GIORNATA DI STUDIO DI INGEGNERIA SANITARIAAMBIENTALE: “RISPARMIO ENERGETICO NEL CICLO IDRICO...

CONVEGNOGIORNATA DI STUDIO DIINGEGNERIA SANITARIA-

AMBIENTALE: “RISPARMIOENERGETICO NEL CICLO IDRICO

INTEGRATO”

In Italia il consumo totale nazionale di energia elettrica è pari a circa 300 miliardi di kWh; diquesti, si stima che circa il 2% sia assorbito dal servizio idrico integrato. L’aumento dei costidi approvvigionamento energetico (nel nostro Paese il prezzo dell’energia elettrica per uten-ti industriali, pari a circa 0,15 �/kWh, è tra i più alti in Europa), e la contemporanea intro-duzione di limiti più stringenti che vengono via via imposti per migliorare gli standard diqualità ambientale, ha portato alla ribalta negli ultimi anni il tema dell’utilizzo di energia nelsettore dei servizi idrici, in particolare nella fase della fornitura idropotabile e delladepurazione. Il Gruppo di Lavoro “Gestione impianti di depurazione”, che opera dal 1998presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Brescia e che vede la partecipazione dioltre duecento tra ricercatori universitari, gestori di impianti, esponenti degli Enti di con-trollo e operatori del settore, ha recentemente istituito un sottogruppo che si occupa deltema del risparmio energetico nell’ambito del servizio idrico integrato. La presente Giorna-ta di Studio, in cui verrà presentata l’attività svolta da tale sottogruppo, ha il duplice obiet-tivo di illustrare da un lato gli attuali consumi e costi energetici delle diverse fasi che costitu-iscono il servizio idrico integrato, dall’altro le possibilità di risparmio energetico offerte daun adeguato ammodernamento e da una oculata gestione degli impianti.

A cura di Gruppo di Lavoro Gestione Impianti di Depurazione, con sede presso la Facoltàdi Ingegneria dell’Università di Brescia e CTS EcomondoPresidenti di I sessione:– Giuseppe Azzini, A.E.M. Gestioni, Cremona– Giorgio Bertanza, Università di BresciaPresidenti di II sessione:– Massimiliano Campanelli, Autorità d’Ambito Territoriale Ottimale “Alto Veneto”– Vincenzo Riganti, Università di Pavia

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Ottimizzazione della gestione eriduzione dei consumi:

il ruolo delle verifiche di funzionalità

Carlo Collivignarelli [email protected] – Università di Brescia

RiassuntoLa riduzione del consumo di energia di un impianto di trattamento acque presuppone il consegui-mento, in primis, del corretto funzionamento dell’impianto così da poterne sfruttare al massimole potenzialità nella configurazione esistente. Tale obiettivo può essere ottenuto attraverso unadeguato monitoraggio e l’impiego di verifiche sperimentali in grado di rilevare la reale funziona-lità delle sezioni che costituiscono l’impianto.Solo dopo aver ottimizzato la gestione dell’impianto, che, peraltro, garantisce il pieno sfruttamen-to della sua capacità depurativa, potranno essere intraprese iniziative di ulteriore upgrading “strut-turale” quali, ad esempio, la sostituzione di apparecchiature elettromeccaniche tradizionali conmodelli a maggiore efficienza energetica.

SummaryThe reduction of energy consumption in a waste- or drinking-water treatment plant should bereached first of all by its correct operation as to make optimum use of its existing configuration.That aim can be obtained through the adequate monitoring of the plant and the use of experimen-tal tests able to define the actual functionality of each section of the plant.When the plant operation is optimized (that allows also to exploit its maximum purifying capac-ity), further structural upgrading actions can be adopted, such as, for instance, the substitution oftraditional electromechanical equipment with higher energy efficiency models.

1. IntroduzioneLe più recenti indagini sulla situazione delle strutture impiantistiche italiane evidenziano laproblematica correlata alla funzionalità degli impianti di depurazione come assolutamente ri-levante, sia per carenze gestionali, sia per malfunzionamenti delle fasi di trattamento dovuti anon corrette valutazioni effettuate in sede progettuale (spesso relativamente alla stima del cari-co inquinante/idraulico). Peraltro, progettare e costruire in modo ottimale un impianto nonbasta a garantirne il buon funzionamento: senza una corretta gestione il risultato, inteso sia intermini di obiettivi di qualità ambientale che di bilancio economico, viene mancato.

2. Relazione

2.1 Il GdL “Gestione impianti di depurazione” e la cultura della gestioneLa gestione del servizio idrico integrato, così come degli altri servizi che riguardano i cittadini,i quali pagano una tariffa per usufruire di un dato bene, richiede in modo particolare la ricerca

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della massima efficienza. Ciò comporta una responsabilità sia della politica sia dei tecnici: inparticolare a quest’ultimi è richiesto l’impegno a fornire un servizio di qualità ad un costoragionevole (possibilmente minimizzato) . Per conseguire questo doppio scopo i gestori devo-no necessariamente maturare una forte competenza tecnica, senza la quale non è possibileraggiungere una piena funzionalità degli impianti. Il raggiungimento di tali obiettivi ambientalied economici comporta per i gestori degli impianti di depurazione impegni sempre maggiori:– sul piano normativo, è richiesto il conseguimento di standard sempre più severi sia per glieffluenti (citiamo il caso della normativa della regione Lombardia) sia per i fanghi. Inoltre icontrolli sono diventati sempre più seri e competenti da parte degli organi preposti;– sul piano economico, si è fatta sempre più stringente la necessità di ottimizzare la gestioneper contenere la tariffa che grava sull’utente finale, riducendo i costi, sfruttando appieno lapotenzialità degli impianti, ricercando nuovi sbocchi per i residui di depurazione alternativiallo smaltimento in discarica, etc.;– sul piano tecnico, si sta facendo strada l’impiego di tecnologie più complesse e filiere ditrattamento articolate capaci di rimuovere nuovi inquinanti (ad esempio i microinquinanti).Occorre quindi per i gestori una notevole preparazione di base, una grande esperienza sulcampo e un continuo aggiornamento sia teorico (novità analitiche, processistiche, impiantisti-che) sia pratico (applicazione di criteri di conoscenza approfondita del processo quali il moni-toraggio e le verifiche di funzionalità).Il Gruppo di lavoro “Gestione Impianti di depurazione”, che ha sede presso la Facoltà diIngegneria dell’Università di Brescia, da 13 anni si propone di sviluppare e diffondere la cultu-ra della gestione degli impianti di depurazione, di cui le verifiche di funzionalità rappresentanoil principale elemento. Il Gruppo di Lavoro coinvolge oltre duecento tra ricercatori universita-ri e tecnici gestori di impianti, con l’obiettivo di studiare le tematiche più importanti relativealla gestione degli impianti di depurazione, attraverso un’iniziativa avente carattere di conti-nuità. Nel corso degli anni, il Gruppo di Lavoro si è occupato di diverse problematiche: criteridi monitoraggio, verifiche di funzionalità, smaltimento dei fanghi, gestione delle acque meteo-riche, costi e tariffazione, sistemi di distribuzione dell’acqua potabile, riutilizzo delle acque discarico, certificazione ambientale, emissioni odorigene, autorizzazione integrata ambientale.Recentemente è stato avviato in seno al GdL un sottogruppo che si occupa del tema del consu-mo energetico nel servizio idrico integrato, in particolare negli impianti di trattamento delleacque reflue. L’obiettivo è quello di definire, mediante lo studio della letteratura di settore el’analisi concreta di casi studio, criteri di progettazione e soprattutto di gestione di impianti didepurazione tesi a minimizzarne il consumo energetico.

2.2 Le verifiche di funzionalità e l’ottimizzazione della gestioneIn molti casi ai malfunzionamenti degli impianti di trattamento acque si fa fronte con interven-ti di ampliamento che richiedono forti investimenti ed a volte non garantiscono la rimozionedel problema [1]. Tuttavia, prima ancora di progettare interventi più o meno radicali con ilricorso a tecnologie più o meno consolidate, va tenuto presente che la capacità di un impiantorisente in negativo di una non corretta manutenzione e di carenze gestionali in genere. D’altrocanto, essa può essere incrementata se si interviene sulle fasi che fungono da “collo di botti-glia” dell’intero processo. Non è infatti raro che l’efficienza di un impianto sia compromessadalle carenze anche di un solo comparto, risolte le quali si determina di fatto un incrementodella potenzialità complessiva.In questo contesto, appare estremamente importante la verifica delle condizioni di funziona-mento dell’impianto basata sul monitoraggio e sull’esecuzione di prove sperimentali. Il moni-toraggio, inteso nel senso più ampio del termine, è finalizzato a verificare:– il rispetto dei limiti di accettabilità dell’influente;– le rese depurative dei diversi comparti;

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– il carico effettivo in ingresso all’impianto;– le caratteristiche e lo “stato di salute” della biomassa;– il mantenimento di corretti valori dei “parametri di processo”.Il monitoraggio viene effettuato attraverso la rilevazione di una serie di parametri di tipo chi-mico-fisico-biologico e attraverso la determinazione di parametri “operativi”. I dati sperimen-tali raccolti attraverso il monitoraggio dell’impianto vanno elaborati ed interpretati al fine dipervenire ad un giudizio circa il grado di funzionalità di un impianto. Se i riscontri analiticimostrano buone rese depurative (e quindi il rispetto dei limiti allo scarico), il monitoraggio halo scopo di fornire al gestore gli elementi per indirizzare le “manovre di controllo” dell’impian-to, adeguando di volta in volta le condizioni di processo in funzione delle variazioni dei para-metri esterni (caratteristiche del refluo alimentato, temperatura, ecc.).Se, viceversa, il monitoraggio mostra una situazione di scarsa efficienza depurativa, occorreprocedere per fasi successive attraverso una verifica di funzionalità che coinvolga più aspetti,per poi integrare le risultanze dei diversi test effettuati. Innanzitutto bisognerà procedere adun confronto tra la potenzialità nominale dell’impianto e il carico influente (verifica di dimen-sionamento). Ciò consente di verificare se i rendimenti ottenuti sono quelli che effettivamenteci si deve attendere sulla base delle caratteristiche dell’impianto e del tipo di carico inquinanteda trattare.Qualora l’impianto manifesti carenze non giustificabili, l’esecuzione di un intenso piano dimonitoraggio che riguardi tutti i parametri chimico-fisici e biologici, può fornire un quadrodettagliato del livello di funzionalità dei diversi comparti, indicando i punti critici dell’impian-to [2].In quest’ottica, possono risultare di estrema utilità anche altri tipi di verifiche sperimentali: laverifica del comportamento idrodinamico dei bacini di trattamento; la quantificazione dellacapacità di ossigenazione degli apparati di fornitura in rapporto al fabbisogno della biomassa;la valutazione della potenzialità dei sedimentatori finali in funzione delle caratteristiche disedimentabilità del fango attivo, ecc. Tali verifiche sono di particolare utilità se vengono svolteper le diverse fasi dell’impianto di depurazione, integrate con altre prove (ad esempio l’analisidelle caratteristiche della microfauna e della popolazione batterica, la valutazione dell’attivitàdella biomassa, la determinazione delle cinetiche di processo) ed esaminate congiuntamentecon i dati analitici (da cui si ricavano le rese dei diversi comparti) e i parametri “operativi”(concentrazione di solidi in vasca, concentrazione di ricircolo, portate di ricircolo e di superoe, conseguentemente, carico del fango ed età del fango, temperatura, concentrazione di ossige-no disciolto, ecc.).

2.3 Ottimizzazione della gestione e riduzione del consumo energetico negli impianti di depurazioneIl consumo di energia di un impianto di depurazione dipende da numerosi fattori, quali porta-ta e carico inquinante in ingresso, prevalenza dei sistemi di sollevamento, tipologia di processobiologico (a fanghi attivi, biodischi, filtri percolatori, MBR, etc.), complessità della linea fanghi(presenza di ispessimento, digestione aerobica o anaerobica, disidratazione meccanica) [4].Negli impianti a fanghi attivi convenzionali dotati di digestione anaerobica del fango, il consu-mo di energia elettrica risulta compreso tra 10 e 40 kWh/AE*a, mentre in quelli muniti didigestione aerobica il consumo sale a 40-70 kWh/AE*a. L’ossidazione biologica rappresenta lasezione a maggior incidenza percentuale (50-65% sul consumo totale), seguita dalla linea ditrattamento dei fanghi (che può raggiungere il 20%) e dalla fase di sollevamento (circa 15%).L’ottimizzazione della gestione consente di tenere sotto controllo e ridurre l’effetto dei nume-rosi fattori che determinano un eccessivo consumo energetico nei depuratori. Tra questi assu-mono particolare importanza:– la inadeguata manutenzione delle apparecchiature elettromeccaniche che, a parità di presta-zioni, comporta nel tempo un crescente dispendio energetico;

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– la presenza di acque parassite nelle condotte fognarie;– l’anomalo comportamento idrodinamico dei reattori.Quest’ultimo aspetto, che può essere identificato con apposite verifiche in campo, può risulta-re particolarmente critico: si pensi al caso dei digestori anaerobici, nei quali l’eventuale presen-za di volumi morti determina non solo un minore grado di stabilizzazione del fango ma ancheuna ridotta produzione di biogas, oppure alle vasche di ossidazione biologica, in cui la presen-za di by-pass di portata determina, pur con lo stesso consumo energetico, una minore resa dirimozione degli inquinanti.

ConclusioniIn conclusione, la riduzione del consumo di energia di un impianto di depurazione presuppo-ne il conseguimento, in primis, del corretto funzionamento dell’impianto così da poterne sfrut-tare al massimo le potenzialità nella configurazione esistente. Solo dopo aver raggiunto questoprimo traguardo potranno essere intraprese iniziative di ulteriore upgrading “strutturale” qua-li, ad esempio, la sostituzione di apparecchiature elettromeccaniche tradizionali con modelli amaggiore efficienza energetica.

Bibliografia[1] G. Bertanza, C. Collivignarelli (2006). “Le verifiche di funzionalità per l’ottimizzazione delladepurazione delle acque di scarico urbane”. Collana ambiente, vol. 28, ISSN 1121-8215, CIPA ed.,Milano;[2] C. Collivignarelli, G. Bertanza, M.C. Collivignarelli, S. Zanaboni, A. Abbà (2009). “L’ottimizzazionedel servizio di depurazione delle acque di scarico urbane: massimizzazione dei recuperi di risorsa (acquee fanghi) e riduzione dei consumi energetici”. Rapporti, ISPRA, vol. 93, pp. 327;[3] Di Pinto A.C. (1986). “Corso per dirigenti di impianti di depurazione: aspetti generali, amministra-tivi, finanziari e di gestione”. IIa sessione, Roma, 14-18 aprile 1986;[4] G. Mininni, M.C. Tomei, C.M. Braguglia (2006). “Ottimizzazione di un processo combinato diessiccamento e incenerimento di fanghi urbani”. RS-Rifiuti Solidi, vol. XX, n. 1, gennaio-febbraio, 31-39. Thöle D(1999) Ways to identify possibilties of energy saving at wastewater treatment plants. IWAWWC 2008 Vienna, Water and Energy Workshop.

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Inquadramento Normativo e Incentiviper le Energie Rinnovabili

Vincenzo Riganti [email protected] – Università di Pavia

RiassuntoLe norme di legge per conseguire, nei termini di tempo richiesti dall’Unione Europea, gli obiettiviin materia di incremento dell’utilizzo energetico di fonti rinnovabili e dell’efficienza energeticahanno dato luogo a disposizioni in continua evoluzione, non sempre caratterizzate dalla massimachiarezza. Ne viene data una sintetica esposizione, sottolineando tuttavia il ruolo dei Gestoridegli impianti, che resta fondamentale per conseguire validi risultati.

SummaryThe legal regulation to achieve the targets for energy efficiency and increased use of renewableenergy sources within the time required by the European Union have resulted in ever-changingmeasures, not always characterized by clarity. In this paper it is given a brief exposure of them,underlining the role of plant managers, who remains essential to achieve good results.

1. IntroduzioneLa normativa nazionale, ed ancor più alcune norme regionali, nel tempo, hanno formulato agliimpianti di trattamento delle acque richieste sempre più severe in termini di migliore qualitàdegli effluenti restituiti all’ambiente e anche di minore quantità dei fanghi prodotti. Questerichieste possono comportare un maggiore impiego di energia, ove l’adeguamento degli im-pianti esistenti e la costruzione di nuovi impianti non siano accompagnate da una crescenteattenzione sia al più razionale impiego dell’energia, sia alla possibilità di ricavare energia attra-verso il trattamento dei fanghi prodotti.L’Unione Europea si è data l’obiettivo noto come “20-20-20 al 2020”:– ottenere la riduzione del 20% delle emissioni di gas serra (rispetto al 1990),– produrre almeno il 20% dell’energia primaria (elettricità, riscaldamento /raffreddamento ecarburanti per autotrasporto) da fonti rinnovabili,– incrementare l’efficienza energetica del 20% (rispetto allo scenario tendenziale).Per quanto riguarda l’Italia, la quota complessiva di energia da fonti rinnovabili sul consumofinale lordo di energia da conseguire nel 2020 é pari al 17 per cento. Realisticamente, gli im-pianti di trattamento delle acque possono già contribuire al raggiungimento degli obiettivi siaincrementando la loro efficienza energetica, sia producendo energia attraverso trattamenti deifanghi di depurazione; mentre la riduzione delle emissioni di gas serra è, per ora, soltantooggetto di studio.

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2. Relazione

2.1 Le fonti rinnovabili: definizioniIl D. lgs. 29/12/2003 n. 387 [1], recependo la Direttiva comunitaria del Parlamento Europeo edel Consiglio 2001/77/CE, ha stabilito che per fonti rinnovabili debbano intendersi esclusiva-mente le seguenti: “eolica, solare, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomas-se, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas. In particolare, per biomassesi intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (com-prendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché laparte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani”. Secondo la precedente definizione del D.lgs. 16/3/1999 n. 79 [2], erano invece considerate fonti rinnovabili “il sole, il vento, le risorseidriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettricadei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici”. Nella nuova definizione adottata scom-paiono dunque i “rifiuti inorganici”. Il decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28 [3], che dà attua-zione alla direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili,recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE. (11G0067),adotta le definizioni della direttiva 2003/54/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 26giugno 2003 [4], secondo la quale l’ «energia da fonti rinnovabili» è l’energia proveniente dafonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermi-ca e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione ebiogas. Il provvedimento dispone una riorganizzazione del sistema di incentivi riferiti a questosettore, definendo strumenti e meccanismi volti al raggiungimento degli obiettivi fissati al 2020,compreso il traguardo del 17% di energia prodotta da fonti rinnovabili.In particolare il testo propone un riordino dei vigenti sistemi di sostegno per gli impianti cheentrano in esercizio dal 1° gennaio 2013, prevedendo, per la produzione di energia termica edelettrica da fonti rinnovabili, successivi decreti interministeriali che – nel rispetto delle condizionistabilite dal testo – vadano a definire le modalità per l’attuazione delle misure di incentivazione.

2.2 I certificati verdiÈ appena il caso di ricordare che attualmente il meccanismo di incentivazione della produzio-ne di energia elettrica da fonti rinnovabili è costituito dai certificati verdi – titoli emessi dalGestore dei servizi energetici (GSE) attestanti la produzione di energia da fonti rinnovabili eintrodotti nell’ordinamento nazionale dall’articolo 11 del decreto legislativo 79/1999. Taledecreto, al fine di incentivare l’uso delle energie rinnovabili, il risparmio energetico, la riduzio-ne delle emissioni di anidride carbonica e l’utilizzo delle risorse energetiche nazionali, ha stabi-lito che, a decorrere dall’anno 2001, gli importatori e i soggetti responsabili degli impianti che,in ciascun anno, importano o producono energia elettrica da fonti non rinnovabili hanno l’ob-bligo di immettere nel sistema elettrico nazionale, nell’anno successivo, una quota prodotta daimpianti da fonti rinnovabili. I soggetti obbligati possono adempiere al suddetto obbligo an-che acquistando, in tutto o in parte, l’equivalente quota o i relativi diritti – appunto, i certificativerdi – da altri produttori, purchè immettano l’energia da fonti rinnovabili nel sistema elettriconazionale, o dal gestore della rete di trasmissione nazionale. I certificati verdi sono quindi unostrumento con il quale i soggetti obbligati dimostrano di avere adempiuto al proprio obbligo equindi costituiscono l’incentivo alla produzione da fonte rinnovabile. Si crea infatti un merca-to, in cui la domanda è data dai soggetti sottoposti all’obbligo e l’offerta è costituita dai produt-tori di energia elettrica con impianti aventi diritto ai certificati verdi.

2.3 Il biogasAl fine di favorire lo sviluppo delle fonti rinnovabili e il conseguimento, nel rispetto del princi-pio di leale collaborazione fra Stato e Regioni, degli obiettivi di cui all’articolo 3 del citato

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decreto legislativo 28/2011, la costruzione e l’esercizio di impianti di produzione di energia dafonti rinnovabili sono disciplinati secondo speciali procedure amministrative semplificate, ac-celerate, proporzionate e adeguate, sulla base delle specifiche caratteristiche di ogni singolaapplicazione. La costruzione e l’esercizio degli impianti di produzione di energia elettrica ali-mentati da fonti rinnovabili, le opere connesse e le infrastrutture indispensabili alla costruzio-ne e all’esercizio degli impianti, nonché le modifiche sostanziali degli impianti stessi, sonosoggetti all’autorizzazione unica di cui all’articolo 12 del decreto legislativo 29 dicembre 2003n. 387, come modificato dall’articolo 4 del decreto legislativo 28/2011 [5], secondo le modalitàprocedimentali e le condizioni previste dallo stesso decreto legislativo n. 387 del 2003 [6] edalle linee guida adottate ai sensi del comma 10 del medesimo articolo 12, nonché dalle relativedisposizioni delle Regioni e delle Province autonome. La produzione di energia elettrica daimpianti alimentati da fonti rinnovabili entrati in esercizio dopo il 31 dicembre 2012 é incenti-vata tramite gli strumenti e sulla base dei criteri generali di cui al comma 2 e dei criteri specificidi cui ai commi 3 e 4 del decreto legislativo. La costruzione e l’esercizio degli impianti diproduzione di energia elettrica alimentati da fonti rinnovabili, le opere connesse e le infrastrut-ture indispensabili alla costruzione e all’esercizio degli impianti, nonché le modifiche sostan-ziali degli impianti stessi, sono soggetti all’autorizzazione unica di cui all’articolo 12 del decre-to legislativo 29 dicembre 2003, n. 387 come modificato dal nuovo decreto, secondo le moda-lità procedimentali e le condizioni previste dallo stesso decreto legislativo n. 387 del 2003 edalle linee guida adottate ai sensi del comma 10 del medesimo articolo 12, nonché dalle relativedisposizioni delle Regioni e delle Province autonome. I nuovi meccanismi di incentivazioneconsistono in tariffe fisse per i piccoli impianti (fino a 5 MW) e in aste al ribasso per gli impian-ti di taglia maggiore. La salvaguardia delle produzioni non incentivate é effettuata con gli stru-menti di cui al comma 8; l’Autorità per l’energia elettrica e il gas provvede a definire prezziminimi garantiti, ovvero integrazioni dei ricavi conseguenti alla partecipazione al mercato elet-trico, per la produzione da impianti a fonti rinnovabili che continuano ad essere eserciti inassenza di incentivi e per i quali, in relazione al perseguimento degli obiettivi di cui all’articolo3, la salvaguardia della produzione non é assicurata dalla partecipazione al mercato elettrico. Atale scopo, gli indirizzi del Ministro dello sviluppo economico e le conseguenti deliberazionidell’Autorità per l’energia elettrica e il gas mirano ad assicurare l’esercizio economicamenteconveniente degli impianti, con particolare riguardo agli impianti alimentati da biomasse ebiogas. Gli incentivi alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili di cui ai commi da382 a 382-quinquies dell’articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n. 296 [9]e al comma 145dell’articolo 2 della legge 24 dicembre 2007, n. 244 [10] si applicano anche agli impianti abiogas di proprietà di aziende agricole o gestiti in connessione con aziende agricole, agro-alimentari, di allevamento e forestali, entrati in esercizio commerciale prima del 1° gennaio2008. Norme particolari, dettate all’articolo 26, consentono la cumulabilità parziale degli in-centivi relativi alla produzione di energia elettrica attraverso il biogas per i soli impianti dipotenza elettrica fino a 1 MW, di proprietà di aziende agricole o gestiti in connessione conaziende agricole, agro-alimentari, di allevamento e forestali, nonché per gli impianti cogenera-tivi e trigenerativi alimentati da fonte solare ovvero da biomasse e biogas derivanti da prodottiagricoli, di allevamento e forestali, ivi inclusi i sottoprodotti, ottenuti nell’ambito di intese difiliera o contratti quadro ai sensi degli articoli 9 e 10 del decreto legislativo 27 maggio 2005, n.102 [7], oppure di filiere corte, cioé ottenuti entro un raggio di 70 chilometri dall’impianto cheli utilizza per produrre energia elettrica.

2.4 Il biometanoDobbiamo anche citare, per completezza, che oltre al biogas il decreto legislativo cita il “bio-metano”, definito gas ottenuto a partire da fonti rinnovabili avente caratteristiche e condizionidi utilizzo corrispondenti a quelle del gas metano e idoneo alla immissione nella rete del gas

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naturale. Al fine di favorire l’utilizzo del biometano nei trasporti, le regioni prevedono specifi-che semplificazioni per il procedimento di autorizzazione alla realizzazione di nuovi impiantidi distribuzione di metano e di adeguamento di quelli esistenti ai fini della distribuzione delmetano. Sempre al fine di incentivare l’utilizzo del biometano nei trasporti, gli impianti didistribuzione di metano e le condotte di allacciamento che li collegano alla rete esistente deimetanodotti sono dichiarati opere di pubblica utilità e rivestono carattere di indifferibilità e diurgenza.

2.5 La V.I.A.Ci sembra estremamente importante quanto prescritto dal decreto legislativo 28/2011 [8] alcomma 3 dell’articolo 4, laddove stabilisce che al fine di evitare l’elusione della normativa ditutela dell’ambiente, del patrimonio culturale, della salute e della pubblica incolumità, fermorestando quanto disposto dalla parte quinta del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152 [9], esuccessive modificazioni, e, in particolare, dagli articoli 270, 273 e 282, per quanto attieneall’individuazione degli impianti e al convogliamento delle emissioni, le Regioni e le Provinceautonome stabiliscono i casi in cui la presentazione di più progetti per la realizzazione di im-pianti alimentati da fonti rinnovabili e localizzati nella medesima area o in aree contigue sonoda valutare in termini cumulativi nell’ambito della valutazione di impatto ambientale.

2.6 Valorizzazione energetica dei fanghi di biodepurazione per via termica

2.6.1 La disciplina ambientaleBenchè la produzione di biogas sia la tecnica più frequente per la valorizzazione energetica deifanghi di biodepurazione, dobbiamo ricordare che tale valorizzazione può essere conseguitaanche attraverso processi termici: combustione, gassificazione, pirolisi, ecc. Per quanto riguar-da i processi termici atti alla generazione di energia elettrica o alla cogenerazione va ricordatoche il decreto legislativo 28/2011 prevede che per gli impianti di incenerimento e coinceneri-mento dei rifiuti, è fatto salvo quanto disposto dall’articolo 182, comma 4, del decreto legisla-tivo 3 aprile 2006, n. 152 e successive modificazioni. Le attività di incenerimento e coinceneri-mento dei rifiuti (e i fanghi di depurazione rientrano nella categoria dei rifiuti) possono quindiavvenire in impianti disciplinati dal decreto legislativo 11 maggio 2005, n. 133 [10] recanteattuazione della direttiva 2000/76/CE in materia di incenerimento dei rifiuti.Il decreto si applica agli impianti di incenerimento e di coincenerimento dei rifiuti e stabiliscele misure e le procedure finalizzate a prevenire e ridurre per quanto possibile gli effetti negatividell’incenerimento e del coincenerimento dei rifiuti sull’ambiente, in particolare l’inquina-mento atmosferico, del suolo, delle acque superficiali e sotterranee, nonché i rischi per la saluteumana che ne derivino. Esso disciplina:a) i valori limite di emissione degli impianti di incenerimento e di coincenerimento dei rifiuti;b) i metodi di campionamento, di analisi e di valutazione degli inquinanti derivanti dagli im-pianti di incenerimento e di coincenerimento dei rifiuti;c) i criteri e le norme tecniche generali riguardanti le caratteristiche costruttive e funzionali,nonché le condizioni di esercizio degli impianti di incenerimento e di coincenerimento deirifiuti, con particolare riferimento alle esigenze di assicurare una elevata protezione dell’am-biente contro le emissioni causate dall’incenerimento e dal coincenerimento dei rifiuti;d) i criteri temporali di adeguamento degli impianti di incenerimento e di coincenerimento dirifiuti esistenti alle disposizioni del decreto.Il decreto 3 agosto 2005 comprende tre allegati tecnici, che meriterebbero un dettagliato esa-me di natura specialistica. In questa sede, ci limitiamo a indicare che essi riguardano:allegato 1: Norme tecniche e valori limite di emissione per gli impianti di incenerimento dirifiuti;

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allegato 2: Norme tecniche e valori limite di emissione per gli impianti di coincenerimento;allegato 3: Norme tecniche per il coincenerimento dei prodotti trasformati derivati da ma-

teriali di categoria 1, 2 e 3 di cui al regolamento (CE) 1774/2002. Questo allegatonon riguarda i fanghi di biodepurazione.

2.6.2 L’incentivazionePer quanto riguarda l’incentivazione, l’incentivo è finalizzato a promuovere:– l’uso efficiente di rifiuti e sottoprodotti, di biogas da reflui zootecnici o da sottoprodotti delleattività agricole, agro-alimentari, agroindustriali, di allevamento e forestali, di prodotti ottenu-ti da coltivazioni dedicate non alimentari, nonchè di biomasse e bioliquidi sostenibili e biogasda filiere corte, contratti quadri e da intese di filiera;– la realizzazione di impianti operanti in cogenerazione;– la realizzazione e l’esercizio, da parte di imprenditori agricoli, di impianti alimentati da bio-masse e biogas asserviti alle attività agricole, in particolare di micro e minicogenerazione, nelrispetto della disciplina comunitaria in materia di aiuti di Stato, tenuto conto di quanto previ-sto all’articolo 23, comma 1;– l’incentivo è altresì attribuito, per contingenti di potenza, alla produzione da impianti ogget-to di interventi di rifacimento totale o parziale.Gli incentivi sono assegnati tramite contratti di diritto privato fra il GSE e il soggetto respon-sabile dell’impianto, sulla base di un contratto-tipo definito dall’Autorità per l’energia elettricae il gas, entro tre mesi dalla data di entrata in vigore di apposito decreto ministeriale. Possonoottenere gli incentivi previsti dal decreto ministeriale 28/2011 gli impianti alimentati da fontirinnovabili per la produzione di energia elettrica entrati in esercizio dopo il 31 dicembre 2012,inclusi quelli realizzati a seguito di integrale ricostruzione, da impianti ripotenziati, limitata-mente alla producibilità aggiuntiva. Con decreti del Ministro dello sviluppo economico diconcerto con il Ministro dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare e, per i profili dicompetenza, con il Ministro delle politiche agricole e forestali, sentite l’Autorità per l’energiaelettrica e il gas e la Conferenza unificata, di cui all’articolo 8 del decreto legislativo 28 agosto1997, n. 281, sono definite le modalità per l’attuazione dei sistemi di incentivazione.

