2. Relazione tecnica progettuale - Campazzo

-RELAZIONE TECNICA PROGETTUALEDIMENSIONAMENTO DEL NUOVO DEPURATORE COMUNALE DI
NONANTOLA (MO) - LOC. CAMPAZZO
(2.500 A.E.)
PREMESSA
Le opere progettate nel presente elaborato riguarderanno sostanzialmente la realizzazione di
un impianto di depurazione biologico a fanghi attivi della potenzialità prevista di 2.500 A.E.
L’impianto dovrà esser in grado di trattare in modo adeguato i reflui provenienti dalla rete
fognaria mista della loc. Campazzo, compreso futuri allacciamento per le nuove zone
urbanizzabili, nonché quelli della vicina zona di La Grande, che prevede la dismissione del
piccolo impianto di depurazione attualmente in uso.
Tale dimensionamento, rispetto agli attuali abitanti allacciati, garantisce un buon margine di
sicurezza per i futuri allacciamenti di nuovi insediamenti abitativi e/o produttivi nelle aree
limitrofe.
Al fine di ridurre in maniera significativa l’impatto ambientale determinato dalla nuova
struttura impiantistica, si è da subito ritenuto opportuno realizzare l’intera struttura con vasche
parzialmente interrate, previa verifica della natura del terreno che garantisca l’assenza di
acqua e una tensione pari ad almeno 1,00 Kg/cm2.
Nel seguito saranno presentate le soluzioni impiantistiche adottate allo scopo di ottenere un
adeguato risparmio energetico ed un contenimento dei costi legati alla produzione ed al
trattamento dei fanghi di supero e dei materiali grossolani presenti nei reflui grezzi in arrivo al
trattamento biologico.
PROGETTAZIONE E COSTRUZIONE IMPIANTI DI DEPURAZIONE- GESTIONI E CONSULENZE.
ATTESTAZIONE SOA CAT. OS22 CLASSIFICA IV - CAT. OS19 CLASSIFICA I
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L’impianto proposto sarà costituito delle seguenti fasi:
- linea liquami
- grigliatura grossolana a pulizia automatica tramite pettini montati su catenario;
- sollevamento liquami;
- grigliatura fine a pulizia automatica a tamburo rotante;
- compattatore automatico dello sgrigliato;
- predenitrificazione biologica;
- ossidazione biologica a due stadi;
- sedimentazione finale;
- linea fanghi
- digestione aerobica ed ispessimento fanghi di supero.
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DIMENSIONAMENTO IMPIANTO DA 2.500 A.E.
Carichi specifici e totali di progetto
Tipo di fognatura
mista
Potenzialità finale
Ab. Eq.
2.500
Dotazione idrica pro capite
L x Ab. g
200
Q giornaliera in tempo secco (Q)
m3/die
500
Q media oraria in tempo secco (Q24)
m3/h
20,8
Carico organico per A.E.
g BOD5 gg
64
Concentrazione di BOD5 medio
mg/L
320
Carico organico giornaliero
KgBOD5/die 160
Concentrazione BOD5 finale (Tab. 3 del DGR. 1053/03) mg/L
<40
Resa globale richiesta (su BOD5 in ox.)
%
>90
Abbattimento carico organico in predenitro (su BOD5)
%
10
Carico organico da rimuovere in ox.
KgBOD5/die 144
Concentrazione di Azoto totale
mg/L
60
Carico azoto giornaliero
kgN/die
30
- resa richiesta di abbattimento in predenitrificazione
%
65
- di cui come N da abbattere
kgN/die
19,5
- residuo di N all’ossigenazione
kgN/die
10,5
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Predenitrificazione biologica
Dato il carico azotato ingrediente e presupposta una temperatura prudenziale dei reflui in
arrivo di 20 °C, si può prevedere una velocità di denitrificazione pari a 0,026 gN-NO3/gSSV x
giorno, e tenuto conto della necessità di abbattimento prevista del 80%, il volume del
comparto di predenitrificazione necessario dovrà essere pari a 214 m3, come indicato nella
formula sotto riportata.
