Scuola Politecnica delle Scienze di Base
Relatore:
Ch.mo Prof. Francesco Pirozzi Allievo:
Fabio Mastroserio Correlatore: matr. 049/1006 Dott. Ing. Antonio Panico
Corso di Laurea in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio
INDAGINE SPERIMENTALE VOLTA A VALUTARE L’EFFICACIA DI PRETRATTAMENTI PER ACQUE REFLUE CONCIARIE AI FINI
DELLA LORO VALORIZZAZIONE A SCOPO
ENERGETICO MEDIANTE PRODUZIONE DI BIOGAS
L’industria Conciaria Italiana
Settore strategico dell’economia italiana
Valore complessivo di 5,3 mld di €
1254 piccole e medie imprese
17949 addetti
Esportazione verso 121 paesi
65 35
% Produzione Europea
Italia Europa
18 82
% Produzione Mondiale
Italia Mondo
Acque di conceria: un problema ambientale
Caratterizzazione media acque di conceria
Trattamenti su acque reflue conciarie
Trattamenti fisici
Trattamenti chimici
Trattamenti biologici (aerobici, fanghi attivi)
Non si utilizza la digestione anaerobica
Digestione Anaerobica: una nuova strada per l’industria concia ria
Refluo conciario non più visto come rifiuto ma come fonte di energia attraverso la produzione di biogas ad elevato contenuto di metano (CH4)
Elevato contenuto di Cromo (III) oltre la soglia inibente
Alta concentrazione di solfuri
Pretrattamenti per la valorizzazione energetica delle acque conciarie in digestione anaerobica
Alcalino (NaOH)
Termico
Ozonizzazione (O
3)
Adsorbimento (bentonite)
Schema di lavoro per la sperimentazione sul refluo conciario
1 • Ricerca dei valori ottimali (solubilizzazione, TVS, cromo)
2 • Avvio dei digestori per le prove BMP
3 • Misura del biogas prodotto
4 • Analisi della composizione del biogas
5 • Valutazione della rimozione di cromo, COD, TS, TVS
Effetto dei Pretrattamenti Alcalini e Termici sulla solubilizzazione della materia organica e sulla rimozione dei solidi
0 5 10 15 20 25
8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11500
Unt 80°C pH.11 ThAlk
Aumento del CODs (&)
Concentrazione CODs (ml/gTVS)
CODs (%) CODs (mg/l)
0 5 10 15 20
80°C pH.11 ThAlk
Efficienza di rimozione dei TS e TVS (%)
TS TVS
0 20 40 60 80 100 120
80°C pH.11 ThAlk
Rimozione % Cromo post pretrattamento
Alcalino con aggiunta di NaOH
Termico con riscaldamento a 80°C
Produzione Biogas per i Trattamenti Alcalini, Termici e Termo-Alcalini
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0 3 9 15 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87
Produzione specifica Biogas (ml/gTVS)
80°C pH11 ThAlk Unt
Risultati post digestione per i trattamenti Termici e Alcalini:
composizione del biogas e rimozione del cromo
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Unpretreated pH11 Thermoalkaline 80°C
Composizione del biogas (%)
CH4 % CO2 %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Unpretreated 80°C pH11 thermoalkaline
Efficienza di Rimozione del Cromo
anaerobic digestion pretreatment
Effetto del pretrattamento di ozonizzazione sulla solubilizzazione della materia organica e sulla rimozione dei solidi
0 5 10 15 20 25 30
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Unpretreated O1 O2 O3
Aumento CODs (%)
Concentrazione CODs (mg/l)
Solubilizzazione sostanza organica
sCOD(%) sCOD (mg/l)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
O1 O2 O3
Efficienza di rimozione di TS e TVS
TS(%) TVS (%)
0 20 40 60 80 100
O1 O2 O3
Rimozione % Cromo post pretrattamento O1 con 0,05gO3/gTS
O2 con 0,10gO3/gTS O3 con 0,15gO3/gTS
Produzione Biogas per il Trattamento di Ozonizzazione
0 100 200 300 400 500 600 700
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108
Produzione Specifica di Biogas (ml/gTVS)
Tempi (giorni)
unpertreated o1 o2 o3
Risultati post digestione per i trattamenti Termici e Alcalini:
composizione del biogas e rimozione del cromo
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Unpretreated O1 O2 O3
Composizione di biogas (%)
CH4 % CO2 %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Unpretreated O1 O2 O3
Efficienza di Rimozione del Cromo
anaerobic digestion pretreatment
Effetti del pretrattamento di adsorbimento con bentonite sulla solubilizzazione della materia organica e sulla rimozione dei solidi
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Unt B1 B2 B3
Concentrazione CODs (mg/l)
Riduzione CODs (%)
Solubilizzazione sostanza organica
CODs (%) CODs (mg/l)
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00
B1 B2 B3
Efficienza di rimozione dei TVS (%)
TVS %
0 20 40 60 80
B1 B2 B3
Rimozione % Cromo post pretrattamento
B1 a pH 6,51 e conc. 300 volte il Cr B2 a pH 5.51 e conc. 250 volte il Cr B3 a pH 6.51 e conc. 300 volte il Cr
Produzione Biogas per il Trattamento di Adsorbimento con Bentonite
0 50 100 150 200 250 300 350 400
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37
Produzione specifica di Biogas (ml/gTVS)
Tempo (giorni)
B1 B2 B3 Unt
Risultati post digestione per il trattamento di adsorbimento con bentonite: composizione del biogas e rimozione del cromo
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Unt B1 B2 B3
Composizione Biogas (%)
CH4 (%) CO2 (%)
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00
C B1 B2 B3
Efficienza di rimozione del Cromo (%)
Pretrattamento Digestione
Confronto tra le produzioni totali e percentuali dei pretrattamenti usati
26
93
48
160
146
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
80 °C pH.11 THAlk O B
Incremento del biogas rispetto al campione non trattato
Produzione Biogas (ml/gTVS)
Biogas % sul Campione Unt
Bilancio economico/energetico
Per la grande varietà
impiantistica utilizzata è piuttosto complesso operare un bilancio tra i costi e i
benefici dei pretrattamenti studiati.
È possibile però, osservare innanzitutto il peso sul bilancio complessivo dei costi legati agli agenti chimici (17%) e quelli connessi alla linea fanghi (34%)
Amm./Finanz .
11% Fognature 1%
Energia 11%
Agenti chimici 17%
CH4 1%
Lavoro 14%
Manutenzion e 5%
Disidrataz./S maltim.
34%
Misti 6%
Rapporto Ricavi/Costi
Confrontando i ricavi a m
3di biogas prodotto con i costi del pretrattamento, solo il
trattamento alcalino a pH11 garantisce un lieve margine di profitto.
Sembrerebbe, dunque, che gli altri pretrattamenti non
risultino convenienti economicamente.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
80°C pH11 ThAlk O B
Confronto Ricavi / Costi (€/m3)
Benefici Costi