2.7 Norme sull’incremento dell’efficienza energeticaLa legge prevede specifiche condizioni di ammissibilità alle agevolazioni per i programmi rife-riti alle attività di produzione e distribuzione di energia elettrica e di calore. Per impianti checoncorrono all’incremento dell’efficienza energetica e al risparmio energetico si intendono:quelli di cogenerazione, quelli che utilizzano calore di risulta, fumi di scarico ed altre forme dienergia recuperabile in processi e in impianti. Gli impianti di cogenerazione sono quelli defini-ti dall’Autorità per l’energia elettrica e il gas e rispondenti ai valori limite concernenti l’Indicedi Risparmio di Energia (IRE) e il Limite Termico (LT) stabiliti dall’Autorità medesima. Dettiimpianti devono obbligatoriamente dotarsi, nell’ambito del programma da agevolare, dellastrumentazione necessaria per la rilevazione degli elementi utili a verificare il rispetto dei citativalori limite. Sono compresi tra gli impianti ammissibili quelli relativi a fornitura di acqua, retifognarie, attività di gestione dei rifiuti e risanamento, limitatamente a:– raccolta, trattamento e smaltimento dei rifiuti (rif. ISTAT 38.1 e 38.2), limitatamente a quellidi origine industriale e commerciale;– raccolta e depurazione delle acque di scarico (rif. 37.00.0), limitatamente alla diluizione,filtraggio, sedimentazione, decantazione con mezzi chimici, trattamento con fanghi attivati ealtri processi finalizzati alla depurazione delle acque reflue di origine industriale. La materia èstata oggetto di una lunga serie di provvedimenti legislativi, da ultimo la legge 23 luglio 2009 n.99 [11] – Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese, nonché in ma-teria di energia, alla quale rimandiamo. La delibera AEEG 42/02 [16] e il D. lgs 20/2007 [18]

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hanno fissato i parametri per la definizione di impianto “cogenerativo” da combustibili fossilinei seguenti termini:– il Limite Termico (LT), rappresentato dal rapporto dell’energia termica utile prodotta rispet-to alla somma di produzione utile elettrica e termica. Indica praticamente la quota di energiatermica utile prodotta sul totale utile (elettrica + termica).– L’Indice di Risparmio Energetico (IRE), dato dal rapporto tra l’energia primaria totale con-sumata e la somma delle specifiche energie primarie relative alla produzione utile elettrica etermica. L’IRE indica praticamente la percentuale di risparmio energetico che si persegue pro-ducendo con un unico processo (cogenerazione) le stesse quantità di energia elettrica e termicautile che venissero altrimenti prodotte con due processi separati tra loro. Tali normative preve-dono che un nuovo impianto di produzione termoelettrica potrà godere dei vantaggi riservatialla cogenerazione se:– LT > 30%– IRE > 10%Per gli impianti di cogenerazione a biomassa è stato ragionevole legare a tali parametri la nor-mativa sugli incentivi per la bioenergia. Un impianto cogenerativo ad alto rendimentopuò usufruire di vantaggi amministrativi (come un iter autorizzativo semplificato) e degliincentivi preposti dalle autorità (come la Tariffa onnicomprensiva o i Certificati Verdi da partedel GSE). Ma a partire dal 1° gennaio 2011, le modalità di calcolo contenute nella delibera 42/02 sono modificate secondo quanto previsto dalla direttiva europea 2004/8/CE, recepita inparte dal d. lgs. 20/2007 [12].

ConclusioniCi sia consentito concludere che, al di là di quanto previsto dalla normativa in materia dienergie rinnovabili e di efficienza energetica, il conseguimento degli obiettivi voluti sarà sem-pre condizionato da una oculata costruzione, aggiornamento e gestione degli impianti. Nelsettore della depurazione appare ad esempio possibile una serie di interventi migliorativi sulsistema elettrico della rete fognaria e degli impianti di depurazione, attraverso varie tecniche(tipico l’utilizzo di motori elettrici ad alta efficienza dotati di inverter, in sostituzione agli attua-li dispositivi elettrici). Ma anche nel settore della distribuzione di acqua destinata al consumoumano sono possibili interventi, oltre che sugli impianti di trattamento, su serbatoi e pozzi perridurre lo spreco notevole d’acqua e di energia elettrica, cosicché il serbatoio quando si riem-pie possa “comunicare”, tramite telecontrollo, la situazione di troppo pieno ai motori dei poz-zi, che vengono fermati .La legge può formulare divieti e offrire incentivi; ma solo la diligenza e la competenza deigestori possono consentire il raggiungimento di consistenti obiettivi ambientali ed economici,anche prescindendo dalle forme di incentivazione previste dalla legge.

Bibliografia[1] D.lgs. 29/12/2003 n. 387 “Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell’ener-gia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell’elettricità”;[2] D.lgs. 16/3/1999 n. 79 “Attuazione della direttiva 96/92/CE recante norme comuni per il mercatointerno dell’energia elettrica”;[3] D.lgs. 3 marzo 2011, n. 28 “Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’uso del-l’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e2003/30/CE”;[4] Direttiva 2003/54/CE “Relativa a norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica e cheabroga la direttiva 2003/54/CE”;[5] Legge del 27 dicembre 2006, n. 296 “Disposizioni per la formazione del bilancio annuale e pluriennaledello Stato (legge finanziaria 2007)”;[6]legge 24 dicembre 2007, n. 244;

1529

[7] D.lgs 27 maggio 2005, n. 102 “Regolazioni dei mercati agroalimentari, a norma dell’articolo 1, comma2, lettera e), della legge 7 marzo 2003, n. 38”;[8] D.lgs 3 aprile 2006, n. 152, norme in materia ambientale;[9] D.lgs 11 maggio 2005, n. 133 “Attuazione della direttiva 2000/76/CE, in materia di incenerimentodei rifiuti”;[10] Legge 23 luglio 2009 n. 99 “Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese,nonché in materia di energia”;[11] Delibera AEEG 42/02 “Condizioni per il riconoscimento della produzione combinata di energiaelettrica e calore come cogenerazione ai sensi dell’articolo 2, comma 8, del decreto legislativo 16 marzo1999, n. 79”;[12] D. lgs 20/2007 “Attuazione della direttiva 2004/8/CE sulla promozione della cogenerazione basatasu una domanda di calore utile nel mercato interno dell’energia, nonché modifica alla direttiva 92/42/CEE”.

1530

Analisi del consumo e del costoenergetico nel servizio idrico integrato

Massimiliano Campanelli [email protected] – Autorità d’Ambito TerritorialeOttimale “Alto Veneto”, Belluno

RiassuntoIn questa presentazione viene stimato il consumo di energia elettrica richiesta dalla fornitura diacqua per usi idropotabili e quindi dal successivo trattamento di depurazione delle acque reflueprodotte. Il valore di energia elettrica richiesta è pari a circa il 2,5% della domanda nazionale. Ilcosto sostenuto annualmente è quindi pari a circa 1 miliardo di euro.

SummaryIn this paper we have estimated the energy electric requirements associated with water supplyservice and waste water treatment provided by the municipal public sector. Some 2.5% of nationelectricity is used to public water service provision. The average cost is then estimated in about 1billion euros per year.

1. IntroduzioneIl continuo e progressivo trend di aumento dei costi dell’energia spinge ad aumentare l’atten-zione sul consumo di energia elettrica assorbito dai servizi idrici. In questo lavoro sarannoanalizzate nel dettaglio i parametri quantitativi che influenzano e determinano i consumi dienergia elettrica all’interno del servizio idrico integrato, utilizzando i dati prodotti da ISTAT eda alcuni studi internazionali.

2. RelazionePrima di affrontare l’argomento oggetto di indagine della presente pubblicazione, si ritieneutile inquadrare il tema all’interno della situazione economica italiana, ci si riferisce in partico-lare alla spesa sostenuta dall’economia italiana per la gestione delle risorse idriche e delle acquereflue.

2.1 Spese dell’economia italiana per la gestione delle risorse idriche e delle acque reflueL’ISTAT ha reso disponibile a febbraio 2011 i dati relativi alle spese sostenute dall’economiaitaliana per la gestione dei rifiuti, delle acque reflue e delle risorse idriche relativa al periodo1997-2009 [1].Nel 2009 la spesa nazionale ammonta complessivamente a 34,7 miliardi di euro, pari a unaincidenza sul PIL del 2,3%; di questi il 38% della spesa, pari a 13,2 miliardi di euro provienedalla gestione delle risorse idriche ( 9,5 miliardi di �) e delle acque reflue (3,7 miliardi di �),corrispondenti quindi allo 0,8% del PIL.Tali valori sono determinati dai consumi finali (famiglie e pubblica amministrazione) interme-di (imprese), nonché dagli investimenti degli operatori economici. Nel settore delle risorse

1531

idriche sono i consumi finali a rappresentare la maggior incidenza con un valore pari media-mente nel periodo in esame al 49%; mentre nel settore delle acque reflue risulta maggiore laspesa dei consumatori intermedi quali appunto le imprese (comprendendo anche le utenzedegli esercizi commerciali o di ristorazione).Dal 1997 al 2009 si osserva che la spesa nazionale a prezzi correnti e’ aumentata in tutti i settoripresi in esame dall’ISTAT, in particolare la spesa per la gestione delle acque reflue ha subito unincremento pari al 44%, mentre quella per le risorse idriche e’ aumentata del 52%.La spesa nazionale dei servizi ambientali nel settore delle acque reflue e’ sostenuta per il 66%dalle imprese, mentre le famiglie e la pubblica amministrazione ne sostengono rispettivamenteil 20% e il 16%. Nel settore delle risorse idriche imprese e famiglie sostengono ognuno il 43%della spesa, mentre la pubblica amministrazione finanzia il restante 14%. Nei due settori esa-minati, così come anche nel settore dei rifiuti, prevale una situazione di autofinanziamento deiservizi consumati, coerentemente con le modalità di erogazione di servizio pubblico che vienecorrisposto a prezzi o tariffe che mirano alla copertura del 100% dei costi.Esaminando il valore della produzione (fatturato), ossia la quantificazione di servizi ambientalivisti dal lato dell’offerta, si osserva che i servizi di gestione delle acque reflue e delle risorseidriche hanno registrato valori della produzione pari rispettivamente a 3,3 e 7,3 miliardi di •,corrispondenti allo 0,1% e allo 0,4% del PIL. Si assiste nel periodo 1997-2009 ad un aumentodel 60% circa del valore della produzione sia dei servizi di gestione delle acque reflue che dellerisorse idriche. Gli operatori economici agenti nel mercato sono suddivisi in produttori specia-lizzati, ausiliari e secondari. I primi comprendono non solo gli operatori che svolgono attivitàspecialistiche per conto terzi, ma anche le imprese che erogano servizi di pubblica utilità; iproduttori secondari vendono anch’essi i propri servizi sul mercato, ma questi non costituisco-no la fonte principale di reddito. Ai sensi della classificazione operata dall’ISTAT, i produttoriausiliari sono quegli operatori che producono servizi ambientali a proprio uso e consumo,senza cessione a terze parti sul mercato, utili a gestire le pressioni ambientali generate dalleproprie attività, talvolta in sostituzione di un servizio pubblico, oppure per ottemperare aprecise norme di rilascio in rete pubblica. Si tratta perciò di aziende che possono appartenerea qualunque settore merceologico.Per quanto riguarda la suddivisione della produzione, si assiste soprattutto nel compartodelle acque reflue ad un aumento del valore della produzione realizzata a titolo ausiliario,ovvero alla internalizzazione dei servizi ambientali in esame, infatti dal 1997 al 2009 la pro-duzione ausiliaria aumenta da 71 a 743 milioni di euro, ovvero passa dal 3% al 22% deltotale nazionale.

2.2 Caratterizzazione del servizio idrico: principali grandezzeL’ISTAT ha pubblicato a dicembre 2009 il “Censimento delle risorse idriche ad uso civile” [2].

2.2.1 Approvvigionamento e distribuzione idropotabileNella Relazione di accompagnamento e nella tabelle allegate sono state esposte le principaligrandezze utili a descrivere a livello macro-economico il servizio relativo al prelievo di acquaper uso potabile, i relativi volumi sottoposti a trattamenti di potabilizzazione, l’acqua immessanelle reti comunali e quella erogata ai cittadini, fino alla stima delle acque reflue trattate. Nonsono incluse in questa rilevazione quindi gli usi, i prelievi e le fasi di trattamento a destinazioneproduttiva esterna al perimetro del servizio pubblico, ovvero interni al ciclo produttivo azien-dale.

1532

Nel 2008 sono stati quindi immessi in rete 136 mc/anno per abitante, valore che risulta sostan-zialmente invariato rispetto al 2005 e al 1999. Il volume erogato per abitante e’ invece pari a 92mc/ anno per abitante (+1,2% rispetto al 2005 e +1,0% rispetto al 1999) [1].Ai fini del presente studio e’ importante rilevare il valore delle dispersioni di acqua potabile inrete. ISTAT effettua tale calcolo considerando con riferimento alla quantità di acqua erogata,ovvero consegnata al consumatore, il volume di acqua prelevato in più rispetto al necessariononché come quota in più immessa in rete. A livello nazionale, nel 2008 per 100 litri di acquaerogata all’utente, sono necessari 65 litri in più, ovvero devono essere prelevati 165 litri allasorgente di produzione. Con riferimento alle dispersioni di rete, ovvero al rapporto tra acquaimmessa e acqua erogata, nel 2008 sono stati immessi 147 litri a fronte di 100 litri erogati,ovvero misurati al contatore o consegnati all’utente. Con riferimento al nostro oggetto di stu-dio, tale fenomeno riveste notevole importanza se si pensa al consumo energetico dovuto alprelievo da falda sotterranea e al successivo pompaggio per garantire una adeguata fornituraalle utenze.

La tabella seguente riporta i volumi annuali d’acqua prelevata suddivisi in funzione della tipo-logia di fonte di approvvigionamento [3]. Tali valori saranno utilizzati per determinare il con-sumo di energia elettrica nel successivo paragrafo.

REGIONI Acqua prelevata

Acqua potabilizzata

Percentuale di acqua

potabilizzata

Acqua immessa

nelle reti di distribuzio

ne

Acqua erogata dalle

reti di distribuzione

Percentuale di acqua erogata sul totale di acqua immessa nelle reti di distribuzione

comunali ITALIA 9.108.313 2.936.121 32,2 8.143.513 5.533.382 67,9 Italia nord-occidentale 2.342.988 1.043.356

44,5 2.253.502 1.697.301

75,3

Italia nord-orientale 1.685.376 516.996

30,7 1.442.286 1.029.747

71,4

Italia centrale 1.918.703 324.904 16,9 1.661.711 1.126.674 67,8 Italia meridionale 2.237.550 564.513 25,2 1.894.875 1.130.456 59,7 Italia insulare 923.695 486.351 52,7 891.139 549.204 61,6

Fig. 1 – Ripartizione volumi di acqua ad uso potabile – Anno 2008 (volumi in migliaia di metri cubi). Elabora-zione dell’Autore da Tavola 6 allegata a [2].

Acque sotterranee Acque superficiali Sorgente Pozzo Totale Corso

d’acqua superficiale

Lago naturale

Bacino artificiale

Totale Acque marine o

salmastre di superficie

Totale

3.461.902 4.436.725 7.898.627 438.478 34.995 738.326 1.211.799 27.225 9.137.651

Fig. 2 – Acqua prelevata per tipologia e fonte di approvvigionamento – Anno 1999 (migliaia di mc) Elaborazio-ne dell’Autore da [3].

Nella tabella successiva sono riportati i valori prodotti da ISTAT [2] in merito al numero, allatipologia e alle dimensioni degli impianti di trattamento delle acque reflue nel 2008. Tali datisono utili per determinare l’assorbimento di energia elettrica da parte del sistema di depurazio-ne pubblico italiano. Sono quindi esclusi da tale elenco gli impianti a servizio dei singoli eser-

1533

cizi produttivi. Di conseguenza, anche i successivi calcoli dei consumi saranno relativi al soloservizio idrico integrato.

Primario Secondario Terziario Totale

Numero Aes Numero Aes Numero Aes Numero Aes

9.002 2.609.590 6.049 23.628.150 1.850 52.264.613 16.901 78.502.352 (a) Gli abitanti equivalenti effettivi riportati in tabella, esprimono il carico inquinante veicolato nelle acque reflue urbane definite come acque reflue domestiche o il miscuglio di acque reflue domestiche, acque reflue industriali e/o meteoriche di dilavamento, ai sensi della direttiva 91/271/CEE.

Fig. 3 – Tipologia impianti di depurazione delle acque reflue urbane in esercizio e Abitanti equivalenti serviti(Aes) effettivi per tipologia di trattamento al 31 dicembre 2008 (valori assoluti) (a). Elaborazione dell’Autore daTavola 10 allegata a [2].

La sottostante tabella riporta invece i carichi inquinanti prodotti dal sistema produttivo e resi-denziale nazionale. Il confronto tra AES riportati in Fig.3 (pari a 78,5 milioni ) e AETU (pari a100 milioni) può dare una dimensione dell’incremento potenziale di consumi elettrici assorbitidalla depurazione qualora si provvedesse alla depurazione della quota parte di AETU attual-mente non ancora serviti.

Fonti di inquinamento Abitanti equivalenti

totali urbani (Aetu)

Abitantiequivalentitotali (Aet)

Popolazione residente

Popolazione presente

non residente

Popolazione in case

sparse

Lavoratorie studentipendolari

Posti letto alberghi,

campeggi e alloggi

per turisti

Abitanti in seconde

case (non destinate a turisti)

Ristoranti e bar

Micro industria

Piccola, media e grande

industria

59.832.179 1.806.809 -3.422.070 -240 4.285.919 11.180.278 14.186.014 12.170.415 68.203.605 100.039.304 168.242.909

Fig. 4 – Carico inquinante potenziale espresso in termini di Abitante equivalente per fonte di inquinamento –Anno 2008. Elaborazione dell’Autore da Tavola 15 allegata a [2].

2.3 Consumi unitari degli impianti di trattamento delle acque e di depurazione pubbliciNel presente paragrafo sono riportati i valori dei consumi energetici unitari, rapportati alleunità di volume, relativi alle singole tipologie di impianto così come ricavati da uno studioprodotto da EPRI [4]. Si richiama anche l’articolo “Energy recovery from wastewater treatmentplants in the United States: a case study of the energy-water nexus.” [5], nel quale in appendicesono riportati ulteriori dettagli relativi allo studio di EPRI citato.Il dato medio del consumo per gli impianti di potabilizzazione suddivisi per taglia si attesta sulvalore medio di 0,35-0,40 kWh/mc. Si rimanda al dettaglio della pubblicazione per l’esamedella metodologia di calcolo.

1534

Il consumo è fortemente influenzato dai costi di pompaggio e immissione in rete, che pesanoper circa l’80-85% del totale. Nello studio citato di EPRI [4] il consumo di energia elettricaper le acque estratte dal sottosuolo è stimato in 0,482 kWh/mc ovvero circa il 30% in piùrispetto alle acque estratte da fonte superficiale. I fattori che determinano il maggior consumosono dati dall’emungimento tramite pozzi (che incidono per circa il 30% del totale) e dalsuccessivo rilancio nella rete di distribuzione.Nella tabella sottostante (Fig.6) sono riportati i valori unitari di consumo relativi agli impiantidi depurazione della acque reflue, suddivisi per tipologia e classe dimensionale.

Classe dimensionale impianto x1.000.000 galloni/giorno

(m3/giorno)

Consumi elettrici unitari kWh/x1.000.000 galloni (kWh/m3)

1 MM gal/day (3,785 m3/d) 1,483 kWh/million gal (0,392 kWh/mc)






Fig. 5 – Valori unitari di consumo di energia elettrica per le acque destinate al consumo umano da fontesuperficiale. Elaborazione dell’Autore da [4].

Consumi elettrici unitari kWh/x1.000.000 galloni (kWh/m3) Classe dimensionale impianto

x1.000.000 galloni/giorno (m3/giorno)

Trickling Filter

Fanghi attivi Fanghi attivi avanzati

Fanghi attivi avanzati con nitrificazione

1 MM gal/day (3,785 m3/d) 1,811 (0.479) 2,236 (0.591) 2,596 (0.686) 2,951

(0.780)

5 MM gal/day (18,925 m3/d) 978 (0.258) 1,369 (0.362) 1,573 (0.416) 1,926

(0.509)

10 MM gal/day (37,850 m3/d) 852 (0.225) 1,203 (0.318) 1,408 (0.372) 1,791

(0.473)

20 MM gal/day (75,700 m3/d) 750 (0.198) 1,114 (0.294) 1,303 (0.344) 1,676

(0.443) 50 MM gal/day (189,250 m3/d) 687 (0.182) 1,051 (0.278) 1,216 (0.321)

1,588 (0.423)

100 MM gal/day (378,500 m3/d) 673 (0.177) 1,028 (0.272) 1,188 (0.314)

1,558 (0.412)

Fig. 6 – Valori unitari di consumo di energia elettrica per impianti di trattamento delle acque reflue. Elaborazio-ne dell’Autore da [4].

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2.4 Stima del consumo di energia elettrica nel servizio idrico integrato in ItaliaUtilizzando i valori unitari di consumo di energia elettrica e i parametri dimensionali del servi-zio idrico in Italia, in questo paragrafo si cerca di fornire una stima del consumo energetico dafonte elettrica assorbito dal servizio idrico integrato a livello nazionale. Per ragioni di semplifi-cazione non viene preso in considerazione l’autoproduzione di energia da fonte organica (bio-gas) interna ai singoli impianti di depurazione e il costo collegato al sollevamento in fognaturadei reflui collettati. I risultati possono cambiare in funzione del parametro assunto come riferi-mento per il calcolo, ovvero kWh/AE o kWh/mc, ma tali differenze sono ininfluenti per gliobiettivi del presente contributo, che ha l’obiettivo di produrre una stima di massima del con-sumo di energia elettrica a livello nazionale.

Volume erogato medio 92 mc/anno abitante residente da [2]

Coefficiente di afflusso in fognatura 80% Capacità di utilizzo media annua 79% da [2] Acquedotto (dati da SIA 1999): calcolo in base a indici studio EPRI

Volumi da [3] Consumi unitari

Consumi Totali

x1.000 mc/anno kWh/mc kWh/anno Acqua prelevata 9.137.651

Acque superficiali 1.211.799 0,372

450.789.228

Acque sotterranee 7.898.627 0,484

3.819.776.017

Acque salmastre 27.225 0,744

20.255.400

4.290.820.645 Depurazione Tipologia di trattamento Numero

Capacità (AES)

Consumi unitari*

Consumi Totali

kWh/mc kWh/anno Trattamento primario 9.002

2.609.590 0,05

7.554.589

Trattamento secondario 6.049

23.628.150 0,60

820.823.028

Trattamento terziario 1.850

52.264.613 0,80

2.420.841.125

3.249.218.743 * valori arrotondati da [4]

1536

Il consumo totale è stimabile in circa 7,5 miliardi di kWh/anno, pari al 2,5% del consumoelettrico nazionale calcolato in 300 miliardi di kWh/anno per il 2009 (fonte Terna, sito inter-net). Tale valore risulta in linea con quanto reperibile nella letteratura internazionale per paesicon un grado di infrastrutturazione comparabile a quello italiano.Il costo totale relativo al consumo di energia elettrica nel servizio idrico integrato, ipotizzandouna tariffa di 0,15 �/kWh, può essere pertanto quantificato in circa 1-1,1 miliardi di euro/anno.

ConclusioniIn uno scenario macro-economico che vedrà una sempre maggiore competizione per l’accessoalle fonti di energia, il consumo di energia elettrica ha un impatto rilevante nel bilancio nelservizio idrico integrato. La voce di costo correlata dovrebbe stimolare iniziative volte a perse-guire una riduzione dei costi agendo sia sulla riduzione dei volumi movimentati, ovvero ridu-cendo le perdite nelle reti acquedottistiche, sia aumentando l’efficienza delle apparecchiatureelettriche e dei processi depurativi in generale. Tali conclusioni sono estendibili anche al difuori del perimetro del servizio idrico integrato.

Bibliografia[1] ISTAT “Spese dell’economia italiana per la gestione dei rifiuti, delle acque reflue e delle risorseidriche. Anni 1997-2009” Statistiche in breve, 23 febbraio 2011, sito ISTAT;[2] ISTAT “Censimento delle risorse idriche ad uso civile. Anno 2008”, Statistiche in breve. Relazione eTabelle allegate. Sito ISTAT;[3] ISTAT SIA Sistema Indagini Acque – 1999, sito ISTAT;[4] EPRI Electric Power Research Institute “Water & Sustainability (Volume 4): U.S. ElectricityConsumption for Water Supply & Treatment – The NeXT Half Century. Tecnical Report. 2002.SitoEPRI;[5] Sustainability ISSN 2071-1050 “Energy recovery from wastewater treatment plants in the UnitedStates: a case study of the energy-water nexus.” Stilwell et al., 2010 www.mdpi.com/journal/Sustainability.

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Indagine del Gruppo di Lavoro“Gestione Impianti di depurazione” sul

consumo energetico degli impianti didepurazione: primi risultati

Mentore Vaccari [email protected], Francesco Vitali – Università di Brescia

RiassuntoIn Italia il consumo totale nazionale di energia elettrica è pari a circa 300 miliardi di kWh; diquesti, si stima che circa il 2% sia assorbito dal servizio idrico integrato. Recentemente in seno alGruppo di Lavoro “Gestione impianti di depurazione” ha preso avvio un sottogruppo che si pro-pone di individuare criteri di progettazione e gestione di impianti di depurazione tesi a minimiz-zare il loro consumo energetico. A tale scopo è stata svolta un’indagine tuttora in corso, volta arilevare i dati di consumo energetico totale degli impianti e suddivisi per sezione di trattamento.Il presente articolo illustra i primi risultati dell’indagine, riferiti all’anno 2009.

SummaryThe national total electricity consumption is equal to 300 billion kWh per year. About 2% out ofthat amount is consumed by the integrated water service. Recently the working group “Gestionedegli impianti di depurazione (Wastewater treatment plants management)”started a research aimedat defining design and management criteria to minimize energy use in WWTPs. A dedicatedsurvey. is still ongoing with the aim of gathering data about electricity consumption in the exist-ing plants. This paper presents the preliminary results of the survey referred to year 2009.

1. IntroduzioneIl piano di ottimizzazione e riorganizzazione dei servizi idrici in atto in Italia ha come obiettivoquello di creare un’industria matura e competitiva per garantire standard qualitativi in lineacon le richieste degli utenti. Quindi ai gestori degli impianti di depurazione sarà richiesta unaspiccata capacità tecnico-gestionale in grado di far fronte a un mercato competitivo nel rispet-to di standard qualitativi sempre più alti.Lo sviluppo dei processi di trattamento ha permesso di ottenere standard qualitativi deglieffluenti sempre più stringenti. Il risparmio energetico è diventato una pratica necessaria, dalmomento che la richiesta di energia nel nostro paese e nel mondo sta aumentando in modopressoché costante.Il Gruppo di Lavoro “Gestione impianti di depurazione”, che opera dal 1998 presso la Facoltàdi Ingegneria dell’Università di Brescia e che vede la partecipazione di oltre duecento tra ricer-catori universitari, gestori di impianti, esponenti degli Enti di controllo e operatori del settore,ha recentemente istituito un sottogruppo che si occupa del tema del risparmio energetico nel-l’ambito del servizio idrico integrato.Il presente articolo illustra i primi risultati dell’indagine, riferiti all’anno 2009.

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2. Relazione

2.1 Metodica d’indaginePer ogni impianto sono stati acquisiti i seguenti dati: nome dell’impianto, ente gestore, schemaa blocchi, anno a cui i dati fanno riferimento, carico nnuo di COD in ingresso e uscita dall’im-pianto, portata annua in ingresso, potenzialità di progetto ed effettiva, e consumo totale annuodi energia elettrica. Successivamente, per ogni impianto, sono stati calcolati tre indici di consu-mo energetico specifico, in modo da relazionare i consumi alla caratteristiche del liquame iningresso e all’abbattimento del COD. Questi sono:– consumo energetico per AE servito[kWh/AE*a];– consumo energetico per m3 di liquame trattato [kWh/m3];– consumo energetico per kg di COD abbattuto [kWh/kgCOD-ABBATTUTO].Gli impianti sono stati suddivisi in quattro classi di potenzialità: <2.000 AE, 2.000-99.999 AE,10.000-999.999 AE e >100.000 AE).

2.2 RisultatiNella prima fase dell’indagine, i cui risultati sono riportati di seguito, sono stati raccolti datisu 94 impianti, principalmente da gestori della Provincia di Brescia (A2A e AOB2) e diBergamo (Uniacque). La tabella 1 riporta la distribuzione di tutti gli impianti per classi dipotenzialità.

Potenzialità Numerosità Abitanti equivalenti trattati

<2.000 26 (27,7%) 21.938 (0,7%)

2.000-9.999 39 (41,5%) 177.953 (5,9%)

10.000-99.999 18 (19,1%) 542.582 (17,9%)

?100.000 11 (11,7%) 2.283.474 (75,5%)

Totale 94 (100%) 3.118.911 (100,0%)

Tab. 1 – Suddivisione degli impianti indagati per classi di potenzialità.

Dalla tabella 1 risulta che la maggior parte degli impianti utilizzati nell’indagine riguardaimpianti di potenzialità medio-bassa (41,49%) anche se questi ricoprono solo il 5% ditutti gli abitanti equivalenti serviti. Gli impianti con potenzialità maggiore 100.000 AE,pur essendo solo 11,7% del totale, coprono la maggior parte della popolazione equivalen-te servita (75,5%). La tabella 2 riporta l’indice di consumo specifico riferito agli abitantiequivalenti serviti, suddiviso per classe di potenzialità. Sono riportati i valori minimo,massimo, medio, la deviazione standard e il coefficiente di variazione. Dalla tabella 2 sipuò notare che i valori medi del consumo specifico diminuiscono all’aumentare della po-tenzialità.