Volume vasca predenitrificazione = (30*65%) / (0,026*3,5) = 214 m3
Dove:
- 30 kg/die di azoto da denitrificare;
- 65 % di abbattimento richiesto nel comparto;
- 0,026 coefficiente applicato per la velocità di denitrificazione;
- 3,5 sono i KgMLSS/m3 (come in ossidazione).
In tale comparto saranno fatte confluire la portata di reflui grezzi in ingresso, dopo la fase di
grigliatura e le portate di ricircolo dei fanghi attivi dal comparto di sedimentazione finale.
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Ossidazione biologica
Volume biomassa
Carico organico da rimuovere in ossidazione
kgBOD5/die
144,0
Cf carico del fango
kgBOD5/kgMLSS x die
0,05
KgMLSS/m3
3,5
Concentrazione di biomassa (come in
predenitrificazione)
In base ai dati sopraindicati, e applicando la formula:
Volume richiesto per il comparto di ossidazione Vox =
= kgBOD5/die/(kgBOD5/kgMLSS*die*KgMLSS/m3) = 144,0/(0,05*3,5) = 823 m3
Dove:
- 144,0 kgBOD5/die da abbattere;
- 0,05 Cf carico del fango;
- 3,5 sono i KgMLSS/m3 (come in predenitrificazione).
Pertanto risulterà necessario prevedere la realizzazione di un comparto ossidativo che fornisca
adeguate garanzie di trattamento con un certo margine di esercizio.
Ossigenazione
Carico organico giornaliero
kgBOD5/die
144
Carico organico orario
KgBOD5/h
6
Fabbisogno assunto di ossigeno specifico
Kg O2/Kg BOD5
2,8
Pertanto la fase ossidativa necessiterà in condizioni normali di esercizio di una quantità
giornaliera di ossigeno fornito ottenibile dalla seguente formula:
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Richiesta giornaliera di ossigeno =
= (144*2,8 kgBOD5/die / KgO2/Kg BOD5) =
403,2 KgO2/die
equivalente ad una richiesta oraria di:
16,8
KgO2/h
Sedimentazione finale
Portata nera giornaliera
m3/die
500
Portata media oraria
Q24
m3/h
20,8
Portata Qpiog in arrivo al depuratore
in tempo di pioggia
(3*Q24)
m3/h
62,4
m/h
0,63
Velocità ascensionale di dimensionamento su 3*Q24
La superficie del sedimentatore prevista risulta dalla seguente formula:
Superficie di sed.= (3*Q24 / Vel. dimensionamento) = 62,4/ 0,63 = 100 m2
Pari a una vasca circolare del diametro di 11 m.
Digestione aerobica
Carico organico giornaliero
kgBOD5/die
144
Produzione fanghi di supero specifica
kgSS/kgBOD5 abb.
0,5
Tempo di permanenza nel digestore
die
32
Concentrazione fanghi nella stabilizzazione
Kg/mc
20
Il volume della vasca di digestione risulta dalla seguente formula:
Volume digestione = (Carico organico giornaliero * produzione fanghi specifica /
concentrazione fanghi nella stabilizzazione * Tempo di permanenza) = (144*0,5)/20*32) =
115 m3.
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DESCRIZIONE REALIZZAZIONI FASI DEL TRATTAMENTO
a)
GRIGLIATURA GROSSOLANA E SOLLEVAMENTO LIQUAMI GREZZI
Il pozzo di sollevamento, previsto in c.a. completamente interrato, sarà dotato, a monte, di una
griglia grossolana in acciaio inox AISI 304 con pulizia automatica a pettine su catenario e
luce di filtrazione di 10÷15 mm.
In tale pozzo troveranno alloggiamento n. 2 nuove pompe di alimentazione, comandate da
apposita sonda di livello piezometrica e galleggiante di attivazione in caso di allarme.
Le pompe saranno provviste di una tubazione di mandata in PE, completa di valvolame, che
invierà i reflui grezzi, sgrigliati grossolanamente, alla griglia fine a tamburo rotante o
alternativamente, in caso di particolare necessità, al nuovo comparto predenitrificazione
tramite tubazione specifica di By-pass.
