CAPACITÀ PRESTAZIONALI DEI DEPURATORI OPERANTI...
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Ing. Raffaele Pica, ENEA novembre 2010 1 di 34
CAPACITÀ PRESTAZIONALI DEI DEPURATORI OPERANTI NEL
SISTEMA IDRICO DEI “REGI LAGNI”.
Depuratore “Area Nolana” - Rilievi Aggiornati al 2010.
(Determinazione ENEA n. 267 / 2006/ D.G.)
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Sommario
1.0 Descrizione del processo. ............................................................................................................................................................................. 3
2. Stato di fatto dell’impianto. ........................................................................................................................................................................... 8
2.1 Linea Acque ..................................................................................................................................................................................................8
3. Efficienza del processo depurativo............................................................................................................................................................... 22
3.1– Linea Acque. .............................................................................................................................................................................................22
3.2. Linea fanghi................................................................................................................................................................................................26
4.0 Lavori di revamping del processo depurativo...........................................................................................................................................32
4.2 Lavori eseguiti sulla linea fanghi.................................................................................................................................................................32
4.3 Proposte progettuali...................................................................................................................................................................................33
5. Considerazioni conclusive............................................................................................................................................................................. 34
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1.0 Descrizione del processo.
Il depuratore Area Nolana è situato in provincia di Napoli nel Comune di Marigliano in località Bosco Estirpato. La superficie dell’area che
delimita il depuratore è di forma quadrangolare ed occupa circa 20 ettari. La capacità di trattamento è intorno a 400.000 Abitanti
Equivalenti. L’impianto tratta reflui in gran parte di origine urbana, provenienti da una fognatura di natura mista (acque nere + acque di
pioggia) e in frazione minore reflui industriali provenienti dalla vicina zona industriale Nola-Marigliano. Per la localizzazione dei manufatti
si può far riferimento alla Figura 1. Nell’area dell’impianto si distinguono le diverse strutture in cui si svolge il ciclo depurativo della linea
acque e della linea fanghi. Il ciclo di trattamento si basa su processi di abbattimento degli inquinanti di tipo meccanico e microbiologico. In
pratica, gli inquinanti contenuti nella corrente idrica sono fisicamente separati per grigliatura, sedimentazione e filtrazione, mentre la
frazione di inquinanti in sospensione o disciolti nella matrice liquida vengono trattati con un processo convenzionale a fanghi attivi a
coltura sospesa.
L’attuale lay-out di impianto ricalca il progetto stralcio realizzato dalla Cassa per il Mezzogiorno (CASMEZ) agli inizi degli anni ’80, con un
successivo significativo ampliamento nel comparto biologico. Infatti, dal 2006, è stato modificato e ampliato il comparto biologico per gli
inquinanti azotati (denitrificazione). Nel 2008, è stata aggiunta una sezione finale d’affinamento del refluo trattato mediante
microfiltrazione (trattamento terziario). Nel corso dell’anno 2010 si è ampliato il comparto biologico (4a Linea Nitro/Denitro). In Figura 2 si
riporta l’attuale schema di flusso.
Per quanto riguarda l’afflusso idrico all’impianto va detto che il progetto iniziale dalla CASMEZ prevedeva, per la configurazione di
impianto allora consegnata (primo stralcio), il trattamento di una portata di influente pari a 2.585 m3/h; mentre il valore di portata media
trattabile di progetto al biologico, quando i lavori per l’ultimo ampliamento saranno andati a regime (quarta linea), è di 2.320 m3/h. In
sostanza i maggiori volumi e le migliorie apportate allo schema iniziane sono servite in gran parte per rendere il processo di trattamento
conforme alle più stringenti normative intervenute in epoche successive. Gli interventi effettuati di modifica dello schema iniziale in
pratica permettono di abbattere i composti azotati (ammonica e nitrati ), non previsti dal progetto iniziale, e di garantire una maggiore
limpidezza delle acque trattate attraveso un processo terziario di filtrazione e disinfezione con Raggi Ultravioletti. Tuttavia la portata
media trattata dal depuratore nel periodo di osservazione da parte dell’ENEA (2010) è stata di circa 3.500 m3/h, vale a dire del 50%
superiore a quella prevista dall’ultimo progetto in via di completamento.
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Dal punto di vista della produzione di rifiuti da smaltire in discarica vi sono quelli della sezione di pretrattamento (grigliatura), le sabbie e
oli dalla sezione di dissabbiatura/disoleatura, i fanghi estratti dai decantatori primari (fango primario) e fanghi dalla sezione di
decantazione secondaria (fango biologico o fango secondario). La gestione dei fanghi, come dal progetto CASMEZ, prevede il
mescolamento del fango primario e del fango secondario, la successiva digestione anaerobica e la disidratazione finale. Durante la
digestione anaerobica il fango viene mineralizzato e parzialmente trasformato in biogas1 dall’azione di microrganismi. Nelle attuali
condizioni di funzionamento non vi è produzione significativa di biogas. Le frazioni solide in uscita dalle linee di trattamento fanghi del
depuratore sono tutte consegnate a ditte esterne per il conferimento in discarica.