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La tabella 3 riporta l’indice di consumo specifico riferito ai metri cubi di refluo trattato, suddi-viso per classe di potenzialità. Si può notare la presenza di un effetto scala, ovvero i valori medidel consumo specifico diminuiscono all’aumentare della potenzialità. La distribuzione dei va-lori migliora all’aumentare della classe di potenzialità. Anche i rispettivi valori massimi e mini-mi di ogni classe presentano un effetto scala.

Potenzialità Consumo annuo di energia elettrica per abitante equivalente servito (kWh/AE*a)

AE Min Max Media Dev. Standard CV

<2.000 9,17 242,87 74,66 58,36 0,78

2.000-9.999 9,39 152,13 60,68 34,68 0,57

10.000-99.999 17,71 159,80 44,07 32,23 0,73

≥ 100.000 26,30 79,80 44,17 18,14 0,41

Tab. 2 – Consumo annuo di energia elettrica per AE servito.

Fig. 1 – Consumo specifico di energia elettrica per metro cubo trattato.

Tab. 3 – Consumo specifico di energia elettrica per m3 di refluo trattato.

Potenzialità Consumo di energia elettrica per metro cubo trattato (kWh/m3) AE Min Max Media Dev. Standard CV

<2.000 0,05 2,07 0,41 0,41 0,99

2.000-9.999 0,17 1,05 0,46 0,20 0,43

10.000-99.999 0,12 1,06 0,38 0,26 0,68

≥100.000 0,12 0,74 0,34 0,22 0,65

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La tabella 4 riporta l’indice di consumo riferito ai kg di COD rimosso, suddiviso per classe dipotenzialità. Si può notare la presenza di un effetto scala nei consumi energetici riferiti alle resedepurative del COD, ovvero i valori medi del consumo specifico diminuiscono all’aumentaredella potenzialità. La distribuzione dei valori migliora all’aumentare della classe di potenziali-tà. Anche i rispettivi valori massimi e minimi di ogni classe presentano un effetto scala. Moltopiù che per gli indici precedenti è presente una differenza fra le varie classi di potenzialità,poiché le rese depurative e l’ottimizzazione dei processi depurativi aumenta fortemente all’au-mentare delle dimensioni dell’impianto.Ciò risulta evidente dalla tabella 5, dove sono riassunti i minori consumi energetici medi che gliimpianti a maggiore potenzialità conseguono rispetto ai piccoli impianti.

Potenzialità Consumo di energia elettrica per kg di COD abbattuto (kWh/kgCOD

)

AE Min Max Medio Dev. Standard CV

<2.000 0,06 6,16 2,28 1,56 0,68

2.000-9.999 0,27 4,02 1,70 0,97 0,57

10.000-99.999 0,45 4,41 1,19 0,89 0,75

≥100.000 0,68 2,02 1,13 0,46 0,41

Tab. 4 – Consumo specifico di energia elettrica per kg di COD abbattuto.

Tab. 5 – Prospetto riassuntivo dei consumi medi per classe di potenzialità.

Consumo specifico di energia elettrica

Potenzialità per abitante equivalente servito

per metro cubo trattato

per kg di COD abbattuto

AE kWh/AE*a kWh/m3 kWh/kgCOD

<2.000 74,66 0,41 2,28

2.000-9.999 60,68 0,46 1,70

10.000-99.999 44,07 0,38 1,19

≥100.000 44,17 0,34 1,13

ConclusioniNegli impianti di trattamento dei reflui urbani vengono utilizzate numerose apparecchiatureelettromeccaniche, quali pompe, coclee, compressori, etc. L’utilizzo di tali apparecchiaturecomporta il consumo di energia elettrica, che, in un impianto di depurazione convenzionale,incide per circa il 30% sui costi di totali di gestione [1].L’aumento dei costi di approvvigionamento energetico, e la contemporanea introduzione dilimiti più stringenti che vengono via via imposti per migliorare gli standard di qualità ambien-tale, ha portato ad un maggior interessamento sul tema del risparmio energetico anche negliimpianti di trattamento dei reflui [2].I primi dati acquisiti nel corso dell’indagine svolta dal Gruppo di Lavoro “Impianti di depura-zione” mostrano che gli impianti con potenzialità minore di 2.000 AE hanno un consumo

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specifico per abitante equivalente che varia tra 7 e 243 kWh/AE*a, un consumo specifico perm3 di refluo trattato compreso tra 0,05 e 2,07 kWh/m3 e un consumo per kg di COD abbattutovariabile tra 0,46 e 6,16kWh/kg COD.Per gli impianti con potenzialità compresa fra 2.000 AE e 9.999 AE i consumi relativi agliabitanti effettivamente serviti variano fra 6,3 e 152 kWh/AE*a, quelli relativi alla portata iningresso variano tra 0,07 e 1,05 kWh/m3 e quelli per kg di COD abbattuto sono compresi fra0,06 e 4 kWh/kgCOD.In impianti con potenzialità compresa tra 10.000 AE e 99.999 AE i consumi energetici specificiper abitante equivalente variano da 16,8 e 146,5 kWh/AE*a, quelli relativi alla portata di liqua-me trattato variano tra 0,18 e 1,06 kWh/m3 e quelli per kg di COD abbattuto fra 0,5 e 4,4kWh/kgCOD.Infine, negli impianti con potenzialità maggiore di 100.000 AE i consumi energetici specificiper abitante servito variano da 16,2 a 73,2 kWh/AE*a, quelli per portata trattata variano tra0,12 e 0,74 kWh/m3 e quelli per kg di COD abbattuto variano da 0,45 e 2,2 kWh/kgCOD.Quanto sopra riportato evidenzia che all’aumentare della potenzialità dell’impianto si ha unadiminuzione dei consumi specifici riferiti al m3 di refluo trattato e ai kg di COD abbattuti.Questa tendenza è evidentemente dovuta all’impiego di processi depurativi ottimizzati checaratterizzano gli impianti a maggiore potenzialità.In particolare rispetto agli impianti con potenzialità minore di 2000 AE, quelli con potenzialitàsuperiore a 100000 AE presentano, mediamente, una diminuzione del 40% nel consumo rela-tivo agli abitanti serviti, una diminuzione del 20% sul consumo relativo ai metri cubi di refluotrattato e, infine, una diminuzione del 50% nel consumo per kg di COD abbattuto.Quindi la rete a monte dell’impianto influenza fortemente il consumo di energia complessivoe, quindi, è necessaria una progettazione integrata (laddove possibile) che tenga conto di que-sta correlazione, nonché l’adozione di ogni sforzo economicamente sensato per ridurre le ac-que parassite.L’indagine del Gruppo di Lavoro “Impianti di depurazione” si propone di individaure anchela ripartizione dei consumi energetici nelle varie sezioni d’impianto di depurazione. I dati ac-quisiti finora mostrano che il consumo energetico nei trattamenti di depurazione a fanghi attivideriva principalmente dal comparto di aerazione, che incide per il 45-70% sul consumo com-plessivo, ed è per questo motivo che eventuali interventi finalizzati al risparmio energeticodevono essere previsti in primo luogo in questa sezione d’impianto. Una minore incidenza suiconsumi, ma non per questo trascurabile, è data dal sollevamento iniziale (10-20%), dal ricir-colo del fango (10-15%) e dalla fase di denitrificazione (6-13%).

Bibliografia[1] Di Pinto A.C. (1986). “Corso per dirigenti di impianti di depurazione: aspetti generali, amministra-tivi, finanziari e di gestione”. IIa sessione, Roma, 14-18 aprile 1986.[2] G. Bertanza, C. Collivignarelli (2006). “Le verifiche di funzionalità per l’ottimizzazione delladepurazione delle acque di scarico urbane”. Collana ambiente, vol. 28, ISSN 1121-8215, CIPA ed.,Milano.

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Prospettive di risparmio energetico nellereti acquedottistiche e nei sistemi di

collettamento/fognatura

Sergio Papiri [email protected], Sara Todeschini –Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale, Università degli Studi di Pavia

RiassusntoUn maggiore rigore nell’uso della risorsa idropotabile è inscindibile dal contenimento energeticonell’intero ciclo idrico urbano. I consumi energetici legati ai sistemi acquedottistici, fognari e didepurazione rappresentano, infatti, un’aliquota importante dei consumi energetici globali e un’ali-quota ancora più significativa dei costi di gestione di tali sistemi. Al proposito, questa memoriaindaga alcune scelte che possono essere intraprese in fase progettuale e gestionale dei sistemid’acquedotto e di fognatura in un’ottica di contenimento energetico. La comprensione di questiaspetti è fondamentale per individuare azioni combinate di recupero di risorsa idrica ed energeticasupportate da una valutazione tecnica ed economica corretta.

SummaryA more rigorous usage of water is strictly dependent on an energy control concerning the entireurban water system. Energy consumption related to municipal water system, sewerage, wastewa-ter treatment plant represents an important component of global energy consumption and aneven more significant part of the management costs of these systems. On this topic this manu-script looks into possible choices that can be taken during planning and management of watersupply and sewerage systems in order to limit the energy consumption. Understanding theseaspects is essential to identify joint actions for recovery of water and energy supported by a propertechnical and economic evaluation.

1. IntroduzioneI consumi energetici legati alla gestione dei sistemi acquedottistici, fognari e di depurazionerappresentano un’aliquota importante dei consumi energetici globali e un’aliquota ancor piùsignificativa dei costi di gestione di tali sistemi. A titolo d’esempio, la California Energy Com-mission [1] ha condotto uno studio sul territorio per valutare i consumi energetici in ciascunafase del ciclo idrico, dal prelievo della risorsa alla depurazione dei reflui, considerando anche ilfabbisogno energetico degli usi finali delle diverse utenze. Il consumo di energia legato alleattività connesse all’acqua è stato quantificato pari al 19% dell’intero consumo energeticodella California.L’entità di questo consumo giustifica, quindi, l’interesse sempre crescente nella ricerca di solu-zioni tecniche e gestionali atte a ridurre l’energia spesa [1], [2], [3], [4], [5].Il contenimento energetico nell’intero ciclo idrico urbano riveste estrema attualità, prima an-cora che per la quantità di energia recuperabile, anche perché inscindibile da un maggiore

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rigore nell’uso della risorsa idropotabile, concetto espresso dalla “Watergy efficiency” [2], ov-vero il soddisfacimento della domanda dell’utenza con il minor impiego possibile di risorsaidrica e di energia [5].

2. Relazione

2.1 Il risparmio energetico nei sistemi acquedottisticiIl prelievo, la potabilizzazione e la distribuzione della risorsa idropotabile richiedono, in gene-rale, elevati quantitativi di energia. L’analisi dell’energia necessaria al funzionamento dei siste-mi acquedottistici è importante dal punto di vista ambientale, oltre che economico, in vista diazioni mirate al contenimento energetico [5].L’impiego di energia in un sistema acquedottistico varia in funzione di fattori oggettivi stretta-mente legati alle caratteristiche del territorio da servire, ma anche in funzione di scelte effettua-te in fase di progettazione ed esercizio. Nel seguito si commentano alcune scelte progettuali egestionali mirate al risparmio energetico nei sistemi acquedottistici.

2.2 Riduzione delle pressioni nelle reti di distribuzioneIn molti sistemi acquedottistici le pressioni in rete sono esuberanti rispetto alle esigenze reali didistribuzione all’utenza. Queste sovrappressioni causano effetti negativi sui consumi energeti-ci degli impianti di pompaggio in rete, sia diretti (prevalenze maggiori di quelle necessarie), siaindiretti (incremento dei volumi da pompare in rete e da approvvigionare per incremento delleperdite idriche nella rete di distribuzione).

2.3 Riduzione delle perdite idricheTra i fattori che incidono sui consumi energetici dei sistemi acquedottistici, accanto a quellilegati alla reperibilità della risorsa, all’altimetria del terreno ed all’efficienza di impianti e con-dotte, è significativo il ruolo delle perdite idriche in rete [6]. Ad esempio, nel report del WisconsinEnergy Centre [7] emerge l’incidenza rilevante delle perdite idriche sui consumi energetici.È quindi evidente che la riduzione delle perdite idriche (nei sistemi acquedottistici in generalee nelle reti di distribuzione in particolare) da valori medi attuali che superano il 30% a valori“fisiologici”, ovvero pari a circa 10-15% del volume approvvigionato, consente di ridurre iconsumi energetici di un’entità più che proporzionale in quanto riduce sia i volumi da approv-vigionare (sovente con sollevamento meccanico) sia i volumi da pompare in rete. Più contenu-te portate circolanti in rete implicano anche minori perdite di carico e, quindi, la necessità diminori pressioni minime da garantire nei nodi di alimentazione del sistema di distribuzione.

2.4 Adeguamento strutturale delle reti di distribuzioneIn molti casi, le reti di distribuzione sono sottodimensionate a causa dello sviluppo urbanisticoe, quindi, dell’incremento progressivo delle portate richieste dall’utenza. L’incremento delleportate circolanti nel sistema induce, infatti, un incremento circa quadratico delle perdite dicarico in rete. Pertanto, la necessità di garantire prestabiliti valori di pressione minima in tuttii punti della rete di distribuzione, sovente, ha indotto il gestore ad eseguire l’intervento piùsemplice e a più basso costo di investimento: incrementare le pressioni nei nodi di alimentazio-ne del sistema. Questa scelta ha avuto come ovvia conseguenza un incremento dei consumienergetici e, in generale, dei costi gestionali. In questo contesto, una via praticabile per il con-tenimento delle dissipazioni energetiche è rappresentata dall’adeguamento strutturale dellarete di distribuzione.L’adeguamento strutturale della rete di distribuzione è molto opportuno anche nei sistemiin cui le pressioni sono molto esuberanti rispetto alle esigenze in gran parte della rete, ad

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esempio, per la necessità di servire anche piccole porzioni di territorio urbanizzato poste aquote altimetriche molto maggiori rispetto al resto dell’abitato. In tali casi, la ristruttura-zione della rete con la realizzazione di piccoli impianti di rilancio per il servizio delleutenze in posizione più sfavorevole consente una riduzione drastica delle prevalenze dipompaggio per gran parte dei volumi immessi in rete e, di conseguenza, un notevole ri-sparmio energetico.

2.5 Impiego di inverter negli impianti di pompaggio nelle reti di distribuzioneNei centri abitati di pianura il sistema di distribuzione può essere costituito, oltre che dalla retedi distribuzione, da serbatoi pensili, da serbatoi a terra con torrino piezometrico, da serbatoi aterra con autoclave.Dal punto di vista dei consumi energetici, le soluzioni migliori sono quelle con serbatoio pen-sile o con serbatoio a terra con torrino piezometrico in quanto consentono ai gruppi di pom-paggio di lavorare con portata costante, ovvero con rendimento massimo (se correttamentescelti) e conseguente consumo energetico minimo.Tuttavia, ragioni di natura urbanistica ed economica spesso inducono ad adottare soluzionicon serbatoio a terra e gruppo di pompaggio che pompa direttamente in rete. Sovente, il fun-zionamento del gruppo di pompaggio è asservito a serbatoi autoclave che avviano e arrestanoin sequenza i singoli gruppi elettropompa in funzione della pressione nei serbatoi autoclave(pressione variabile con la richiesta di portata del sistema distributore e con i gruppi di pom-paggio in funzione). Alla pressione minima tutti i gruppi elettropompa sono in funzione, men-tre, all’aumentare della pressione (conseguente ad una diminuzione della richiesta) progressi-vamente i gruppi si arrestano. Dunque, le elettropompe lavorano a portata variabile e, di con-seguenza, il rendimento medio diminuisce. Inoltre, le pressioni nel nodo di alimentazione sonomassime quando in realtà potrebbero essere minime, ovvero quando la richiesta dell’utenza ele perdite di carico in rete sono minime. È evidente che questa modalità funzionamento com-porta consumi energetici inutili.Al contrario, gli inverter, variando il numero dei giri dei gruppi di pompaggio in funzione dellaportata richiesta (senza variazioni apprezzabili del rendimento), consentono di mantenere ilcarico piezometrico nel nodo di alimentazione della rete pressoché costante e prossimo alvalore minimo necessario associato alla portata massima richiesta dall’utenza, diminuendo intal modo i consumi energetici. Esistono, poi, degli inverter che consentono una regolazioneproporzionale della pressione in funzione della richiesta dell’utenza, riducendo ulteriormentei consumi d’energia.

2.6 Impiego di apparecchiature elettromeccaniche ad elevata efficienza energeticaPer ridurre il consumo energetico nei sistemi di distribuzione è opportuno installare delleapparecchiature elettromeccaniche ad alto rendimento. Si tratta di minimizzare il rendimentocomplessivo dell’elettropompa, ovvero il prodotto del rendimento del motore elettrico e delrendimento idraulico. È questo prodotto che determina la potenza assorbita dalla rete e, quin-di, il consumo effettivo di energia elettrica.La norma IEC 60034-30 dell’ottobre 2008 definisce tre classi di efficienza IE “InternationalEfficiency” per motori asincroni trifasi a gabbia e singola velocità: IE1 efficienza standard; IE2alta efficienza; IE3 efficienza Premium.Con riferimento a motori di piccola potenza, il rendimento aumenta di circa il 5% passando daun motore in classe IE1 ad uno in classe IE3.Analogamente, è possibile contenere i consumi elettrici scegliendo elettropompe con elevatorendimento idraulico e in maniera tale che lavorino nell’intorno del punto di massimo rendi-mento.

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2.7 Il risparmio energetico nei sistemi di collettamento/fognaturaCome nel caso delle reti d’acquedotto, anche nei sistemi fognari l’impiego di energia è forte-mente dipendente dalle caratteristiche del territorio da servire, ma anche dai criteri progettualie gestionali implementati. Nel seguito si commentano alcune scelte progettuali e gestionalimirate al risparmio energetico nei sistemi fognari.

2.7.1 Ottimizzazione della configurazione plano-altimetrica della rete fognariaQuando la zona da servire è piatta e la giacitura del ricettore non consente lo scarico a gravitàdi una rete mista attraverso gli scaricatori di piena, il ricorso al sistema separato può consentiredi limitare i sollevamenti meccanici alle sole acque reflue minimizzando i consumi energetici.In tal caso, infatti, la fognatura bianca, non presentando problemi di allacciamento, potrà esse-re posata molto superficiale in modo da rendere possibile un suo funzionamento a gravità.Quando sono presenti zone depresse di estensione modesta rispetto all’estensione totale del-l’area da servire, il sollevamento meccanico delle acque drenate nelle aree più basse evita inutiliapprofondimenti di tutto il sistema di drenaggio e, quindi, scongiura il sollevamento di volumiidrici ben più significativi più a valle. Questa strutturazione della rete è ancor più raccomanda-ta qualora la falda freatica sia molto superficiale. In questo modo, infatti, si può limitare losviluppo della rete immersa in falda e, quindi, ridurre l’infiltrazione di acque parassite. Anchein questo caso, è dunque possibile contenere i volumi idrici da sollevare meccanicamente.

2.7.2 Riduzione delle acque meteoriche drenateLa riduzione delle portate meteoriche recapitate nei sistemi fognari può essere perseguito conmolteplici metodi (negli U.S.A. indicati come Storm Water Best Management Practices) cheincludono misure non strutturali, essenzialmente finalizzate alla riduzione alla sorgente delleportate meteoriche e interventi strutturali, consistenti nella costruzione di particolari sistemi emanufatti. Ogni metodo presenta vantaggi e limitazioni che dipendono dai molteplici fattorifisici che caratterizzano l’area servita e dalle sue connotazioni urbanistiche.Per le nuove urbanizzazioni di particolare importanza sono le attività di pianificazione e digoverno del territorio, esercitate dalle Autorità locali al fine di controllare lo sviluppo urbani-stico (e.g. l’ottimizzazione degli schemi viari per ridurre la lunghezza totale delle strade, l’im-piego di materiali porosi per la pavimentazione di aree a parcheggio, ecc.).Il contenimento delle portate meteoriche è direttamente connesso a minori costi di investimen-to dell’infrastruttura (diametri dei condotti più contenuti), a meno frequenti insufficienze del-la rete di drenaggio esistente, ma anche a minori consumi energetici qualora l’assenza di unrecapito superficiale imponesse il sollevamento integrale delle acque meteoriche veicolate infognatura.

2.7.3 Riduzione delle infiltrazioni di acque parassiteLe acque di falda freatica si infiltrano attraverso giunti difettosi, condotti e manufatti fratturati,oppure vengono recapitate quali acque di drenaggio degli scantinati.La principale fonte di infiltrazione delle acque di falda è rappresentata dai condotti di allaccia-mento che continuano ad essere realizzati in modo mediocre e la cui lunghezza complessivasupera spesso quella delle fognature pubbliche.I limiti di tolleranza dell’infiltrazione di acque freatiche per unità di superficie servita dalla retedi fognatura fissati da diverse città americane appartengono all’intervallo 500-5000 m3/d km2

[8]. I valori minori dei volumi giornalieri di infiltrazione si riferiscono a fognature poste soprail livello freatico, mentre quelli maggiori a fognature poste sotto il livello freatico.L’importanza della riduzione delle infiltrazioni di acque parassite è evidente anche solo facen-do riferimento ai minori consumi energetici che sarebbero richiesti negli impianti di solleva-mento e pompaggio della rete fognaria.

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2.7.4 Ottimizzazione degli impianti di sollevamento e di pompaggioIl dimensionamento di un impianto di sollevamento (o di pompaggio) è un problema idrauli-camente indeterminato. Pertanto, si ricorre alla condizione di minimo costo, ovvero si sceglieil diametro della condotta premente che minimizza il costo globale annuo (somma del costogestionale e dell’ammortamento dell’investimento). Tuttavia, nell’ottica di minimizzare i con-sumi energetici, si potrebbe scegliere di assegnare alla condotta premente il diametro massimoche consente di convogliare la portata di progetto con una velocità (pari circa 1 m/s) che evitarischi di intasamento e formazione di sacche d’aria. In genere, il diametro conseguente dall’ap-plicazione di questo criterio non risulta molto differente da quello economicamente più conve-niente.Le portate di dimensionamento dell’impianto non dovrebbero mai essere inferiori a circa 8 l/s per consentire l’impiego di una condotta premente di diametro non inferiore a 100 mm e ciòal fine di minimizzare i rischi di intasamento. Questo criterio consente, inoltre, di sceglieredelle elettropompe con passaggio libero di almeno 75 mm e, quindi, con rendimenti idrauliciancora accettabili.

2.7.5 Impiego di dispositivi di lavaggio delle vasche a basso consumo energeticoUna bassa richiesta di energia elettrica è uno tra i requisiti più importanti di un sistema dipulizia delle vasche volano e di prima pioggia. In generale, tutti i sistemi di lavaggio in commer-cio sono equivalenti dal punto di vista dei costi di investimento, tuttavia, richiedono impegnidi potenza e consumi di energia molto diversi. I sistemi che agiscono quando la vasca è vuota(lavaggio tramite paratoie, con sistema a depressione, tramite vasche ribaltanti) impegnanominore potenza e consumano meno energia di quelli che agiscono quando l’acqua è in vascaper mantenere e/o riprendere in sospensione i solidi (pulizia mediante mixer ed eiettori). Peruna quantificazione dei consumi pertinenti ciascuna modalità di pulizia si rimanda alla pubbli-cazione [9].

2.7.6 Impiego di apparecchiature elettromeccaniche ad elevata efficienza energeticaNel settore della gestione delle acque reflue l’attenzione è sempre di più puntata suicosti connessi ai consumi elettrici e sull’emissione di anidride carbonica in atmosfera che nederiva. A questi aspetti si associa anche l’esigenza di ridurre la probabilità di intasamento delleelettropompe e, quindi, i rischi conseguenti di tracimazione e sversamento di reflui grezzi coni danni ambientali che ne derivano.Per ridurre il consumo energetico negli impianti di sollevamento/pompaggio di acque reflue sidevono installare apparecchiature elettromeccaniche ad elevato rendimento. Come già richia-mato nel Paragrafo 2.5, si tratta di minimizzare il rendimento complessivo dell’elettropompa(prodotto di rendimento idraulico e del motore elettrico).In molti casi, per aumentare il rendimento idraulico dell’elettropompa, il costruttore sceglie diaumentare il numero di canali della girante. Tuttavia, questa scelta si traduce in una riduzionedel passaggio libero e nell’adozione di profili palari poco adatti al pompaggio di reflui fognari.D’altro canto, dall’analisi di numerosi database, emerge che una percentuale molto significati-va delle segnalazioni di guasto in un impianto di sollevamento è connessa al blocco della giran-te per intasamento. Per questa ragione, i gestori degli impianti di sollevamento per acque re-flue sono spesso spinti a preferire giranti con un rendimento idraulico anche modesto, però avantaggio della riduzione del rischio di bloccaggio.Per raggiungere un equilibrio fra basso rischio di bloccaggio e consumo energetico contenuto,il punto di partenza dovrebbe essere la scelta di motori di classe di efficienza massima disponi-bile sul mercato. Un elevato rendimento motore, infatti, contribuisce a migliorare il rendimen-to complessivo senza influire sul rischio di bloccaggio. Se poi si esige di aumentare ulterior-mente il rendimento complessivo occorre migliorare anche il rendimento idraulico, privile-

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giando giranti con profilo palare ottimizzato e comunque con un passaggio libero non inferio-re a 75 mm per contenere il rischio di intasamento, soprattutto in assenza di griglie in ingressoalla stazione di sollevamento.

ConclusioniUn consistente risparmio energetico nei sistemi acquedottistici e nei sistemi fognari è conse-guibile mediante oculate scelte progettuali e gestionali. Nei sistemi acquedottistici tali scelteconsistono essenzialmente in un adeguamento strutturale delle reti che consenta una riduzionedelle pressioni nei nodi di alimentazione, nella riduzione delle perdite idriche, nell’impiego diinverter negli impianti di pompaggio in rete e nell’impiego di apparecchiature elettromeccani-che ad elevata efficienza energetica. Nei sistemi fognari le opzioni possibili includono princi-palmente l’ottimizzazione della configurazione plano-altimetrica della rete fognaria che limiti isollevamenti meccanici alle sole acque reflue, il contenimento delle acque meteoriche drenate,la riduzione di infiltrazioni di acque parassite, l’ottimizzazione degli impianti di pompaggio,l’impiego di dispositivi di lavaggio delle vasche di prima pioggia e volano a basso consumoenergetico e l’uso di apparecchiature elettromeccaniche ad elevata efficienza energetica.

Bibliografia[1] Californian Energy Commission CEC (2005). “California’s water-energy relationship”, CEC-700-2005-011-SF;[2] Barry J. (2007). “WATERGY: Energy and water efficiency in municipal water supply and wastewatertreatment”, Alliance to save energy;[3] Kumar G., Karney B.W (2007). “Electricity usage in water distribution networks”, IEEE CanadaElectrical Power Conference;[4] NSW (2007). “Water supply and sewerage benchmarking report 2005/2006”, Department of waterand energy, Sydney;[5] Bragalli C., Lenzi C., Liserra T., Marchi A., Artina S. (2009). “Indicatori di efficienza energetica neisistemi acquedottistici”, Acqua e Città 2009, Milano, 6-9 ottobre 2009;[6] Artina S., Lenzi C., Bissoli R., Bragalli C., Liserra T., Marchi A., Ruggeri F. (2008). “Impatto energeticodei sistemi acquedottistici: ruolo delle perdite idriche. 31° Convegno nazionale di idraulica e costruzioniidrauliche”, Perugia, 9-12 settembre 2008;[7] Elliott T., Zeier B., Xagoraraki I., Harrington G.W. (2003). “Energy use at Wisconsin’s drinkingwater facilities”, ECW Report Number 222-1, Madison,Wisconsin;[8] Fair G.M., Geyer J.C., Okun D.A. (2010) “Water and Wastewater Engineering: Water Supply andWastewater Removal”, 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., NY, USA;[9] Papiri S. Todeschini S. (in press) Capítulo 13. “Reservatórios de primeira chuva”. Manual paraProjetos Integrados de Sistemas de Águas Pluviais e Esgotos Sanitários.

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Prospettive di risparmio energeticonegli impianti di potabilizzazione

Sabrina Sorlini [email protected], Francesca Giardini – Università degli Studi diBrescia

RiassuntoIn un impianto di potabilizzazione convenzionale, circa il 35% dei costi gestionali sono costienergetici, fra i quali la voce prevalente è costituita dai sistemi di pompaggio. Fra i trattamenti,quelli a maggior consumo energetico sono l’ozonazione, il trattamento con raggi UV e la filtrazio-ne su membrana. I consumi energetici associati alle fasi di trattamento in un impianto di tipoconvenzionale rappresentano all’incirca il 2% del consumo energetico complessivo connesso conl’approvvigionamento (presa, trattamento e distribuzione). Gli interventi più rilevanti per il ri-sparmio energetico, pertanto, riguardano principalmente le sezioni di sollevamento in fase dipresa e distribuzione e, in misura minore, nell’impianto di trattamento. Il contenimento dei con-sumi energetici durante il trattamento può essere ottenuto attraverso adeguate scelte progettualima anche attraverso una gestione ottimale dei processi.

SummaryAbout 35% of the operational costs of a conventional drinking water treatment plant (DWTP)are due to energy consumption, and the pumping stations are the main responsible for this. Ozo-nation, UV disinfection and membrane filtration are the main energy intensive processes. Theenergy consumption of the treatment processes applied in a conventional DWTP represent about2% of the total energy used for water supply (from catchments to final consumption). The mostrelevant strategies for energy saving are mainly addressed to pumping systems for water transportto the treatment plant and in the final distribution system and, secondly, in the plant. The reduc-tion of energy consumption for water treatment can be obtained by means of appropriate techni-cal choices during DWTP design and appropriate strategies for its management during DWTPoperation.

