Il Progetto LIFE BIOCLOC: sintesi

Cecilia Caretti– DICEAcecilia@dicea.unifi.it

CONFERENZA FINALEPrato, 23 febbraio 2017

Cecilia Caretti– UNIFI

Progetto BIOCLOC: BIOprocess ControL through Online titrimetry to reduce Carbon footprint inwastewater treatment

Progetto co-finanziato (50%) nell’ambito del Programma LIFE+ della UE

Budget di progetto: 1.196.584 Euro

Durata: 42 mesi (Settembre 2013 - Febbraio 2017)

DATI GENERALI

IL CONTESTO

L'eccessiva presenza di azoto e fosforo nei corpi idrici superficiali provoca problemi

ambientali come l’eutrofizzazione delle acque; ciò favorisce la crescita

incontrollata di alghe e piante acquatiche, che nel tempo provocano la moria di

pesci.

Oggi gli impianti di depurazione devono rimuovere non solo gli inquinanti

organici ma anche i composti dell'azoto e del fosforo.

IL CONTESTO

La rimozione della sostanza organica e dell'azoto negli impianti di depurazione

avviene principalmente per ossidazione biologica in vasche aerate.

Il processo di ossidazione e nitrificazione degli impianti di depurazione delle acque

reflue necessita di un elevato fabbisogno energetico per il sistema di aerazione.

Ciò determina un importante impatto ambientale e rappresenta una delle

principali voci di bilancio economico degli impianti.

IL CONTESTO

La rimozione dell'azoto è il collo di bottiglia nei processi di trattamento biologico

delle acque reflue da un punto di vista tecnico, economico ed ambientale.

Perciò, l'ottimizzazione della nitrificazione diventa fondamentale per garantire

oltre alla qualità dello scarico anche la riduzione del consumo energetico e la

diminuzione dei costi ambientali.

IL PROGETTO BIOCLOC

La gestione del processo di nitrificazione è dunque un aspetto fondamentale ed

una sua ottimizzazione mediante l’utilizzo di tecnologie e protocolli alternativi a

quelli attuali può comportare notevoli vantaggi, sia in termini economici che di

impatto ambientale.

In tale ottica nasce il progetto BIOCLOC

GLI OBIETTIVI

Costruire uno strumento innovativo per il monitoraggio deiprocessi biologici nei processi a fanghi attivi (biosensoreprototipale)

Dimostrare la possibilità di ridurre i costi ambientali edeconomici del trattamento delle acque reflue

Applicarlo nel monitoraggio e controllo delle condizionioperative di un impianto a scala reale (impianto di depurazionedi Calice - Gida SpA)

IL NUOVO STRUMENTO

Titrimetro differenziale per la misura online e in continuo del rateo di nitrificazione

West: competenze per assemblare il

prototipo

Unifi: dimostrata la validità della

tecnica di misura

TITRIMETRO DIFFERENZIALE ON-LINE IN CONTINUO

1. NH4+ + 1,5 O2 NO2

- + 2H+ + H2O + 66 Kcal mol-1 (AOB)

2. NO2- + 0,5 O2 NO3

- + 18 Kcal mol-1 (NOB)

Produzione di ioni H+ e conseguente abbassamento del pH

Dosaggio di soluzione alcalina per il mantenimento del set-point di pH

Rateo di nitrificazione proporzionale al dosaggio di soluzione di soda

Nitrificazione

Si basa sulla titrimetria, cioè sul dosaggio di una soluzione tampone necessaria amantenere il pH costante.

R1 (inibito)R2 (non inibito)

OssidazioneNitrificazione

Crescita e decadimento endogeno

Idrolisi

OssidazioneNitrificazione

Crescita e decadimento endogeno

Idrolisi- = Nitrificazione

Differenza del dosaggio di soda per

mantenere il pHcostante nel reattore non inibito e in quello

inibitoproporzionale al rateo

di nitrificazione

TITRIMETRO DIFFERENZIALE ON-LINE IN CONTINUO

Substrato Substrato Inibente

Due reattori gemelli sia per funzionamento che per componenti

Restituisce in continuo la velocità di nitrificazione permettendo di conoscere in tempo reale lo stato del processo

TITRIMETRO DIFFERENZIALE ON-LINE IN CONTINUO

L’INNOVAZIONE Non esistono strumenti sul mercatoche utilizzano la tecnica dellatitrimetria in continuo. Non esistonosensori alternativi capaci di fornire lastessa informazione, ovvero il massimorateo di nitrificazione.

Refluo civile-industriale da fognatura 39 000 m3d-1

Fosse settiche + Permeato 400 m3 d-1 Percolati

375 m3 d-1

Installazione del titrimetro

IMPLEMENTAZIONE DEL PROTOTIPO

RISULTATI DEL PROGETTO

Implementazione di una nuova strategia di controllo del sistema di aerazione, nonpiù basato su un set point di ossigeno fisso ma sulla reale capacità nitrificante dellabiomassa dell’impianto

titrimetro

Sala quadro

Impianto

Qualità dello scarico

Risparmio energetico

Riduzione emissioni di CO2

Il rateo massimo di nitrificazione, misurato in continuo, permette una calibrazionepiù precisa dei parametrici cinetici della biomassa nitrificante rispetto a quellaeseguita con i convenzionali test cinetici batch

(Batch test)

(Titrimeter)

RISULTATI DEL PROGETTO

Identificazione in breve tempo di eventuali fenomeni di inibizione dellanitrificazione.