Va segnalato che, nell’area del depuratore, la Regione Campania ha fatto installare un impianto per il conferimento e pretrattamento del
percolato di discarica (capacità massima trattabile 100 m3/giorno). Le acque in uscita dal pretrattamento del percolato vengono addotte al
trattamento biologico, mentre la frazione solida proveniente dalla sedimentazione della torbida del percolato viene, dopo trattamento,
conferita separatamente in discarica.
Dal 2009 una parte dell’area situata a nord-ovest nel perimetro del depuratore (circa 3 ettari) è stata destinata dal Commissario di
Governo per l’Emergenza Rifiuti a deposito di “Ecoballe” ed è attualmente affidata in gestione ad altri enti. Vi è poi un’area, in posizione
Nord-Est, in passato utilizzata come vasca di accumulo temporaneo di fanghi avente superficie in pianta di circa un ettaro (Vedi Figura 1).
Nella Tabella 1 si raffrontano i principali dati di progetto e a quelli effettivamente registrati nel periodo aprile - ottobre 2010 .
1 Il biogas è una miscela gassosa composta dal 50%÷60% CH4, 30%÷40% CO2 e tracce di H2 e H2S.
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* Coefficiente di afflusso in fognatura 0.8
**Il progetto CASMEZ faceva riferimento ai limiti della tab. A,
Legge 319/76: BOD 40 mg/l. SST 80 ml. Gli attuali limiti, definiti
dalla Legge 152/06 e s.m.i., sono i seguenti: BOD 25 mg/l, COD
125 mg/l; SST 35 mg/l.
Tabella 1 - Confronto tra dati di progetto e i dati medi registrati dal Gestore.
2 BOD5 (Biological Oxygen Demand) misura la quantità di consumo di ossigeno da parte di microrganismi a una temperatura fissata e in un periodo di cinque giorni (BOD5). Tale parametro rappresenta una misura indiretta del contenuto di sostanze organiche biodegradabili nel liquame. Nel seguito si userà la sigla BOD in luogo di BOD5. 3 TSS (Total Suspended Solids) indica la quantità di solidi presenti in sospensione e che possono essere separati tramite mezzi meccanici energici quali la filtrazione sotto vuoto o la centrifugazione di un campione di liquido. Tale parametro si indica anche con l’acronimo italiano SST (Solidi Sospesi Totali). 4 COD (Chemical Oxygen Demand) misura la quantità di ossigeno necessaria per la completa ossidazione dei composti organici ed inorganici presenti in un campione di acqua.
DEPURATORE AREA NOLANA Progetto CASMEZ
(stralcio 1986)
Dati Gestore
2010
Abitanti Equivalenti [AE] 311.225 405.826
Dotazione Idrica [l/AE] * 249 249 Consumo Energia El. [kwh/d] 26.460 26.450
Autoprod. Energia El. [kwh/d] 15.371 0 Produzione Fanghi [m
3/d] 72 15
Tenore di Secco [%] 23 24 Produzione Sabbie [ton/d] n.d. 6
Produzione Biogas (m3/d) 8.000 Non Disp. Qmedia[m
3/ora] 2.585 3.563
Qmax secondario [m3/h] 6.462 3.300
Qpioggia [m3/h] 12.925 10.000
Caratteristiche del refluo Influente
BOD2 mg/l 301 226
TSS3 mg/l 451 204
Caratteristiche del refluo Effluente
BOD mg/l 30 ** 15
COD4 93
SST mg/l 40** 25
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LEGENDA
LINEA ACQUE
1a) Collettore fognario di arrivo
1b) Sollevamento ASI
2) Sollevamento iniziale
3) Grigliatura
4) Dissabbiatura/disoleatura
5) Sedimentazione primaria
6) Sollevamento intermedio
7) Ossidazione
8) Sedimentazione secondaria
9) Microf iltrazione
10) Disinfezione
11) Sof f ianti aria
LINEA FANGHI
12) Digestori anaerobici
13) Post-ispessitori
14) Disidratazione meccanica
15) Gasometro
16) Centrale Termica/Elettrica
17) Torcia
ALTRI IMPIANTI
18) Trattamento percolato
19) Deposito ecoballe
20) Vecchia discarica fanghi
23
4
5
9
1b
19
13
14
12
18
10
15
16
17
1a
6
7
8
11
20
NNNN
Figura 1 - Vista aerea dell'impianto e ubicazione delle diverse sezioni (immagine del 2008).
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Figura 2 - Schema di flusso dell'impianto
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2. Stato di fatto dell’impianto.
Rispetto alla configurazione realizzata dalla Cassa del Mezzogiorno agli inizi degli anni ’80, ed in particolare a partire dal 2005, sono stati
introdotti alcuni significativi miglioramenti che hanno permesso l’adeguamento del processo depurativo alle più stringenti normative sui
limiti dei parametri allo scarico. Vi è stato, inoltre, un miglioramento delle condizioni igieniche dell’area del depuratore, ottenuto mediante
la copertura delle principali vasche con pannelli di alluminio corredati di sistemi di deodorizzazione dell’aria aspirata nei volumi coperti.
