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biothelys - Ecomondo

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ECOMONDO
Rimini - Novembre 2014
LA TECNOLOGIA BIOTHELYS® :
ESPERIENZE APPLICATIVE DEL PROCESSO DI IDROLISI TERMICA DEI FANGHI
WATER
TECHNOLOGIES
Sommario
1.
3.
GENERALITA’
1.1 Principi del processo di idrolisi termica
1.2 Benefici ottenibili
1.3 La tecnologia BIOTELYS®
IL TRATTAMENTO BIOTHELYS® NEL DEPURATORE DI MONZA
2.1 Cronologia
2.2 Schema dell’impianto
2.3 La linea di idrolisi
2.4 Principio di funzionamento
2.5 Dati operativi e prestazionali
5.
L’IMPIANTO DI ESHOLT (UK)
6.
CONCLUSIONI
2
1. GENERALITA’
1.1 Principi del processo di idrolisi termica
Fango mantenuto per 30 minuti a 165°C e a 8 bar
Fango grezzo
Fango idrolizzato
Idrolisi termica
Inerti
Volatili
idrolizzati
Solidi volatili
Batteri morti
Parete cellulare
Inerti idrolizzati
Inerti
Batteri vivi
Contenuto cellulare
Nel fango primario: Solubilizzazione dei solidi volatili
Nel fango biologico: Rottura delle cellule e rilascio del protoplasma e dell’acqua
intracellulari
+ Substrato
degradabile
3
+ Disidratabilità
1.2. I benefici ottenibili con idrolisi termica + dig. anaerobica
Fango misto @150
gSST/l non
idrolizzato
Viscosità
Miglior
disidratabilità
...riduzione del volume
del fango
Fango misto
@150 gSST/l
sottoposto ad
idrolisi termica
THELY
S
...minimizzazione volume
digestore
Idrolisi
Termica
& digestione
anaerobica
Incremento della
biodegradabiltà del
fango
...riduzione del fango
e
maggior produzione
di biogas
Igienizzazio
ne
... miglior qualità
del fango
Ritorni sulla
linea liquami
Accelerazione
della metanogenesi
... idrolisi enzimatica
ridotta
... minimizzazione
…punto di
attenzione
4
1.3. La tecnologia Biothelys®
Trattamento biologico anaerobico
(“BIO”)
preceduto da
Sezionedi idrolisi termica
(“THELYS”)
5
2. IL TRATTAMENTO BIOTHELYS® NEL DEPURATORE DI MONZA
2.1 Cronologia
Biothelys® è stato inserito nella pre-esistente linea fanghi del
depuratore di Monza (730.000 AE), con digestione anaerobica
a 2 stadi: con 2 digestori primari ciascuno da 7000 m3 + 1
digestore secondario da 2800 m3.
Il Cliente nel 2008 (ALSI SpA, ora confluito in Brianzacque SpA)
bandisce gara pubblica per effettuare interventi al fine di:
risolvere problemi cronici della linea fanghi, anche
aumentandone la potenzialità a 790.000 AE
eliminare impatto odorigeno, divenuto insostenibile
BIOTHELYS®!!!
+SSV abbattuti
+ Biogas prodotto
Minor volume di
digestione richiesto
+ Secco in disidratazione
Estate 2009: aggiudicazione e inizio lavori
•
Maggio 2012: fine lavori ed inizio avviamento
•
Febbraio 2013: inizio gestione congiunta SIBA /
BA
•
Marzo 2014: consegna impianto
•
6
2.2 Schema dell’impianto
24420 kgSST/g
19700 kgSST/g
16120 kgSST/g
8300 kgSST/g
28000 kgSST/g
smaltimento
Sezioni non
modificate
Nuove sezioni o sezioni
esistenti7 modificate
2.3 La linea di idrolisi termica di Monza
ACCUMULO (20 m3) E
SOLLEVAMENTO AI REATTORI
CENTRIFUGAZIONE PRE-IDROLISI:
fango out @ 150 g/l
REATTORI DI IDROLISI: 2+2 DA 12,5 m3
cad.
