad Idraulica Fratelli Sala si
sono avvalsi del supporto di Itt
Flygt come fornitore di riferimento per la parte dei diffusori.
Nello specifico, l’intervento si è
concentrato sull’innesto in
ognuna delle quattro vasche di
quasi 2.500 diffusori Sanitaire
di Itt Flygt “a bolle fini”, componenti ritenuti ideali per le operazioni di ossidazione nelle vasche
a fanghi attivi e per l'aerazione
in processi intermittenti. “Il vantaggio delle bolle fini è evidente”,
chiarisce Marco Leoncavallo,
Aeration & Mixing Manager di
Itt Flygt, “soprattutto quando si
vanno a considerare le potenze
impiegate. Questi sistemi consentono infatti di ottenere rese
fino a cinque chilogrammi di
ossigeno per kW/ora in condizioni standard, contro i 2 kW/h
ottenibili con i migliori sistemi
meccanici. In casi come questi
per fornire la stessa quantità di
ossigeno, si può arrivare a
dimezzare la potenza richiesta
in fase di ossidazione-nitrificazione, la fase che consuma più
energia di tutto l’impianto di
depurazione”.
Ogni
unità
Sanitaire di Itt Flygt è costituita
da un diffusore a membrana
elastica in Epdm microfustellata
che distribuisce l’aria sotto
forma di bolle fini; ciò permette
di aumentare la superficie di
contatto tra aria e acqua, e
dunque il trasferimento di ossigeno al liquame. Un’altra caratteristica delle membrane Itt
Flygt è quella di essere chimicamente e fisicamente stabili grazie ai compound di ultima gene-
Primato in vasca
Sanitaire è la famiglia di diffusori - a disco o tubolari - creata
da Itt Water & WasteWater per l’aerazione dei liquami
organici nei processi a fanghi attivi. Semplicità di
assemblaggio, resistenza agli agenti esterni, ad elevati
carichi di lavoro e inintasabilità sono le caratteristiche
chiave di questa serie, in grado di realizzare una
distribuzione uniforme dell'aria in bolle fini. Due le versioni
disponibili: a membrana e ceramici. I primi sono ideali per
l’aerazione nelle vasche a fanghi attivi anche in processi
intermittenti, laddove maggiore è il rischio di intasamenti.
La membrana in gomma sintetica Epdm dispone infatti di un
bordo esterno che funziona come guarnizione "O-ring",
agendo da valvola di ritegno quando si interrompe
l'aerazione. Il diametro dei fori, la collocazione nella membrana e la forma della piastra di supporto
sono ottimizzati per ottenere un flusso
uniforme, un trasferimento di ossigeno
molto efficiente e un funzionamento della
valvola assolutamente sicuro. Esistono
due tipi di membrane utilizzabili, entrambe
in Epdm con mescola Silver: la Silver
Series 2 a bolle fini ad alta resa e la Silver
LP che consente maggiori portate d'aria
con minori pressioni. II diffusore ceramico
è invece un disco di allumina sinterizzata
con porosità costante che assicura una
distribuzione uniforme dell'aria insufflata a
differenti portate grazie al materiale del
disco, compresso nella sua forma prima
della sinterizzazione. La densità del
materiale è quindi variabile e compensa le diminuzioni di
pressione nelle diverse parti, creando un flusso d'aria
uniforme su tutta la superficie del diffusore. Ogni impianto
con diffusori Sanitaire viene fornito dotato di sistema di
drenaggio e spurgo. La fornitura Itt Water & WasteWater
comprende il sistema integrato composto da una o più reti
di distribuzione dell'aria complete di tubo collettore,
tubazioni di distribuzione dell'aria con rispettivi diffusori
Sanitaire già installati, supporti in acciaio inox, giunti rigidi e
ad espansione e sistema di spurgo della condensa. La
gamma Sanitaire comprende anche i diffusori a disco
avvitabili, componenti dotati di un piatto di sostegno della
membrana integrato nel corpo del diffusore stesso dove è
presente un attacco filettato per il fissaggio meccanico al
sistema di distribuzione dell'aria. Il fissaggio può avvenire
tramite un manicotto saldato (per tubazioni metalliche) o
mediante una apposita fascia dotata di manicotto (per
tubazioni plastiche). Il diffusore avvitabile può essere dotato
delle stesse membrane del diffusore preassemblato, quindi
con le stesse caratteristiche in termini di efficienza, durata
ed affidabilità. Itt Water & WasteWater completa la sua
gamma di diffusori con dei tubolari a bolle fini, sempre con
membrana in Epdm, e con dei tubolari in acciaio inox a bolle
grosse, particolarmente adatti per liquami carichi o per i
pretrattamenti delle acque.
