Analisi fosforo in depurazione
Alessandro Carminati • 18 gennaio 2019
CLIENTE: Acegas PRODOTTI : ANALIZZATOR E COLORIMETRICO SERIE 6 0XX
Il caso:
Il cliente ha bisogno di
controllare il dosaggio di cloruro ferrico, necessario per rispettare
il para metro fosforo all’uscita dell’impianto di depurazione. Il
fosforo inf atti viene abbattuto solo parzialmente (c.a.20%) durante
il trattamento biologico, rendendo necessaria la precipitazione
chimica (tramite FeCl3), specialmente quando i limiti imposti sono
bassi (es: scarico in aree sensibili 2ppm P O4). Nel cas o specifico
l’impianto s carica direttamente in mare.
Descrizione:
Il cliente ha chiesto in via
sperimentale di installare lo strumento e il dosaggio all’uscita
del sedimentatore primario, questo per dare al sistema il tempo di
reazione adeguato e soprattutto per intervenire tempestivamente ma
solo quando necessario. Questo tipo di installazione, rispetto
all’installazione classica in uscita impianto (o uscita
sedimentazione secondaria), ha il vantaggio di essere indubbiamente
efficace e precisa per il controllo di processo, ma per contro
introduce delle difficoltà relative al trattamento del campione, che
risulta m olto carico in nutrienti e fanghi, con elevatissimo
attività biologica.
L’analizzato re 60xx è
stato concepito come macchina rustica ed adatta alle applicazion
“pesanti”. Soprattutto la parte idraulica sovradimensionata
e servita da pompe peristaltiche riduce il carico di manutenzione
all’utente, assicurando nel contempo un risultato allineato al dato
di laboratorio.
La sempre crescente attenzione per le problematiche ambientali e gli studi sempre più approfonditi sull’argomento spinge all’emanazione, da parte degli organismi di controllo, di regole volte alla minimizzazione dell’attività antropica sull’ambiente. Nel settore della depurazione, la massima attenzione del legislatore è rivolta alla minimizzazione dell’impatto degli scarichi sulle acque superficiali e in genere sull’ambiente. Alla disinfezione finale dell’effluente è affidato il compito di abbattere le colonie batteriche ed evitare contaminazioni ambientali. L’ipoclorito di sodio, da sempre utilizzato con successo in questo settore, ha dimostrato però di avere delle controindicazioni difficilmente aggirabili (formazione di cloro ammine, clorati, THM – composti cancerogeni e genotossici-varie interazioni con composti organici).Per questo motivo alcune regioni hanno già vietato l’utilizzo dell’ipoclorito a vantaggio di metodi di disinfezione alternativi, chimici o fisici. L’acido peracetico (CH3COOOH, comunemente abbreviato PAA) si pone come una delle alternative più interessanti, sia per il suo elevato potere disinfettante, sia per il suo bassissimo impatto ambientale residuo e, non da ultimo, per il ridotto costo di conversione dal sistema di dosaggio di ipoclorito Ottimizzazione del dosaggio: risparmio di reagenti e carica batterica sotto controllo Il dosaggio di soluzione disinfettante in base alla portata risulta efficace solo nelle condizioni in cui si effettivamente valutato il dosaggio, non tenendo quindi conto della variazione della carica batterica, della presenza o meno di sostanze ossidabili, ne di tutte le altre possibili interferenze. Fino ad oggi le strade erano quindi due, il sovradosaggio costante, o l’accettazione dei rischi di un dosaggio calibrato. Con il fotometro ACP 4001_2 PAA si può invece intervenire in modo attivo sul dosaggio, valutando la capacità ossidante residua del PAA. In questo modo si può rimanere sicuri di dosare esattamente quanto serve, facendo il modo che il sistema si adatti automaticamente alle variate condizioni idrauliche dell’impianto e di qualità dell’effluente. L’utilizzo di questo strumento consente al gestore di decidere qual è la soglia di disinfezione che vuole raggiungere, a seconda delle criticità ambientali e stagionali cui è soggetto, mettendolo al riparo da eventuali problematiche e contestazioni da parte degli organi di controllo. Tutto questo si traduce dunque in una maggiore serenità nella gestione dell’impianto. L’esperienza di ETRA spa ETRA spa è una delle realtà più importanti del Triveneto che cura la gestione del ciclo idrico su un territorio molto ampio ad antropizzazione diffusa, corrispondente di fatto al territorio dell’ATO Brenta. Dalla sua fondazione, ETRA si distingue per un’oculata gestione delle risorse, sia in termini economici, sia in termini di ambiente, con l’obiettivo finale di rendere alla cittadinanza il miglior servizio possibile, nel rispetto di uomini e ambiente. In quest’ottica, la presenza sul mercato di uno strumento come l’ACP_4001_2 PAA non poteva che accendere la curiosità di chi quotidianamente gestisce le risorse idriche di più di 500.000 persone. ETRA ha quindi messo sotto test lo strumento su due impianti di media taglia, Limena (PD) e Rubano (PD), caratterizzati da condizioni idrauliche e di conferimento difformi, dove già si effettua il dosaggio di PAA per la disinfezione finale, in anticipo a quanto richiesto dal Piano d’Ambito della Regione Veneto. Lo scopo è di verificare in campo l’efficacia di un controllo basato sulla concentrazione effettiva piuttosto che un dosaggio basato sulla portata, facendo anche uso uno storico di dati completo ed esteso, sia per i parametri chimici che per quelli biologici. Lo strumento, di ridotte dimensioni, legge la quantità di PAA residuo nella vasca di contatto. Tale valore residuo viene correlato con il dato di laboratorio della conta delle UFC/100ml di E. Coli, di modo da trovare il compromesso, diverso per ogni impianto, tra dosaggio di PAA e colonie di E. Coli allo scarico. Quello che si osserva subito è un controllo costante della carica batterica al variare delle condizioni di carico degli impianti, confortato dalle analisi di laboratorio. Non si notano più picchi di popolazione batterica, riscontrabili con il precedente sistema di controllo su base portata, e il valore si attesta rigorosamente sul valore desiderato. Al termine della prova si verificano anche i consumi di PAA con risultati di assoluto interesse.