Capacità massima: 28˙000 kgSST/g
SERBATOIO DI ACCUMULO FANGO IDROLIZZATO
(30 m3)
RAFFREDDAMENTO DEL FANGO
8
2.4 Principio di funzionamento dei reattori
CICLO DI IDROLISI COMPLETO
TEMPO
0
25
REATTORE 1A
REATTORE 1B
LINEA 1
Caricamento fango
REATTORE 2A
REATTORE 2B
LINEA 2
Pausa
Vapore vivo
45
70
Vapore flash in
Vapore vivo
Vapore flash out
Svuotamento
Caricamento fango
Reazione
100
Reazione
Pausa
Caricamento fango
Vapore flash in
Vapore vivo
Vapore flash out
Svuotamento
120
Vapore flash out
Svuotamento
Vapore flash in
Vapore vivo
Reazione
Pausa
145
Caricamento fango
Impianto che deve tener conto del passaggio da flusso continuo a batch e
viceversa (accumuli)
Pausa
150
Caricamento fango
Reazione
Vapore flash out
Svuotamento
Vapore flash in
Vapore vivo
Pausa
CALDAIE VAPORE: 1 + 1 R da
2.400.000 Kcal/h
Cicli gestiti interamente dal PLC (fasaggio, sicurezze impiantistiche, …)
Recupero termico
! Il maggiore quantitativo di Biogas prodotto in digestione copre
ampiamente il fabbisogno di energia termica del Biothelys!
9
2.5 Dati operativi e prestazionali - 1
A giugno 2013, 3 giornate consecutive di monitoraggio impianto con funzionamento h24 al fine di:
valutare performances di processo (capacità di trattamento, abbattimento SSV, produzione Biogas)
valutare i costi operativi: metano, energia elettrica
PERFORMANCES
DI PROCESSO funzionamento h24
Parametro
UM
Valore misurato
Target
Fango biologico avviato all’idrolisi
kgST/giorno
20˙530
19˙800
Concentrazione fango idrolizzato
gST/l
137,9
128
Consumo specifico vapore
Kgvapore /KgST
1,38
1,5
Fanghi inviati al digestore
kgST/giorno
kgSV/giorno
30˙390
18˙416
Fanghi in uscita dal digestore
(HRT = 18,5 giorni @ 38°C)
kgST/giorno
kgSV/giorno
21˙230
9˙256
Frazione di solidi volatili nel fango
digerito
%
43,6% in media
48,8% max.
Tasso specifico di produzione Biogas
Nm3/kgSVrimosso
0,731
<53% in media
< 56% max.
10
Garanzia
contrattuale
2.5 Dati operativi e prestazionali - 2
DATI OPERATIVI funzionamento h24
Parametro
UM
Valore rilevato
Target
Consumo specifico metano
(caldaia + combustore)
Nm3/kgSTalimentato al
digestore
0,094
0,105
Consumo specifico energia elettrica
(impianto idrolisi + deodorizzazione)
kWh/kgSTalimentato al
digestore
0,195
0,236
I consumi di chemicals (polielettroliti, reattivi osmosi pre-caldaia, reattivi scrubber deodorizzazione,
carboni attivi deodorizzazione, reattivi trattamento surnatanti) rilevati da Brianzacque sono analoghi
a quanto stimato in sede progettuale.
Test BMP (Biochemical Methane Potential),
Politecnico di Milano
Prove reologiche del fango
11
3. L’IMPIANTO DI ESHOLT (UK)
12
3. L’IMPIANTO DI ESHOLT (UK)
13
4. CONCLUSIONI
Le realizzazioni Biothelys® all’interno del depuratore di Monza ed Esholt (UK) confermano che la
tecnologia di idrolisi termica dei fanghi a monte della digestione anaerobica è vincente e introduce scenari di
trattamento diversi da quelli usualmente considerati. Infatti:
Possibilità di applicare con efficacia la digestione anaerobica anche in situazioni dove non è mai
stata particolarmente adatta: il trattamento dei fanghi biologici di supero che ha dimostrato avere
povere rese di riduzione (25-30%) del tenore volatile, fattore che ne ha impedito l’applicazione
pratica.
In presenza di fanghi primari, l’applicazione della tecnologia anche solo alla parte biologica
comporta un netto beneficio nella riduzione complessiva del fango prodotto dagli impianti di
depurazione. Se applicato alla totalità dei fanghi, migliori rendimenti e minimizzazione volume
digestione.
Bilancio termico positivo, con autosufficienza grazie al biogas prodotto, più che sufficiente le
esigenze del sistema. Rimane ancora un’aliquota residua da poter essere convenientemente
sfruttata per produrre energia elettrica (certificati verdi).
Verifica della mancanza di impatti negativi sul funzionamento della linea liquami, aspetto basilare
da considerare per tutte le tecnologie di riduzione della produzione fanghi
14
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