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razione. Ciò determina un’attenuazione dei fenomeni di invecchiamento elastico rispetto alle
soluzioni di tipo tradizionale, con
una longevità mediamente raddoppiata. Ogni unità è inoltre in
grado di autoregolarsi in caso di
blocco dell’aerazione: la membrana poggia infatti su un piattello e funge in pratica da valvola di non ritorno in caso di
fermo dell’impianto.
Un passaggio indolore
L’intervento di ristrutturazione è
stato articolato in modo da non
ledere la capacità depurativa
dell’impianto: “Non volevamo
fermare l’impianto”, ci tiene a
sottolineare il responsabile di
Enìa, “il nostro obiettivo era
quello di mantenere entro i limiti di legge lo standard qualitativo
allo scarico”. Le operazioni di
sostituzione del sistema di ossidazione – avviate nel 2006 sono state quindi attuate con
gradualità, in modo da non condizionare il regime operativo dell’impianto; per questo motivo le
vasche sono state “spente” una
per volta e durante il periodo
estivo, in modo da sfruttare la
riduzione stagionale dei carichi;
in ogni vasca sono state effettuate le operazioni di svuotamento, lavaggio, disinstallazione
degli aeratori, innesto del tappeto poroso, collegamento al
nuovo power center e collaudo.
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Sul piano strutturale, la difficoltà principale risiedeva nella
conformazione ad anello delle
vasche a plug flow, strette e circolari, che imponeva l’ottimizzazione della disposizione dei
piattelli, anche in relazione alle
necessità di carico a inizio e fine
impianto. In più occorreva razionalizzare la fornitura di ossigeno
e dunque dimensionare il piping.
Si è optato quindi per una configurazione a nove calate per
vasca, differenziate a gruppi di
tre con diverse densità di diffusori. La disponibilità media dell’impianto è stata fissata in
2.000 kg di Cod durante il giorno, con una potenzialità teorica
delle soffianti “maggiorata” per
ragioni di sicurezza. Puntualizza
Graziano Ferrari: “Il progetto ha
previsto installazione di dieci
soffianti, due per linea più una di
scorta ogni due linee. L’idea era
quella di farle operare al 60%
del rendimento (25 Hertz), con
un sistema di controllo dell’ossigeno via telecontrollo con condizioni operative di 2 mg litro di
ossigeno costante in vasca.
Dopo i primi mesi di funzionamento ci siamo però resi conto
di avere una concentrazione di
ossigeno in vasca più alta del
valore impostato: già al minimo
della taratura degli inverter
disponevamo di più ossigeno del
necessario specialmente nelle
ore notturne. Di conseguenza le
soffianti sono state impostate
ad un valore minimo più basso
(16 Hertz) rispetto a quello previsto inizialmente. Ciò ci permette di avere molto margine
per il futuro, anche in previsione
di eventuali ampliamenti del
nostro bacino di utenza”.
Guadagno certificato
Il passaggio verso i diffusori a
membrana ha consentito a Enìa
di abbassare i consumi energetici di circa il 40%, passando
dai 10,5 milioni di kW del 2005
agli attuali 6,5 milioni di kW. Il
vantaggio, tradotto in soldoni, è
Settembre 2008
evidente: “Una bolletta da un
milione di euro all’anno, ci costa
oggi circa 600 mila euro”, chiarisce Ferrari; “questi risultati,
considerato anche il concomitante incremento dei costi dell’energia elettrica, ci hanno permesso di ridurre il tempo di
ritorno degli investimenti”. Le
rese energetiche e di trasferimento dell’ossigeno sono state
certificate dall’Atc di Barcellona,
ente internazionale indipendente che provvede a effettuare i
test di Clean Water Oxygen
Transfer. Già in sede di gara la
soluzione basata su tecnologia
Itt Flygt ha fatto registrare valori migliorativi rispetto a quelli
minimi richiesti nel capitolato di
gara. L’opera di miglioria dell’impianto ha avuto un riscontro
significativo anche sul versante
dei “titoli di efficienza energetica” o “certificati bianchi”, il meccanismo avviato nel gennaio
2005 per promuovere un utilizzo razionale dell’energia.
L’utilizzo dei sistemi di diffusione
ha infatti consentito di risparmiare circa 900.000 tonnellate
equivalenti di petrolio (tep), che
rappresentano quasi il doppio
rispetto all’obiettivo obbligatorio
di 468.000 tep assegnato ai
distributori per il biennio 20052006. Gli interventi sono stati
quindi dichiarati meritevoli da
parte del Ministro delle Attività
Produttive: a parità di portata di
carico di Cod e di ammoniaca
all’ingresso, l’impianto di Parma
Ovest ha infatti dimostrato di
poter operare con un consumo
energetico notevolmente inferiore a quello dell’anno precedente. Sia nel 2007 sia nel
2008, il depuratore è stato
riconosciuto per un valore equivalente di circa 70.000 tep,
pari a circa 65.000 euro di certificati bianchi utilizzabili come
quota per la fornitura di energia
elettrica.
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