La nuova griglia a tamburo rotante, con luce di filtrazione di 1 mm, sarà associata ad un
apposito compattatore oleodinamico per la riduzione del volume del relativo materiale
sgrigliato. A tale compattatore sarà inviato anche lo sgrigliato grossolano rimosso prima del
sollevamento.
b)
PREDENITRIFICAZIONE, OSSIDAZIONE E DIGESTIONE
Si prevede la realizzazione di un impianto monoblocco in c.a., di forma circolare, del
diametro utile di 17 m, parzialmente interrato e suddiviso principalmente in due comparti
concentrici.
Sulla corona esterna saranno realizzati i settori per la fase ossidativa (Vol. c.a. 890 mc) e per
il digestore dei fanghi di supero (Vol. c.a. 117 mc).
La vasca circolare interna, del diametro di 7 m, sarà adibita a fase di predenitrificazione (Vol.
c.a. 214 mc).
L’omogeneizzazione della biomassa nel comparto di predenitrificazione sarà garantita da n. 2
elettromiscelatori ad elica sommersi.
L’impianto di aerazione della fase di ossigenazione sarà costituito da due soffianti
volumetriche ad aspi rotanti, una comandata da inverter, e l’altra, con avviamento tramite
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soft-starter, da mantenere in riserva attiva rispetto alla precedente e da azionarsi solo in caso
di elevata carenza di ossigeno nel comparto.
L’impianto di diffusione dell’aria sarà costituito da una rete di diffusori ad alto rendimento in
elastomero a bolle fini.
Tutte le soffianti, con trasmissione a cinghia e pulegge, saranno alloggiate in un nuovo locale
comando, assieme al nuovo quadro elettrico generale, e posizionate su apposito basamento in
c.a., realizzato adiacente alla vasca di aerazione.
Dette soffianti saranno collegate ad un nuovo collettore di distribuzione dell’aria compressa
da erogare nella vasca a fango attivo, realizzato in acciaio inox AISI 304 e opportunamente
dimensionato per ridurre al minimo le perdite di carico dinamiche.
Per contenere la pressione sonora, secondo le specifiche delle normative vigenti, le soffianti
saranno alloggiante in apposita cabina insonorizzata realizzata con pannelli autoportanti,
elettroventilati e silenziatore in aspirazione/mandata in modo tale da garantire una rumorosità
residua entro i limiti previsti.
Per ottimizzare il funzionamento dei macchinari al variare delle condizioni, anche stagionali,
di carico inquinante dell’impianto di depurazione e quindi, in ultima analisi, per conseguire il
massimo risparmio energetico, la soffiante principale sarà asservita ad un convertitore di
frequenza (inverter) con ampio intervallo di lavoro legato ad una nuova sonda di rilevamento
ossigeno disciolto in vasca di ossidazione.
Tale apparecchiatura, oltre a funzionare da avviatore soft per le partenze del motore elettrico,
modulerà il funzionamento nell’intervallo di frequenza da 30 a 65 Hz in funzione del livello
di ossigeno disciolto, rilevato automaticamente dal un nuovo ossimetro a luminescenza, con
rilevamento della temperatura, immerso nella vasca a fango attivo.
Questo accorgimento permetterà inoltre di ottimizzare anche la predenitrificazione per il
controllo sia dell’azoto nitrico che di quello nitroso.
In altre parole la potenza elettrica assorbita dal motore asservito all’inverter sarà
automaticamente adattata alla richiesta di ossigeno effettivamente necessaria in quel momento
per la corretta aerazione dei liquami.
I diffusori a disco dell’aria compressa (ø 260 mm) che saranno installati, sono del tipo a
microbolle, anti intasamento, adatti per uso sia continuo che intermittente; realizzati con
membrana in elastomero resistente ad acidi e solventi.
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La relativa rete di distribuzione sarà realizzata in polipropilene.
Come già anticipato, la linea di alimentazione della rete di distribuzione dell’aria compressa
sarà invece costituita da tubazioni e materiali in acciaio inox AISI 304.
c.1) Dimensionamento e potenzialità del sistema di aerazione
Il nuovo impianto proposto avrà in dotazione per la linea di trattamento liquami due
elettrosoffianti con le seguenti caratteristiche e potenzialità sempre riferite per comodità di
confronto ad un battente di circa 5,5 metri:
- potenza installata cad.