2.1 Linea Acque
I parametri principali da analizzare, sia in fase di progettazione che di verifica di funzionamento sono: i flussi idrici e la concentrazione degli
inquinanti. L’attuale processo ha subito un potenziamento considerevole del comparto biologico, a partire dalla seconda metà del mese di
settembre 2010, con la messa in servizio di una nuova linea biologica ( 4aLinea Nitro/Denitro). I dati sulle portate idriche di progetto
dell’attuale configurazione d’impianto sono:
Portata media oraria di progetto Qm 2.320 m3/h
Portata di punta nera 1,5 x Qm 3.480 m3/h
Portata di punta al biologico 2,5 x Qm 5.800 m3/h
Portata massima di pioggia 5,0 x Qm 12.925 m3/h (progetto CASMEZ)
Tabella 2 – Parametri attuali di dimensionamento del depuratore Area Nolana
A fronte di quanto previsto dal progettista, l’impianto registra una portata media in arrivo di circa 3500 m3/h, corrispondenti ad un volume
presunto di 31,5 milioni di metri cubi all’anno. Il dato è in linea con le previsioni del “vecchio progetto CASMEZ” (anni ’80),, mentre
contrasta con l’analisi contenuta nell’aggiornamento del piano d’ambito redatto dalla GORI spa nel 2006 per conto dell’ATO 3 Sarnese
Vesuviano. Infatti, nella parte riguardante i depuratori, si rileva che, secondo lo strumento di programmazione territoriale, la portata per il
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depuratore di Nola dovrebbe attestarsi su un valore di circa 15 Mm3 per il 2009 e con un valore che non dovrebbe superare i 17,5 Mm3 nel
2032.
La variazione giornaliera di portata idrica in arrivo segue un andamento ciclico desumibile dal grafico di Figura 3. Nel grafico vengono
riportati i seguenti dati:
1. Portata ammessa al trattamento biologico (trattamento completo - Linea verde)
2. Portata di by-pass del trattamento biologico ( linea magenta).
Dal grafico si nota che la portata oscilla nell’arco delle giornate di tempo asciutto tra un valore massimo di 3800 m3/h, ciò si verifica a partire
dalle prime ore del pomeriggio fino alla tarda serata, ed un minimo di 1800 m3/h ,riscontrato intorno alle ore 3 del mattino. La portata
diminuisce a partire dalla mezzanotte, mentre dalle prime ore del mattino Il flusso di reflui fognari rapidamente aumenta per riposizionarsi
intorno a mezzogiorno al valore massimo giornaliero che viene mantenuto per circa 10-12 ore nel corso della giornata. Facendo riferimento
invece ad un periodo più ampio, si può analizzare l’elaborazione dei dati medi giornalieri acquisiti nel periodo marzo – settembre 2010. Dal
grafico riportato in Figura 4 si evince che numerosi eventi di pioggia si sono registrati nel periodo marzo- maggio 2010, con frequenti
attivazioni del bypass del trattamento biologico e del bypass generale di impianto.
Va detto che il depuratore non ha, nell’attuale configurazione di gestione, una linea dedicata al trattamento delle acque di pioggia, ne è
dotato di sistemi di contenimento dei picchi di portata (equalizzazione). Infatti, il liquame viene sollevato e avviato al trattamento senza
sistemi di accumulo o bilanciamento del carico idraulico o inquinante, come si può desumere dal grafico della portate trattate al biologico e
delle portate di bypass (figure 3 e 4). Dal grafico sulle portate medie (fig.4) si vede che solo a partire dal mese di agosto 2010 si sono
pressoché azzerati i by-pass di tempo asciutto.
In Figura 5 si illustrano gli andamenti dei volumi mensili mediamente trattati. In Figura 6 gli stessi dati sono riportati come portate medie
orarie e confrontati con le potenzialità di progetto dell’impianto. Infine, si riportano in Figura 7 i volumi trattati negli ultimi 10 anni.
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Figura 3 – Andamento della portata istantanea nel periodo 20 settembre – 20 ottobre 2010
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0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
180.000
200.000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
28/2 10/3 20/3 30/3 9/4 19/4 29/4 9/5 19/5 29/5 8/6 18/6 28/6 8/7 18/7 28/7 7/8 17/8 27/8 6/9 16/9 26/9 6/10
m3/gm3/h Volumi giornalieri marzo-settembre 2010
Q totale
Q biologico
Q bypass biologico
attivazione bypass generale
Figura 4 – Andamento della portate medie giornaliere nel periodo marzo- settembre 2010
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0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
3.500.000
marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010
m3/mese Volumi mensili marzo-settembre 2010
comparto biologico
by-pass biologico
totale
Figura 5 – Volumi medi mensili in arrivo all’impianto
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010
m3/gm3/h Portate medie marzo-settembre 2010
comparto biologico
by-pass biologico
totale
Figura 6 – Portate medie in arrivo all’impianto
Portata massima al Biologico progetto CASMEZ
Portata media nera di progetto CASMEZ
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Figura 7
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Figura 8 - – Schema delle attuali portate massime trattabili dal depuratore
In sintesi, le modifiche effettuate negli ultimi anni hanno avuto lo
scopo di adeguare l’impianto alle più stringenti recenti normative
sulle acque trattate, più che mirare ad un effettivo potenziamento
della quantità di reflui trattabili. Nella fig. 8 si riportano le portate
massime nelle diverse sezioni di impianto nella attuale
configurazione di esercizio del depuratore.
