FRAZIONAMENTO CON METODO STOWA E

In questo caso sono stati estratti tutti i dati in ingresso e in uscita dall’impianto per gli anni 2017, 2018 e 2019 ottenendo un set di tre anni di dati rappresentativo dell’impianto.

Nella figura sottostante è presente una rappresentazione di un file di calcolo, in cui vengono riassunti i valori delle varie componenti mediate per i vari anni e da cui sono state estratte le frazioni costituenti il COD in ingresso.

Fig. 7.48: Tabella riassuntiva dei valori mediati dei vari componenti in ingresso per i tre anni presi a riferimento.

Fig. 7.49: Valore delle frazioni costituenti il COD

Fig. 7.50: Frazioni costituenti il COD espresse in percentuale

Per la modellazione si è preso in considerazione l’anno 2018 e un valore di portata media oraria di 1935 m3 _{divisa nelle due linee in cui è diviso} l’impianto, per un totale giornaliero di 46440 m3_{. I dati di portata insieme} alle frazioni del COD sono stati inserito in un foglio excel, utilizzando il seguente formato di input.

Fig. 7.51: File Excel per l'inserimento dei dati in input su WEST

Nella prima riga sono riportati i parametri del frazionamento da inserire nel modello, mentre nella seconda riga sono riportate le corrispondenti unità di misura.

A partire dalla terza riga, in ordine, andranno inseriti tutti i valori in ingresso frazionati e poiché si andrà ad eseguire una simulazione di tipo statico tali valori verranno mantenuti costanti per tutti gli istanti temporali.

Inoltre, si è inserito un valore costante di X_P, X_BA, S_O e S_NO di 0,001 g/m3 _{mentre per l’alcalinità S_ALK si è utilizzato un valore di 30 g/m}3_, mentre X_BH viene determinata come il 5% di S_S.

Nella figura sottostante è riportata una rappresentazione del layout della linea acque completa di tutti gli elementi dell’impianto in questione (fig. 7.51). Il lavoro di simulazione però, è stato svolto in riferimento ad una configurazione semplificata, non prevedendo perciò le sezioni che in condizioni di normale funzionamento restano inattive (fig. 7.52).

Fig. 7.50: Layout impianto di Forlì su software WEST

Sono stati perciò inseriti i dati ottenuti dal frazionamento eseguito in precedenza, prendendo come riferimento i valori dell’anno 2018 i quali rientravano, per le varie frazioni costituenti il COD, nei range percentuali tipici di un refluo grezzo civile (fig. 7.50).

La simulazione è stata svolta dapprima, inserendo semplicemente i dati e lasciando andare il modello, così da poter individuare quali sarebbero stati gli andamenti dei principali composti in uscita verso l’effluente e sulla base di questi capire come eventualmente intervenire per il loro controllo, successivamente si sono invece valutate diverse possibilità proprio con lo scopo di assicurare il rispetto dei limiti normativi.

In questa seconda fase si è proceduto infatti, ad inserire degli elementi chiamati “controller” con i quali si impongono come costanti alcune variabili (es. SST, concentrazione di OD, ecc). Si è impostato inoltre, un ricircolo della miscela aerata pari a 1.

Nella figura sottostante è rappresentato il layout dell’impianto nel quale è stato aggiunto un controller per l’ossigeno disciolto in vasca di areazione, garantendo così una concentrazione di 2 mg O2/l.

Al termine del processo di simulazione è possibile notare come il livello di OD si sia mantenuto al valore imposto (vedi fig. successiva 7.54)

Fig. 7.54: Andamento del livello di OD in vasca di aerazione avendo imposto un valore di 2 mgO2/l

Sulla base di questo valore di ossigeno, si hanno i seguenti andamenti per NH4, NO3 e TN (vedi fig. successiva 7.55)

Notiamo come ad una riduzione di ammoniaca (curva in blu) corrisponda un conseguente aumento di nitrati in vasca (curva in giallo), a segnalare l’avvenimento del processo di nitrificazione.

Successivamente si è proceduto ad inserire un controller in grado di regolare la presenza di solidi sospesi totali (SST) e uno per regolare la concentrazione di ammoniaca (NH4) in vasca di ossidazione.

Fig. 7.56: Layout dell’impianto con i controller per OD, NH4 e SST

Relativamente agli SST sono state eseguite varie prove variando il contenuto degli stessi fino ad arrivare al valore ottimale di 2000 mg/l. Per quanto riguarda il contenuto di azoto ammoniacale, questo è stato imposto variabile tra 2 e 4 mg/l. Il suo controller è stato poi collegato a quello dell’ossigeno disciolto; così facendo non avremo più un valore di ossigeno costante ma piuttosto varierà in modo dinamico, garantendo il rispetto dei limiti imposti per l’NH4.

Fig. 7.57: Andamento dell'OD in funzione del contenuto di NH4

Nella figura sottostante possiamo notare come aumentando il ricircolo del mixer liquor fino a cinque volte la portata media entrante, l’azoto ammoniacale viene trasformato in azoto nitrico che a sua volta, pur mantenendo i ricircoli così alti, non viene del tutto rimosso quindi l’N-tot in uscita presenta dei valori sopra i 10 mg/L, contrariamente a quanto avviene nella realtà. Questa situazione anomala è probabilmente correlabile a due fattori, ovvero la calibrazione del modello che prevede la modica correzione dei parametri cinetici dei batteri autotrofi ed eterotrofi e un maggior approfondimento nel frazionamento semplificato del COD.

Fig. 7.59: Andamento dell'azoto con un aumento con un ricircolo pari a 5 volte la portata media entrante

Le metodiche delle cinetiche di reazione durante questa fase di elaborazione non sono state indagate e modificate, mentre si è cercato di agire sul ricircolo del ML e sull’utilizzo di un frazionamento più “spinto”, il quale ha consentito di avere il completo abbattimento dell’azoto ed il rispetto normativo di tutti gli altri parametri.

Fig. 7.60: Valori adottati per le varie frazioni costituenti il COD nel frazionamento più "spinto"