5,5 kW
- potenza assorbita
• a 30 Hz
• a 50 Hz
• a 65 Hz
2,0 kW
3,5 kW
4,9 kW
- portata d’aria
• a 30 Hz
• a 50 Hz
• a 65 Hz
166 m3/h
334 m3/h
458 m3/h
Pertanto la vasca di aerazione a fango attivo sarà dotata di circa 228 diffusori, distribuiti
sull’intera superficie del fondo dell’ossidazione.
Il dimensionamento del sistema di aerazione è stato effettuato considerando una portata di
progetto di circa 1,5 ÷ 2,0 m3/h per ciascun diffusore con la soffiante principale a 50 Hz,
rispetto al range di utilizzo indicato dal costruttore variabile da 0 a 11 Nmc/h.
L’elevato numero di diffusori assicurerà quindi alti rendimenti nel trasferimento di ossigeno
quindi sicuramente più elevati di quanto previsto.
Pertanto consentirà di far fronte a eventuali future esigenze di maggior capacità ossidativa
senza ulteriori potenziamenti della rete prevista.
Ne consegue che già alla minima potenza di utilizzazione della soffiante principale (30 Hz), il
sistema di aerazione garantirà 6,97 kg/h di O2 [Sulla base della formula 166 m3/h x 0,28 x
(25% x 0,6) = 6,97 kg/h di O2]
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ove si consideri che:
•
1 m3 di aria in condizioni standard a 20°C e 760 mm di mercurio contiene 0,280 kg di
O2;
•
il rendimento nominale percentuale di trasferimento dell’ossigeno in acqua pulita a 5,5
metri di profondità con l’utilizzo di diffusori alimentati con una portata unitaria pari a
3,5 m3/h è superiore al 25%;
•
il fattore riduttivo di correzione per il trasferimento di O2 dall’aria nei liquami civili
rispetto all’acqua pulita è 0,6;
Pertanto la resa in ossigeno rispetto alla variazione della frequenza di funzionamento della
soffiante principale risulta essere:
- trasferimento ossigeno
•
•
•
a 30 Hz
a 50 Hz
a 65 Hz
6,9 kg/h di O2
14,0 kg/h di O2
19,2 kg/h di O2
Inoltre, come già accennato, la disponibilità dell’inverter accoppiato al misuratore di
ossigeno, consentirà di ridurre in modo automatico e continuo l’aerazione nei momenti di
minor afflusso o di carico dei liquami (periodi di pioggia) dal valore di potenza massima
sopra rilevato fino al valore minimo corrispondente ad una potenza elettrica assorbita di circa
2 kW o al completo spegnimento.
In conclusione si fa rilevare che tale sistema di aerazione:
in termini di potenzialità
La potenza assorbita è stata ridotta di più della metà (da 5,5 KW a 2 kW) in condizioni di
servizio minime.
In termini di flessibilità
è possibile regolare in continuo la somministrazione dell’ossigeno necessario per
l’ossidazione biologica dei liquami in un range dal 30% al 100 % della potenza installata.
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In termini di efficienza
con la possibilità di regolare in continuo la somministrazione dell’ossigeno necessario si
garantirà di far fronte a maggiori carichi e nel contempo di mantenere costante l’efficienza del
comparto biologico di predenitrificazione favorendo il mantenimento dei batteri facoltativi
necessari per la denitrificazione.
Il comparto di digestione del fango di supero sarà dotato di un’apposita linea di distribuzione
dell’aria fornita da una elettrosoffiante centrifuga, installata nelle vicinanze, il cui
funzionamento sarà temporizzabile tramite apposito programma contenuto nel sistema di
telecontrollo.