Fino al 2005 l’impianto di Nola realizzava il processo di depurazione
a fanghi attivi in due vasche di ossidazione del volume di 5970 m3
ciascuna (Figura 9). A partire dal 2005 si è realizzata una suddivisione
delle vasche di ossidazione ricavando un volume per l’abbattimento
delle sostanze azotate. Successivamente sono stati realizzati due
nuovi bacini di trattamento biologico (III e IV linea di Nitrificazione e Denitrificazione), un quarto sedimentatore secondario ed un nuovo
settore di trattamento finale di microfiltrazione e disinfezione con lampade a raggi ultravioletti ( vedi Figura 10 e Tabelle 3 e 4)5 .
In sintesi, gli interventi effettuati sul comparto di trattamento biologico hanno permesso di introdurre il settore di abbattimento dei
composti azotati. La modifica ha comportato un periodo transitorio di circa 5 anni in cui si è diminuita la capacità netta totale di trattamento
del comparto ossidativo, dedicato all’abbattimento delle sostanze organiche carboniose. Con la messa in servizio della 3a e 4a Linea
Biologica, è stata recuperata, quasi integralmente, la capacità in termini di portata media nera di progetto trattabile dal comparto biologico,
come di seguito riportato:
5 Gli interventi hanno avuto un costo complessivo di circa 15 milioni di €
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• Capacità comparto Biologico del Progetto CASMEZ Qm 2.585 m3/h
• Capacità comparto Biologico del Progetto ( 4^ linea) Qm 2.320 m3/h
• Capacità effettiva che “Dovrebbe avere” il Biologico6 Qm 3.560 m3/h
Nel grafico di Figura 11 sono riportati i valori di portata media nera di progetto assunti per il dimensionamento dell’impianto e delle
successive modifiche. Tali valori sono confrontati con le stime di portata media della GORI (Piano d’ambito ATO 3) e con i valori di portata
media in ingresso nel periodo marzo-settembre 2010.
Foto 1 - Nuove strutture della vasca di nitro-denitro (giugno 2010) Foto 2 – Strutture in calcestruzzo del quarto sedimentatore secondario
6 In base alla portata media nera effettiva registrata nell’ultimo periodo.
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Figura 9 – Schema di funzionamento del comparto biologico fino al 2005
Figura 10 - Modifiche al comparto biologico dal 2005 al 2010
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Volumi da progetto
CASMEZ (1980-2005)
Volumi attuali (da settembre 2010)
Vasca ossidazione n. 1 5970 m3 3570 m3
Vasca ossidazione n. 2 5970 m3 3570 m3
Vasca ossidazione n. 3 (2006) - 3570 m3
Vasca ossidazione n. 4 (2010) 3570 m3
Comparto pre-denitrificazione vasca n. 1
- 2400 m3
Comparto pre-denitrificazione vasca n. 2
- 2400 m3
Comparto pre-denitrificazione vasca n. 3
- 2400 m3
Comparto pre-denitrificazione vasca n. 4
- 2400 m3
Tabella 3 - Volumi delle varie sezioni del comparto biologico
Volumi da progetto
CASMEZ (1980-2005) Volumi attuali
(da settembre 2010)
Ossidazione 11.940 m3 14.280 m3
Denitrificazione - 9.600 m3
Tot. Comparto Biologico 11.940 m3 23.880 m3
Sedimentazione secondaria 3 x 4.850 m3 4 x 4.850 m3
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Tabella 4 – Volumi totali del comparto biologico
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
progetto CASMEZ stime GORI progetto 3a linea biologica
progetto 4a linea biologica
portata media marzo-settembre 2010
m3/h
Figura 11 – Confronto tra i valori di portata media di progetto e le portate in arrivo
In conclusione, il comparto biologico presenta oggi una non sufficiente ridondanza, prevista in fase progettuale per impianti di questo tipo.
L’attuale portata media effettiva è di circa il 50 % superiore a quella media di progetto (in pratica coincidente con la portata di punta nera
trattabile al biologico). Pertanto, al gestore, anche nella nuova configurazione entrata in servizio alla fine del mese di settembre 2010,
manca la necessaria flessibilità e un corretto “sovradimensionamento” che garantirebbe un sufficiente margine di affidabilità e continuità
del servizio depurativo senza eccessive difficoltà.
