I consumi energetici e le emissioni di gas clima-alteranti negli impianti di depurazione: un sistema di supporto decisionale per il dimensionamento e la gestione

    Progetto: Research project

    Dettagli progetto

    Description

    Negli ultimi anni, la crescente attenzione per la protezione dell’ambiente ha spinto sempre più verso una riduzione delle emissioni dagli impianti di depurazione. La normativa (Dir. 200/60/CE) ha introdotto, per le sostanze inquinanti, limiti allo scarico molto restrittivi. Il crescente interesse verso la protezione dell’ambiente si manifesta anche nella riduzione dei gas clima-alteranti e dei consumi energetici degli impianti di depurazione. Invero, i consumi energetici sono anch'essi fonte (diretta e indiretta) di emissioni clima-alteranti. Al fine di ottemperare ai requisiti imposti dalle norme ambientali occorre munirsi di “nuovi strumenti” sia per una loro stima che minimizzazione.In tale contesto si inquadra il progetto di ricerca, che ha come obiettivo la predisposizione di una piattaforma innovativa di tipo modellistico per la progettazione e gestione integrata di impianti di depurazione. Attraverso tale piattaforma, il progetto ha come finalità ultima quella di minimizzare l’impatto sull’ambiente degli impianti di depurazione attraverso la loro ottimizzazione in termini di consumi energetici ed emissioni prodotte, intese come inquinanti allo scarico, fanghi biologici ed emissioni di gas clima-alteranti (CH4, NOx, CO2).Il progetto di ricerca (Fig. 1), composto da 4 Unità Operative (UUOO) e caratterizzato da due fasi strettamente connesse tra loro (i.e. sperimentale e modellistica), analizzerà i principali fenomeni che hanno luogo all’interno di un impianto di depurazione. Più precisamente, sarà effettuato lo studio dei principali processi che hanno luogo sia nella linea acque sia nella linea fanghi. Saranno analizzate sia le singole unità delle due linee sia le loro mutue interazioni. Particolare attenzione sarà dedicata alla valutazione dei consumi energetici ed alle emissioni, predisponendo, per queste ultime, opportuni protocolli da utilizzare per la misura all’interno di ciascuna unità dell’impianto.Per quanto attiene la linea acque, verranno analizzate le emissioni ed i consumi energetici sia per i sistemi di trattamento convenzionali ma anche per i trattamenti avanzati, quali quelli a membrana (MBR). Per quanto attiene la linea fanghi, verranno analizzati sia gli schemi con digestione aerobica dei fanghi sia quelli con digestione anaerobica e conseguente recupero di energia sotto forma di biogas. In una seconda fase del progetto, acquisite le misure sperimentali, si procederà alla modellazione matematica dell’impianto implementando sia modelli complessi sia modelli semplificati (Fig. 2). L’obiettivo ultimo sarà quello di predisporre uno strumento semplificato ma accurato per la valutazione delle emissioni (solide, liquide e aeriformi) e dei consumi energetici degli impianti di depurazione.AVANZAMENTO DELLA CONOSCENZAIl perseguimento degli obiettivi, sia INDIVIDUALI che SINERGICI, ed i risultati del progetto consentiranno di ottenere un avanzamento della conoscenza, che riguarderà principalmente i seguenti aspetti:- Interpretazione dei meccanismi biologici di formazione dei gas clima-alternati nelle diverse sezioni di un impianto di depurazione al variare della tecnologia e dei processi di trattamento adottati.- Determinazione del legame che intercorre tra le condizioni operative adottate per la gestione dell’impianto (al variare della tecnologia), le emissioni (liquide, solide e aeriformi) generate e l’impatto che le stesse hanno sull’ambiente.- Determinazione dei contributi alle emissioni da parte dei diversi ceppi batterici coinvolti nei processi depurativi (autotrofi, eterotrofi e eterotrofi fosforo accumulanti).- Det

    Layman's description

    Il progetto ha come obiettivo principale lo sviluppo di una piattaforma innovativa di simulazione per il dimensionamento e la gestione degli impianti di depurazione secondo un’ottica di riduzione dell’impatto ambientale, ossia, minimizzazione dei consumi energetici e delle emissioni intese come inquinanti allo scarico, fanghi biologici e gas clima-alteranti (CH4, NOx, CO2). Un ulteriore obiettivo del progetto è la messa a punto di un protocollo standardizzato e di un prototipo di misura per la quantificazione delle emissioni di gas clima-alteranti.Il risultato principale del progetto è l’ottenimento di uno “strumento” che consenta di ottemperare ai sempre più restrittivi limiti per gli impianti di depurazione imposti dalle normative allo scarico per le sostanze inquinanti (i.e., Direttive quadro sulle acque 2000/60/CE e 2008/01/CE). Tra le sostanze inquinanti si includono anche i gas clima-alteranti, la cui emissione è legata sia ai processi depurativi sia, in modo indiretto, ai consumi energetici dell’impianto.L’ottenimento del risultato primario del progetto comporterà la necessità di dover superare alcune lacune in termini di conoscenza sia nella codifica ed interpretazione dei processi ma anche nelle tecnologie da sviluppare anche per la misura e minimizzazione dei gas clima-alteranti.Gli obiettivi ed i risultati del progetto, articolato in 4 Unità Operative (UUOO), saranno di due tipologie: INDIVIDUALI, ossia conseguiti dalla singola UO, e SINERGICI ovvero ottenuti tramite l’apporto scientifico di ciascuna UO. Gli obiettivi ed i risultati sinergici sono da considerare imprescindibili dalla compagine delle UUOO da cui è composto il progetto stesso. Sia i contributi individuali che quelli sinergici caratterizzeranno le due fasi da cui è composto il progetto (sperimentale e modellistica) e la loro combinazione consentirà il raggiungimento dell’obiettivo e del risultato finale del progetto.In Fig. 3 sono sintetizzati gli obiettivi principali del progetto. Nella tabella 5 sono riportati gli obiettivi ed i risultati relativi alle differenti UUOO (X indica l'attività svolta dalla UO). Si noti che alcune attività saranno svolte da più di una UO in quanto considerate come attività comuni.Gli obiettivi ed i risultati INDIVIDUALI del progetto, per quanto attiene la parte SPERIMENTALE, approfondiranno le principali criticità progettuali e gestionali delle unità dell’impianto di depurazione dal punto di vista dei consumi energetici e delle emissioni di gas clima-alteranti. L’obiettivo ultimo sarà quello di identificare le variabili progettuali ed operative che possiedono un ruolo rilevante tanto nel consumo di energia quanto nella produzione di gas clima-alteranti, mantenendo sempre alta la qualità degli effluenti liquidi come indicato nella Direttiva Quadro 2000/60/CE. Tali obiettivi e risultati saranno perseguiti attraverso un’analisi dei principali fenomeni fisici/chimici/biologici che hanno luogo all’interno dell’impianto di depurazione. Più precisamente, sarà considerato uno studio dei principali processi che hanno luogo sia nella linea acque (sedimentazione primaria, trattamenti biologici e unità di separazione solido-liquido) sia nella linea fanghi (ispessimento, digestione e disidratazione dei fanghi). Saranno analizzate sia le singole unità delle due linee sia le loro mutue interazioni. Particolare cura sarà dedicata ai consumi energetici ed alle emissioni con l’obiettivo di predisporre, per questi ultimi, opportuni protocolli da utilizzare per la misura all’interno di ciascuna unità dell’impianto.Per quanto attiene la linea acque ve

    Key findings

    Ambiente e cambiamento climatico
    StatoFinito
    Data di inizio/fine effettiva3/8/143/7/17