La vasca sarà provvista di tubazione telescopica di regolazione del livello di riempimento e di
invio del surnatante in ingresso al depuratore e consentirà un prolungato trattamento del fango
di supero al fine di limitare il più possibile l’entità degli oneri necessari al relativo
allontanamento e recupero.
c)
SEDIMENTAZIONE
Si prevede la realizzazione di un vasca in c.a., di forma circolare, del diametro utile di 11 m (4
m H), parzialmente interrata che costituirà il nuovo comparto di sedimentazione finale.
Tale vasca sarà dotata di canalina di sfioro in acciaio inox AISI 304, con profilo dentellato e
parete ferma schiume, nonché di ponte raschiafanghi a trazione periferica.
Le parti sommerse del ponte saranno realizzate in acciaio inox AISI 304 e le altre in acciaio
zincato a caldo.
Per la pulizia delle schiume superficiali sarà installato un nuovo schium-box, con parete
basculante, dotato di tubazione di raccolta sommersa in PE per l’immissione delle stesse nel
pozzo di ingresso.
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d)
INSTALLAZIONE
SCARICATA
E
DEI
SISTEMI
MONITORAGGIO
DI
DELLA
MISURA
DELLA
TORBIDITÀ
PORTATA
DEL
REFLUO
DEPURATO
La portata trattata dall’impianto sarà misurata da un apposito elettromisuratore a canale
chiuso da installare sulla tubazione di scarico della vasca di sedimentazione finale a monte del
pozzo di raccolta dello scarico stesso.
- Sistema di monitoraggio torbidità del refluo
Nel pozzo di scarico, dove il refluo bonificato confluirà prima dell’immissione nel ricettore
finale, sarà installato un sistema per il monitoraggio della qualità dei liquami tramite la
verifica della relativa torbidità.
L’applicazione prevede l’installazione di un sensore di torbidità a pulizia automatica
costituito da:
•
un convertitore di segnale per la visualizzazione del dato e la gestione del
segnale in uscita;
•
un trasmettitore per la rilevazione della torbidità e dei solidi sospesi totali e la
connessione del torbidimetro al nuovo sistema di telecontrollo;
Il convertitore di segnale previsto (marca HACH LANGE mod. SC100 o equivalente), è
dotato di:
• microprocessore;
• display per la visualizzazione del dato;
• tasti per la scelta della grandezza da visualizzare e per la calibrazione della sonda
di misura;
• contenitore esterno in materiale polimerico;
• protezione IP67;
• alimentazione 110-220V/50Hz;
• uscita 0/4-20mA;
• indicazione delle condizioni di taratura;
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• indicazione delle eventuali condizioni di malfunzionamento;
• precisione superiore al 0,5 % sul range di misura;
Il trasmettitore (marca HACH LANGE mod. SOLITAX), è provvisto di:
• sistema pulsante multiraggio a luce infrarossa per la determinazione ad ampio
range sia della torbidità e sia della concentrazione di solidi sospesi totali;
• sistema di compensazione di errori dovuti a sporcizia, anzianità della sonda o
rumore di fondo dovuto a bolle d’aria;
• corpo interamente in acciaio inox con zaffiri antigraffio per avere la superficie
sempre molto pulita;
• possibilità di funzionamento tra –40°C e +60°C (anche fino a 80°C, ma per brevi
periodi);
• precisione superiore al 0,5 % sul range di misura;
• tempo di risposta di 10”;
• nessun limite di velocità per il flusso dell’acqua;
• protezione IP68;
Tale apparecchiatura sarà collegata al telecontrollo e pertanto i dati di torbidità saranno
registrati in continuo e sarà possibile emettere degli allarmi tramite e-mail e/o SMS al
superamento di un predeterminato valore di soglia, che potranno essere ricevuti dal personale
preposto alla gestione in tempo reale.
e)
REALIZZAZIONE DEL NUOVO QUADRO COMANDO
Si prevede la realizzazione di un quadro elettrico generale di comando cui saranno collegate
tutte le apparecchiature elettromeccaniche a servizio delle varie fasi del trattamento
depurativo.
Il nuovo quadro generale sarà dotato di sistema di telecontrollo per il monitoraggio, la
registrazione dei parametri di funzionamento ed il comando di tutte le apparecchiature nonché
per l’invio delle segnalazioni di allarme in caso di blocchi e/o avarie.