Informazioni veloci sulla trattabilità/accettabilità di rifiuti liquidi.

Possibilità di adottare velocemente le necessarie contromisure.

RISULTATI DEL PROGETTO

- A.1 Site definition

- B.1 Design and construction of the prototype

- B.2 Preliminary tests to validate the monitoring strategy

- B.3 Development of processes control strategy

- B.4 Implementation of control strategy on the demonstration site

- B.5 Validation of the performance and optimization of the monitoring and control system

- C.1 Technical, financial and environmental assessment of the impact of the project

- C.2 Socio-economic impact of the project

- D.1 Information to general public and stakeholders

- D.2 Networking

- E.1 Project management

- E.2 Project monitoring

- E.3 After LIFE Communication Plan

LE AZIONI DEL PROGETTO

DISSEMINAZIONE

Sono state realizzate 16 presentazioni orali a convegni nazionali e internazionali

DISSEMINAZIONE

Conferenza: “LAUNCH CONFERENCE BIOCLOC PROJECT” - Prato (Italia), 2 Dicembre 2013;Conferenza: “FESTIVAL DELL’ACQUA 2013” all’interno del workshop “Innovazione tecnologica nella depurazione delle acque: BEST PRACTICES EUROPEE” - L’Aquila (Italia), 10 Ottobre 2013;Conferenza: LIFE SHOWW WORKSHOP “Il trattamento e la gestione dei fanghi di depurazione: stato dell’arte, normativa e innovazione” - Prato (Italia), 8 Maggio 2014;Conferenza: “SETTIMANA DELL’ACQUA 2015” (World Water Day 2015) - Prato (Italia), 26 Marzo 2015Conferenza: IWA SPECIALIST CONFERENCE “Nutrient Removal and Recovery (NRR)” - Danzica (Polonia), 19 Maggio 2015;Conferenza: “FINAL CONFERENCE META PROJECT” - S.Croce sull’Arno - PI (Italia), 18 Giugno 2015;Conferenza: “IWA Conference PRAGUE 2015” - Praga (Repubblica Ceca), 6-9 Settembre 2015;Conferenza: “BEST PRACTICE MINISTERO DELL’AMBIENTE 2015” – Venezia (Italia), 20 Ottobre 2015;Conferenza: “ECOMONDO FAIR 2015” - Rimini (Italia), 3-6 Novembre 2015;Conferenza: “BIOSUR FINAL Conference” - S.Miniato - PI (Italia), 4 Febbraio 2016;Conferenza: “IWA COURSE PALERMO 2016” - Palermo (Italia), 16-19 Maggio 2016;Conferenza: “LIFE PLATFORM MANCHESTER 2016” - Manchester (UK), 24-25 Maggio 2016;Conferenza: “LIFE UNIFI 2016” - Firenze (Italia), 27 Maggio 2016;Conferenza: “SIDISA 2016” - Roma (Italia), 21 Giugno 2016;Conferenza: “IWA ECOSTP CAMBRIDGE 2016” - Cambridge (UK), 30 Giugno 2016;Conferenza: “WEF IWA DENVER 2016” - Denver (USA), 13 Luglio 2016.

NETWORKING

Sono state attivate collaborazioni permamenti con 8 progetti nazionali e internazionali:

• BIOSUR (IT)• META (IT)• IPNOA (IT)• SHOWW (IT)• SANePLAN (ES)• LIVEWASTE (CY)• ROEM+ (ES)• WATERREUSE (ES)

E scambi di informazioni anche con i seguenti progetti:

• ENERWATER PROJECT - H2020 Framework Programme for Research and Innovation | Grant agreement number 644771 - www.enerwater.eu;

• MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - Programma LIFE -www.minambiente.it/pagina/programma-life-2007-2013;

• CARBALA - FP7-PEOPLE-2011 IRSES – Marie Curie Action “International research staff exchange scheme.

NETWORKING

• Conferenza IWA ECOSTP 2014 (Verona), 26 Giugno 2014;• Primo evento networking ECOMONDO 2015 (Rimini), 02-06

Novembre 2015;• Primo workshop BIOCLOC presso DICEA (Firenze), 17 Dicembre 2015;• Secondo evento networking H2O (Bologna), 19-21 Ottobre 2016;• Secondo workshop BIOCLOC presso H2O (Bologna), 21 Ottobre 2016;• ECOMONDO 2016 (Rimini), 9 Novembre 2016;• Incontro all’Universitat Autonoma de Barcelona (Barcellona), 7-8

Febbraio 2017.

Partecipazione a 7 eventi di networking, di cuidue organizzati dal progetto BIOCLOC

.bioclocproject.eu

Grazie per l’attenzione