Va detto altresì che il gestore, per un corretto sviluppo della flora batterica denitrificante, ha dovuto modificare il quantitativo di fanghi
ricircolanti nell’impianto, innalzando sensibilmente la concentrazione di Solidi Sospesi nel comparto ossidativo. Infatti, il parametro Solidi
Sospesi Totali (SST) nel comparto ossidativo è passato da una concentrazione prevista dai progettisti CASMEZ di 3,5–4 g/l a 5–7 g/l del
Progetto della 4a linea biologica.
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Quest’ultimo motivo pone i sedimentatori primari e secondari in condizioni di funzionamento sensibilmente più gravose rispetto all’iniziale
progetto della CASMEZ; questo comparto rappresenta un fattore limitante nell’incremento di capacità e nella flessibilità prestazionale
dell’intero depuratore. Su tale argomento vanno considerate anche le ulteriori difficoltà gestionali legate al reperimento di siti per il
conferimento dei rifiuti. Per questo motivo, nel corso del 2010, l’impianto ha accumulato fanghi nel comparto biologico fino a raggiungere
concentrazioni tre volte superiori a quelle di progetto, dell’ordine di 15-20 g/l di SST in vasca di ossidazione.
Si evidenzia che durante gli eventi di pioggia o in occasione di picchi di portata si verificano trascinamenti di materiali solidi che provocano,
in maniera ricorrente, l’intasamento di diverse sezioni del depuratore con perdita di efficienza dell’intero processo (vedi Foto 3). Per questo
motivo le griglie fini, installate, nel corso del 2006 in breve tempo andarono fuori uso e, sottoposte a completa revisione, attendono oggi la
risoluzione delle problematiche del comparto per la rimessa in servizio, come illustrato in Figura 12.
Foto 3 - Anomalo accumulo di solidi nelle linee biologiche Figura 12 - Schema del comparto di grigli
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Continuano inoltre a permanere le criticità sul sistema di grigliatura grossolana a monte del sollevamento iniziale, in assenza delle griglie a
pulizia manuale istallate dalla CASMEZ a protezione delle coclee di sollevamento. Tali griglie, rimosse in passato per difficoltà di gestione,
non sono state più rimesse in servizio.
Nel settore di sedimentazione primaria si riscontra una scarsa efficienza. Si riportano in Tabella 5 gli ultimi dati medi mensili del settore
(settembre 2010).
Abbattimento Medio Effettivo Abbattimento Medio di Progetto (CASMEZ)
Solidi Sospesi Totali 30% 60%
Solidi Sedimentabili 41% 90%
Tabella 5- Efficienza del comparto di sedimentazione primaria
Infine, va accennato alla problematica di
contaminazione da E.coli del refluo in uscita dal
trattamento finale. Il fenomeno è essenzialmente
dovuto al trascinamento e precipitazione dei
solidi presenti nella corrente in uscita dal
depuratore e veicolati dal Bypass del Biologico,
come si evince dallo schema esemplificativo
riportato in Figura 13. Tale problematica
comporta lo “sporcamento” della vasca di
clorazione in cui avviene la disinfezione finale. Trattamenti Primari
Trattamenti Secondari e Terziari
Disinfezione
By-pass del Biologico
IN
Out
Fanghi di ricircolo
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0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010
Frazione di liquame scaricata in by-pass al trattamento biologicoFi Figura 13- Trascinamento dei fanghi nella vasca di
clorazione finale
In sintesi, l’incremento di potenzialità conseguito con la
messa in servizio della nuova linea biologica di
trattamento ha permesso di osservare ad oggi, i seguenti
miglioramenti: azzeramento dei bypass al biologico in
tempo asciutto; limitazione dei bypass in occasione di
pioggia. In realtà, già dal mese di maggio 2010, il gestore
ha cercato di limitare gli sfiori attraverso un
miglioramento della sedimentabilità dei fanghi ottenuta
con il dosaggio di polielettroliti. In Tabella 6 sono
riportati i volumi idrici trattati biologicamente e quelli
scaricati in by-pass nel periodo marzo-settembre 2010.
Figura 14- Volumi scaricati in bypass del trattamento biologico
Mese V biol (mc) V bypass (mc) V tot (mc) % sfiorata
marzo 2010 2.204.712 712.416 2.917.128 24,42%
aprile 2010 2.043.360 625.024 2.668.384 23,42%
maggio 2010 2.155.416 588.552 2.743.968 21,45%
giugno 2010 2.167.752 377.280 2.545.032 14,82%
luglio 2010 2.328.958 227.712 2.556.670 8,91%
agosto 2010 2.299.248 1.958 2.301.206 0,09%
settembre 2010 2.296.548 322.776 2.619.324 12,32%
Tabella 6 - Volumi trattati con indicazione del contributo di by-pass del trattamento biologico
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3. Efficienza del processo depurativo
3.1– Linea Acque.