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Il software di gestione sarà visibile su pagine Web e trasmetterà in continuo i dati tramite
GPRS.
Il quadro, installato nel nuovo locale appositamente realizzato, comprenderà anche la nuova
rete di illuminazione esterna.
Come già documentato la ns. ditta si avvale di una moderna tecnologia di tele-gestione che
consente di visionare, di controllare e comandare l’impianto da qualsiasi punto fisso e/o
mobile che abbia la possibilità di collegamento ad internet.
Tale nuova tecnologia si basa sull’installazione di un PLC in grado di far funzionare il
depuratore secondo un programma impostabile ed altresì di colloquiare via GPRS con il
mondo WEB, su ns. portale che, grazie ad un moderno programma, permette di visualizzare i
dati e comandare le apparecchiature in tempo reale.
Inoltre gli operatori preposti alla gestione, ovunque si trovino, in caso di allarme e/o evento
prestabilito, possono essere allertati telefonicamente tramite SMS e/o e-mail che individua la
stazione e il tipo di allarme/evento e, con un semplice computer, dotato di modem per il
collegamento ad internet, tramite l’accesso al “Portale internet PPT”, possono collegarsi in
tempo reale con la stazione in oggetto e, come detto, impartire a distanza i comandi o
effettuare le prove necessarie secondo piani d’accesso predefiniti da vari livelli di passwords.
Il sistema proposto è dotato di batterie autonome, ricaricabili, che consentono il
funzionamento del telecontrollo, per alcune ore, anche in assenza dell’energia elettrica
proveniente dalla rete di distribuzione; in questo modo la centralina mantiene attivo il
collegamento tramite internet, anche in assenza di corrente, scaricando i dati registrati in
continuo via GPRS; tale batteria consente di segnalare anche il caso di accidentale mancanza
di corrente, con un ritardo programmabile dall’utente.
Verrà altresì segnalata in automatico anche l’efficienza o meno della batteria stessa.
Come anticipato, il sistema di automazione per il telecontrollo e la telegestione denominato
“PPT-Portal”, è basato su un portale internet dal quale è possibile interagire con gli impianti
periferici, raccoglierne i dati di funzionamento.
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Nello specifico, accedendo a tale sistema gli utenti sono in grado di:
•
ricevere immediatamente allarmi “Intelligenti” che identificano precisamente
l’impianto e il motivo dell’allarme;
•
visualizzare in tempo reale lo stato dell'impianto;
•
comandare apparecchiature e variarne i set-points di esercizio (secondo gerarchie
prestabilite da passwords);
•
visualizzare i dati storici memorizzati in un database e in forma tabellare/grafica;
•
consultare la cartella allarmi inviati dagli impianti.
Il servizio è fruibile attraverso la normale rete internet al sito www.pptsrl.it alla finestra
servizi.
L’utente, una volta entrato nel ns. sito, dalla sottocartella Telecontrollo della finestra Servizi,
potrà averne libero accesso autentificandosi digitando le proprie usernames e passwords
fornite anticipatamente da PPT srl.
L'autenticazione permette di selezionare la visione degli impianti del committente e di
differenziare le competenze dei vari operatori abilitati all’accesso offrendo il vantaggio di :
•
collegarsi al sito web centrale tramite il loro solito internet provider;
•
effettuare il login sul sito, autenticandosi inserendo il proprio nome utente e la propria
password;
•
differenziare l'utente tra Utente e Super Utente (Utente visiona solamente – Super
Utente può comandare e cambiare set-points);
•
visualizzare immediatamente quale periferica risulta in allarme;
•
scegliere quale impianto intendono visionare;
•
consultare i dati delle apparecchiature verificando: lo stato, gli allarmi, i dati storici ed
altri dati caratteristici dell’impianto.
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PPT-Portal è generalmente fornito come servizio abbinato alla realizzazione da parte di PPT
srl di impianti e gestioni, ma questo sistema e servizio può anche essere offerto su altri settori
produttivi e/o di servizi.
Nell’attesa di riscontro, porgiamo nuovamente cordiali saluti.
Massimiliano Salgarello
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