Il caso: Il depuratore di San Fré (CN) tratta reflui urbani per 3000ae, con 2 picchi di carico giornalieri. L’impianto non è dotato di inverter, ma il gestore ha deciso di ottimizzare il processo e, se possibile, ridurre i consumi energetici. Attualmente il sistema funziona a setpoint fisso di DO e in pausa/lavoro nelle ore notturne. Descrizione: si è installato il sistema Oxysmart. In questo modo l’impianto funziona costantemente in pausa/lavoro, prolungando automaticamente le fasi ossidative solo in corrispondenza dei picchi di carico giornalieri. Pur senza implementare un inverter, si è ottenuto un buon risparmio energetico e un effluente
IMPIANTO MOZZANICA (BG) GESTORE COGEIDE S.p.A. SURVEY PAA(CH3COOOH) TRAMITE MISURATORE FOTOMETRICO DI ACIDO PERACETICO RESIDUO ACP 4001_2 PAA (CHEMITEC S.r.l.) 01/12/2017 – 21/12/2017 1 OBIETTIVI Il lavoro ha lo scopo di verificare il corretto funzionamento del misuratore fotometrico di acido peracetico residuo ACP 4001_2 PAA e la sua adeguatezza ad essere impiegato nell’impianto di depurazione di Mozzanica (BG), testando la sua capacità di produrre dati attendibili ed accessibili da remoto tramite apposita connessione al web. Viene contemporaneamente verificata l’affidabilità della trasmissione dati in remoto e la capacità del sistema di riportare problemi in modo tempestivo tramite la piattaforma Chemitec Web. L’adeguato funzionamento del ACP 4001_2 PAA consente di ottimizzare il dosaggio di acido peracetico PAA (CH3COOOH) utilizzato nella disinfezione batterica finale delle acque reflue depurate. 2 VANTAGGI OTTIMIZZAZIONE DOSAGGIO Al fine di preservare la sicurezza ambientale della zona interessata dall’impianto, la carica batterica deve essere minimizzata e rispettare le norme di legge (Escherichia coli < 5000 UFC/100 ml, salmonella assente e rispetto limite tossicologico). Per ottenere tale risultato, in assenza di un controllo attivo del dosaggio del PAA, si incorre nel rischio di sovradosaggio dello stesso, il quale comporta inefficienza economica e problematiche ambientali correlate. L’utilizzo del misuratore fotometrico di acido peracetico residuo ACP 4001_2 PAA, invece, consente di variare in modo dinamico il dosaggio del PAA in modo da garantire una disinfezione ottimale e secondo le necessità di processo, di portata e stagionalità dell’impianto di depurazione. 3 Il calcolo del dosaggio del PAA può essere effettuato secondo la seguente formula: Qacq.trat. ∙ PAAres. %PAAtitolo Nel caso specifico di Mozzanica la portata media Q= 1660 m3 /h; moltiplicandovi uno dei valori rilevati, pari a 0,26 ppm e dividendo per il titolo (pari a 15%), si ottiene: 1660 m Τ 3 h ∙ 0,26 ppm 150 = 2,88 l/h 4 MISURATORE FOTOMETRICO DI ACIDO PERACETICO RESIDUO ACP 4001_2 PAA (CHEMITEC) Ranges di misura: PAA: 00.00 ÷ 05.00ppm PAA - risoluzione: 0.01ppm - Precisione: 1% f.s. (sistema fotometrico con metodo colorimetrico a DPD) Temperatura: 0,0 + 50,0°C; risoluzione 0.1°C; precisione 1% f.s. Caratteristiche tecniche: • Display grafico LCD STN 240x128 retroilluminato. • Tastiera di programmazione a 4 tasti. • Nr. 2 uscite analogiche 0/4÷20mA 500Vac separate galvanicamente. • Nr. 2 uscite di Set Point - Relè in scambio (carico max. 3A a 230Vac resistivo). • Nr.1 uscita Ausiliaria - Relè in scambio (carico max. 3A a 230Vac resistivo. • Nr.1 uscita per allarme - Relè in scambio (carico max. 3A a 230Vac resistivo). • Nr.1 uscita seriale RS 485 protocollo MODBUS. 