Le determinazioni analitiche periodiche prodotte dal gestore ed i controlli degli organi competenti testimoniano, nel complesso, una buona
efficienza del processo depurativo della linea acque. Nei grafici di seguito riportati (Figure 15-18) sono illustrati gli andamenti dei principali
parametri macrodescrittori del processo depurativo rilevati dal gestore, confrontati con i risultati delle analisi eseguite dall’ARPAC (BOD,
SST, N-NH4). È necessario chiarire, a riguardo, che i valori riscontrati dal gestore si riferiscono a campioni medi prelevati da un campionatore
automatico nel corso delle 24 ore, mentre i controlli ARPAC si riferiscono a campioni medi istantanei prelevati al momento del sopralluogo.
Il parametro microbiologico E.coli, che, in occasione dei prelievi effettuati nei mesi di giugno e luglio 2010 e luglio 2009, è risultato al di
sopra dei limiti tabellari. In tali occasioni, inoltre, si è evidenziata una discrepanza tra quanto dichiarato dal gestore e quanto rilevato
dall’ARPAC, solo in parte giustificabile con le diverse modalità di campionamento.
Data Prelievo Esito Esito Lab. Gestore
13/05/2010 Regolare Regolare
15/06/2010 Non regolare per il parametro E.coli 28.000(ufc/100ml) Regolare (E.coli 300 ufc/100ml)
08/07/2010 Non regolare per il parametro E.coli 10.000 (ufc/100ml) Regolare (E.coli 1800 ufc/100ml)
03/08/2010 Regolare Regolare
13/09/2010 Regolare Regolare
05/10/2010 Regolare Regolare
Tabella 7 Controlli ARPAC nel periodo aprile- ottobre 2010.
Ancora, è opportuno segnalare che il solo parametro E.coli non è indice, dell’efficienza dell’intero processo depurativo ma, piuttosto, del
funzionamento della sola fase di disinfezione finale; per essa, il progetto iniziale prevedeva l’utilizzo di cloro come agente disinfettante. Il
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recente orientamento della letteratura tecnica sconsiglia l’utilizzo di tale agente, che dà luogo, come sottoprodotto della disinfezione, a
composti organo-alogenati potenzialmente cancerogeni.
Il depuratore Area Nolana, adeguandosi a tali orientamenti, ha messo in servizio dal 2008 un sistema di disinfezione a raggi UV, lasciando la
possibilità di aggiungere ipoclorito di sodio solo per le portate provenienti dal bypass al biologico. A differenza del cloro, tuttavia, i raggi UV,
pur presentando l’indubbio vantaggio di non avere tossicità residua derivante dalla formazione di composti organici clorurati, hanno lo
svantaggio di non costituire un agente disinfettante persistente, in quanto la disinfezione avviene solo localmente al passaggio dell’effluente
attraverso i banchi di lampade. Tale circostanza non esclude la possibilità di ricrescita batterica per occasionali contaminazioni a valle della
sezione di disinfezione ed in caso di bypass al trattamento biologico.
Infine, è doveroso evidenziare che il valore massimo riscontrato dall’ARPAC (104 UFC/100 ml) è tra circa mille e centomila volte (Metcalf &
Eddy ) inferiore alle concentrazioni di E.coli mediamente presenti in un refluo non trattato, che, secondo dati di letteratura, varia
nell’intervallo 107-109 UFC/100ml.
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50
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150
200
250
300
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mg / l Concentrazioni medie di BOD marzo-settembre 2010
BOD ingresso (dati medi gestore)
BOD uscita (dati medi gestore)
BOD uscita (ARPAC)
BOD uscita (limite di legge)
Concentrazione BOD in
ingresso di progetto 323 mg/l
Figura 15 - Andamento del parametro BOD
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0
50
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200
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300
marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010
mg / l Concentrazioni medie di SST marzo-settembre 2010
SST ingresso (dati medi gestore)
SST uscita (dati medi gestore)
SST uscita (ARPAC)
SST uscita (limite di legge)
Concentrazione SST in
ingresso di progetto 485
Figura 16 – Andamento dei Solidi Sospesi Totali
0
10
20
30
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mg / l Concentrazioni medie di N-NH4 marzo-settembre 2010
N-NH4 ingresso (dati medi gestore)
N-NH4 uscita (dati medi gestore)
N-NH4 uscita (ARPAC)
N-NH4 uscita (limite di legge)
Figura 17– Andamento del parametro Ammoniaca
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100
1.000
10.000
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UFC / 100 ml Concentrazioni di Escherichia Coli in uscita marzo-settembre 2010
E.Coli uscita (valori medi gestore)
E.Coli uscita (valori max gestore)
E.Coli uscita (ARPAC)
E.Coli uscita (limite di legge)
Figura 18 – Andamento dell’Escherichia Coli nell’effluente finale
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3.2. Linea fanghi
I fanghi di supero estratti dai sedimentatori secondari, misti ai fanghi primari, vengono inviati alla linea fanghi per il trattamento di digetione
stabilizzazione e disidratazione (Figura 19).
