Ottimizzazione dell’impianto di depurazione di Ravenna
Individuazione di strategie operative ottimali tramite utilizzo di modelli dinamici
Molteplici fattori, tra cui il basso carico organico in ingresso e la capacitá ridotta della linea fanghi, hanno influenzato l’efficienza dell’impianto. Ció ha determinato in particolare un alto consumo energetico legato all’aerazione e un recupero limitato di biogas.
Implementazione, calibrazione e validazione di un modello in WEST, software DHI per la simulazione ed il supporto alla gestione degli impianti di trattamento delle acque reflue. Il modello calibrato e validato dell’impianto di Ravenna é stato successivamente utilizzato per analisi di scenario e scelta di strategie operative ottimali.
Valutazione iniziale dell’impianto
L’efficienza dell’impianto di depurazione di Ravenna é stata soggetta a limitazioni a causa di molteplici fattori. Da una parte, il carico organico (COD, BOD) in influente si é rivelato limitato e soggetto a variazioni temporali significative, influenzando in particolare il processo di denitrificazione. Dall’altra, per far fronte ad una capacitá ridotta della linea fanghi (ispessimento, digestione anaerobica), si é provveduto ad utilizzare i sedimentatori primari come pre-ispessitori e a mantenere alte concentrazioni di solidi (fino a 15 g/L) nei reattori a fanghi attivi. Questa strategia operativa ha determinato un alto consumo energetico (principalmente legato all’aerazione) ed un recupero limitato di biogas.
In questo contesto, si é resa necessaria un miglioramento della performance d’impianto attraverso un’ottimizzazione dei processi di trattamento, che il cliente ha scelto di individuare attraverso l’utilizzo di un modello dinamico dell’impianto e la valutazione di differenti strategie e scenari operativi. Per far fronte alla disponibilitá limitata di dati di monitoraggio (sia in influente che di processo), sono state condotte attivitá di monitoraggio aggiuntive in supporto all’attivitá modellistica.
(Posizionare il cursore sull'immagine per attivare lo zoom)
Interfaccia WEST sull'impianto di Ravenna. © DHI
Implementazione del modello WEST e analisi di scenari
Il modello dell’impianto di Ravenna é stato implementato in WEST, riproducendo la complessitá dello schema operativo e la strategia operativa esistente. La ridotta efficienza di aerazione ha reso necessario simulare il fenomeno di nitrificazione-denitrificazione simultanea nel fango attivo. Si é considerato un frazionamento dinamico delle varie componenti nell’influente non trattato, dovuto in particolare alla variabilitá dei dati disponibili.
La calibrazione del modello WEST é stata condotta, in step consecutivi, sulla base di dati a lungo a termine (1 anno) per garantire una descrizione accurata della performance d’impianto. Successivamente alla stima dei parametri di frazionamento, sono state considerate le dinamiche nelle portate dei fanghi di supero, nelle temperature e nella performance del sedimentatore secondario, ottenendo cosí una descrizione realistica dell’impianto. Cambiamenti minimi dei parametri cinetici sono stati necessari per ottenere una descrizione soddisfacente dei dati misurati da parte del modello. Il modello WEST é stato infine validato con dati da campagne di misurazione mirate, confermando cosí la validitá dell’approccio utilizzato.
Concentrazioni di solidi misurate e simulate nei reattori a fanghi attivi nell’arco di un anno. © DHI
Il modello WEST calibrato e validato é stato utilizzato per valutare scenari operativi mirati al miglioramento dell’efficienza dell’impianto di Ravenna. Tre scenari sono stati considerati e confrontati con la strategia operativa attuale:
I risultati dell’analisi di scenario (qui presentati per concentrazione di azoto totale in effluente e produzione di biogas) hanno indicato la possibilitá di miglioramenti significativi per l’impianto in termini di:
Si puó perció concludere che l’upgrade della linea fanghi (in grado di incrementare il recupero energetico) debba essere combinato con una strategia atta a mantenere una sufficiente qualitá dell’effluente. L’implementazione di un controllo dell’aerazione puó risultare particolarmente utile nell’ambito di un miglioramento generale dell’efficienza energetica dell’impianto.
Confronto tra strategia operativa attuale (‘baseline’) e tre scenari alternativi in termini di azoto totale in effluente e produzione di biogas. © DHI
Lo sviluppo di un modello WEST dell’impianto di Ravenna ha cosí fornito all’ente gestore un valido strumento di supporto decisionale nell’individuare ed implementare le stragie di upgrade e ottimizzazione piú adatte sulla base di molteplici criteri di valutazione (conformitá dell’effluente, consumo e recupero energetico).
L’analisi di scenario ha indicato un potenziale miglioramento significativo in termini di performance di trattamento ed efficienza energetica, offrendo all’ente gestore la possibilitá di attuare nuove strategie operative in modo mirato.
Fondata nel 2002, Hera S.p.A. fornisce servizi relativi a gas, electtricitá, acqua e ambiente in Italia. L’azienda si occupa in particolare della gestione del servizio idrico integrato (acquedotto, fognatura, depurazione e potabilizzazione) e di progettazione, costruzione, gestione operativa e manutenzione della rete fognaria e di impianti di trattamento acque reflue.