1. IntroduzioneEsiste una forte correlazione fra acqua ed energia: l’acqua è utilizzata per la produzione dienergia, ma l’energia a sua volta è necessaria per la “gestione dell’acqua”. Con il genericotermine “gestione dell’acqua” si intendono le attività che compongono il ciclo idrico integrato:presa, sollevamento, trattamento, distribuzione dell’acqua potabile nonché collettamento, trat-tamento e scarico delle acque reflue.Negli Stati Uniti è stato stimato che circa il 4% dell’energia prodotta è impiegata per la distri-buzione e il trattamento dell’acqua. A titolo di esempio si riporta il caso della California [1], incui i consumi energetici nel ciclo idrico integrato sono così suddivisi: 0 – 67% destinato alsollevamento e al trasporto dell’acqua all’impianto, 5 – 6% al trattamento delle acque potabili,5 – 37% alla distribuzione delle acque potabili, 19 – 58% al collettamento e trattamento delle

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acque reflue e 0 – 1,7% allo scarico finale dell’effluente trattato. Per quanto riguarda più nellospecifico la fase di trattamento, in Figura 1 viene riportata una indicazione della suddivisionedei costi gestionali in un impianto di potabilizzazione, messo a confronto con un impianto didepurazione. Si evince che il costo legato all’energia è tra le voci prevalenti e risulta del 34%,essendo generalmente compreso il 20 e il 75% del costo operativo totale sostenuto per laproduzione di acqua potabile.

Fig. 1 – Costi gestionali in un impianto di potabilizzazione (a sinistra) ed in un impianto di depurazione con-venzionali (a destra) [2].

Il presente lavoro si concentrerà sull’analisi dei consumi energetici connessi con l’approvvigio-namento idropotabile, con particolare riferimento alle operazioni di trattamento applicate peril miglioramento della qualità dell’acqua.

2. Relazione

2.1 Consumi di energia negli impianti di potabilizzazioneIn un sistema di approvvigionamento idropotabile, che comprende tutte le operazioni chevanno dal prelievo dell’acqua alla fonte fino alla consegna finale all’utenza (contatore), la mag-gior parte dell’energia consumata è associata alle operazioni di sollevamento. Le pompe sonoimpiegate per il sollevamento dell’acqua grezza, per il trasporto dell’acqua trattata e per ese-guire il controlavaggio dei filtri.Una stima della distribuzione dei costi energetici relativi alle attività per la potabilizzazione e lafornitura di un’acqua potabile è mostrata in Figura 2.

Fig. 2 – Costi energetici relativi alle attività per la potabilizzazione e la fornitura di un’acqua potabile: esempiodell’impianto di San Diego (California) [3 mod.].

1550

Nelle Tabelle 1 e 2 sono mostrati in dettaglio i consumi energetici relativi ai principali tratta-menti adottati per la potabilizzazione di un’acqua di superficie e per un’acqua sotterranea, infunzione della portata di acqua prodotta. Il tipo di acqua trattata influisce sui consumi, mo-strando una richiesta di energia superiore negli impianti per il trattamento di acque sotterraneerispetto a quelli per acque superficiali. In generale, è stimato un consumo approssimativo di0,37-0,40 kWh/m3 per le acque superficiali e di 0,48 kWh/m3 per le acque sotterranee. La voceche incide maggiormente è il sollevamento iniziale, che, nel caso delle acque sotterranee, gene-ralmente è posto a elevate profondità dal piano campagna.Nell’analisi mostrata in Tabella 2 si considera, come unico trattamento, la clorazione. In realtà,nel contesto attuale, è sempre più probabile ritrovare filiere di trattamento caratterizzate dauna maggiore complessità impiantistica. È quindi ragionevole pensare che al giorno d’oggi, amaggior ragione, un impianto per il trattamento di acque sotterranee consumi più energia diun impianto convenzionale per il trattamento delle acque superficiali.Un’altra considerazione che emerge dai dati delle Tabelle 1 e 2 riguarda la portata di acquaprodotta, il cui aumento influisce fortemente sui consumi energetici.

Tab. 1 – Consumi energetici (kWh/d) per impianti di trattamento di acque superficiali [4].

Portata di acqua prodotta (*103 m3/d) Fase 3,8 19 38 76 190 380

Sollevamento iniziale 121 602 1205 2410 6027 12.055 Miscelazione rapida 41 176 308 616 1540 3080 Flocculazione 10 51 90 181 452 904 Sedimentazione 14 44 88 175 438 876 Dosaggio coagulante 9 10 10 20 40 80 Dosaggio polielettrolita 47 47 47 47 47 47 Dosaggio calce 9 11 12 13 15 16 Pompe di lavaggio filtro 8 40 77 153 383 767 Pompe di controlavaggio 13 62 123 246 657 1288 Pompaggio acqua trattata 1205 6027 12.055 24.110 60.273 120.548 Clorazione 2 2 2 2 4 8 Pompaggio residui 4 20 40 80 200 400 Pompe ispessimento fanghi n.a. n.a. n.a. 123 308 616 Totale 1483 7092 14.057 28.176 70.384 140.685

Portata di acqua prodotta (*103 m3/d) Fase 3,8 19 38 76

Sollevamento iniziale 605 3025 6050 12.100 Clorazione 9 45 93 186 Pompaggio in rete 1210 6050 12.100 24.200 Totale 1824 9120 18.243 36.486

Tab. 2 – Consumi energetici (kWh/d) per impianti di trattamento di acque sotterranee [4].

Analizzando il caso di un impianto di trattamento di acque superficiali di tipo convenzionalecon una portata di 38.000 m3/d (Tabella 1), si ottiene un consumo giornaliero di 14.057 kWh,equivalente ad un consumo specifico 0,371 kWh/m3. Il consumo maggiore è imputabile alpompaggio di acqua trattata in rete, che equivale all’incirca all’80-85% del consumo elettricototale [5]. Per il trattamento di acqua sotterranea è stato stimato un consumo medio di 0,482kWh/m3 [5].

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Fra i trattamenti per la potabilizzazione, quelli che comportano il maggior consumo energeticosono l’ozonazione, il trattamento con raggi UV e la filtrazione su membrana (Tabella 3). Negliimpianti che presentano tecnologie di trattamento avanzate, il costo dell’energia è stato stima-to pari a circa 0,106-1,820 kWh/m3. Questi valori cambiano molto in funzione delle caratteri-stiche dell’acqua trattata e della componentistica di ciascun trattamento. Fra i trattamenti avanza-ti, il meno dispendioso dal punto di vista energetico è il trattamento a raggi UV mentre i piùcostosi sono il trattamento ad osmosi inversa e l’elettrodialisi inversa. Per i trattamenti a membra-na il consumo di energia è strettamente correlato alla pressione di alimentazione e alla qualitàdell’acqua da cui dipendono le operazioni di lavaggio delle membrane. Il consumo energetico neisistemi di ozonazione dipende dalla tipologia di gas alimentato al generatore [6].

Tab. 3 – Consumi energetici per i processi di trattamento avanzati [6].

Trattamento Processo o componenti Consumo specifico di energia (kWh/m3)

Disinfezione UV Sistemi a media pressione 0,005-0,040 Alimentazione con O

2 liquido 0,005-0,013

Alimentazione con O2 liquido ad alta purezza 0,016-0,021

Ozonazione

Alimentazione con aria 0,029-0,042 0,132-0,264 Microfiltrazione/

Ultrafiltrazione Pompe, sistema di lavaggio

0,105-0,185 Osmosi inversa Pompe di alimentazione 0,132-3,434 Elettrodialisi inversa Membrane piane con applicazione di

potenziale elettrico 1,136-3,434

2.2 Disinfezione con raggi UVPer le lampade a bassa pressione, circa il 35-40% dell’energia consumata è impiegata per lagenerazione delle radiazioni, mentre la quota rimanente di energia produce calore. L’energiarichiesta per una inattivazione sufficiente dei microorganismi è funzione di una serie di para-metri: qualità dell’acqua, trasmittanza, portata e limiti di qualità da rispettare. Generalmente,l’energia richiesta per i sistemi a raggi UV a bassa pressione varia fra 0,02 e 0,03 kWh/m3.Per le lampade a media pressione, circa il 15-25% dell’energia consumata è impiegata per laproduzione della radiazione. In generale, l’energia necessaria per sistemi a media pressione ècirca pari a 0,04 kWh/m3 [4].

2.2.1 Disinfezione con ozonoLa generazione di ozono comporta elevati consumi energetici. Mediamente sono necessari17,6 kWh/kg di ozono prodotto (1-4% in peso), anche se i consumi dipendono dal tipo digeneratore impiegato, dalla quantità prodotta e dalla concentrazione di ozono.L’energia richiesta per l’essiccamento dell’aria è circa pari a 6,6 kWh/kgO3. Il raffreddamentodel generatore richiede circa dall’1 al 5% del costo di generazione.L’energia richiesta per il bacino di contatto dipende dalla tipologia di diffusori adottati: gliiniettori consumano una certa quantità di energia, al contrario dei diffusori a bolle. I distruttoritermo-catalitici consumano circa 4,4 kWh/kgO3. In totale, per una dose di 10 mg/L di O3,sono necessari circa 0,13 kWh/m3 mentre, per una dose di 5 mg/L di O3, sono necessari circa0,07 kWh/m3. La generazione a partire da ossigeno liquido richiede minori costi energeticirispetto a quella in cui si impiega aria perché i costi di preparazione dell’aria sono nettamentesuperiori di quelli dell’ossigeno [4].

1552

2.2.2 Sistemi a membranaI maggiori consumi elettrici per i sistemi a membrana sono associati alle pompe di pressurizza-zione dell’acqua in ingresso alle membrane. Il trattamento ad osmosi inversa per la desalinizza-zione di un’acqua (da una concentrazione salina media in ingresso di 36000 mg/L ad unasalinità nell’acqua trattata di 800 mg/L) richiede circa 3–6,5 kWh/m3 di energia [7].

2.3 Criteri per il risparmio energeticoDal momento che i maggiori consumi energetici in un sistema di approvvigionamento idropo-tabile sono imputabili alle fasi di sollevamento, ne consegue che le principali soluzioni applica-bili per la loro riduzione riguardano gli aspetti idraulici e le componenti impiantistiche deisistemi di sollevamento. Tra le opzioni di maggiore interesse si citano: impiego di motori adalto rendimento; scelta corretta delle pompe; azionamenti ad alta efficienza energetica; corret-to dimensionamento dei cavi elettrici; corretta manutenzione dei sistemi di sollevamento; con-tinuità del servizio, ecc..Questi aspetti, senz’altro di primario interesse per il risparmio energetico, non vengono trattatiin questa relazione che si limita a valutare le possibilità di contenere i consumi di energiaassociate alle operazioni di trattamento dell’acqua.Le principali strategie per il contenimento dei consumi energetici in un impianto di potabiliz-zazione possono essere applicate in fase di progettazione o di gestione.Durante la progettazione i criteri generali consistono nel:– valutare la scelta dei processi di trattamento non solo in funzione della qualità dell’acqua edegli obiettivi di qualità da raggiungere ma anche tenendo conto dell’impatto complessivo deiprocessi di trattamento sia in termini di costi di trattamento che di consumi energetici. Riguar-do a questo, è importante anche valutare la effettiva necessità di applicare trattamenti checomportano maggiori consumi energetici rispetto a quelli tradizionali;– valutare la collocazione ottimale, all’interno di una filiera, dei processi di trattamento a cuisono associati i maggiori consumi di energia. Per esempio, un filtro a sabbia collocato a valle diuna filtrazione per contatto o in linea comporta consumi energetici maggiori rispetto al caso incui venga collocato a valle della coagulazione/flocculazione e sedimentazione; questo avvieneperché nel secondo caso il minore carico di solidi nell’acqua da filtrare consente di ridurre lafrequenza dei cotrolavaggi del filtro e, conseguentemente, i consumi di energia;– scegliere, a monte del tipo di trattamento, il tipo di fonte da utilizzare per l’approvvigiona-mento, valutando anche l’impatto economico complessivo che ne deriva, sia in termini di costodi trattamento che di consumi energetici.In fase di gestione, il funzionamento di un impianto può essere ottimizzato in modo da ridurrei consumi energetici di alcuni trattamenti. A titolo di esempio, nel seguito si riportano alcuniinterventi applicabili:– per esempio, un trattamento che comporta significativi consumi in un impianto di tipo con-venzionale è la filtrazione su sabbia, per effetto delle operazioni di controlavaggio. La riduzio-ne dei consumi energetici può essere effettuata attraverso una ottimizzazione delle operazionidi controlavaggio dei filtri, sia in termini di frequenza che di modalità. L’ottimizzazione dellemodalità di controlavaggio deve puntare al contenimento del consumo di acqua e di energia.Altro aspetto importante consiste nel limitate le operazioni di controlavaggio nel periodo diminore consumo energetico (per es. nel corso delle ore notturne);– anche per i sistemi di filtrazione mediante membrana, ai quali sono generalmente associatielevati consumi di energia, è possibile in fase di gestione puntare alla loro riduzione attraversoil miglioramento della qualità dell’acqua a monte (con adeguati pretrattamenti, quali coagula-zione, flocculazione, prefiltrazione, ecc.). Grazie al minore carico di solidi presente nell’acquasulla membrana si garantiscono regolari condizioni di flusso e di pressione transmembrana conil vantaggio di diradare le operazioni di lavaggio (sia il lavaggio più frequente e più blando, sia

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quello periodico più spinto) e di ridurre i consumi di energia ad esse associate;– un altro esempio riguarda per esempio i sistemi di trattamento mediante radiazioni UV peri quali l’impiego di adeguati pretrattamenti su acque caratterizzate dalla presenza di solidirisulta efficace per migliorare la trasmittanza dell’acqua. Ad esempio, nei sistemi a media pres-sione, una riduzione del 25-33% dei consumi di energia può essere ottenuta aumentando latrasmittanza dal 50% al 65% (con consumi ridotti da valori rispettivamente di 0,08 kWh/m3 a0,095 kWh/m3) [4].

ConclusioniIn un sistema di approvvigionamento idropotabile il consumo energetico associato all’impian-to di trattamento rappresenta una minima parte, circa il 2% del consumo complessivo. Nelcaso in cui vengono applicati trattamenti a maggiore consumo energetico (ozono, lampade UV,membrane) i consumi aumentano ma, in ogni caso, la componente di consumi maggiore rima-ne associata alle pompe per i sistemi di sollevamento. Tuttavia, per i gestori del servizio, risultadi interesse adottare misure per la riduzione dei consumi anche in fase di trattamento soprat-tutto per quei processi a maggiore consumo energico. Le strategia adottabili prevedono scelteprogettuali e costruttive adeguate già in fase di progetto nonché criteri gestionali mirati allariduzione dei consumi attraverso il miglioramento della qualità dell’acqua per mezzo dei trat-tamento, oppure l’ottimizzazione delle procedure di lavaggio dei sistemi di filtrazione, oppurela programmazione temporale di tali operazioni secondo logiche ottimizzate per il risparmioenergetico.

Bibliografia[1] U.S. Department of energy (2006). “Energy demands on water resources”. Report to congress on theinterdependency of energy and water;[2] O’Connor K. (2007). “Improving the energy efficiency of your municipal treatment facilities”. NYSEnergy research & development authority (NYSERDA);[3] Cohen R., Nelson B., Wolff G. (2004). “Energy down the drain” The Hidden Costs of California’sWater Supply”. NRDC;[4] Elliott T., Zeier B., Xagoraraki I., Harrington G.W. (2003). “Energy use at Wisconsin’s drinkingwater facilities”. ECW Report Number 222-1;[5] Goldstein R., Smith W. (2002). “Water & Sustainability (Volume 4): U.S. electricity consumption forwater supply & treatment – The next half century”. Topical Report 1006787. EPRI;[6] Chang Y.J., Reardon D.J., Kwan P., Boyd G., Brant J., Rakness K.L., Furukawa D. (2008). “Evalu-ation of dynamic energy consumption of advanced water and wastewater treatment technologies”. AWWAResearch Foundation;[7] Greenlee L., Lawlor D., Freeman B., Marrot B., Moulin P. (2009). “Reverse osmosis desalination:Water sources, technology, and today’s challenges”. Water Research, Vol. 43, pp. 2317-2348.

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Prospettive di risparmio energetico negliimpianti di depurazione

Giorgio Bertanza [email protected] – Università degli Studi di Brescia

RiassuntoIn un impianto di depurazione convenzionale, circa un terzo dei costi gestionali è imputabile aiconsumi energetici e, di questi, circa il 50% è dovuto al sistema di insufflazione dell’aria. Recentiindagini hanno dimostrato che, proprio nella fornitura d’aria, spesso esistono notevoli margini diottimizzazione. Tra gli interventi da segnalare in proposito si citano l’adozione di diffusori a mag-giore efficienza e l’impiego di sistemi di regolazione “intelligente” della fornitura di ossigeno. Piùin generale, a livello di ricerca, si propongono vari sistemi di recupero energetico che interessanodiverse fasi dell’impianto ma che, allo stato attuale, non trovano ancora applicazione concreta. Lapossibilità di massimizzare lo sfruttamento del contenuto energetico dei fanghi (associato allafrazione solida volatile), attraverso digestione anaerobica e combustione, è ostacolata da un bilan-cio energetico complessivo non positivo (soprattutto per la forte presenza di acqua).

SummaryIn a conventional wastewater treatment plant, power consumption accounts for about 30% ofoperative costs, half of which are due to air supply. Recent surveys have shown that in many casesair supply could be optimized. Among the most interesting solutions the following can be consid-ered: the use of more efficient diffusers and the adoption of “intelligent” air pumping controlsystems. Many researchers have proposed other techniques for energy recovery in a wastewatertreatment facility; nevertheless, at present, they are still not applied at the full scale. Waste sludgeenergy potential (related to the volatile solids content) can be exploited by means of anaerobicdigestion and combustion, but the global energy balance is negative mainly due to the high watercontent.

1. IntroduzioneL’esame del bilancio energetico complessivo di un impianto di depurazione richiede di definireil bilancio di massa (liquame in ingresso, liquame depurato in uscita, fango estratto, aria intro-dotta, flussi gassosi) e i contenuti energetici dei diversi “stream”, le trasformazioni biochimicheche si verificano nel processo, gli input di energia dall’esterno (es. per la fornitura dell’aria) ecc.Una valutazione dettagliata è, come si può immaginare, piuttosto complessa.In questa breve memoria si farà riferimento solamente ad alcuni aspetti principali: i consumi dienergia elettrica e la produzione/utilizzo del biogas.Inoltre, per esigenze di sintesi, gli argomenti verranno solamente accennati, con l’intento noncerto di fornire una panoramica esaustiva, bensì di dare, attraverso la breve presentazione dialcuni dati ed esempi, spunti di riflessione per ulteriori indispensabili approfondimenti.

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2. Relazione

2.1 Consumi e produzione di energia negli impianti di depurazioneÈ noto, dalla letteratura e dalle esperienze gestionali, che, in un impianto di depurazione conven-zionale che tratta acque reflue urbane, circa il 30% dei costi gestionali è imputabile ai consumienergetici e, di questi, circa il 50% è dovuto al sistema di insufflazione dell’aria (v. Fig. 1).Come ordine di grandezza, i consumi di energia elettrica variano nell’intervallo 0,40 – 0,70kWh/m3, a seconda del tipo di impianto e della dimensione.Si ricorda tra l’altro che sono disponibili formule di calcolo dei consumi delle diverse fasi ditrattamento di un impianto [2].Nel caso di impianti dotati di trattamenti “spinti” per la depurazione delle acque di scarico, iquantitativi richiesti di energia elettrica risultano essere superiori. Se ad esempio il trattamentobiologico è finalizzato alla rimozione dei nutrienti e l’impianto è dotato di filtrazione finale, ilquantitativo di energia elettrica utilizzato per le fasi di aerazione, sollevamento e trattamento deifanghi risulta superiore del 30-50% rispetto ad un tradizionale processo a fanghi attivi (Fig. 2).Una recente indagine [3] ha evidenziato (v. Fig. 3) la forte incidenza che possono avere, suiconsumi complessivi, i trattamenti “aggiuntivi”, come ad esempio l’essiccamento termico deifanghi (impianto 10) e l’ossidazione chimica terziaria (impianto 6). L’ozonazione terziaria, inparticolare, può incidere per qualche centesimo di Euro al metro cubo, considerando solo levoci di puro esercizio (energia elettrica e ossigeno) [4], [5].Infine, in merito alla tipologia di impianto, rispetto ai sistemi a fanghi attivi convenzionali, gliimpianti che utilizzano membrane di ultrafiltrazione (MBR) comportano consumi energeticiben più elevati, mentre in una fascia intermedia si collocano i sistemi di biofiltrazione.

Fig. 1 – Distribuzione dei consumi energetici in un impianto di depurazione convenzionale [1].

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Fig. 2 – Confronto fra l’energia elettrica impiegata in diverse tipologie di processo di trattamento in funzionedella portata [1].

Fig. 3 – Consumi energetici annui specifici (calcolati rispetto al carico effettivo in ingresso) di impianti didepurazione disposti in ordine decrescente rispetto al carico trattato [3].

Per quanto riguarda la produzione di energia in un impianto di depurazione convenzionale, sifa essenzialmente riferimento alla possibilità di utilizzare il biogas laddove sia presente la dige-

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stione anaerobica. Sono ben note, agli addetti ai lavori, le inefficienze che spesso caratterizzanoqueste fasi di trattamento (a fronte peraltro di esempi dove, viceversa, tale comparto funzionaegregiamente). Come dati di riferimento per valutare l’efficienza complessiva del sistema didigestione anaerobica e produzione di energia, si possono considerare i seguenti valori: fino a35 Wh/AEtrattato/d per l’energia elettrica e fino a 95 Wh/AEtrattato/d per l’energia termica [6].

2.2 Possibilità di risparmio energeticoIn una recente indagine condotta dall’Università di Brescia per conto di APAT (oggi ISPRA)[6] è emerso come nella fornitura di aria, che, come visto, rappresenta la voce di costo princi-pale nei sistemi convenzionali, si verifichino spesso inefficienze, dal punto di vista energetico.L’ottimizzazione di questo segmento di impianto rappresenta quindi un obiettivo importantein molte situazioni. Spesso questo compito è “facilitato” dall’esistenza di ampi margini di mi-glioramento in tal senso.In questa sede ci si limita a considerare, perché concretamente realizzabili, due tipi di interven-ti: la sostituzione dei diffusori e l’ottimizzazione della regolazione della fornitura d’aria.Per quanto riguarda il primo punto, si vuole sottolineare che, per valutare i benefici energeticireali conseguibili con l’adozione di diffusori a maggiore resa (SOTE), è importante prendere inesame tutti i fattori che concorrono a determinare la richiesta effettiva di energia: in particola-re, non deve essere considerato soltanto l’incremento della SOTE, che evidentemente gioca afavore, ma si deve anche calcolare l’incidenza negativa (sui consumi) che deriva da una proba-bile diminuzione del fattore a e dall’eventuale aumento della pressione di mandata dei com-pressori (se si verifica una maggiore perdita di carico sui diffusori).Per quanto riguarda la regolazione della fornitura d’aria, si vuole rilevare che, in diversi im-pianti, anche di taglia medio-grande, l’assetto delle apparecchiature (numero e velocità deicompressori, posizionamento delle valvole ecc.) viene effettuato manualmente e su basi empi-riche. Nei sistemi più evoluti, si prevede la regolazione in automatico delle condizioni di fun-zionamento delle soffianti a lobi (con inverter) o turbo-compressori (es. variando il posiziona-mento delle palette della centrifuga e/o la velocità di rotazione, con inverter, in risposta a unavariazione di posizione di una valvola motorizzata posta sul collettore di mandata), in relazionead un set-point dell’ossigeno disciolto impostato manualmente. Ulteriori importanti benefici(ovvero risparmi energetici) potrebbero conseguirsi aggiungendo, a un sistema di questo tipo,una regolazione supplementare (ovvero una variazione nel tempo) del set-point dell’ossigenodisciolto, sulla base delle effettive esigenze di processo, valutate attraverso la misura di un altroparametro. Su questo principio si basa il sistema brevettato Oxy Fuzzy [7], con già alcuneimportanti applicazioni a scala reale.È doveroso poi ricordare che, a livello di ricerca scientifica, si sta anche verificando l’applica-bilità di numerosi sistemi di produzione di energia in varie fasi di un impianto (es. celle acombustibile, sfruttamento dei dislivelli per inserire nanoturbine, produzione di idrogeno dal-la digestione dei fanghi ecc.); va però chiarito che, allo stato attuale, questi sistemi non trovanoancora applicazione concreta.

2.3 Sfruttamento del contenuto energetico dei fanghiMolto allettante sembrerebbe la possibilità di sfruttare il contenuto energetico dei fanghi, cheè essenzialmente associato alla frazione solida volatile (con un potere calorifico inferiore seccodell’ordine di 4.600 kcal/kg [8]). Grossi vincoli a questo sfruttamento sono però connessi allapresenza della frazione solida inerte e, soprattutto, alla forte presenza di acqua (che anche,dopo disidratazione meccanica, rappresenta circa l’80% in peso del totale). Lo sfruttamentoenergetico può essere di tipo biologico (digestione anaerobica con produzione di biogas) e/o

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chimico-fisico (essiccamento-combustione) (Fig. 4). Per i motivi appena segnalati, il bilancioenergetico complessivo di questi trattamenti non è però positivo, a meno di fare ricorso asistemi particolari (es. idrolisi dei fanghi a monte della digestione, disidratazione meccanicaspinta ecc.).

Fig. 4 – Schema delle possibilità di sfruttamento del contenuto energetico dei fanghi attraverso digestioneanaerobica (con produzione di biogas) e combustione. SV = solidi volatili, SNV = solidi non volatili. I valorinumerici sono riferiti a 100 parti di fango tal quale.

ConclusioniIl trattamento delle acque di scarico avviene con consumi energetici che sono molto influenzatidalla tipologia impiantistica, dai limiti da conseguire, dalla presenza o meno di trattamentiaggiuntivi (rispetto alla configurazione convenzionale), ma, soprattutto, dalle condizioni difunzionamento degli impianti. Anche tralasciando le soluzioni più innovative, peraltro in gene-re ancora in fase di studio, esistono oggi concrete possibilità di risparmio energetico attraversol’impiego di macchinari e dispositivi più efficienti e l’adozione di sistemi di controllo automa-tico per le fasi più energivore (es. l’aerazione), come testimoniato da diverse applicazioni. L’in-vestimento per l’adeguamento degli impianti viene in breve tempo ripagato dai risparmi conse-guiti. Anche la produzione di energia in digestione anaerobica (laddove presente) può essereincrementata ottimizzando il funzionamento di questo comparto.Occorre però sbloccare una situazione che troppo spesso, senza una visione lungimirante,rende difficoltoso investire nell’upgrading gestionale (in primis) e tecnologico degli impianti didepurazione.

Bibliografia[1] Metcalf & Eddy (2006). “Ingegneria delle acque reflue – Trattamento e riuso”. IV edizione – Ed.McGraw-Hill;[2] Nuovo Colombo (2003). “Manuale dell’ingegnere”, 84a edizione volume 3. Ed. Hoepli, Milano;[3] G. Bertanza, C. Collivignarelli (2006). “Le verifiche di funzionalità per l’ottimizzazione delladepurazione delle acque di scarico urbane”. Collana ambiente, vol. 28, ISSN 1121-8215, CIPA ed.,Milano;

1559

[4] STOWA, “Exploratory study for wastewater treatment techniques and the European water frameworkdirective” (Publicaties van de STOWA, Utrecht, 2005;[5] G. Bertanza, R. Pedrazzani, M. Papa, G. Mazzoleni, N. Steimberg, L. Caimi, C. Montani, D.Dilorenzo (2010). “Removal of BPA and NPnEOs from secondary effluents of municipal WWTPs bymeans of ozonation”. Ozone Science and Engineering, vol. 32, n. 3, May-June, 204-208;[6] C. Collivignarelli, G. Bertanza, M.C. Collivignarelli, S. Zanaboni, A. Abbà (2009). “L’ottimizzazionedel servizio di depurazione delle acque di scarico urbane: massimizzazione dei recuperi di risorsa (acquee fanghi) e riduzione dei consumi energetici”. Rapporti, ISPRA, vol. 93, pp. 327;[7] P. Baroni, G. Bertanza, C. Collivignarelli, V. Zambarda (2006). “Process improvement and energysaving in a full scale wastewater treatment plant: air supply regulation by a fuzzy logic system”.Environmental Technology, Vol. 27, pp. 733-746;[8] G. Mininni, M.C. Tomei, C.M. Braguglia (2006). “Ottimizzazione di un processo combinato diessiccamento e incenerimento di fanghi urbani”. RS-Rifiuti Solidi, vol. XX, n.1, gennaio-febbraio, 31-39.

1560

Monitoraggio dei consumi energeticiin impianti di depurazione di diversa

potenzialità

Paola Foladori paola [email protected] -Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale,Università di Trento

RiassuntoViene presentata la diagnosi dei consumi energetici rilevati in impianti di depurazione di diversapotenzialità. Sono stati analizzati 63 impianti di potenzialità tra 50 a 120.000 AE, e sono riportatiin dettaglio i consumi energetici di 4 casi di studio relativi ad impianti di potenzialità compresa tra1050 e 120.000 AE. È emerso che il comparto di sollevamento può incidere per il 10-40% deiconsumi elettrici totali, con consumi maggiori nel caso di convogliamento all’impianto di acquebianche o acque parassite (aumento di 3 volte rispetto a impianti con solo acque nere). Nella lineaacque il maggior consumo elettrico avviene, come atteso, nel comparto biologico, con un consumoelettrico per le sole soffianti di 33-69% dei consumi elettrici complessivi (per impianti con poten-zialità > 20.000 AE).

SummaryThe investigation of energy consumption in some wastewater treatment plants (WWTPs) of var-ious capacities is presented in this paper. 63 WWTPs with capacity in the range 50-120.000 PEwere monitored. For 4 WWTPs with capacity in the range 1050-120.000 PE, the energy con-sumption was given for each stage and unit. Pumping accounts for 10-40% of the total energyconsumption, and the higher values are due to the presence of stormwater and infiltrations (3times higher). In the treatment of wastewater the higher energy consumption occurs in the biolog-ical stage, where aeration accounts for 33-69% of the total energy consumption in WWTPs withcapacity > 20.000 PE.

1. IntroduzioneIl crescente interesse verso i consumi energetici del servizio idrico integrato ed in particolarenegli impianti di depurazione è principalmente motivato dai costi crescenti dell’energia e dalleemissioni di gas serra in seguito al consumo energetico. Nel servizio idrico integrato (potabiliz-zazione, acquedotto, fognatura e depurazione) si ritiene spesso che l’impianto di depurazionesia quello che contribuisce maggiormente ai consumi energetici dell’intero servizio, in quantodotato di numerose apparecchiature elettromeccaniche adibite a sollevamento/ossidazione/miscelazione/movimentazione di acque e fanghi. Ciò è spesso confermato, ma in alcuni casipossono essere lunghe reti acquedottistiche con significativi pompaggi a contribuire in misuraprevalente ai consumi energetici dell’intero servizio idrico. Conoscere in dettaglio i consumienergetici degli impianti di depurazione esistenti rappresenta il punto di partenza per propor-re soluzioni e strategie di risparmio energetico, valutare la possibilità di produrre/recuperare

1561

energia e, in un futuro, proporre filiere di impianti di depurazione energeticamente autonome(energy self-sufficient plants [1]), come già realizzato in alcuni impianti austriaci. In questocontributo vengono presentati alcuni casi di studio inerenti la diagnosi dei consumi energeticiin impianti di depurazione di diversa potenzialità da 50 a 120.000 AE (§ 3); il § 2 riportal’approccio utilizzato per valutare i consumi energetici in specifici comparti dell’impianto didepurazione, mentre nel § 4 si riportano i valori stimati.

