CAG: aspetti di esercizio

Resa depurativa

Filtrazione su CAG

Gli esperimenti pilota e le prime applicazioni su larga scala della filtrazione su CAG mostrano che si tratta di un procedimento adatto all’eliminazione di microinquinanti dalle acque di scarico comunali, in  grado di garantire in modo affidabile una resa depurativa dell’80%. Per un esercizio efficiente della filtrazione su CAG occorre tenere presente in modo particolare due aspetti: un adeguato tempo di contatto a letto vuoto nell’ordine di 20-30 minuti (con basso tasso DOC) e la minima concentrazione DOC possibile nelle acque di scarico in entrata. Tuttavia, considerati i dati ad oggi disponibili, è difficile esprimersi sull’economicità del processo. Ciò dipende in modo particolare dalla frequenza di riattivazione del CAG. In caso di pioggia, la depurativa tende a diminuire, perché diminuiscono sia il tempo di contatto con il CAG che la concentrazione di sostanze nelle acque di scarico. Qui è necessario valutare concetti e modalità operative concreti.

CAG in letto fluido

Con il CAG in letto fluido gli esperimenti pilota e le prime applicazioni su larga scala mostrano che si tratta di un procedimento adatto all’eliminazione di microinquinanti dalle acque di scarico comunali, in  grado di garantire in modo affidabile una resa depurativa dell’80% La resa depurativa richiesta può essere raggiunta anche in caso di pioggia. Dalle prime esperienze emerge che la dose di carbone attivo necessaria in un settore analogo è simile a quella della filtrazione su CAG. Tuttavia, diversamente dalla filtrazione su CAG, il sistema a letto fluido consente una maggiore aggiunta periodica di carbone attivo durante i picchi di carico o in caso di piogge persistenti. È così possibile evitare un eventuale crollo della resa di eliminazione.

Esercizio e supervisione

Filtrazione su CAG

Impronte dell’installazione (a sinistra) e della rimozione (a destra) del CAG presso l’impianto di depurazione di Obere Lutter:

Consegna e installazione del CAG
Rimozione del CAG

Con filtri CAG funzionanti in parallelo bisogna assicurarsi che le singole celle siano messe in funzione in modo scaglionato, per permettere di rinnovare il CAG in modo distribuito e allungando di conseguenza l’intervello di esercizio dei singoli filtri CAG. L’effluente complessivo è dato dalla somma degli effluenti delle singole celle: è dunque possibile rispettare le esigenze depurative, anche se la cella con CAG più vecchio non garantisce più un’eliminazione all’80%, come richiesto. Con questa modalità di funzionamento, all’attivazione e alla disattivazione delle celle, si dovrà verificare che, nella media di lungo periodo, tutte le celle siano alimentate e quindi caricate in ugual misura. La misurazione SAC rappresenta un segnale molto promettente per la supervisione online. Non è tuttavia ancora chiaro se consenta pure di riconoscere meglio il momento in cui rinnovare il CAG rispetto alle analisi periodiche dei microinquinanti.

CAG in letto fluido

Nel caso di CAG in letto fluido, è risultata efficace la supervisione online della capacità depurativa effettuata attraverso la misurazione SAC, che ha consentito di rilevare in modo affidabile eventi di breve periodo, come l’aggiunta periodica di carbone fresco o una variazione della portata in tempo di pioggia. È inoltre necessario monitorare le concentrazioni di TSS in entrata e in uscita dal filtro CAG, poiché un carico eccessivo di solidi sul filtro può sovraccaricare il letto CAG e causare perdite di CAG in uscita. Nell’esercizio su scala reale, una sonda di livello consente il monitoraggio automatizzato dell’altezza del letto di CAG e l’attivazione di un allarme in caso di superamento dell’altezza critica del letto di carbone attivo.