Figura 19 – Rappresentazione schematica della rimozione dei solidi dalla linea acque
Il progetto CASMEZ prevedeva la stabilizzazione dei fanghi mediante digestione anaerobica a caldo (a temperatura 35 -38°C), con successivo
recupero energetico del biogas prodotto in fase di digestione, mediante centrale termica e produzione di energia elettrica.
In sintesi, le fasi di cui si compone la linea fanghi sono elencate nel seguito:
Trattamento fanghi : pre-ispessimento ; digestione anaerobica; post-ispessimento; disidratazione meccanica mediante centrifuga.
Recupero energetico: stoccaggio biogas; desolforazione biogas; produzione energia termica; produzione energia elettrica
La condizione attuale delle apparecchiature della linea fanghi è sostanzialmente identica a quella riscontrata agli inizi degli anni 2000.
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Figura 20 - Rappresentazione schematica delle principali componenti della linea fanghi, con l’indicazione di quelle fuori esercizio
In particolare, si evidenziano i seguenti aspetti salienti:
1. Uno dei due digestori è fuori esercizio da diversi anni a causa della rottura degli elementi meccanici per la miscelazione dei fanghi;
anche il gasometro è fuori esercizio da diversi anni. Per motivi di sicurezza i Vigili del Fuoco ne avevano prescritto una capacità
massima di 500 m3 a fronte di un valore di progetto 4.000 m3. Nel luglio 2010 il Gestore, ha effettuato prove di riempimento del
gasometro con aria compressa al fine di verificare la tenuta del sistema. Tali prove hanno dato esito negativo principalmente a causa
dei notevoli fenomeni di corrosione delle strutture metalliche di fondo.
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Foto 4 Gasometro
2. Il desolforatore, per la purificazione del biogas, è fuori servizio da anni e, come risulta dai sopralluoghi e dalla documentazione
tecnica prodotta dal Gestore, si presenta in uno stato di diffuso degrado.
Foto 4 – Sulla sinistra si osservano le tre unità di desolforazione (v. particolare che evidenzia il degrado e la diffusa corrosione delle parti metalliche).
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3. La centrale termica per la produzione di acqua calda per il riscaldamento dei fanghi è fuori servizio e parzialmente smantellata.
Secondo la documentazione tecnica prodotta dal Gestore, la centrale è stata fermata nel marzo 1996, a seguito di prescrizione della
competente Unità Sanitaria Locale. La presenza di componenti contenenti fibra di amianto ha reso necessario lo smontaggio della
pannellatura delle caldaie, delle guarnizioni dei bruciatori e delle linee di tubazioni.
Foto 5 - Vista esterna della centrale termica Foto 6- Centrale termica. Particolare degli interni
4. Il settore di produzione di energia elettrica è fermo da gennaio 1998. Il settore è composto da tre motori alimentabili a biogas o da
gas di rete, derivati dalla modifica di motori navali. Per effetto delle problematiche sopra evidenziate, l’intera linea fanghi si presenta
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in condizioni ben lontane dalla configurazione iniziale di progetto e dalle condizioni prescritte dalla normale pratica tecnica e dalla
letteratura scientifica per impianti di questo tipo. La digestione anaerobica dei fanghi avviene in un solo digestore, anziché due, ed a
temperatura prossima a quella dell’ambiente esterno, anziché termostatato a 35° -38 °C. Ne consegue una capacità di trattamento
ed una efficienza molto ridotta rispetto a quella di progetto. Va, inoltre, segnalato che una eventuale avaria dell’unico digestore
funzionante potrebbe comportare il rischio di fermo totale della linea fanghi, con conseguenze sull’intero processo depurativo.
Foto 7 - Interno della centrale elettrica
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0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
marzo 2010 aprile 2010 maggio 2010 giugno 2010 luglio 2010 agosto 2010 settembre 2010
kgSS / mese
Bilancio di solidi marzo-settembre 2010
fanghi prodotti
fanghi smaltiti
Figura 21 – Confronto tra le quantità di fango prodotto e smaltito
Dai dati medi riscontrati, la quantità di fanghi in uscita dalla digestione anaerobica, nell’ultimo quadriennio è pari a 4.861 t/anno,
notevolmente inferiore a quanto previsto dal progetto CASMEZ (circa 30.000 t/anno).7
Per quanto riguarda il biogas prodotto esso è trascurabile e nei momenti in cui si presentano sacche di gas provenienti dalla digestione “ a
freddo” esse vengono bruciate attraverso in una torcia alimentata con una fiamma pilota sostenuta da bombola di GPL, per il fuori esercizio
del gasometro.
7 D’altra parte, va osservato che, al costo di 130 €/t, l’onere che il Gestore dovrebbe teoricamente sopportare per lo smaltimento dell’intera produzione di fanghi da progetto CASMEZ ammonterebbe a circa € 3.900.000, cifra prossima all’intero canone annuo di gestione corrisposto dalla Regione.