2. Relazione

2.1 Piano di monitoraggio dei consumi elettrici in un impianto di depurazioneNegli impianti di depurazione è sempre presente un contatore dell’energia elettrica consumatae quindi si dispone agevolmente dei consumi elettrici medi e complessivi dell’impianto in ter-mini di kWh/d (EEtot). Più difficile è invece conoscere i consumi elettrici dei singoli compartidell’impianto e delle singole apparecchiature elettromeccaniche, poiché questo richiede la di-sponibilità di una notevole mole di informazioni, dettagliate per ogni singola macchina edaccessibili per un periodo sufficientemente lungo. Conoscere tali informazioni è però impor-tante, per far emergere i comparti più energivori al fine di intervenire con soluzioni di rispar-mio energetico.Un piano di monitoraggio per la diagnosi dell’energia elettrica utilizzata dalle varie apparec-chiature elettromeccaniche si basa sull’acquisizione delle seguenti informazioni:– elenco di tutte le apparecchiature elettromeccaniche installate nell’impianto, includendo siaquelle principali con maggiore potenza installata (soffianti, mixer, pompe di sollevamento,pompe di ricircolo, ...), sia quelle che pur avendo una bassa potenza installata funzionano inmodo continuativo (e quindi possono contribuire ad un significativo consumo elettrico);– determinazione della potenza di ogni macchina (P1, P2, P3, ecc. ...) con misurazione degliassorbimenti di corrente (I, in Ampere), della tensione (V, in genere 380 volt) e di cosϕ: P[kW]= V · I · cosϕ · √

–3/1000

– in assenza di misure dirette, determinazione approssimata di P1, P2, P3, ecc. ... dalla relazionedi progetto o dalla targa della macchina (attenzione alle macchine previste in fase di progettoma successivamente sostituite, come può avvenire per le pompe);– determinazione del tempo di funzionamento di ogni macchina (t1, t2, t3, ecc. ..., espresso in h/d) registrati mediante contaore, riportati quotidianamente nei registri dell’impianto o acquisiticon sistemi di telecontrollo;– calcolo dell’energia elettrica consumata: EE[kW/d] = P · tTali informazioni dovrebbero essere acquisite in modo continuativo per un tempo prolungato,almeno un anno o più, in modo da includere fluttuazioni giornaliere, settimanali o stagionalidei carichi in ingresso all’impianto, della temperatura (che influenza le cinetiche di rimozionee il trasferimento dell’ossigeno) e della produzione di fanghi.Nella gestione dell’impianto di depurazione, le ore di funzionamento delle apparecchiatureelettromeccaniche sono registrate per poter programmare gli interventi di manutenzione espesso le macchine vengono suddivise per tipologia, in modo da formare:– l’elenco di tutte le pompe installate (sollevamento, ricircolo fanghi, estrazione fanghi supero,ecc…)– l’elenco di tutte le soffianti (dedicate a dissabbiatura, vasche di ossidazione, stabilizzazioneaerobica) posizionate in una unica sala comporessori;– l’elenco dei mixer– l’elenco delle pompe dosatrici, ecc…Questa struttura di archiviazione è utile per programmare l’esecuzione degli interventi di ma-nutenzione ordinaria dopo un certo numero di ore di funzionamento. Per valutare i consumielettrici è invece più utile aggregare le apparecchiature elettromeccaniche di un intero compar-

1562

to. Considerando per esempio il comparto di dissabbiatura, i consumi elettrici giornalieri medi,espressi in kWh/d, saranno associati a: ponte raschiasabbia + soffiante dedicata + air lift diestrazione sabbie. Il consumo elettrico giornaliero può essere poi espresso in termini specificirelativamente a parametri significativi per il comparto in oggetto. Per la dissabbiatura si puòcalcolare un consumo specifico in kWh/m3 trattato, mentre è irrilevante calcolarlo in termini dikWh/kgCOD rimosso in quanto la dissabbiatura non ha un ruolo nella rimozione del COD.

2.2 Consumi elettrici complessivi di impianti di depurazione in funzione della potenzialitàSi presentano i dati riguardanti i consumi elettrici di 63 impianti di depurazione di diversapotenzialità, nel periodo 2009-2010, localizzati in Trentino e Veneto. Gli impianti analizzatipresentano i seguenti aspetti caratteristici:1) per la maggior parte trattano acque nere derivanti da fognatura separata;2) le località turistiche presentano una configurazione a più linee, per adeguarsi a carichi idrau-lici ed organici in ingresso molto variabili nell’anno;3) il processo biologico è realizzato con schema a fanghi attivi per il 94% degli impianti, men-tre i sistemi a membrana (MBR) costituiscono il 4.5% ed i sistemi a biodischi l’1.5%;4) il rendimento di rimozione del COD è nel range 88-98% (valore medio 94%);5) il rendimento di rimozione del TKN è nel range 70-97% (valore medio 91%);6) il carico del fango degli impianti a fanghi attivi varia da 0.02 a 0.18 kgBOD5 kgSST-1 d-1, conuna media di 0.07 kgBOD5 kgSST-1 d-1;7) la linea fanghi è costituita da ispessitore+stabilizzazione aerobica+disidratazione meccanica nel48% degli impianti, mentre il 27% presenta un filiera semplificata con ispessitore+disidratazionemeccanica, mentre il 14% presenta solo l’ispessitore da cui i fanghi vengono estratti e conferitimediante autobotte ad un impianto centralizzato; circa il 5% degli impianti è dotato di digestioneanaerobica ma il recupero energetico dal biogas non viene sempre effettuato.Il consumo elettrico complessivo dell’impianto, EEtot indicato in Fig. 1A in scala bilogaritmica,aumenta linearmente all’aumentare della portata trattata nell’impianto, considerando che gliimpianti trattano prevalentemente acque nere da fognature separate. Per esempio, un consu-mo elettrico di 1000 kWh corrisponde (utilizzando le curve di interpolazione di Fig. 1A e 1B)ad una portata media in ingresso di 1215 m3/d ed a una popolazione di 4643 AE. Da cui sistima un apporto idrico procapite di 262 L AE-1 d-1, che essendo nel range tipico per le acquenere, conferma il fatto che i depuratori servono bacini con reti separate.Il consumo elettrico specifico calcolato per unità di volume trattato (EEm3 espresso in kWh/m3) è mostrato in Figura 1C. I valori di EEm3 risultano più alti nel caso l’impianto tratti esclusi-vamente acque nere con una perfetta separazione delle reti, rispetto ad impianti raggiunti daacque miste o acque parassite, e quindi si devono interpretare con cautela valori molto bassidell’indice EEm3 che potrebbero essere sintomo di elevati carichi idraulici e non di miglioriperformance energetiche. Per circa 10 mila impianti tedeschi [2] sono riportati in media con-sumi elettrici pari a 0.44 kWh/m3 tenendo conto anche delle infiltrazioni. Nei sistemi MBR iconsumi specifici aumentano, a causa della maggiore richiesta per l’aerazione e l’estrazione delpermeato: nel gruppo di impianti considerati in questo articolo, sono inclusi alcuni impianticon tecnologia MBR, che presentano consumi specifici di 1.43-2.37 kWh/m3.Il consumo elettrico specifico calcolato per unità di COD applicato o per unità di COD rimos-so (EECOD espresso in kWh/kgCOD) è mostrato in Figura 1D. I consumi specifici risultanodecisamente elevati nei piccoli impianti che trattano meno di 1000 AE. La presenza di impiantidi bassa potenzialità è legata alla localizzazione spesso in zone montane, caratterizzate da inse-diamenti di piccole dimensioni o a carattere turistico. Tali impianti, nonostante la configura-zione della linea acque sia semplificata e la linea fanghi si riduca al solo ispessimento, sonospesso penalizzati dal punto di vista dei consumi energetici a causa delle forti fluttuazionistagionali di carico e della basse temperature alle quali operano.

1563

Fig. 1 – Consumi energetici in termini di: (A) EEtot giornaliero vs. portata giornaliera; (B) EEtot giornaliero vs.AE trattati; (C) EEm3 giornaliero vs. AE trattati; (D) EECOD giornaliero vs. AE trattati.

2.3 Consumi elettrici dei singoli comparti in impianti depurazioneVengono qui presentati i consumi energetici dei principali comparti di alcuni impianti di depu-razione di potenzialità da 1.050 a 120.000 AE, utilizzando alcuni casi di studio.

Parametro u.d.m.

Cas

o 1.

Im

pian

to d

a 12

0.00

0 A

E

Cas

o 2.

Im

pian

to d

a 30

.000

AE

Cas

o 3.

Im

pian

to d

a 24

.000

AE

Cas

o 4.

Im

pian

to d

a 10

50 A

E

Potenzialità e carichi rimossi Fognatura separata - no si si si Popolaz. equiv. di progetto AE 120.000 30.000 24.000 1050 Popolaz. equiv. reale AE 35.700 17.800 7.747 611 Portata media in ingresso m3/d 21.000 4.303 2568 113

(segue)

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Parametro u.d.m.

Cas

o 1.

Im

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to d

a 12

0.00

0 A

E

Cas

o 2.

Im

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to d

a 30

.000

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Cas

o 3.

Im

pian

to d

a 24

.000

AE

Cas

o 4.

Im

pian

to d

a 10

50 A

E

COD in ingresso mg/L 197 478 298 618 COD in uscita mg/L 19 47 11 54 Carico COD rimosso kgCOD/d 3507 1854 737 64 TKN in ingresso mg/L 8.6 47.8 24 61 TKN in uscita mg/L 2.9 3.2 4 4.1 Carico TKN rimosso kgTKN/d 120 192 51 6.5 Consumo di energia elettrica totale dell’impianto Consumo EE per AE di progetto

EEAE

[kWh AE-1 anno-1]

27.3 37.5 47.9 65.7

Consumo EE per m3 trattato EEm3

[kWh/m3] 0.125 0.72 0.40 1.67 Consumo EE per kgCOD rimosso

EECOD

[kWh/kgCOD]

0.75 1.67 1.38 2.95

Consumi dei singoli comparti Pre-trattamento rifiuti liquidi kWh/kgCOD 0.024 Sollevamento (coclee, pompe centrifughe)

kWh/m3 0.049 0.070 n.d.

Grigliatura fine (sgrigliatore, compattatore)

kWh/m3 0.001 0.001 n.d. 0.016

Dissabbiatore (soffiante, ponte, pompa estrazione)

kWh/m3 0.002 0.014 n.d

Sedimentatore primario (ponte)

kWh/m3 0.002

Vasca di pre-denitrificazione (mixer)

kWh/kgCOD 0.019 0.12

Vasca di ossidazione (soffianti)

kWh/kgCOD 0.25-0.52 0.89 0.95 2.70

Ricircolo miscela aerata (pompe)

kWh/m3 0.097

Ricircolo fanghi (pompe) kWh/m3 0.013 0.026 n.d. 0.28 Sedimentatore secondario (ponte)

kWh/m3 0.002 0.009 n.d. statico

Filtrazione terziaria kWh/m3 0.002 Estrazione fanghi primari+secondari (pompe)

kWh/kgCOD 0.001 0.003 n.d. 0.019

Stabilizzazione aerobica (soffianti, mixer)

kWh/kgCOD 0.35 n.d.

Disidratazione mecc. fango kWh/kgCOD 0.014 0.025 n.d.

Tab. 1 – Dati medi di funzionamento e consumi di energia elettrica per impianti di depurazione di diversapotenzialità e configurazione. Legenda: n.d.=comparto presente ma dato non disponibile; casellagrigia=comparto non presente.

– Caso 1. Impianto con potenzialità di 120.000 AE a servizio di fognatura mista: per questoimpianto risulta molto basso il consumo specifico EEm3, pari a 0.125 kWh/m3 trattato, a causadell’elevata portata che raggiunge l’impianto (apparente apporto procapite di circa 580 L/d);

1565

– Caso 2. Impianto con potenzialità di 30.000 AE a servizio di fognatura nera, ma dotato dipre-trattamento rifiuti liquidi (percolati);– Caso 3. Impianto con potenzialità di 24.000 AE, ma con elevate fluttuazioni di carico stagio-nali dovute a presenze turistiche. Nel periodo estivo ed invernale si raggiungono elevati picchidi presenze fino a 20.000 AE, mentre la popolazione equivalente media annua è di 7747 AE.– Caso 4. Piccolissimo impianto di potenzialità pari a 1050 AE con schema di flusso semplifi-cato (sedimentatore senza ponte raschiafango, assenza di sollevamento, dissabbiatura, denitri-ficazione e stabilizzazione dei fanghi) al fine di ridurre costi di gestione e permanenza delpersonale sull’impianto.

ConclusioniDall’analisi dei consumi elettrici per specifici comparti dell’impianto did epurazione sono emersele seguenti osservazioni principali:– ove presente, il pre-trattamento dei rifiuti liquidi incide per il 14% sui consumi energeticicomplessivi dell’impianto;– il comparto di sollevamento incide per un 10-40% dei consumi elettrici totali. Il convoglia-mento all’impianto di acque bianche o acque parassite causa un aumento del consumo elettri-co per il sollevamento iniziale (a parità di prevalenza) di 3 volte rispetto ad impianti che tratta-no solo acque nere; ove presente, il sollevamento delle acque mediante coclee risulta menoenergivoro (-20%);– i pretrattamenti (grigliatura+ stacciatura+ dissabbiatura+disoleatura) contribusicono per l’1-3% dei consumi totali. Dissabbiatori longitudinali con insufflazione d’aria risultano più ener-givori rispetto a sistemi centrifughi dotati solo di airlift (-80%);– nella linea acque il maggior consumo elettrico avviene, come atteso, nel comparto biologico,con un consumo elettrico per le sole soffianti di 33-69% dei consumi elettrici totali dell’im-pianto per impianti con potenzialità > 20.000 AE. Nel caso del piccolissimo impianto di 1050AE, con configurazione estremamente semplificata (caso 4), il consumo elettrico delle soffiantipuò raggiungere il 90% dei consumi complessivi dell’impianto.

RingraziamentiQuesta relazione deriva da un’ampia indagine sui consumi energetici degli impianti di depurazione,tuttora in corso presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Trento, con varie tematiche che sonostate o sono oggetto delle tesi di laurea degli studenti Davide Costa, Michele Zini, Martina Tovazzi,Mattia Bertoncin, Virginia Merzari.

Bibliografia[1] Nowak O., Keil S., Fimml C. (2010) “Examples for Energy Self-Sufficient Municipal Nutrient Re-moval Plants”. Proceedings of the IWA-conference “Water and Energy”, Amsterdam, The Netherlands,10-12 Novembre 2010;[2] Haberkern B., Maier W., Schneider U. (2008) “Steigerung der Energieeffizienz auf kommunalenKläranlagen”. 11/08, Dessau-Roβlau, Germany.

1566

Riduzione dei consumi energeticinell’impianto di Cremona

Giuseppe Azzini [email protected] Sara Fertonani – A.E.M. Gestioni s.r.l., Cremona

RiassuntoNell’impianto di depurazione di Cremona si sono susseguite diverse configurazioni del compartodi ossidazione-nitrificazione e più in generale del trattamento biologico: sono state infatti operatescelte diverse nel corso degli anni dettate da esigenze di vario tipo.I consumi energetici sono una delle voci più importanti all’interno dei costi di gestione di unimpianto di depurazione. In considerazione del fatto che una aliquota significativa di tali consumiè attribuibile al funzionamento del comparto biologico ed in particolare dell’aerazione, si sonoeffettuate alcune misure per verificare puntualmente i consumi energetici e valutare di conseguen-za eventuali investimenti sull’impianto.Dai risultati ottenuti, confrontati con l’andamento dei consumi energetici globali dell’impianto, èevidente come l’upgrading del sistema di aerazione, svoltosi tramite una serie di migliorie impian-tistiche successive, abbia portato ad un risparmio energetico complessivo dell’impianto, oltre cheun aumento del rendimento in ossidazione.

SummaryIn Cremona’s waste water treatment plant different layouts of oxidation-nitrification basin, andmostly in general of biological process, have been occurred: during the years many different deci-sions have been taken due to various needs.Energy consumption is one of the most important elements among the plant operation costs. Avery significant quote of this consumption is due to biological section and in particular to theaeration basin. Therefore some measurements have been carried out in order to check energyconsumption and then estimate possible investments on the plant.Comparing the results of measurements with the energy consumption trend of the whole plant,we can see that the upgrading of aeration system, passed off a series of many improvements, hasled to a global energy saving and to an enhancement of oxidation efficiency.

1. IntroduzioneL’impianto di depurazione di Cremona è tecnicamente definibile di tipo biologico a fanghiattivi a medio carico con trattamento anaerobico del fango e trattamenti terziari di affinamentodel processo; è costituito da 3 linee, realizzate in tempi differenti, ed in particolare nel 1985 laprima, nel 1989 la seconda e nel 2003 la terza.Di seguito vegono descritte le principali modifiche attuate sul comparto ossidativo, le qualihanno avuto conseguenze importanti sia sulla resa depurativa che sui consumi energetici: si èinfatti passati, attraverso stadi successivi, da due linee di trattamento con sistema di aerazionecostituito da aeratori sommersi auto-aspiranti fino a tre linee di trattamento dotate di diffusoria bolle fini alimentati da compressori con regolazione tramite inverter della fornitura di aria.Successivamente sono riportate alcune considerazioni sui consumi di energia sia del singolocomparto di aerazione che dell’intero impianto di depurazione.

1567

2. Relazione

2.1 Il depuratore di CremonaLe principali caratteristiche dell’impianto di depurazione di Cremona sono riassunte nella Tab. 1.

Tab. 1 – Caratteristiche impianto di depurazione di Cremona.

In Fig. 1 è inoltre riportato lo schema blocchi della linea di trattamento delle acque.

Fig. 1 – Linea acque impianto di depurazione di Cremona.

2.2 Evoluzione dei sistemi di aerazione

2.2.1 Configurazione A: due linee di trattamentoFino al 2003, l’impianto era costituito da due linee gemelle di trattamento, la prima entrata inservizio nel 1985 e la seconda nel 1989, con vasca di ossidazione-nitrificazione suddivisa in tresettori, all’interno di ciascuno dei quali erano installati tre aeratori sommersi autoaspirantidella potenza nominale di 35 kW.La scelta di tale sistema di fornitura dell’ossigeno era stata dettata principalmente dall’esigenzadi facilità ed economicità di manutenzione ordinaria e straordinaria, in quanto le macchine

1568

potevano essere agevolmente estratte dalle vasche, essendo semplicemente appoggiate sul fon-do; esse offrivano la garanzia di inintasabilità, affidabilità e durata nel tempo.

2.2.2 Configurazione B: tre linee di trattamentoLa terza linea di trattamento, entrata in funzione a partire dal 2003, è stata realizzata per per-mettere di far fronte al progressivo incremento dei carichi idraulici e di inquinanti affluentiall’impianto.Il sistema di aerazione installato era costituito da 2 aeratori sommersi con canali prolungati perogni settore, della potenza assorbita di 18 kW, alimentati con aria compressa fornita da 3 com-pressori della potenza nominale di 55 kW e relativo piping aeraulico.La fornitura di aria compressa era gestita mantenendo un compressore sempre acceso e atti-vando gli altri in sequenza sulla base della misura effettuata dagli ossimetri in vasca di ossida-zione.

2.2.3 Configurazione C: adeguamento linee 1 e 2Nel 2009 si è proceduto alla sostituzione degli esistenti aeratori auto-aspiranti della configura-zione A, ormai vetusti, ed all’installazione di diffusori a membrana con insufflazione d’aria abolle fini proveniente da compressori della potenza nominale di 45 kW l’uno.Tale sistema di aerazione è caratterizzato dall’ampia superficie di diffusione rispetto ad analo-ghi sistemi, che si traduce in rese di trasferimento di ossigeno molto elevate con un minoreconsumo di aria e di energia. La gestione automatica in continuo tramite inverter, inoltre,regola il carico d’aria in funzione dell’effettiva richiesta di ossigeno in vasca evitando sprechi eriducendo quindi ulteriormente il costo gestionale.

2.2.4 Configurazione D: adeguamento linea 3Poiché i diffusori installati sulle prime due linee hanno mantenuto le aspettative, se ne è ritenu-ta conveniente l’adozione anche sulla terza linea di trattamento, i cui aeratori, seppure di tipoevoluto (configurazione B), dopo nove anni di esercizio ininterrotto avrebbero richiesto quan-tomeno una parziale sostituzione e manutenzione straordinaria.L’intervento di progetto è consistito nella sostituzione degli aeratori sommersi sovra-alimentaticon una serie di pannelli diffusori a bolle fini del tipo a membrana, ad alto rendimento, posi-zionati sul fondo delle vasche di ossidazione ed alla parziale modifica della tubazione aeraulicadi distribuzione dell’aria.

2.3 Andamento dei consumi energeticiI successivi upgrading del comparto biologico dell’impianto di depurazione hanno portato adavere su ciascuna linea una potenza installata per la fornitura dell’aria progressivamente decre-scente. Si è infatti passati dai 315 kW installati della configurazione A ai 273 kW della configu-razione B, fino ai 135 kW della configurazione finale.Per quanto riguarda la configurazione C, oltre che alla minore potenza installata, e quindi allamigliore resa di trasferimento, i risparmi nei consumi energetici sono da attribuire alla ottimacapacità del sistema di regolare in maniera fine la fornitura dell’ossigeno alla curva di richiesta:nella Fig.2 che segue è infatti possibile notare l’andamento dei consumi relativi alla linea 1,oscillante nell’arco della giornata proprio in funzione della effettiva richiesta di ossigeno: que-sto fatto fa assetare il consumo medio reale del comparto attorno ai 34 kWh.Con i sistemi di aerazione precedenti, sia A che B, stante la necessità di garantire la completamiscelazione del bacino con un numero discreto di punti di insufflazione, le regolazioni eranodifficoltose o comunque molto meno performanti.

1569

Al fine di verificare l’efficienza dei due diversi sistemi di aerazione installati sulla linea 1 e sullalinea 3, costituiti rispettivamente da diffusori a bolle fini e da aeratori sommersi sovra-alimen-tati, nel corso del 2010 si è svolta una campagna per il monitoraggio della concentrazione diossigeno disciolto in vasca di ossidazione in entrambe le linee di trattamento del depuratore.Per quanto riguarda la linea 1, i valori sono risultati omogenei in ogni punto lungo la verticalee la resa energetica è stata di 3,6 kgO2/kWh; nella linea 3 invece si è riscontrata carenza diossigeno disciolto sul fondo delle vasche e la resa energetica è stata di circa 2,65 kgO2/kWh.Sulla base dei risultati positivi di queste prove e stante l’ottima resa del sistema di diffusione abolle fini, ne è stata decisa l’adozione a partire dal 2011 anche sulla terza linea.In Fig. 3 è riportato l’andamento dei consumi annuali globali dell’impianto di depurazione diCremona dall’anno 2000.

Fig. 3 – Consumi energetici globali dell’impianto di depurazione.

Fig. 2 – Andamento consumi orari dei diffusori a bolle fini della linea 1 (estratto dal 01/09/11 al 07/09/11).

1570

Come si è detto, fino al 2002, la configurazione impiantistica è rimasta pressoché costante conil comparto di aerazione dotato di aeratori sommersi tradizionali.I consumi di energia elettrica sono poi cresciuti dal 2003 di circa il 20%, a seguito del passag-gio alla configurazione B. Dal 2007 c’è stato un ulteriore incremento dei consumi del 10% perl’avvio dei nuovi trattamenti terziari. Nel 2009 si è verificato un calo di consumi di energiaelettrica di oltre il 30% dovuto al passaggio alla configurazione C del sistema di aerazione.Il delta di consumo energetico globale dell’impianto di depurazione esistente tra 2009 e 2010infatti risulta compatibile con quello desumibile dalle campagne di misurazione dei consumidei due diversi sistemi di fornitura dell’ossigeno e quindi sostanzialmente attribuibile alle mo-difiche impiantistiche adottate nel comparto biologico.A partire dai dati finora raccolti e dalle misure condotte sull’impianto, si è ipotizzato un ulte-riore calo dei consumi energetici per l’anno 2012 variabile tra il 10 e il 15%, come conseguenzadell’adozione su tutte e tre le linee del sistema di diffusione dell’aria a bolle fini. Relativamenteal 2011, in cui è avvenuta la transizione dalla configurazione C alla D, si stima invece un rispar-mio intermedio più contenuto.

ConclusioniDai risultati sopra esposti, è evidente come l’upgrading del sistema di aerazione, svoltosi trami-te una serie di migliorie impiantistiche successive, abbia portato ad un risparmio energeticocomplessivo dell’impianto, oltre che ad un aumento del rendimento in ossidazione, confermatianche da misure in campo sia delle potenze assorbite dalle macchine installate sia dell’efficien-za di trasferimento dell’ossigeno nelle vasche.L’aspettativa è quella di vedere confermata lastima dei consumi energetici per il 2011 e 2012, condotta sulla base dei dati disponibili, siaglobali che relativi al comparto ossidativo.

BibliografiaIl presente lavoro non possiede riferimenti bibliografici, in quanto si basa sull’attività diretta di A.E.M.Gestioni svolta direttamente in impianto

1571

Riduzione dei consumi energeticiassociati alla fornitura di ossigeno con

sistema “Oxy-Fuzzy”: l’impianto diRoma Ostia

Enzo Di Nunno [email protected], Claudia Carnevale – Acea Ato2 SpA, Roma

RiassuntoIl sistema “Oxy-Fuzzy” applicato all’impianto di Roma Ostia, di taglia medio-grande, ha consen-tito di poter conseguire importanti risparmi di consumo energetico con tempi di ritorno dell’inve-stimento molto brevi (inferiore a due anni). Per ottimizzare la portata d’aria erogata dai compres-sori, il sistema rileva in continuo l’ossigeno disciolto e l’azoto ammoniacale in vasca, valori chevengono elaborati da un pacchetto SW, basato su logica fuzzy, confrontati con quelli di set-point diregolazione dei compressori e aggiornati in funzione della variazione nel tempo del carico ammo-niacale in uscita.I benefici associati al risparmio energetico non sono di minore entità: migliore stabilità del proces-so e migliore controllo.

SummaryThe “Oxy-Fuzzy” system applied to the Rome Ostia wastewater plant, medium-large size, hasmade major savings in energy consumption with very short payback time (less two year) of invest-ment.The system monitors continuously the oxygen dissolved and ammonia nitrogen in the reactor,values that are processed by SW, set of fuzzy logic, updated by the processing of SW, for adjustingthe flow rate air compressor.The benefits associated with energy savings are equally important: better response to changes inorganic load of the process and improved process control.

1. IntroduzioneL’impianto di Roma Ostia è il quarto impianto di depurazione in ordine di grandezza (350.000a.e.) della città di Roma e dell’ATO2, tra le dieci utenze più energivore dell’intero ServizioIdrico Integrato che ne conta circa 1.350.Nell’ambito dei lavori di adeguamento e rinnovo della linea liquami dell’impianto, si è decisodi adottare il sistema OXY-FUZZY FOR WATER, brevetto del raggruppamento rappresentatodall’Università di Brescia, principalmente con l’obiettivo di risparmio energetico, garantito dalsistema. L’impianto di Ostia spende, in fase di areazione, circa il 55% dell’intera spesa energe-tica per il funzionamento dell’impianto, quindi, un risparmio ottenuto in questa fase vienerisentito in modo significativo sull’intero consumo d’impianto. Inoltre il sistema stesso è ingrado di giuocare un ruolo significativo anche nel miglioramento del controllo di processo e

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della stabilità dello stesso alla variazione di carico; infatti fornire sempre il corretto ed ottimaleapporto di ossigeno ai reattori di nitrificazione, oltre a non sprecare energia, significa altresìgarantire nel migliore modo possibile la rimozione richiesta dei nutrienti per assicurare i limitidi legge allo scarico, la crescita ed il mantenimento della flora batterica idonea al processo e lamigliore sedimentabilità del fango. Questo viene conseguito dal sistema Oxy-Fuzzy e non daisistemi tradizionali, in cui la regolazione della fornitura di aria viene effettuata solo sulla basedell’ossigeno disciolto misurato nella vasca di aerazione. Il controllo tradizionale basato sullarilevazione del contenuto di ossigeno disciolto presente in vasca di ossidazione e confrontatocon un set point fisso non è il controllo ottimale perché non tiene conto della resa del processodi rimozione dell’azoto e della variabilità del carico e, con metodi di controllo troppo sempli-ficati, può produrre instabilità.

2. Relazione

2.1 Il sistema Oxy-FuzzyIl sistema si basa sul monitoraggio continuo della resa istantanea del processo, associando allamisura dell’ossigeno disciolto quella in real-time dell’azoto ammoniacale. Queste informazio-ni, vengono elaborate da moduli software, basati su logica fuzzy, al fine di adattare in continuoil set-point dell’ossigeno disciolto alle condizioni reali variabili del carico. In questo modo siottiene una maggiore stabilità di processo ed un più efficace controllo. Il principio è quello difornire al reattore di nitrificazione il quantitativo strettamente necessario di aria (evitando quindiinutili sprechi) per raggiungere l’obiettivo prestabilito (ammoniaca sotto una certa soglia) at-traverso una modifica in continuo del set-point dell’ossigeno disciolto. Il valore di NH4-Nviene misurato da un analizzatore in continuo di Azoto Ammoniacale, confrontato in temporeale con il valore desiderato per questo parametro ed infine utilizzato per il calcolo del setpoint variabile dell’ossigeno disciolto; quest’ultimo, così determinato, viene comparato con ilvalore dell’ossigeno disciolto presente in quel momento in vasca di ossidazione e va a determi-nare, grazie ad una regolazione con logica fuzzy, l’erogazione dell’aria.I vantaggi che, grazie a questo sistema, si possono ottenere sono: – assicurare l’efficienza del rendimento di rimozione richiesto, grazie al controllo real-time econtinuo dei parametri;– adattamento del processo biologico alle variazioni del carico in ingresso;– risparmio energetico: evitando la fornitura di aria in eccesso ed ottenendo un miglior rendi-mento di trasferimento di ossigeno da parte dei diffusori.Chiaramente, i vantaggi che derivano da una gestione ottimizzata del processo sono oggi pos-sibili grazie alla evoluzione nel campo della strumentazione.