Consumo delle risorse ed impatto ambientale

Nei processi con CAG si consumano in particolare le seguenti risorse:

Il consumo di carbone attivo granulare dipende dalla composizione e qualità delle acque di scarico (solidi, DOC) come pure dal CAG impiegato. Strettamente collegati al consumo di carbone attivo sono il consumo di energia primaria e l’impronta di CO2, dal momento che la produzione di CAG ne richiede molta. Il prodotto di base del carbone (materia prima rinnovabile o no), la percentuale di agente riattivante e il mix di corrente per l’attivazione del carbone svolgono un ruolo importante. Dal momento che il CAG viene rigenerato, l’impronta di CO2 è decisamente migliore rispetto al CAP, per il quale non è possibile alcuna riattivazione. Il consumo di carbone attivo è comunque il fattore dominante sia sul fabbisogno di energia primaria che sull’impronta di CO2 del procedimento.

Per il controlavaggio (soffianti e pompe) e per il ricircolo è necessaria energia elettrica. A dipendenza delle dimensioni dell’impianto, della qualità dell’influente, della struttura del filtro e del regime di lavaggio, il consumo di elettricità per il controlavaggio del filtro si aggira tra 0,005 e 0,01 kWh/m3 di acqua trattata. Bisogna inoltre considerare l’energia necessaria per un eventuale impianto di pompaggio intermedio: con prevalenze tipiche di 3-4 m si ha un consumo di energia elettrica di circa 0,015-0,02 kWh/m3.

È possibile fare una stima dell’ingombro necessario per la filtrazione alla luce del tempo minimo di contatto e della massima velocità di filtrazione a una determinata altezza del letto filtrante. A dipendenza delle dimensioni, dell’impianto l’ingombro complessivo, tenuto conto del vano tubi e dei dispositivi ausiliari, è maggiore del 25-50% rispetto a quello della pura superficie filtrante.

Proteggere le acque nel rispetto del clima

Nei processi basati su carbone attivo la produzione del carbone attivo stesso è l’operazione che impatta maggiormente sull’ambiente. La leva più importante per minimizzare l’impatto ambientale è pertanto la scelta del prodotto GAC da materie prime rinnovabili o con un’elevata percentuale di riattivante. L’ottimizzazione dell’esercizio dell’impianto contribuisce inoltre a sfruttare al meglio la capacità di adsorbimento del carbone attivo. È applicabile quanto segue: maggiore è il volume di letto, migliore sarà il bilancio energetico. Minore importanza ha invece la riduzione dell’impiego di materiale per l’infrastruttura.

Modellato l’impronta di CO2 per la filtrazione su CAG con i presupposti del rapporto “Proteggere le acque nel rispetto del clima”, così come varie misure per ridurre l’effetto serra.

Ulteriori suggerimenti a sostegno dell’efficienza energetica degli impianti per l’eliminazione di microinquinanti si trovano qui.

Costi

Dal momento che, per garantire l’eliminazione efficiente dei microinquinanti è necessario un tempo di contatto adeguato, i costi dipendono in modo particolare dalle dimensioni del filtro. Nei singoli casi possono essere determinanti anche le condizioni locali (superfici di riserva, idraulica, terreno, infrastruttura presente ecc.).

Filtro CAG

Dal momento che, per garantire l’eliminazione efficiente dei microinquinanti è necessario un tempo di contatto adeguato, i costi dipendono in modo particolare dalle dimensioni del filtro. Nei singoli casi possono essere determinanti anche le condizioni locali (superfici di riserva, idraulica, terreno, infrastruttura presente ecc.). I costi d’esercizio di un filtro CAG sono determinati in misura prevalente dalla durata di esercizio di un letto di CAG e dai costi dell’energia elettrica per il controlavaggio ed eventuali impianti di sollevamento. Tendenzialmente il filtro CAG è più costoso di un filtro a sabbia (filtri più grandi, materiale filtrante più costoso). Sulla base dei primi dati si prevede che, rispetto agli altri processi, questo abbia un’economicità paragonabile al processo CAP.

CAG in letto fluido

Sulla base dei primi dati si prevede che, rispetto agli altri processi, questo abbia un’economicità paragonabile agli altri