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4.0 Lavori di revamping del processo depurativo
4.1 Lavori sulla linea acque.
Il depuratore Area Nolana si è dotato negli annni che vanno dal 2005 al 2010 di una serie di migliorie sulla linea acque riassumibili
nella seguente tabella:
Descrizione Lavori di Manutenzione Straordinaria Anno inizio lavori Importo (€)
Interventi di abbattimento dell’azoto (Terza Linea) 2005 1.106.706
Sollevamento iniziale canale di by-pass Canale Industriale – Grigliatura
2006 887.468
Filtrazione Finale e Debatterizzazione 2007 3.084.282
4a linea trattamento biologico,. (I lavori sono stati ultimati nel 2010) 2007 3.044.938
Tabella 8 - Sintesi dei principali lavori eseguiti dal 2005 ad oggi
4.2 Lavori eseguiti sulla linea fanghi
Nel periodo di osservazione dell’impianto da parte di ENEA (2001 -2010) non sono stati eseguiti lavori che hanno inciso significativamente
sulla risoluzione delle problematiche evidenziate. Permangono, pertanto tutte le problematiche già analizzate nella descrizione dello stato di
fatto. Le attività eseguite sui diversi settori vengono elencate in maniera sintetica nella seguente tabella:
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Settore Stato Efficienza Lavori effettuati
Pre-ispessimento Non esercibile 0 % Nessun Lavoro
Digestione Fuori uso uno dei due digestori. 50 % Nessun Lavoro
Post-ispessimento In esercizio 100% Nessun Lavoro
Gasometro Fuori uso 0% Ricognizione. Prove di tenuta
Desolforatori Fuori uso 0% Ricognizione. Smantellamento tubazioni esterne in PVC
Centrale Termica Fuori uso 0% Ricognizione. Smantellamento gruppi di spinta.
Cogeneratori Fuori uso 0% Ricognizione. Smantellamento pompe di ricircolo su torre di raffreddamento.
Disidratazione meccanica Fuori uso una delle due centrifughe
60% Nessun Lavoro
Tabella 9 – Sintesi delle principali attività eseguite sulla linea fanghi
4.3 Proposte progettuali.
Tra le attività svolte nel 2010 vanno menzionate le seguenti proposte progettuali presentate dall’ATI per affrontare le principali
problematiche distinte in tre fasi;
Fase Descrizione Importo (€) Note
1 Interventi urgenti 8.917.545 Portata media di progetto 3.600 m3/h
2 Primo ampliamento 6.945.195 Portata media di progetto 4.800 m3/h
3 Secondo ampliamento 12.955.535 Interventi per l’essiccamento termico dei fanghi e incremento della capacità di
trattamento per le portate di pioggia
Tabella 10 – Stima dei costi previsti dall’ATI per l’adeguamento dell’impianto
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5. Considerazioni conclusive
Il depuratore Area Nolana ha presentato, nell’aprile 2010, una condizione critica di funzionamento, legata essenzialmente all’incapacità di
addurre al trattamento completo tutta la portata in arrivo. Tale situazione avveniva, in maniera pressoché quotidiana, nelle ore di punta di
afflusso idrico fognario.
Il completamento, fine settembre 2010, della nuova linea biologica (4° linea di trattamento) fa ritenere che l’impianto abbia raggiunto una
capacità sufficiente a trattare tutti i volumi in arrivo in condizioni di tempo asciutto. Tale affermazione deve essere presa con la dovuta
cautela, non essendo ancora disponibili dati consolidati sul processo a regime, e soprattutto perché il dato della portata media
effettivamente registrata in ingresso al depuratore è di circa il 50% superiore rispetto alla portata idrica di progetto. Tale situazione è
indicativa della mancanza di una sufficiente ridondanza di vasche ed apparecchiature della linea acque in grado, in caso di manutenzione
straordinaria o avaria, di permettere al gestore di assicurare il servizio depurativo senza eccessive complicazioni e senza scadimento
dell’efficienza del processo.
Per quanto riguarda la linea fanghi, la digestione anaerobica è in condizioni critiche di funzionamento per il fuori servizio di molte
apparecchiature e sezioni di impianto. La sezione di recupero energetico del biogas è dismessa da anni.
Va osservato che i fanghi e gli altri materiali solidi di rifiuto sono conferiti tutti in discarica. La crisi che oggi affligge la disponibilità di siti di
conferimento in Campania si riflette in vario modo sul depuratore. A tal proposito, i dati analizzati hanno mostrato che le quantità di fango
smaltite sono state inferiori rispetto a quanto previsto in fase di progetto. Il mancato allontanamento di fango dalla linea acque è stato
confermato dall’incremento dei parametri caratteristici del comparto biologico ben oltre i valori di progetto.
In conclusione, la linea fanghi richiede una importante azione di rifunzionalizzazione e ammodernamento. I’indagine effettuata e la
documentazione tecnica esaminata mostra che il recupero delle linee di trattamento fanghi e di recupero energetico renderebbe necessario
lo smantellamento e la sostituzione di interi settori deteriorati ed in condizioni ormai irrecuperabili.