2.2 L’esperienza presso l’impianto di Roma OstiaIl sistema Oxy-Fuzzy è stato installato sull’impianto di Roma Ostia nel mese di maggio 2010.La linea acque è suddivisa su due di tre vasche (vasche n. 2 e n. 3) di volume complessivo paria 25.000 m3. L’aria viene erogata da 2 compressori (+1 di riserva) di capacità unitaria massimapari a 20.000 Nm3/h, tramite un sistema di diffusori a bolle fini. Il sistema Oxy-Fuzzy è compo-sto da due sensori di ammoniaca posti in uscita alle vasche n. 2 e 3, quattro ossimetri posizio-nati uno all’uscita e uno al centro delle stesse vasche, il sistema di acquisizione ed elaborazionedati dal campo, il controllore fuzzy, il sistema di comando che agisce sulle due valvole (una pervasca) di regolazione della portata d’aria. Il sistema è stato calibrato con l’obiettivo di nonoltrepassare la concentrazione di N-NH4 nell’effluente di 10 mg/L, essendo il limite pari a 15mg NH+

4/L.

1573

2.2.1 Efficacia del sistema di controllo in diverse condizioni di caricoI risultati dell’efficacia del sistema sono stati analizzati per il mese di Dicembre 2010.Sono state valutate diverse condizioni di carico per verificare l’andamento dei parametri indi-cativi del sistema. In particolare è stata monitorata la concentrazione di ossigeno disciolto(OD), la concentrazione di azoto ammoniacale (N-NH4), il set-point di OD, il set-point delposizionamento delle valvole, il posizionamento della valvola e infine la portata d’aria perciascuna vasca. Le condizioni che sono state analizzate sono le seguenti:– Condizioni di basso carico in ingresso stabile per tutta la giornata:

– Condizioni di basso carico in ingresso con incremento per un periodo limitato:

Fig. 2 – Andamento dei parametri monitorati durante il 7 dicembre, vasca 3.


1574

– Condizioni di carico in ingresso stabilmente più elevato:

Per tutte le condizioni prese in considerazione è stato osservato che l’ammoniaca viene mante-nuta ampiamente entro la soglia stabilita e che il sistema raggiunge gli obiettivi di controllosenza indurre oscillazioni indesiderate in relazione alla fornitura dell’aria in vasca (apertura/chiusura valvola). In Fig. 4 è evidente come il sistema riesca a restituire comportamenti similiin termini di concentrazioni di azoto ammoniacale in uscita, nonostante una marcata differen-za nella richiesta di fornitura d’aria delle due vasche.

Fig. 4 – Andamento della concentrazione media giornaliera di azoto ammoniacale in uscita dalle vasche 2 e3 durante il mese di dicembre 2010.


1575

È stato inoltre confrontato il sistema Oxy-Fuzzy con il tradizionale sistema di regolazione del-l’aria basato sul mantenimento della concentrazione costante di OD in vasca pari a 2 mg/l(controllo di back-up). Nelle suddette condizioni si è osservato che il sistema presenta ampie efrequenti oscillazioni che non sono state viceversa riscontrate nell’analisi del funzionamentotramite Oxy-Fuzzy.


2.2.2 Risparmio energeticoIn Acea Ato2 SpA tutti i comparti degli impianti più energivori vengono monitorati in real-time attraverso apparati in campo di rilevazione delle misure dei parametri di processo signifi-cativi e dei relativi assorbimenti energetici. Questi vengono trasmessi ad una unità sw centraleed elaborati per le necessità operative.L’impianto di Roma Ostia rientra tra le utenze così monitorate.Con riferimento al mese di dicembre 2010, raffrontato con lo stesso mese dell’anno preceden-te, mese campione per le analisi già presentate nel precedente paragrafo, si riassumono i risul-tati del confronto.Introducendo l’Indice di Prestazione Energetica (IPEN) come rapporto tra l’energia attivaassorbita dal comparto di areazione ed i più significativi carichi inquinanti rimossi, pesati se-condo l’effettivo contributo alla fornitura d’aria

( )( ) ( )[ ]kg/dNH0,7+kg/dCOD0,3

kWh/dEnergia=IPEN

rimosso+

4rimosso

risultano rispettivamente per dicembre 2009 e dicembre 2010 i seguenti valori:

IPEN (dicembre 2009) = 1,76 IPEN (dicembre 2010) = 1,04Variazione IPEN = 40,96%

1576

con

2009 2010 u.m. ingresso uscita ingresso uscita COD kg/d 23.025 2.421 27.579 2.506 N-NH4+ kg/d 1.470 85 1.587 259 Energia Attiva kWh/d 12.589,06 8.784,66

Tab. 1 – Valori giornalieri dei carichi medi e dell’energia attiva assorbita (i valori mensili sono stati riportati ingiorno equivalente).

Si evince un significativo risparmio energetico (41%) dovuto all’entrata a regime dell’Oxy-Fuzzy. Da precisare, però, che nel dicembre 2009 era fuori servizio il sistema tradizionale dicontrollo automatico della fornitura d’aria e che, in entrambi casi a raffronto, l’energia attivaassorbita dal comparto di areazione risente anche del consumo energetico di stabilizzazioneaerobica nella vasca n. 1 (il circuito d’aria è lo stesso) che si assume uguale in tutte e due lesituazioni, anche per comparazioni effettuate sul campo in diverse altre occasioni. I diffusorid’aria a bolle fini sono stati sostituiti nel II semestre 2008.Tali risultati continueranno ad essere monitorati anche in considerazione della già decisa im-plementazione dell’Oxy-Fuzzy alla vasca n. 1 che sarà convertita a breve in reattore di nitrifica-zione, come gli altri due.

ConclusioniI risultati dell’analisi condotta portano alle seguenti considerazioni finali:– il sistema Oxy-Fuzzy installato sull’impianto di depurazione di Roma Ostia ha dimostrato unfunzionamento affidabile;– il sistema Oxy-Fuzzy, a differenza del sistema di controllo tradizionale (a set point fisso diossigeno disciolto) che evidenzia ampie oscillazioni, dimostra una notevole stabilità nel rag-giungimento delle condizioni di processo ottimali, anche di fronte a significative variazioni delcarico entrante;– i dati del mese di dicembre 2010, rispetto allo stesso mese del 2009, evidenziano un cospicuorisparmio energetico, anche rapportato al carico inquinante rimosso (~ 41%), seppure fuoriservizio l’automatismo della regolazione tradizionale nel dicembre 2009; con queste premesseil tempo di ritorno dell’investimento risulta inferiore ad un anno e mezzo.

Bibliografia[1] P. Baroni, G. Bertanza, C. Collivignarelli, “Rapporto sul funzionamento del sistema Oxy-Fuzzyimpianto di depurazione di Ostia”, Marzo 2011;[2] G. Bertanza, C. Collivignarelli, P. Baroni, V. Zambarda, “Simulazione del processo a fanghi attivi: unapproccio basato su logica fuzzy”, Ingegneria Ambientale, 31 (6), 2002.

1577

Ottimizzazione dei consumi energeticidell’impianto di depurazione MBR di

Brescia

Tullio Montagnoli [email protected] – A2A Ciclo Idrico, Brescia

RiassuntoNegli anni 2001 e 2002 ASM Brescia, oggi A2A, per far fronte all’aumento del bacino d’utenzadell’impianto di Brescia ed ai nuovi limiti allo scarico di cui al DLgs 152/99 ha deciso, anche afronte del limitato spazio disponibile, di proceder all’upgrading di una delle tre linee biologicheutilizzando la tecnologia MBR. Da allora è iniziato un intenso monitoraggio delle prestazioni edei costi di esercizio al fine di trovare soluzioni ottimali. Nel 2009 è stato implementato un nuovosistema di aerazione delle membrane che ha permesso di ottenere una significativa riduzione deiconsumi energetici specifici del comparto MBR senza per altro ridurre le performance dell’im-pianto. Tale risultato consente di vedere con ottimismo ad ulteriori possibilità di miglioramentodei consumi elettrici per ridurre il divario con gli impianti di tipo convenzionale.

SummaryIn 2001 and 2002 ASM Brescia, today known as A2A, to meet the rise of the catchment area ofthe plant of Brescia and to the new discharge limits defined by Italian Legislative Degree 152/99decided, even in the face of the limited space available , to proceed upgrading one of the three linesusing the biological MBR technology. From there began an intensive monitoring of performanceand operating costs in order to find optimal solutions. In 2009 it implemented a new aerationsystem of membranes that has resulted in a significant reduction in specific energy consumptionof the MBR sector without reducing the system’s performance. This result allows us to view withoptimism the possibility of further improvement in energy consumption to reduce the gap withconventional plants.

1. IntroduzioneL’impianto di depurazione di Brescia (Verziano) ha subito negli anni 2001 e 2002 un upgradingottenuto convertendo, in una delle tre linee biologiche, il processo convenzionale in MBR(Membrane Bio Reactor). La soluzione si è resa necessaria per far fronte all’aumento di refluoin ingresso ed ai limiti di concentrazione allo scarico imposti dall’allora nuova normativa (D.Lgs152/99); quest’ultima infatti riduceva da 80 mg/L a 35 mg/L il limite per lo scarico in CorpoIdrico Superficiale relativamente al parametro TSS.). I punti di forza che hanno guidato lascelta sono stati l’alta qualità dell’effluente e il limitato spazio necessario tant’è che nella mede-sima superficie la nuova linea tratta oltre il triplo della portata alimentata alla linea precedentedi tipo “convenzionale”. La nuova linea MBR, protetta da una filtrazione fine con luce dipassaggio di diametro pari a 2 mm, è costituita da una fase di pre-denitrificazione seguita daossidazione e nitrificazione con flusso a pistone e successivo reattore MBR. La nuova linea di

1578

trattamento, al momento dell’avviamento, ottobre 2003, rappresentava la prima applicazionesu larga scala della tecnologia MBR per la depurazioni dei reflui provenienti da fognatureurbane e oggi costituisce un punto di monitoraggio relativamente all’invecchiamento dellemembrane, al mantenimento nel tempo delle performance ed ai costi di esercizio.

2. Relazione

2.1 Descrizione dell’impiantoL’impianto di depurazione di Brescia (Verziano) è costituito da una fase di pretrattamenti mec-canici che comprende:– la sezione di grigliatura iniziale (normalmente definita come grigliatura grossolana), dotata di4 macchine grigliatrici subverticali con spaziatura delle barre pari a 20 mm;– la sezione di grigliatura intermedia dotata di 3 macchine grigliatrici subverticali con spaziatu-ra delle barre pari a 10 mm;– un sollevamento con tre coclee del diametro di 2000 mm;– la sezione di dissabbiatura – disoleatura impostata su due linee equivalenti dotate ciascuna dicarroponte per la rimozione delle sabbie e delle sostanze oleose e galleggianti;– la sezione di grigliatura fine dotata di 6 macchine grigliatrici del tipo a cestello rotante realiz-zato con lamiera forata con fori circolari di diametro 2 mm;A valle dei pretrattamenti è stata costruita una vasca di 24.000 m3 con funzione di omogeneiz-zazione ed equalizzazione delle portate in ingresso. A valle vi sono le tre linee biologiche ali-mentate, da apposita stazione di sollevamento, con portata costante; la linea “A” e la linea “C”costituite da pre-denitrificazione, ossidazione-nitrificazione e sedimentazione finale trattanouna portata giornaliera di 24.000 m3/d ciascuna mentre la linea “B” costituita da pre-denitrifi-cazione, ossidazione-nitrificazione e reattore MBR tratta una portata di 42.000 m3/d. La lineafanghi è costituita da preispessimento dinamico, digestione anaerobica, post-ispessimento edisidratazione con centrifughe.

2.2 Caratteristiche di funzionamento del comparto MBRLe membrane installate nella nuova linea “B”, del tipo a fibre cave immerse e fluttuanti, rap-presentarono una tecnologia assolutamente innovativa nell’ambito del trattamento su largascala delle acque reflue civili: la fibra cava permette una grande densità di superficie filtranteper unità di volume. La membrana è costituita da un polimero macroporoso di supporto,rivestito esternamente da un ulteriore polimero che agisce da elemento filtrante. La porosità sicolloca nel campo dell’ultrafiltrazione (0,035mm nominale). Per controllare lo sporcamento, imoduli di filtrazione sono dotati di un sistema di insufflazione di aria che garantisce, attraversouna maggiore turbolenza in prossimità delle fibre, di minimizzare il deposito di biomassa sullefibre stesse. Il reattore MBR è costituito da 4 treni di filtrazione indipendenti, ciascuno deiquali, costituto da 40 cassette, è in grado di produrre una portata di permeato pari a 438 m3/hper un totale di 42.000 m3/d. Ognuno dei 4 treni è suddiviso in due sub-treni costituiti da 20cassette ciascuno (vedi figura 1).

1579

La pulizia della superficie delle membrane è assicurata da un’aerazione compresa fra 6.000 e11.000 Nm3/h. La concentrazione di Solidi Sospesi (MLSS) nel compartimento a membrane èmantenuta fra 6 e 9 g/L, l’età del fango (SRT) varia fra 11 e 24 giorni con una media di 17mentre il tempo di ritenzione idraulica è di circa 8-9 ore. Una completa strumentazione dicontrollo permette di monitorare le performance del sistema di filtrazione garantendo l’inviodi segnali di allarme in presenza di parametri anomali. Il sistema può funzionare fondamental-mente secondo diversi modi operativi:– ciclo di processo (estrazione del permeato);– ciclo di relaxation (o, in caso di necessità, ciclo di controlavaggio).Il ciclo di filtrazione è di 800 secondi di cui 715 secondi di produzione permeato e 85 secondidi relaxation.Durante il ciclo di processo, il sistema di supervisione controlla i parametri operativi: pressio-ne di filtrazione, portata di permeato, portata dell’alimentazione di biomassa, portata dell’ariaalle membrane e livelli delle varie sezioni dell’impianto di filtrazione. Durante il ciclo di relaxa-tion la pompa di processo viene fermata e le membrane sono sottoposte ad aerazione continuasenza che il sistema produca permeato. Quest’operazione di “rilassamento” delle fibre consen-te la rimozione del fango eventualmente depositatosi sulle membrane. Qualora le condizionioperative lo richiedano è possibile effettuare il controlavaggio di una parte dell’impianto, uti-lizzando un circuito dedicato che preleva l’acqua di lavaggio da un serbatoio ed attraverso unapompa (Pmassima=70 kPa, Poperativa=10¸30 kPa) la invia in controcorrente all’interno delle mem-brane.

2.3 Consumi elettrici ed ottimizzazioniIl funzionamento di un comparto MBR che, come descritto nel paragrafo precedente, compor-ta l’uso di pompe, per l’aspirazione e l’eventuale contro lavaggio, e di compressori per l’agita-zione/pulizia delle membrane stesse, ha di base l’impegno di maggior potenza elettrica tant’èche i consumi elettrici hanno sempre rappresentato il primo ostacolo alla diffusione di tale

Fig. 1 – Struttura treni/sub-treni comparto MBR.

1580

tecnologia. Il primo passo per il contenimento dei consumi fu fatto con l’utilizzo dei modulicostituiti da un insieme di elementi filtranti a fibre cave immerse con i quali è stato possibileridurre drasticamente il consumo energetico tipico delle tecnologie di filtrazione tangenziale.La riduzione delle energie passive è stata raggiunta utilizzando una pompa centrifuga di estra-zione che, creando una leggera depressione (10¸50 kPa) all’interno delle fibre, facilita il fluiredell’acqua pulita dalla miscela aerata nella membrana. Di fondamentale importanza è l’agita-zione eseguita con aria delle membrane che, se non mantenute sufficientemente pulite, aumen-tano la TMP (Trans Membrane Pressure) riducendo di conseguenza la permeabilità e quindi laportata di permeato estratta.Allo stato attuale sono in corso continui studi e test atti alla riduzione dei consumi tramitel’ottimizzazione del processo e proprio una delle suddette prove è stata effettuata all’impian-to di Brescia con i risultati di cui alla presente relazione. Da quando è stato avviata la lineaMBR dell’impianto di Brescia (ottobre 2003) l’aerazione, ai fini della pulizia, delle membra-ne era basata su un ciclo denominato “10/10” che prevedeva l’aerazione, della durata di 10secondi, ogni 10 secondi. In particolare ogni sub-treno è dotato di due collettori indipen-denti che collettano l’aria a 10 cassette ciascuno. Secondo lo schema di aereazione 10/10 inogni momento per ogni sub-treno ci sono 10 cassette con aereazione attiva e 10 con aerazio-ne spenta (figura 2).

Fig. 2 – Fase 1 dell’aerazione 10/10.

Dopo 10 secondi l’apertura automatica di alcune valvole e la chiusura di altre determina l’in-versione dello schema per cui vengono assoggettate ad aereazione le altre cassette (figura 3).

1581

Da luglio 2009 è stato implementato un nuovo protocollo di aerazione, denominato “10/30”,che permette di ridurre del 50% i consumi elettrici intrinseci del sistema MBR; con tale siste-ma ogni blocco di 10 cassette viene aerato per 10 secondi ogni 30.L’utilizzo della suddetta metodologia è stata possibile grazie all’implementazione on-line delcontrollo del fouling basato sul modello di resistenza in serie delle membrane. La logica dicontrollo si basa sull’individuazione di valori massimi accettabili di TMP al di sopra dei qualinon è più opportuno ridurre l’aerazione. In estrema sintesi, il sistema opera automaticamentecon la modalità 10/30 fino a quando la TMP, controllata costantemente, non supera un deter-minato valore di set-pointMAX; a tal punto il sistema comincia ad operare in modalità 10/10fino al raggiungimento di un valore di TMP predefinito (set-pointMIN) che permette il ritornoal sistema 10/30. Da quando è stata avviata la nuova modalità di aerazione ad oggi il sistemanon ha mai rilevato, nell’esercizio ordinario, un valore di TMP tale da convertire la modalità10/30 in 10/10; Gli andamenti della TMP e della Permeabilità, monitorati costantemente,evidenziano una sostanziale ininfluenza delle modalità di aerazione sulle performance dellemembrane.L’energia totale consumata dalle utenze specifiche del comparto membrane, pompe di ricir-colo, pompe per estrazione permeato, controlavaggio, produzione aria di servizio ed aera-zione delle membrane, assomma ad un totale di 0,248 kWh/m3; va precisato che le pompe diricircolo rappresentano un consumo comunque presente anche in un impianto di tipo con-venzionale. Il consumo di cui sopra è suddiviso fra le differenti utenze come da istogrammaseguente:

Fig. 3 – Fase 2 dell’aerazione 10/10.

1582

Relativamente ai consumi elettrici, il passaggio alla modalità 10/30 ha permesso di ridurre del34% l’energia necessaria all’aerazione che comporta una riduzione del 22% dell’energia totaleconsumata nel comparto membrane. Il valore complessivo di consumo delle utenze suddette èsceso a 0,186 kWh/m3, suddiviso nelle diverse utenze come da istogramma seguente:

Fig. 4 – Suddivisione dei consumi elettrici con aerazione 10/10.

Fig. 5 – Suddivisione dei consumi elettrici con aerazione 10/30.

1583

Si sottolinea che il ricircolo, che rappresenta uno dei consumi maggiori, non è prettamentespecifico del sistema MBR ma è presente anche nella tecnologia convenzionale; si è inserito inquesto contesto in quanto le modalità di ricircolo di un impianto MBR si discostano da quelledegli impianti convenzionali.Alla luce di quanto ottenuto è probabile che si possano raggiungere nuove modalità di gestioneche permettano ulteriori riduzioni dei consumi elettrici mantenendo comunque l’elevato gra-do di efficienza di questa tecnologia.

ConclusioniLo sviluppo della tecnologia MBR nella depurazione delle acque reflue urbane ha avuto illimite principale nel fatto che a fronte di indiscussi vantaggi, quali riduzione degli spazi, mag-gior controllo del processo e miglior qualità ottenibile dello scarico, presenta costi di investi-mento ed esercizio maggiori rispetto ad impianti realizzati con schemi impiantistici convenzio-nali. L’affacciarsi sul mercato di diversi competitors ha permesso una riduzione dei costi d’inve-stimento e contemporaneamente i produttori hanno ricercato soluzioni innovative atte allariduzione dei costi energetici. Alla luce di quanto ottenuto presso l’impianto di Brescia è pro-babile che si possano raggiungere, tramite nuove modalità di gestione, riduzioni dei consumielettrici mantenendo comunque l’elevato grado di efficienza di questa tecnologia.

BibliografiaLa presente relazione non contiene riferimenti bibliografici e citazioni di studi svolti nell’ambi-to, in quanto il lavoro si basa su esperienze dirette effettuate sull’impianto di Brescia.

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Incremento della produzione di biogasnei digestori anaerobici mediante lisitermica dei fanghi: il depuratore di

Monza

Luigi Ferdinando Comi [email protected] – Alto Lambro Servizi Idrici (A.L.S.I.) S.p.A., MonzaGianfranco Favali – SIBA S.p.A., Milano

RiassuntoALSI Spa è la società patrimoniale (gestore) di Monza proprietaria dell’impianto di depurazioneacque reflue e relativa rete di collettori e fognature del territorio brianteo.Un importante appalto per il rifacimento della linea fanghi (Master Plan 1 B) per circa 7 milionidi euro, è stato aggiudicato al Raggruppamento Temporaneo di Imprese Siba (capogruppo)-Degre-mont spa, il cui progetto prevede il trattamento di idrolisi dei fanghi.Dai dati di progetto tali opere permettono un incremento nella produzione di biogas pari a 6.500Nm3/d. Le prime fasi di avviamento effettuato sembrano confermare tale dato, pur se è indispen-sabile attendere che le opere siano definitivamente avviate e a regime per poter esprimere e ragio-nare su dati effettivi.

SummaryALSI Spa is the company assets (manager) of Monza owns the wastewater treatment plant and itsnetwork of collectors and drains in the brianteo’s area. A major contract for the renovation of thesludge line (B 1 Master Plan) for about 7 million euros, was awarded to the Temporary Group ofCompanies Siba Degremont SpA, whose project involves the treatment of sludge hydrolysis.All data relevant to these works allow an increase in biogas production amounted to 6,500 Nm3/ d The early start made seem to confirm this figure, although it is expected that the necessaryworks have been finally launched the scheme and to express and reason about the actual data.

1. IntroduzioneALSI spa ha sviluppato un progetto quadro definito Master Plan per l’adeguamento dell’im-pianto al Regolamento Regionale n. 3/2006 che si sviluppa in tre step fondamentali:– master Plan 1 A: linea liquami rifacimento manufatti di ingresso-opere concluse– master Plan 1 B: linea fanghi. Trattamento fanghi con tecnologie innovative -opere in corso– master plan fasi 2, 3, 4 e 5: linea liquami, rifacimento linea di ossidazione e sedimentazione.Opere in fase di affidamento.– master plan fasi 6 e 7: linea liquami, tecnologie innovative filtrazione e disinfezione.Il rifacimento della linea fanghi (Master Plan 1 B) per circa 7 milioni di euro, è stato aggiudica-to al Raggruppamento Temporaneo di Imprese Siba (capogruppo)-Degremont spa, il cui pro-getto prevede il trattamento di idrolisi dei fanghi.

1585

Prima di addentrarsi nelle opere progettate e realizzate, si descrivono in seguito le caratteristi-che principali di Alsi spa.

2. Relazione

2.1 Alto Lambro Servizi Idrici S.p.a. (A.L.S.I. S.p.A.)

2.1.1 La StoriaInizia a operare nel 1930 nel settore della costruzione e gestione delle reti di collettamento perla raccolta degli scarichi civili, industriali e meteorici con la denominazione “Consorzio Pro-vinciale di bonifica del Territorio dell’Alto Lambro” dal 1930 al 1995 e “Consorzio di bonificadell’Alto Lambro dal 1995 al 2002.Durante il primo trentennio di attività il Consorzio si è occupato principalmente dello svilup-po e della gestione della rete dei collettori; dal 1966 è stata avviata l’attività di depurazione conla costruzione della prima fase (depurazione meccanica) dell’impianto di San Rocco, uno deiprimi depuratori in Italia. Nel 1986 entrò in servizio la seconda fase del depuratore (depura-zione biologica- linea acque e linea trattamento fanghi).Nel 1992 sono state messe in esercizio le sezioni recuperi energetici, prepastorizzazione e ispes-simento fanghi e il raddoppio della fase biologica. Nel dicembre 2003 è stato approvato ilMaster Plan per la pianificazione delle opere di ampliamento e miglioramento delle prestazionidepurative e ambientali in generale dell’impianto di San Rocco, aggiornato poi nel 2007.Dal gennaio 2003, ha assunto l’attuale ragione sociale, diventando una Società per Azioni, inapplicazione del nuovo ordinamento dei servizi pubblici locali, introdotto dall’art. 35 legge448/2001.ALSI SpA è una società patrimoniale a totale capitale pubblico riconosciuta dall’A.T.O. Pro-vincia di Milano con delibera n. 2 del 28.05.2009, proprietaria dell’impianto di depurazionesituato in Monza – località San Rocco e delle reti di collettamento e adduzione.Svolge l’attività di soggetto gestore dell’impianto di depurazione nonché delle reti comunali diacquedotto e fognatura in concessione, deputato alla realizzazione degli investimenti, a’ sensidell’Art. 2 – comma 4 – Legge Regionale 26/2003 come modificata dalla Legge Regionale 18/2006.Il servizio di depurazione in termini di erogazione del servizio, indi manutenzione ordinaria,straordinaria delle opere, spese correnti per il personale, smaltimenti, consumi energetici etc. èaffidato alla società Brianzacque srl.ALSI s.p.a., ad oggi, ha assunto la gestione delle fognature comunali ex in economia dei se-guenti 21 Comuni: Albiate, Arcore, Besana B.za, Briosco, Camparada, Concorezzo, Correzza-na, Lesmo, Macherio, Monza, Nova Milanese, Renate, Sovico, Triuggio, Usmate Velate, Veda-no al Lambro, Veduggio con Colzano, Verano B,za e Villasanta.

2.1.2 Attività societarieLe attività di ALSI s.p.a. si possono suddividere principalmente nei seguenti 4 settori:– impianto centralizzato di depurazione delle acque reflue scaricate dalle utenze private e in-dustriali, nonché parte delle acque piovane;– reti collettori intercomunali e relativi impianti e manufatti speciali, che recapitano le acquereflue provenienti dalle reti fognarie comunali all’impianto di depurazione;– reti fognarie comunali e relativi impianti e manufatti speciali, che raccolgono e convoglianole acque reflue di scarichi civili e industriali, oltre alle eventuali acque meteoriche della pubbli-ca viabilità;– reti acquedottistiche comunali e relativi impianti e manufatti speciali (opere di captazioneapprovvigionamento della fonte idrica, serbatoi di accumulo ...).

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Prima di esaminare come ALSI s.p.a. monitora il raggiungimento del proprio obiettivo princi-pale è indispensabile descrivere sommariamente il patrimonio impiantistico.

2.1.3 Reti Fognarie Comunali & Collettori Intercomunali – Impianti e Manufatti SpecialiALSI s.p.a. – oltre a essere proprietaria della rete dei collettori intercomunali – ricopre il ruolodi “Soggetto Gestore” delle reti fognarie di 21 Comuni della Provincia di Monza e Brianza,compresa la rete fognaria di Monza. Complessivamente l’estensione delle reti fognarie comu-nali in capo ad ALSI s.p.a. è pari a circa 850 km; sono presenti circa 35 impianti di pompaggioe oltre 150 manufatti sfioratori di piena.La rete dei collettori fognari intercomunali serve per allontanare, da circa 36 centri abitati (27Comuni Soci di ALSI s.p.a. e 9 Convenzionati facenti parte di tre province, per la maggiorparte di Monza e Brianza, nonché di Como e Lecco), le acque inquinate raccolte dalle relativefognature comunali e convogliarle all’impianto di depurazione di Monza San Rocco, in Comu-ne di Brugherio, per depurarle e restituirle al fiume Lambro.La rete dei collettori intercomunali è di tipo misto (raccoglie le acque reflue, sia nere chemeteoriche) ed è caratterizzata da un funzionamento completamente a gravità (non sono pre-senti impianti di sollevamento).È costituita da due rami indipendenti, idraulicamente separati, che confluiscono entrambi al-l’impianto di depurazione di San Rocco (Monza); il ramo Ovest, la cui costruzione dei primitratti risale agli anni ’30 e il ramo Est che, invece, è stato iniziato alla fine degli anni ’60. È lungacomplessivamente 150 km con dimensioni dei condotti che vanno da 30 cm a oltre i 3 metri didiametro, in grado di convogliare portate – in occasione degli eventi meteorici più intensi –dell’ordine dei 13-14 mc/sec.In essa confluiscono, oltre alle fognature comunali, le portate di 2 rogge: Molgorana orientalee Rio Molgora.Sulla rete dei collettori ALSI s.p.a. sono poi presenti due vasche volano di Seregno di 40.000mc e di Usmate Velate: costituita da un invaso di 80.000 mc.

2.1.4 Reti Acquedottistiche ComunaliALSI S.P.A. ha recentemente assunto anche il ruolo di “Soggetto Gestore” della rete idrica delComune di Monza, a servizio di una popolazione di circa 120.000 abitanti oltre alle attivitàproduttive.Essa è costituita da una rete avente un’estensione di oltre 280 km, lungo la quale sono presentitre serbatoi, 2 interrati e una torre piezometrica, per un volume complessivo di circa 6.000 mc.L’approvvigionamento idrico avviene tramite 32 pozzi di captazione.