5 Impianto di Depurazione MOZZANICA (BG) L’impianto di Mozzanica si trova a sud dell’omonimo paese, ha una potenzialità di 240.000 ab/eq. ed è gestito da Cogeide S.p.A. Il labirinto per la disinfezioni ha una superficie di 542,50 m2 ed un canale finale con una superficie di 240,00 m2 . L’analizzatore Chemitec è stato installato, in posizione ideale dal Gestore ed è evidenziato nell’immagine in pagina seguente. Lo schema dell’intero impianto di disinfezione è indicato da apposito P&ID . 6 7 Di seguito viene riportato il P&ID della sezione di disinfezione dell’impianto: 8 CAMPAGNA DI MONITORAGGIO In seguito ad uno specifico sopralluogo effettuato in data 27/11/2017, il Capo Impianto Geom. Legramandi ha illustrato nel dettaglio il funzionamento ed i controlli dell’impianto di dosaggio del PAA. Quindi in accordo con il Gestore (COGEIDE S.p.A.) abbiamo intrapreso, a partire dal 01/12/2017 , una campagna di monitoraggio della concentrazione di PAA residuo campionando a metà del percorso del labirinto , come stabilito la campagna ha avuto durata di 20gg. e quindi si è conclusa in data 21/12/2017. 9 RISULTATI CAMPAGNA MONITORAGGIO Data e Ora CH3CO-O-OH (ppm) stato reagente campione analisi 01/12/2017; 09:35:00 0,47 @15,75 °C 01/12/2017; 21:17:00 0,35 @16,03 °C 02/12/2017; 19:00:00 0,34 @15,76 °C 03/12/2017; 18:43:00 0,34 @15,61 °C 04/12/2017; 10:03:00 0,51 @15,13 °C 04/12/2017; 20:28:00 0,35 @15,20 °C 05/12/2017; 15:29:00 0,32 @15,33 °C 06/12/2017; 17:32:00 0,34 @15,61 °C 07/12/2017; 13:51:00 0,31 @15,68 °C 08/12/2017; 22:13:00 0,32 @15,75 °C 09/12/2017; 22:38:00 0,33 @14,59 °C 10/12/2017; 21:06:00 0,00 @40,42 °C 11/12/2017; 18:43:00 0,28 @14,26 °C 12/12/2017; 14:14:00 0,31 @12,06 °C 13/12/2017; 15:03:00 0,29 @13,62 °C 14/12/2017; 21:20:00 0,20 @12,86 °C 15/12/2017; 16:17:00 0,22 @14,79 °C 16/12/2017; 16:20:00 0,23 @14,46 °C 17/12/2017; 23:08:00 0,25 @14,40 °C 18/12/2017; 10:32:00 0,23 @13,94 °C 19/12/2017; 14:41:00 0,23 @14,26 °C 20/12/2017; 22:00:00 0,16 @14,01 °C 21/12/2017; 08:00:00 0,26@ 14,38 °C Le condizioni di funzionamento dello strumento sono state monitorate ,prelievo dati via Chemitec Web, con una cadenza min. giornaliera. In tabella si può osservare l’eccellente e continua performance dell’analizzatore ACP 4001_2 PAA. Si osserva che in data 10/12 si è verificato un blocco della pompa di prelievo campione, che è stato da noi prontamente rilevato e risolto subito dal personale in campo . È possibile apprezzare l’ottimo funzionamento del sistema di dosaggio confermato dai valori registrati. 10 L’andamento ciclico delle concentrazioni di PAA conferma l’affidabilità del fotometro e garantisce , oltre la sicurezza di dosare esattamente il disinfettante secondo necessità di processo , un importante risparmio di PAA che evidenzia molto bene il sistema economicamente vantaggioso . 11 CONCLUSIONI Al termine della campagna siamo in grado di affermare che la prova effettuata ha dato esito positivo, permettendo di raggiungere tutti gli obiettivi prefissati. Ricordiamo che tali obiettivi consistevano in: • Corretto e sicuro dosaggio PAA. • Risparmio economico risultante dall’ottimizzazione del dosaggio. • Verifica affidabilità del sistema. • Semplicità gestione dello strumento. • Controllo in tempo reale da remoto.