2.1.5 Impianto di DepurazioneL’impianto di depurazione situato nel Comune di Brugherio, limitrofo al quartiere di Monza SanRocco è stato realizzato sulla sponda sinistra del fiume Lambro su un’area di 12 ettari. Costituitoda numerosi manufatti tecnologici e dotato di macchine e di strumenti sofisticati, l’impiantoriceve quotidianamente una portata di circa 5.400 mc/h media, all’interno di un range di 21.600mc/h Max in caso di pioggia o di 8.000 mc/h in regime di magra ed in periodi di particolaresiccità e/o comunque di diminuzione degli apporti da depurare nel mese estivo di agosto. Lapotenzialità massima dell’impianto è di 730.000 AE, con un carico effettivo di circa 670.000 AE.Vengono mediamente depurati circa 75 milioni di metri cubi di liquami all’anno.L’impianto, nella linea liquami, è costituito da sezioni di trattamento primarie (grigliatura,dissabbiatura, disoleatura, sedimentazione primaria), secondarie (ossidazione biologica e sedi-mentazione secondaria) e terziarie (filtrazione e disinfezione).La linea fanghi è costituita da trattamenti di digestione anaerobica (n. 2 sedimentatori primarida 7.000 mc ed un di gestore secondario da 2.800 mc) e trattamenti di disidratazione meccani-

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ca (sezione di trattamento centrifugo dei fanghi) ed essiccamento mediante tecnologia a riscal-damento indiretto. La quantità di fango prodotta dal trattamento di centrifugazione ed essic-camento all’anno è di circa 7.000 T/anno con una percentuale di secco medio del 90% circa,riutilizzata in processi di valorizzazione energetica (cementifici), 3.500 T/anno di fango disi-dratato al 26%, 1.300 T/anno di essiccato in recupero, 1.500 T/anno è smaltito in discaricaprevio stoccaggio provvisorio (R13) . La quantità di biogas prodotta è di circa 9.500 Nm3/giorno con un potere calorico di 5.700 cal/Nm3 per un valore energetico.L’impianto di depurazione si sta trasformando in questi anni alla luce di un progetto guidadenominato Master Plan il cui scopo è l’adeguamento dell’impianto a quanto previsto dallanormativa vigente, ossia il Dlgs 152/2006, indi il Regolamento della Regione Lombardia n. 3del 24 marzo 2006.Nel 2011 sono state ultimate le opere di cui al Master Plan 1 A (adeguamento manufatti diingresso grigliatura e dissabbiatura investimento di oltre 9 milioni di euro) mentre sono incorso le opere del Master Plan 1 B (adeguamento linea fanghi I lotto con trattamento di idrolisiper un investimento di oltre 8 milioni di euro), impianti completamente inseriti in edifici chiu-si, con captazione e trattamento di deodorizzazione dell’aria. È stato inoltre pubblicato speci-fico bando di gara per l’appalto delle fasi 2, 3, 4 e 5 del Master Plan, relative al rifacimentoprincipalmente dei trattamenti secondari della linea liquami, per un importo di gara di circa 63milioni di euro; la conclusione delle opere è prevista nel 2024. Sono in corso le fasi di verificadel progetto di gara – definitivo.

2.2 Il sistema Biothelys®: lisi termica accoppiata a digestione anaerobicaLe opere del progetto denominato Master Plan 1 B aggiudicato alla RTI Siba-Degremont Spa,sono fondamentalmente costituite da un trattamento tecnologico sui fanghi, in particolare èstato progettato ed installato il sistema brevettato Biothelys®.

2.2.1 GeneralitàLo scopo principale della lisi termica è ancora quello di incrementare la biodegradabilità delfango (Chauzy et al. 2004) mediante la solubilizzazione di gran parte dei solidi sospesi, incre-mentando la resa del successivo stadio di digestione anaerobica. I solidi disciolti risultanoinfatti più facilmente biodegradabili e quindi in una fase successiva biologica consentono diottenere rendimenti di rimozione più alti, rispetto ad un fango non pretrattato (Graja et al.,2004).Conseguenze immediate dell’incremento di abbattimento dei solidi volatili in digestione sonol’aumento della produzione di biogas e la diminuzione di massa del fango da smaltire. Entram-bi questi fattori determinano evidenti benefici economici alla gestione dell’impianto.Il secondo trattamento costituente l’accoppiata in oggetto è un processo biologico di digestio-ne anaerobica mesofila, applicato al flusso di fango precedentemente idrolizzato, allo scopo diridurne il contenuto di solidi volatili. In realtà il trattamento biologico del fango idrolizzatopotrebbe essere anche di tipo aerobico, ma in questo caso si otterrebbero solo i benefici legatialla riduzione del fango, ma non quelli legati alla produzione di biogas e quindi di energia, anzia costi energetici ancora più alti.Questa tecnologia è stata sviluppata e messa a punto da Veolia Water, iniziando circa dieciannifa.Ad oggi, quattro sono le applicazioni realizzate e funzionanti di questo processo, tutte in Fran-cia: Witry-les-Reims (2ÿ500 AE, 2003-Prototipo), Saumur (62.000 AE, 2006), Château-Gon-tier (38.000 AE, 2006) e Le Pertuiset (75.000 A.E. 2008); se ne contano altri due in fase esecu-tiva di realizzazione a Tergnier (60.000 A.E. – Francia) e Monza S. Rocco (670.000 A.E. –Italia).

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2.3 Impianto di trattamento fanghi di Monza S Rocco – Master Plan 1 B.

2.3.1 Descrizione generale delle opereFondamentalmente è stato realizzato un nuovo edificio con struttura in cemento armato inparte gettato in opera ed in parte prefabbricato che si distribuisce su tre livelli principali:– quota – 5,30 m in cui vi sono 2 principali vasche di stoccaggio, vano scale e vano macchinariaccessibile di dimensioni pari a circa 10x6 metri.– Quota + 0,10 ovvero piano terra dell’edificio di dimensioni totali pari all’intero ingombrodell’edificio ovvero circa 34,18 x 21,7 metri comprendendo le superfici non calpestabili dellevasche di stoccaggio fanghi e reagenti. Ricavati un locale adibito ai n. 2 trasformatori per unacabina di trasformazione e locale per n. 2 caldaie della Garioni Naval atte alla produzione divapore di 4 T/h necessario alla idrolisi, funzionanti a gas metano o a biogas.– Quota + 5,90 m ultimo livello con solai prefabbricati in cui vi è una zona di dimensioni paria circa 9 x 17 metri per alloggiamento quadri elettrici ed in essa zona ufficio supervisioneisolata dal restante piano da parete fono assorbente.All’esterno è una platea in ca di circa 12,5 x 5,5 m su cui è installato un impianto di captazionee deodorizzazione dell’aria scrubber tristadio (ipoclorito di sodio, soda caustica e acido solfo-rico) orizzontale, con canalizzazioni nell’intero edificio.L’impianto di abbattimento odori è in fase di revisione progettuale.La prima parte del processo consiste nel trattamento meccanico dei fanghi mediante 4 vaschedi stoccaggio da 300 mc circa ed una da 670 mc per migliorare e modulare le portate dei fanghistessi e macchinari di ispessimento dinamico (n. 2 addensatori e n. 2 centrifughe) con dosaggiodi polielettrolita.Avviene poi un trattamento termico di idrolisi dei fanghi (ad 8 bar e 680 °C) in 2 reattori perogni linea (due linee con trattamento brevettato Biothelys®) con scambio e recupero del vapo-re fra gli stessi reattori.I fanghi dopo il trattamento di idrolisi vengono inviati al digestore n. 2 e dopo digestioneanerobica tornano ad una vasca nel nuovo edificio per poi essere inviate alla disidratazionemeccanica esistente (alfa laval) indi essiccamento.Infine sui surnatanti avviene un trattamento chimico fisico di chiariflocculazione mediante lasezione dell’Actiflow (trattamento brevettato), in cui vi è un dosaggio di policloruro di allumi-nio, polielettrolita e micro sabbia.Sono stati eseguiti inoltre importanti interventi di adeguamento sulle sezioni esistenti.

2.3.2 Trattamento di idrolisi e produzione di biogasL’idrolisi termica rappresenta il cuore del processo Biothelys® ed ha l’obiettivo accelerare edincrementare la successiva degradazione anaerobica del fango.A differenza del fango primario, la cui componente volatile è rapidamente putrescibile, il fan-go biologico non ha una grande attitudine ad essere degradato per via anaerobica. Benché,infatti, il contenuto di solidi volatili sia in esso percentualmente maggiore rispetto a quello diun fango primario, questi solidi sono costituiti da cellule batteriche, la cui membrana è moltodura e resistente all’attacco enzimatico. Di conseguenza la degradazione anaerobica del fangobiologico risulta molto lenta e quindi, nei processi convenzionali, necessariamente parziale(rimozione massima di solidi sospesi volatili pari a circa il 25%).L’idrolisi termica permette, invece, di destrutturare completamente il fango, rompendo la pa-rete cellulare dei batteri e liberandone così il protoplasma adacqua interstiziale. Di conseguen-za:– il COD contenuto nel fango si trasforma da particolato (cellule batteriche) a disciolto (proto-plasma cellulare) e quindi è più facilmente assimilabile in digestione anaerobica– l’acqua interstiziale esce dalle cellule batteriche migliorando la disidratabilità del fango.

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Prima di passare alla descrizione dell’impianto installato si descrivono i principali beneficidell’idrolisi termica con Biothelys®:– Incremento della biodegradabilità del fango: maggiori rendimenti di riduzione dei solidisospesi (45% sul fango biologico e 60% sul fango misto) e maggior produzione di biogas;– Incremento della disidratabilità del fango: riduzione del fango da smaltire per sola diminu-zione di volume pari a circa il 25%;– Igienizzazione del fango grazie alla permanenza per mezz’ora a 165°C;– Ridotti impatti sulla linea liquami, poiché il Biothelys® consente di degradare direttamentein digestione anaerobica tutto il fango lisato termicamente evitando di sovraccaricare la linealiquami, ma anzi trasformandolo in energia sottoforma di biogas.Accanto a questi benefici gestionali ce n’è uno altrettanto importante di natura impiantistica: ilBiothelys® consente di ridurre il volume di digestione anerobica del 70% rispetto a un proces-so convenzionale, grazie alla combinazione di due effetti:– Accelerazione della metanogenesi: riduzione del tempo di permanenza da 20 a 10 giorni;– Diminuzione della viscosità del fango: possibilità di alimentare il digestore con un fangodecisamente più concentrato.La idrolisi avviene in 2 linee (2 reattori/cad) in cui avvengono principalmente le seguenti fasiper un tempo totale di circa 150 minuti per linea:– Fase 1 Caricamento fango – durata 25 minuti: Il reattore 1 si trova a pressione atmosferica eviene riempito per metà del suo volume da una normale pompa volumetrica.– Fase 2 Ingresso vapore di flash – durata 20 minuti: Il reattore 1 riceve un flusso di vaporeproveniente dal reattore 2, che si trova nella fase successiva a quella di reazione. Questo flussopreriscalda il reattore 1 fino ad una temperatura di circa 87°C. La pressione all’interno delreattore continua ad essere atmosferica.– Fase 3 Ingresso vapore vivo – durata 25 minuti: finita la fase di flash, il riscaldamento delfango continua mediante iniezione di vapore vivo proveniente da una caldaia, a 190°C e 12 bar.Quando il reattore 1 raggiunge le condizioni operative dell’idrolisi (165°C e 8 bar), l’iniezionedi vapore si arresta– Fase 4 Reazione – durata 30 minuti: questa è la fase in cui avviene l’idrolisi vera e propria. Ilreattore resta isolato con tutte le valvole chiuse nelle condizioni operative sopra descritte.– Fase 5 Uscita vapore di flash – durata 20 minuti: il reattore 1, caldo e in pressione, vienemesso in comunicazione, mediante un gioco di valvole automatiche, con il reattore 2, nel frat-tempo riempito con fango fresco e a pressione atmosferica. Di conseguenza si crea un passag-gio di vapore tra i due, che raffredda e depressurizza il reattore 1, fino a circa 110°C e 2 bar, escalda il 2 fino a 87°C.– Fase 6 Svuotamento – durata 25 minuti: il reattore 1 viene messo in comunicazione con ilserbatoio di scarico, previa apertura della valvola di sfiato. Grazie alla differenza di quotageodetica avviane il trasferimento del fango idrolizzato al serbatoio di scarico..– Fase 7 Pausa – durata 5 minuti: il ciclo del reattore 1 è finito. Prima di procedere al carica-mento di fango fresco e quindi all’inizio di un nuovo ciclo, viene aperta la valvola di sfiato delreattore, in modo da assicuraci che la pressione al suo interno sia atmosferica.Il ciclo della linea 2 è identico a quello della linea 1.Nell’impianto di Monza sono installate 2 caldaie (1+1R) da 4 ton/h cadauna, complete diimpianto di osmosi inversa sull’acqua di rete da evaporare.Considerato il consumo di vapore di ogni fase di iniezione di vapore vivo, pari a 2,24 ton/h, econsiderato che queste fasi sono 4 per ciclo (1 per reattore) e che durano 25 minuti ciascuna, ilconsumo giornaliero di vapore si calcola è pari a:– consumo di vapore vivo durante un ciclo di idrolisi (durata 150 minuti) è pari a 3,73 t/ciclo.– consumo giornaliero di vapore per l’intero impianto 36 t/d.– Il calore necessario per produrre questo quantitativo di vapore è pari a 28.000.000 kcal/d.

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– Considerando un rendimento complessivo pari all’85% e un potere calorifico del biogas di5.500 KCal/Nm3, si ottiene un consumo giornaliero di biogas per la produzione di vapore paria 5.100 Nmc/d.Il processo Biothelys® prevede poi, a valle dell’idrolisi termica, la realizzazione di un tratta-mento di digestione anaerobica monostadio.L’impianto di Monza ha inserito due digestori primari da 7.000 mc.Visto che il flusso di fango avviato al trattamento è composto da fango biologico preidrolizzatoe da fango primario preispessito, ed il tempo di digestione minimo per entrambe queste tipo-logie di fango è pari a 10 giorni, si utilizza di uno solo dei due primari corrispondente ad untempo di permanenza di: 7.000 [m3]/ 504 [m3/d] = 14 [d]Per garantire una miscelazione adeguata all’interno del digestore è stato installato un diversosistema di miscelazione (gas mixing) completamente automatizzato per la gestione in ingresso– uscita di biogas e fango. Quest’ultimo in uscita dovrebbe possedere le seguenti caratteristi-che:– Rendimento di abbattimento dei solidi sospesi totali: 55,4%– Rendimento di abbattimento dei solidi sospesi volatili: 71,2%– Riduzione del rapporto solidi sospesi volatili/solidi sospesi totali Prima del trattamento: 69,5%Dopo il trattamento: 44,9%Il biogas prodotto dalla digestione anaerobica è previsto pari a circa14.000 Nm3/d. Ipotizzan-do di bruciare in caldaia tutto il biogas necessario a produrre il vapore, ne risulterebbe unesubero di:14.000 – 5.100 = 8.900 Nm3/d – corrispondenti a circa 50.479.000 Kcal/d, e quindi a 6.082Nm3/d di metano, oppure a 20.544 KWh/d di energia elettrica prodotta più 23.479 kWh/d dienergia termica recuperata.I primi dati relativi all’avviamento delle opere, registrano un notevole incremento di produzio-ne del biogas. Per la conferma dei dati progettuali occorre attendere almeno 4 – 6 mesi, ovverola messa a regime di tutta la filiera di trattamento fanghi.

ConclusioniIl sistema combinato di lisi termica e digestione anaerobica dovrà confermare a Monza chenell’impianto a pieno regime oggetto della presente relazione, quanto risultato dalle campagnesperimentali di laboratorio e prototipo, si ha riscontro dei risultati descritti, sia sulla qualità delfango, sia sulla produzione di biogas.La produzione di biogas è fattore che apre un capitolo fondamentale nel quadro della soluzio-ne discussa: l’ottimizzazione del suo uso. Dovrà essere confermato che il recupero di energiadal biogas prodotto è più che sufficiente a soddisfare le esigenze energetiche del sistemaBiothelys®, lasciando ancora un’aliquota residua che può essere convenientemente sfruttataper le esigenze impiantistiche di Monza (ad esempio essicamento fanghi).

Bibliografia[1] Graja S., Chauzy J., Fernandes P., Patria L., Cretenot D. (2004) “Enhanced anaerobic treatment ofWWTP sludge: an efficient way towards sludge minimization”. Proceedings of the WEFTEC’04 Conf.,New Orleans, USA.

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Utilizzo di azionamenti in CorrenteContinua per l’efficientamento

energetico

Marco Cordeddu [email protected], Andrea Tronci, Alessandro Angius –ENAS Ente Acque della Sardegna, Cagliari

RiassuntoPresso l’impianto di sollevamento Cixerri, entrato in esercizio nel 1987 nel comune di Uta (CA),costituito da 4 pompe centrifughe ad asse verticale ciascuna di prevalenza 33 m, portata variabile,in funzione del numero di Giri del motore, da 350 a 1700 l/s, accoppiate a un motore in CC da495kW 750 g/min, 580V, 845A è stata condotta un’attività di monitoraggio e studio per l’effi-cienza energetica.Tale attività ha portato all’installazione di un nuovo azionamento per il controllo della velocitàdel motore in corrente continua che ha permesso di sfruttare tutto il campo di funzionamentodella pompa individuando i punti di funzionamento a migliore efficienza energetica e ottenendodei miglioramenti di qualche punto percentuale con significativi risparmi di consumo energeticosia per il miglioramento del rendimento che per la riduzione dell’energia reattiva assorbita dallarete.

SummaryThe pumping station of Cixerri, that makes part of the town of Uta (CA), became operational in1987; it consists of 4 vertical centrifugal pumps and each of them has 33 m head, variable flow,depending on the number of revolution of the engine, from 350 to 1,700 m3/s. This pump,coupled to a DC motor from 495kW to 750 g / min, 580V, 845A. In this station has been conduct-ed a monitoring study for energy efficiency.This kind of activity has led to the installation of a new drive for speed control of DC motor thathas the permission to use the full range of pump operating points. It helped to improve energyefficiency and to gain a few percentage points with significant savings in energy consumption andimproved the yield for the reduction of the reactive energy absorbed by the network.

1. IntroduzioneL’Ente Acque della Sardegna gestisce gli impianti di sollevamento dell’acqua ad uso multiset-toriale (potabile ed irrigazione) di tutta la Regione Sarda. In particolare a Uta presso la DigaCixerri è presente un impianto di sollevamento costituito da 4 pompe centrifughe ad asseverticale ciascuna di prevalenza 33 m portata variabile, in funzione del numero di Giri delmotore, da 350 a 1700 l/s, accoppiate a un motore in CC da 495kW 750 g/min, 580V, 845A.L’impianto è entrato in funzione nel 1987 e da allora ha sempre funzionato con una limitazionelegata alla massima velocità di 550 g/min contro una velocità nominale dei motori di 750 g/min. Negli anni non ci si è mai posti il problema di modificare questa impostazione dovuta alle

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condizioni di funzionamento presenti al momento del collaudo nonostante dall’esame dellecurve caratteristiche delle pompe risultava opportuna tale modifica sinchè gli stessi aziona-menti sono diventati obsoleti e non è stato più reperibile alcun tecnico in grado di modificarela limitazione del numero di giri imposta dagli azionamenti.L’assetto particolare del sollevamento è dato dal fatto che lo stesso può prelevare l’acqua diret-tamente dalla diga del Cixerri con una escursione dell’altezza geodetica variabile da 19 a quasi31 m con una determinata curva di carico rappresentata nella fig.1 o dal sifone con una escur-sione dell’altezza geodetica variabile da 17,70 a 19,10 m con una differente curva rappresentatanella fig.2. La curva caratteristica della pompa è riportata invece nella fig.3. Nella fig. 4 èrappresentato lo schema idraulico del sollevamento.

Fig. 2 – Curva di carico dell’impianto di sollevamento dell’acqua prelevata dal sifone.

Fig. 1 – Curva di carico dell’impianto di sollevamento dell’acqua prelevata dalla diga Cixerri.

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Fig. 3 – Curva caratteristica della pompa.

Fig. 4 – Schema idraulico del sollevamento.

Nel 2010 in seguito alla decisione di sostituire l’azionamento della pompa n.1 non funzionantea causa di un corto circuito avvenuto internamente all’azionamento si è è potuto procedere adun attento monitoraggio dell’impianto che ha evidenziato diversi aspetti di convenienza eco-nomica dovuti ai miglioramenti di efficienza energetica che ne sono scaturiti.

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2. RelazioneLe quattro pompe del sollevamento sono state installate negli anni 90 e azionate da quattrosistemi elettronici in corrente continua per il controllo della velocità. Di questi azionamentinon si ha nessun manuale d’uso o istruzione per la loro configurazione. In particolare uno degliazionamenti era inutilizzato dal 2004 dopo che un corto interno al quadro in seguito alla pre-senza di un topo l’aveva messo fuori uso. Vani sono stati i tentativi di ripristino dell’azionamen-to per mancanza di assistenza e pezzi di ricambio.Essendo i quadri esistenti obsoleti l’amministrazione prima di affrontare la soluzione dell’ac-quisto di un nuovo azionamento in corrente continua aveva ipotizzato l’installazione di unmotore nuovo in corrente alternata e un azionamento nuovo in corrente alternata. Tale ipotesivenne abbandonata in seguito alla individuazione nel mercato di azionamenti in Corrente Con-tinua abbastanza innovativi e performanti. Tra l’altro il costo, per effettuare l’intervento l’ac-quisto e l’installazione di un azionamento in CC per il controllo elettronico della velocità era di30-40.000,00 euro contro il costo relativo all’acquisto ed all’installazione di un inverter e unmotore in CA di pari potenza che era stato stimato in 90.000,00 euro.La fase progettuale si è incentrata sul dimensionamento innanzitutto elettrico in modo da otti-mizzare il funzionamento delle pompe che funzionavano di norma con velocità massima pari a550 giri al minuto contro i 750 nominali. Grazie al contributo del costruttore dell’azionamento siè potuto verificare che i dati di targa dei trasformatori dedicati per ciascun motore erano sbagliatiinfatti essi erogano a vuoto una tensione pari a 500V contrariamente al dato di targa di 400V.Un particolare rilevante è stato la possibilità di personalizzare la realizzazione dell’azionamen-to in modo tale da poter essere inserito al posto dell’azionamento esistente da sostituire. Lostudio preliminare con il nostro partner sulle prestazioni dell’azionamento nel campo comple-to di variazione della velocità del motore ha permesso di poter eliminare definitivamente ilrifasamento grazie alle prestazioni altamente performanti previste con il nuovo azionamento.Ad installazione avvenuta con il personale dell’ente si è potuto realmente apprezzare il miglio-ramento significativo dovuto al nuovo azionamento:– ottimizzazione degli spazi è stata studiata una soluzione personalizzata che ha permesso l’in-serimento dell’azionamento negli spazi esistenti riducendo in modo significativo l’ingombro inaltezza ed in profondità e mantenendo la dimensione della larghezza;– la possibilità di non utilizzare il rifasamento ci permetterà di recuperare ulteriori spazi all’in-terno del sollevamento;– sfruttamento efficiente di tutta la potenza del trasformatore, del motore e della pompa rag-giungendo finalmente la velocità nominale del sistema motore pompa.– grazie all’aumento del range di velocità e l’ottimizzazione del controllo si è potuto raggiunge-re livelli eccellenti di regolazione ed effcientamento energetico.Il trasformatore è stato utilizzato, in fase di prova, per tutta la sua potenza; per ora, non avendola certezza dei dati di targa, si è provveduto a limitare la velocità massima a 650 giri al minuto.Questa regolazione ha comunque portato ad un incremento di 400-500 l/s della portata massi-ma della pompa azionata dal nuovo sistema ottimizzando la regolazione complessiva del solle-vamento che sino ad oggi permetteva una portata massima di 1100 l/s per ogni pompa. Attual-mente vista l’incertezza nei dati del trasformatore si è preferito procedere con cautela e nonspingere al massimo la velocità essendo soddisfatti dei miglioramenti ottenuti.

2.1 Prove di efficienzaInstallato l’azionamento in CC si è dunque proceduto alle prove di rendimento. Si è constatatoche con i valori dell’invaso attuali la prevalenza della pompa può variare da 11 a 21 m a secon-da delle soglie impostate per il carico del torrino.Portando il torrino a scarico si potuto constatare che a 550g/min la pompa è decisamente fuoricurva tanto da fornire un rendimento complessivo misurato sull’interruttore generale del solle-

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vamento del 33% portando invece la pompa a 650 g/min si arriva anche al 60% di rendimento.La seconda serie di prove è stata eseguita facendo riferimento al funzionamento standard delsollevamento “a soglie” con una escursione del carico del torrino che faceva variare la preva-lenza da 11 a 16m. In questo caso il rendimento complessivo misurato come sopra sull’inter-ruttore generale dava dei valori di rendimento medi durante il riempimento del torrino dicarico variabili da 0,41 a 0,5 a seconda della pompa in esercizio. Per l’esattezza sulle pompeazionate dai vecchi azionamenti con l’impostazione non modificabile del numero di giri massi-mi del motore si è rilevato un rendimento variabile da 0,47 a 0,5 mentre la pompa con il nuovoazionamento ha fornito un valore di rendimento pari a 0,41.L’esecuzione invece della prova di funzionamento della pompa n.1 a 650g/min ha portato arilevare un rendimento globale di 0,47 ovvero un incremento del rendimento di 6 punti per-centuale.

2.2 Risparmi conseguiti e conseguibiliDai dati storici del sollevamento rilevati dal 2004 al 2010 si comprende come il funzionamentoè stagionale in funzione della presenza d’acqua nei bacini determinati dalla variabilità deglieventi piovosi e dalla richiesta dell’utenza dei sistemi asserviti dal sollevamento e varia da unminimo di 3.110.445 m3 del 2005 ad un valore massimo di 19.839.022 del 2008, di 13.925.196m3 nel 2004 ed un valore in condizioni standard di circa 7.500.000 m3 negli anni restanti comeriportato nella fig.5.

Fig. 5 – Andamento dei volumi trasferiti dal sollevamento.

Dalle prime analisi effettuate ipotizzando di far continuare a funzionare il sistema di carico deltorrino a soglie si evince che il risparmio conseguibile facendo funzionare le pompe a 650 g/mtenuto conto del dato di miglioramento di 6 punti percentuali può variare da 7000,00 euro7anno per gli anni standard sino a oltre 18000,00 euro negli anni di maggior utilizzo. In taleanalisi economica non si è tenuto conto del risparmio dovuto al miglioramento del fattore dipotenza e dell’ulteriore risparmio che si avrebbe aumentando ulteriormente il numero di girisino a 750g/min.

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2.3 Ulteriori avanzamentiLe ulteriori prove in programma da parte dell’Ente sul sollevamento porteranno alla verificadell’utilizzo dei trasformatori esistenti per la massima potenza. Di conseguenza verranno indi-viduati i punti di funzionamento a maggior efficienza energetica. Con l’utilizzo del PLC, cheattualmente viene utilizzato per la regolazione del livello del torrino nel funzionamento conportate superiori a quelle attuali quando lo stesso sollevamento alimenta l’impianto di solleva-mento di Macchiareddu, si prevede di ottimizzare in modo automatico la scelta del livello dicarico del torrino e della velocità delle pompe per garantire i risparmi energetici desiderati.

ConclusioniIl sistema di regolazione costituito da azionamenti in corrente continua ha permesso di recupe-rare un motore ancora in ottime condizioni già oggetto di una revisione e ottenere migliora-menti significativi nella gestione dell’impianto di sollevamento, di sfruttare tutta la curva difunzionamento della pompa validando un investimento che nel giro di 5 anni, nella peggioredelle ipotesi permette il ritorno dell’investimentoMentre proiettando gli stessi volumi d’acqua erogati negli anni precedenti legati alla stagiona-lità dei sollevamenti si avrebbe il ritorno economico per l’acquisto dei restanti tre azionamentiin 10,5 anni.Questa attività inoltre per l’Ente è stata l’apripista di una metodologia di analisienergetica puntuale dei sollevamenti. Infatti i 38 sollevamenti presenti in tutta la Sardegna conun consumo complessivo medio annuo di circa 4GWh gestiti dall’Ente saranno oggetto del-l’analisi del rendimento con misure puntuali per determinarne le corrette azioni di migliora-mento dell’efficienza energetica sia dal punto di vista gestionale che da quello dell’utilizzo dinuova tecnologia negli azionamenti, nei motori e nelle pompe.

BibliografiaPer il presente lavoro non sono disponibili riferimenti bibliografici. Il documento, infatti, tratta del-l’esperienza diretta su un impianto di sollevamento con applicazioni peculiari che non fanno riferimentoad elementi di letteratura.

Fig. 6 – Risparmio economico sui consumi degli anni precedenti.

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Riduzione dei consumi energetici nellastazione di pompaggio e distribuzione di

acqua potabile di CampoverdeAprilia (LT)

Andrea Lanuzza [email protected], Pasqualino Grossi, Stefano Carnevale –Società Acqualatina S.p.A, Latina

RiassuntoL’analisi qui di seguito riportata concerne interventi di ottimizzazione del funzionamento dellastazione di rilancio idropotabile situata nel comune di Aprilia (LT).Prima dell’implementazione di sistemi automatici di controllo delle pressioni di distribuzione,ogni tipo di regolazione veniva affidato all’esperienza degli operatori ed attraverso l’interpretazio-ne delle letture di strumentazione analogica (manometri/pressostati) e procedure di marcia/arre-sto elettropompe.Da qui l’esigenza di analizzare l’impianto e verificare la convenienza dell’introduzione di un di-spositivo VFD.Oltre all’atteso effetto di saving energetico e di miglioramento della qualità del servizio, la soluzioneimplementata (budget complessivo 46.08 k�) contiene aspetti innovativi dal punto di vista contrat-tuale: per la prima volta in Acqualatina, la progettazione – fornitura ed esecuzione dei lavori oggettodi investimento sono stati effettuati con il cosiddetto “Finanziamento Tramite Terzi”.La ditta fornitrice si è fatta pertanto carico di tutte le spese d’investimento necessarie (comprensi-ve degli oneri finanziari), recuperando tali spese mediante la corresponsione di una rata mensilecui Acqualatina farà fronte utilizzando i risparmi economici che l’Appaltatore s’impegna a garan-tire con il funzionamento del nuovo Impianto realizzato.

SummaryThe aim of this case study is to show the results obtained after some low budget revamping workson the electromechanical equipments of the Aprilia drinking water pumping station.The document will highlight two main aspects of the implementation criteria:– the pressure control and regulation: the previous exploitation of the plant was based on thesolely experience of the operators; any pressure regulation was carried on by manual adjustmentswithout any sort of automation; the objective of the works was therefore the implementation ofVFD (variable frequency device) equipments;– the financing strategy: for the first time, Acqualatina, has outsourced the design and executionof low budget works (as well as the supply of the equipments) to a third part through a financingcontract based on the following assumptions:o all the investment costs were in charge of the third part;o the third part remuneration was based on the system electrical efficiency target.

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1. IntroduzioneLe perdite reali di acqua per una rete acquedottistica dipendono principalmente dai materiali,dall’età delle reti, dalla pressione media di esercizio e dalla sua variazione.Tra le varie cause quella che influisce in modo più sensibile sulle perdite nei sistemi di distribu-zione idrica sono le variazioni di pressione e la frequenza con cui esse si manifestano.Il controllo delle pressioni consiste non solo nelle tecniche di riduzione della pressione maanche nelle tecniche di sostegno della pressione o controllo dell’alimentazione in modo dagarantire una distribuzione di acqua regolare in termini di pressione e di volumi richiesti daiconsumatori.La soluzione per la razionalizzazione delle pressioni è la regolazione zona per zona della super-ficie piezometrica definita dal livello dell’acqua di un serbatoio, dalla quota piezometrica risul-tante da una centrale di sollevamento, da un booster, o da una valvola riduttrice di pressione.In sistemi alimentati con pompaggio diretto è essenziale evitare le variazione brusche dellapressione, originate dalle operazioni di “attacca e stacca” delle pompe. Queste operazioni ac-celerano oltremodo il deterioramento dell’infrastruttura delle reti aumentando significativa-mente il ripetersi di perdite.Per tanto una soluzione sicuramente efficace per evitare quanto sopra e mantenere una pres-sione il più possibile costante in rete, è quella di ricorrere all’uso di un dispositivo di aziona-mento a frequenza variabile VFD (normalmente detto inverter). [1]

2. RelazioneLa centrale di rilancio Campoverde di Aprilia (LT) è stata presa in gestione da AcqualatinaS.p.A nel 2003; in una prima fase la gestione ha mantenuto le stesse identiche condizioni difunzionamento normalizzate utilizzando avviamenti stella triangolo e dei semplici orologi tem-porizzatori, nonché affidandosi all’esperienza degli operatori sul campo per la corretta regola-zione del livello delle pressioni e quindi della conduzione dell’impianto.Di seguito viene riportato lo schema della rete acquedottistica e lo schema di sintesi dellastazione di pompaggio Campoverde per meglio comprendere il suo funzionamento.Si è deciso pertanto di entrare nel merito del funzionamento di tale sito con l’obiettivo diinstallare sistemi variatore di frequenza VFD in grado di:– comportare una miglior utilizzazione delle macchine su cui è installato, quindi minori solle-citazioni dal punto di vista meccanico e termico;– stabilizzare la pressione ad un determinato set-point ottimale e al tempo stesso ridurre iconsumi energetici grazie appunto alla regolazione della frequenza.

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Fig. 1 – Sinottico rete idrica Aprilia-Anzio-Nettuno.

Fig. 2 – Schema di principio impianto di rilancio idrico Campoverde (progetto di intervento).

2.1 Analisi del consumo elettrico – caratteristiche delle pompe e modalità di funzionamento (ANTEintervento)Nel 2009 (anno in cui è stato perfezionato il progetto) la stazione di pompaggio Campoverdeha consumato 1,55 MWh e la bolletta elettrica si è attestata sui 199 k�.

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Quattro pompe venivano utilizzate per addurre risorsa idrica da un serbatoio di accumulo iningresso verso i comuni vicini. Le caratteristiche delle pompe sono dettagliate nella seguentetabella:

Fig. 3 – Riepilogo consumi in termini di kWh/mese, �/mese 2009.

Tab. 1 – Descrizione parametriche delle elettropompe installate.

Tab. 2 – Sintesi funzionamento pompe.

Il controllo notturno ed il controllo pomeridiano determinavano lo spegnimento di una pom-pa (o la pompa 1 o la pompa 2) nel caso due pompe fossero funzionanti durante i periodipredefiniti.Il controllo con timer provocava lo spegnimento di tutte le pompe per 1h30 quando la pressio-ne raggiungeva il setpoint di massima pressione.La misura di pressione veniva effettuata attraverso un pressostato che gestiva la logica ON/OFF delle pompe installato sul collettore di mandata.La pompa 3 veniva utilizzata solo come backup o per scopi manutentivi.Nel complesso è stata dunque osservata una differenza significativa di funzionamento tra imesi estivi e quelli invernali e, di conseguenza, nei rispettivi costi complessivi di gestione.La situazione si è ulteriormente aggravata nel corso del 2010, durante il quale il consumomedio è salito a 107 kWh/mese nei mesi invernali, raggiungendo i 150 kWh/mese nel bimestreestivo di picco; ciò è stato causato da un aumento complessivo del fabbisogno di volumi in retepompati dalla Centrale, che in totale nel 2010 si sono attestati sui 5.924.087 m3 rilanciati in

Come si può osservare dal consumo mensile di elettricità, la richiesta variava (e varia ovvia-mente tuttora) significativamente tra inverno, mezze stagioni ed estate. Pertanto lelogiche di funzionamento della stazione variavano nel corso di questi tre periodi per come quidi seguito meglio dettagliato:

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adduzione (rispetto ai 5.862.889 m3 del 2009) con ripercussioni su pressioni di esercizio piùridotte a parità di infrastrutture primarie.Durante l’ultimo periodo di misurazione effettuato senza VSD (30-31/05/2011) il consumospecifico misurato si è attestato sui 0,2431 kWh/m3, pari dunque a 0,032 �/m3 alla vigentetariffa di 13 c�/kWh.

2.1.1 Valutazione dell’efficienza con l’uso del VFD (ANTE intervento)Per ciascun sistema di pompaggio, l’efficienza è stata valutata prendendo in considerazione irelativi parametri di efficienza della pompa e di efficienza del motore.

Le efficienze del sistema di pompaggio risultavano relativamente alte (70-75%).Nello specifico, relativamente alle elettropompe P1 e P2 in assetto ante intervento si rilevavache: in base all’esperienza una pompa tra le due veniva spenta durante i periodi di bassa richie-sta (circostanza denominata “controllo notturno” o “controllo pomeridiano”), in parallelo, untemporizzatore veniva usato per spegnere entrambe le pompe per 1h30 quando la pressionedell’acqua raggiungeva un set-point di pressione massima (7.5 bar).Durante il giorno, il personale in sito solitamente osservava una pressione di 6.8-7 bar nellemezze stagioni e di 7-7,5 bar nei mesi invernali.Durante l’estate era frequente che la pressione si riducesse a 6 bar nei periodi di picco dirichiesta. Ciò faceva pensare che la rete potesse essere mantenuta a 6 bar anche durante l’inver-no, utilizzando a tale scopo un controllo mediante VFD – adatto a sostituire tutti i controlliattuali (timer, controllo notturno/pomeridiano) – e calcolando un possibile risparmio di 22.560�/anno (cfr Fig.2).Il risparmio poteva essere ulteriormente migliorato se si fosse riusciti a ridurre maggiormentela pressione di rete. I risultati attesi dall’investimento vengono pertanto riportati nella tabellaseguente:

Fig. 4 – Efficienza delle tre elettropompe installate.

Tab. 3 – Dati investimento riguardante le pompe P1 e P2.

Per quanto riguarda la pompa 4, utilizzata esclusivamente durante il periodo estivo, i dati diprogetto evidenziavano invece che l’adozione di un dispositivo VFD per mantenere la pressio-

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ne di rete a 6 bar, avrebbe comportato un risparmio non trascurabile ma con un pay-backeccesivo, sintetizzato nella tabella seguente; tale risparmio risultava piuttosto basso poiché lapompa 4 lavora normalmente a pieno carico durante il giorno, il che limitava il beneficio di uncontrollo tramite VFD.

Tab. 4 – Dati investimento per la pompa P4.

2.2 Installazione e messa in esercizio sull’impianto (POST intervento)Successivamente all’installazione delle apparecchiature è stata approntata la misura dei para-metri energetici per la definizione dei risparmi effettivi, secondo quanto previsto dal contratto.Il test è stato effettuato solo a partire da Maggio 2011 e quindi la sintesi dei risultati evidenziai soli benefici relativi al periodo delle “mezze stagioni”.In sintesi vengono riportate le condizioni di misura in fase di esercizio (2011 – POST interven-to) le quali evidenziano alcune differenze rispetto alle effettive condizioni di esercizio in faseprogettuale (2009 – ANTE intervento):

Post intervento - 2011 Ante intervento - 2009

Controllo notturno escluso dalle 23:00 alle 5:00

Controllo pomeridiano No No

Controllo con Timer: Plim

6 bar 7,5 bar

Controllo con Timer: TPAUSA

30 minuti 1h 30min

(per le diverse tipologie di controlli cfr. paragrafo 2.1)Suddette condizioni sono state applicate sia alla misura con VSD che a quella senza; di seguitoi risultati ottenuti:

Tab. 5 – Riepilogo misure con e senza VFD (valutazioni Schneider).

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Le valutazioni elaborate dal fornitore evidenziano, per il solo periodo di “mezza stagione” unsaving pari a 87.608,79 kWh/anno rispetto alla situazione senza VFD; suddetto risparmio,proiettato alla tariffa energetica attuale nel corso dell’intero sottoperiodo, comporterebbe unrisparmio di 11.564 �/anno.Occorre in verità evidenziare alcune contro-deduzioni effettuate da Acqualatina rispetto allaTab.5, basate essenzialmente su alcune criticità emerse tra analisi di progetto e condizioni ef-fettive di esercizio post- installazione:– l’esclusione dei campioni presi in fase di valutazione dei consumi ante intervento, tali cam-pioni risultavano corrispondere ai periodi in cui le pompe erano in stato di fermo per il rag-giungimento del set-point stabilito mediante il controllo con Timer;– il valore di set-point inizialmente impostato a 5,3 bar è risultato insufficiente al carico richie-sto in rete ed è stato portato a 5,5 bar nelle ore di punta, di fatto i rispettivi campionamentisono stati esclusi dalla valutazione;– per il controllo con timer sono state impostate pause da 30 min anziché da 1h30 (valoresettato nel funzionamento ante intervento).Abbiamo per contro “ricavato” delle conclusioni alternative pur escludendo di fatto dalla va-lutazione i campionamenti sui periodi di pausa delle elettropompe che ci portano a pensare diottenere un risparmio complessivo pari a 65.623 kWh/anno e quindi 8.662 �/anno, giustifi-cando questa scelta con una migliore qualità della pressione ottenuta in rete, grazie alla costan-te modulazione/controllo della pressione in uscita sul valore impostabile, oltre che un miglio-ramento delle condizioni di esercizio, date dalla continua conduzione delle elettropompe adun minor numero di giri rispetto alla condizione ante intervento in cui si verificavano durate lagiornata diversi fermi macchina dovuti proprio all’aumento di pressione e quindi supero delset-point con conseguente ri-discesa immediata della pressione e quindi ripercussioni sulla retedi distribuzione.

ConclusioniIn sintesi, pur ritenendo che le ipotesi di calcolo sulle misure effettuate in campo siano da“rivalutare” in modo da prendere in considerazione alcuni aspetti critici legati al reale funzio-namento dell’impianto, le conclusioni di Acqualatina evidenziano risultati interessanti, conriduzioni del consumo specifico (rapporto tra kWh e m3 prodotti) del 11,4% (dai 0,2431kWh/m3 ante intervento ai 0,2154 kWh/m3 post intervento)Ai suddetti risparmi (valutazioni su 112gg/anno) vanno poi addizionati ulteriori e maggioririsparmi che si potranno certamente ottenere nel periodo denominato “funzionamento inver-nale” in cui il livello di set-point di pressione potrà essere ulteriormente ridotto.Oltre ai temi specifici legati al risparmio energetico, riteniamo opportuno qui di seguito sinte-tizzare anche i seguenti benefici ottenuti:1. l’aspetto contrattuale di questo tipo di investimento, in base al quale il corrispettivo dovutosarà restituito in forma di rate il cui importo verrà sottoposto a rettifica in esito al RisparmioEnergetico effettivamente conseguito; il numero e l’importo delle rate mensili stimate in faseprogettuale (nella misura del 100% del risparmio stimato a decorrere dal riavvio dell’impian-to), sarà aggiornato all’esito dell’ultima delle 4 misurazioni previste, in funzione di criteri spe-cifici ben dettagliati all’interno del contratto (per rettifica e conguaglio sul risparmio realmentevalutato);2. ottenimento di titoli di efficienza energetica (TEE) quantificabili in circa 26 Tep/anno pariad un ricavo di circa 2.500 �/anno per cinque anni consecutivi.

Bibliografia[1] A. Capozza, “Efficienza degli utilizzi elettrici nell’industria: Motori ad alta efficienza ed azionamentiavelocità variabile”, Incontro con Energy Manager, Milano, Settembre (2006).

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Presentazione del gruppo di lavoro“Gestione impianti di depurazione”

Gruppo di Lavoro “GESTIONE IMPIANTI DI DEPURAZIONE” [email protected] –Università degli Studi di Brescia, Brescia

RiassuntoNel maggio 1998, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Brescia, si è costituito il GRUP-PO DI LAVORO sulla GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE, coinvolgendo siaricercatori universitari sia numerosi tecnici gestori di impianti, con l’obiettivo di studiare le tema-tiche più importanti sulla gestione degli impianti di depurazione, attraverso un’iniziativa aventecarattere di continuità.

SummaryThe working group on treatment plant management was established in 1998 at the Faculty ofEngineering, University of Brescia, involving both academic researchers and many technical plantoperators with the aim of studying key issues about management of wastewater treatment plants,with regular meetings and activities. RelazioneNel maggio 1998, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Brescia, si è costituito ilGRUPPO DI LAVORO sulla GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE (che,di fatto, ha avuto origine dal 3° Seminario di Studio in Ingegneria Sanitaria-Ambientale “Lagestione e l’upgrading degli impianti a fanghi attivi”, Brescia, Facoltà di Ingegneria, 4 e 5dicembre 1997), coinvolgendo sia ricercatori universitari sia numerosi tecnici gestori di im-pianti, con l’obiettivo di studiare le tematiche più importanti sulla gestione degli impianti didepurazione, attraverso un’iniziativa avente carattere di continuità.Durante i primi due anni di attività, il Gruppo di lavoro si è occupato di diverse problematicheinerenti la gestione degli impianti di depurazione municipali. La rielaborazione di tutto ilmateriale raccolto si è concretizzata nella pubblicazione del volume “La gestione degli impiantidi depurazione delle acque di scarico”, edito da Il Sole 24 Ore (ottobre 2000).Un’altra importante tematica di cui il Gruppo di lavoro si è occupato è rappresentata dalcapitolato d’oneri per la gestione degli impianti di depurazione. Anche in questo caso, il lavo-ro è approdato ad una proposta che è stata pubblicata, come inserto speciale, sul n. 7 (2001)della rivista “Ambiente & Sicurezza” de Il Sole 24 Ore.L’attività del Gruppo di lavoro, che nel frattempo ha visto l’adesione di numerosi altri tecnicie ricercatori (oggi i partecipanti sono oltre 200), si è poi rivolta verso l’approfondimento dinumerose altre tematiche di attualità ed interesse.Nel corso del 2002 si è concluso il lavoro (che ha preso avvio nel gennaio 2000) relativo agliimpianti di depurazione che ricevono significativi contributi in termini di acque reflue indu-striali (includendo in questa “categoria” sia gli impianti municipali che trattano liquami con

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importante componente industriale, sia gli impianti a servizio di consorzi industriali), che haportato alla pubblicazione del volume “La gestione delle acque industriali”, edito da Il Sole 24Ore (gennaio 2003). Nel 2003 è invece terminata l’attività del sottogruppo che si è occupatodegli impianti di trattamento rifiuti liquidi, concretizzatasi nella pubblicazione del Manuale diIngegneria sanitaria-ambientale ”La gestione degli impianti di trattamento di rifiuti liquidi”,edito da CIPA nel maggio 2005.Nel settembre 2002 sono stati avviati cinque nuovi sottogruppi, che hanno affrontato i seguen-ti argomenti:– il trattamento e smaltimento dei fanghi di depurazione, conclusosi con la pubblicazione delvolume ”L’ottimizzazione del trattamento e smaltimento dei fanghi da depurazione delle acquereflue urbane” (CIPA Editore, giugno 2004);– le problematiche concernenti le acque destinate al consumo umano, che ha portato allastesura del volume ”Acque ad uso umano: dalle acque di rete a quelle confezionate”, edito daCIPA nel dicembre 2005. Il sottogruppo ha successivamente affrontato due ulteriori temati-che: l’influenza dei sistemi di distribuzione sulla qualità delle acque potabili (che ha portatoalla pubblicazione del volume “Influenza dei sistemi di distribuzione sulla qualità dell’acquapotabile”, Aracne Editrice, settembre 2007) e la rimozione dell’arsenico dalle acque ad usoumano (che si è concretizzato nella pubblicazione del volume ”L’arsenico nelle acque destinateal consumo umano – Esperienze e applicazioni delle tecnologie di rimozione dell’arsenico e aspet-ti gestionali”””””, Ed. Flaccovio, febbraio 2011);– la gestione delle acque meteoriche di dilavamento, che si è concluso con la redazione del-l’omonimo volume (CIPA Editore, novembre 2006);– il riutilizzo delle acque di scarico, che ha portato alla pubblicazione delle monografie “Riu-tilizzo delle acque reflue con destinazione d’uso Industriale” (CIPA Editore, ottobre 2007) e“Riutilizzo delle acque reflue industriali per uso interno” (CIPA Editore, novembre 2009);– la certificazione ambientale nell’ambito del ciclo integrato dell’acqua, che si è concretizzatocon la stesura del volume “Ecogestione nel servizio idrico integrato: elementi per l’applicazionedella norma ISO 14001:04” (Aracne Editrice, gennaio 2007).Nel 2007 sono stati avviati inoltre altri due sottogruppi: il primo si è occupato della gestionedei piccoli impianti di depurazione delle acque reflue urbane ed ha pubblicato la monografia“La gestione dei piccoli impianti di depurazione” (CIPA Editore, maggio 2010), il secondo af-fronta il problema degli odori negli impianti di depurazione e nelle piattaforme che trattanorifiuti liquidi.Recentemente, inoltre, hanno preso avvio tre nuovi sottogruppi: il primo si occupa della predi-sposizione di un “Manuale sulle verifiche di funzionalità di impianti e infrastrutture del cicloidrico integrato”, il secondo affronta il tema del risparmio energetico nell’ambito del servizioidrico integrato, il terzo quello dell’autorizzazione integrata ambientale degli impianti di trat-tamento acque.Le attività del Gruppo di Lavoro Gestione Impianti di Depurazione sono aperte a chiunquesia interessato, sia che provenga da aziende private, sia che provenga da Enti pubblici, indipen-dentemente dal campo prevalente di attività (gestione, progettazione, ricerca, controllo ecc.).

Per informazioni:Ing. Mentore Vaccari (030 371.1300)Prof. Giorgio Bertanza (030 371.1301)Sito web: http://dicata.ing.unibs.it/sanitaria/GdL/E-mail: [email protected] – Fax: 030 3711312

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PRINCIPALI PUBBLICAZIONI

Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. La gestione degli impianti diLa gestione degli impianti diLa gestione degli impianti diLa gestione degli impianti diLa gestione degli impianti didepurazione delle acque di scaricodepurazione delle acque di scaricodepurazione delle acque di scaricodepurazione delle acque di scaricodepurazione delle acque di scarico. A cura di C. Collivignarelli, V. Riganti, M. Pergetti, Ed. IlSole 24 Ore, Milano, ottobre 2000.Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. La gestione delle acque di scari-La gestione delle acque di scari-La gestione delle acque di scari-La gestione delle acque di scari-La gestione delle acque di scari-co industrialico industrialico industrialico industrialico industriali. A cura di F. Avezzù, C. Collivignarelli, V. Riganti, Ed. Il Sole 24 Ore, Milano,gennaio 2003.Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. Ottimizzazione del trattamento eOttimizzazione del trattamento eOttimizzazione del trattamento eOttimizzazione del trattamento eOttimizzazione del trattamento esmaltimento dei fanghi da depurazione delle acque reflue urbane.smaltimento dei fanghi da depurazione delle acque reflue urbane.smaltimento dei fanghi da depurazione delle acque reflue urbane.smaltimento dei fanghi da depurazione delle acque reflue urbane.smaltimento dei fanghi da depurazione delle acque reflue urbane. A cura di G. Bertanza, R.Bianchi, M. Ragazzi, Volume Collana Ambiente, Ed. Cipa, Milano, giugno 2004Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. La gestione degli impianti diLa gestione degli impianti diLa gestione degli impianti diLa gestione degli impianti diLa gestione degli impianti ditrattamento di rifiuti liquidi.trattamento di rifiuti liquidi.trattamento di rifiuti liquidi.trattamento di rifiuti liquidi.trattamento di rifiuti liquidi. A cura di C. Collivignarelli, F. Avezzù, V. Riganti, Manuale diIngegneria ambientale, volume 5, Ed. Cipa, Milano, maggio 2005Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. Acque ad uso umano: dalle ac-Acque ad uso umano: dalle ac-Acque ad uso umano: dalle ac-Acque ad uso umano: dalle ac-Acque ad uso umano: dalle ac-que di rque di rque di rque di rque di rete a quelle confezionateete a quelle confezionateete a quelle confezionateete a quelle confezionateete a quelle confezionate. A cura di C. Collivignarelli, S. Sorlini, Volume CollanaAmbiente, Ed. Cipa, Milano, dicembre 2005Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. La Gestione delle acque meteo-La Gestione delle acque meteo-La Gestione delle acque meteo-La Gestione delle acque meteo-La Gestione delle acque meteo-riche di dilavamento.riche di dilavamento.riche di dilavamento.riche di dilavamento.riche di dilavamento. A cura di G. Bertanza, S. Papiri, Manuale di Ingegneria ambientale,volume 5, Ed. Cipa, Milano, novembre 2006Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. Ecogestione nel servizio idricoEcogestione nel servizio idricoEcogestione nel servizio idricoEcogestione nel servizio idricoEcogestione nel servizio idricointegrato: elementi per l’applicazione della norma ISO 14001:04integrato: elementi per l’applicazione della norma ISO 14001:04integrato: elementi per l’applicazione della norma ISO 14001:04integrato: elementi per l’applicazione della norma ISO 14001:04integrato: elementi per l’applicazione della norma ISO 14001:04. A cura di R. Canziani, E.Perotto, M. Vaccari, Aracne Editrice, Roma, gennaio 2007Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. Influenza dei sistemi di distribu-Influenza dei sistemi di distribu-Influenza dei sistemi di distribu-Influenza dei sistemi di distribu-Influenza dei sistemi di distribu-zione sulla qualità dell’acqua potabilezione sulla qualità dell’acqua potabilezione sulla qualità dell’acqua potabilezione sulla qualità dell’acqua potabilezione sulla qualità dell’acqua potabile. A cura di C. Collivignarelli, S. Sorlini, Aracne Editrice,Roma, settembre 2007Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. Riutilizzo delle acque reflue conRiutilizzo delle acque reflue conRiutilizzo delle acque reflue conRiutilizzo delle acque reflue conRiutilizzo delle acque reflue condestinazione d’uso industrialedestinazione d’uso industrialedestinazione d’uso industrialedestinazione d’uso industrialedestinazione d’uso industriale. A cura di F. Avezzù, S. Cavallari, M. Anselmi, Volume CollanaAmbiente, Ed. Cipa, Milano, ottobre 2007Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. Riutilizzo delle acque reflue in-Riutilizzo delle acque reflue in-Riutilizzo delle acque reflue in-Riutilizzo delle acque reflue in-Riutilizzo delle acque reflue in-dustriali per uso internodustriali per uso internodustriali per uso internodustriali per uso internodustriali per uso interno. A cura di M. Vaccari, M.C. Zanetti, Volume Collana Ambiente, Ed.Cipa, Milano, novembre 2009Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. La gestione dei piccoli impiantiLa gestione dei piccoli impiantiLa gestione dei piccoli impiantiLa gestione dei piccoli impiantiLa gestione dei piccoli impiantidi depurazionedi depurazionedi depurazionedi depurazionedi depurazione. A cura di F. Avezzù, L. Falletti, V. Riganti, Manuale di Ingegneria Ambientale,Ed. Cipa, Milano, maggio 2010Gruppo di lavoro “Gestione degli impianti di depurazione”. LLLLL’arsenico nelle acque destinate’arsenico nelle acque destinate’arsenico nelle acque destinate’arsenico nelle acque destinate’arsenico nelle acque destinateal consumo umano – Esperienze e applicazioni delle tecnologie di rimozione dell’arsenico eal consumo umano – Esperienze e applicazioni delle tecnologie di rimozione dell’arsenico eal consumo umano – Esperienze e applicazioni delle tecnologie di rimozione dell’arsenico eal consumo umano – Esperienze e applicazioni delle tecnologie di rimozione dell’arsenico eal consumo umano – Esperienze e applicazioni delle tecnologie di rimozione dell’arsenico easpetti gestionali.aspetti gestionali.aspetti gestionali.aspetti gestionali.aspetti gestionali. A cura di C. Collivignarelli, V. Riganti, S. Sorlini, Ed. Flaccovio, Palermo,febbraio 2011

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GIORNATE DI STUDIO3a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale

“LA GESTIONE E L’UPGRADING DEGLI IMPIANTI A FANGHI ATTIVI”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 4-5 dicembre 1997

5a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: aspetti normativi e sicu-rezza”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 9 aprile 1999

7a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: monitoraggio, collaudo everifiche di funzionalità”Facoltà di Scienze MM. FF. NN. – Università dell’Insubria – VARESE, 21 maggio 1999

9a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: upgrading”Centro Convegni AMGA – GENOVA, 11 giugno 1999

10a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: gestione, manutenzione econtrollo”Università Cattolica del Sacro Cuore – PIACENZA, 28 settembre 1999

11a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: trattamento di reflui spe-ciali ed aspetti economici”Centro Congressi Terme di Salice – SALICE TERME (PV), 15 ottobre 1999

12a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: linee guida per conseguirel’efficacia, l’efficienza e l’economicità del servizio”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 10 dicembre 1999

15a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: il trattamento degli scari-chi industriali negli impianti pubblici: aspetti normativi ed amministrativi”Paese (TV), 25 maggio 2001

17a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“SCARICHI DI ACQUE REFLUE IN AREE SENSIBILI: aspetti normativi ed implica-zioni e impiantistiche”Università di Bologna – BOLOGNA, 12 ottobre 2001

18a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“SCARICHI INDUSTRIALI IN FOGNATURA: pretrattamento, collettamento, tarif-fazione”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 8 febbraio 2002

19a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“IMPIANTI DI DEPURAZIONE DI ACQUE DI SCARICO CON SIGNIFICATIVACOMPONENTE INDUSTRIALE: aspetti impiantistici e gestionali”Centro Convegni AMGA – GENOVA, 4 giugno 2002

20a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“IMPIANTI DI TRATTAMENTO DI RIFIUTI LIQUIDI: problematiche gestionali”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 13 dicembre 2002

22a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: ottimizzazione del tratta-mento-smaltimento dei fanghi”Aula del Quattrocento, Università di Pavia – PAVIA, 26 giugno 2003

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23a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“La gestione degli impianti di depurazione: IL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUERISPARMIO IDRICO E RIDUZIONE DELL’IMPATTO SULL’AMBIENTE (DM del12/06/03 n° 185)”Palazzo Cittanova, CREMONA, 20 novembre 2003

24a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 12 dicembre 2003

25a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“ECOGESTIONE NEL SERVIZIO IDRICO INTEGRATO: elementi per una certifi-cazione ambientale”Politecnico di Milano, sede di Como – COMO, 2 aprile 2004

26a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“La gestione degli impianti di depurazione: IL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUEASPETTI IMPIENTISTICI E GESTIONALI”Centro congressi VeronaFiere, VERONA, 16 aprile 2004

27a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“POTABILIZZAZIONE DELLE ACQUE: aspetti normativi, tecnici e gestionali”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 11 febbraio 2005

28a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“GESTIONE DELLE ACQUE METEORICHE DI DILAVAMENTO: un approcciointegrato”Università dell’Insubria, Facoltà di Scienze MM.FF.NN. – VARESE, 6 maggio 2005

29a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“INFLUENZA DEI SISTEMI DI DISTRIBUZIONE SULLA QUALITÀ DELL’AC-QUA POTABILE”Centro Convegni AMGA –GENOVA, 18 novembre 2005

30a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DELLE ACQUE METEORICHE DI DILAVAMENTO NELLEAREE URBANE E INDUSTRIALI”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 3 febbraio 2006

31a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA CERTIFICAZIONE AMBIENTALE DEL SERVIZIO IDRICO INTEGRATO:potenzialità e limiti”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 12 maggio 2006

32a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“IL RISPARMIO IDRICO IN AZIENDA: aspetti impiantistici e gestionali”Centro Incontri Regione Piemonte – TORINO, 14 luglio 2006

33a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“L’ARSENICO NELLE ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO. Nuove tec-nologie di rimozione: esperienze ed applicazione”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 6 luglio 2007

34a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“IL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUE URBANE E INDUSTRIALI”Palazzo Cittanova – CREMONA, 29-30 ottobre 2007

35a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEI FANGHI DI DEPURAZIONE: aspetti tecnici, economici e dipianificazione”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 30 novembre 2007

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36a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEI PICCOLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE”Piacenza EXPO – PIACENZA, 11 aprile 2008

37a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“10 ANNI DI ATTIVITA’ DEL GRUPPO DI LAVORO GESTIONE IMPIANTI DIDEPURAZIONE: prospettive future”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 28 novembre 2008

38a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“L’ARSENICO NELLE ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO: tecnologiedi rimozione e aspetti gestionali”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 10 luglio 2009

39a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“L’ARSENICO NELLE ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO: aspetti sa-nitari, tecnologici e gestionali”Aula Magna del Rettorato – Università della Tuscia – VITERBO, 10 dicembre 2009

40a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“LA GESTIONE DEI PICCOLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: aspetti gestionali”Fieraverona – VERONA, 28 maggio 2010

41a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“VERIFICHE INNOVATIVE PER LA FUNZIONALITÀ DEL CICLO IDRICO IN-TEGRATO E DEL TRATTAMENTO DI RIFIUTI LIQUIDI”Auditorium (Scuole Medie) – MORTARA (PV), 29 settembre 2010

42a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale“GLI ODORI NEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE DELLE ACQUE DI SCARI-CO E DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI LIQUIDI: aspetti tecnici e normativi”Facoltà di Ingegneria – Università di Brescia – BRESCIA, 29 ottobre 2010

43a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale:“LE VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ COME STRUMENTO PER L’OTTIMIZZA-ZIONE DI IMPIANTI E INFRASTRUTTURE DEL SERVIZIO IDRICO INTEGRA-TO”Palazzo Cittanova – CREMONA, 27 gennaio 2011

44a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale:“GESTIONE DEI FANGHI DI DEPURAZIONE: INTERVENTI E PROSPETTIVE”Dogana Veneta – Lazise (VR), 9 giugno 2011

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