CAP: aspetti di esercizio

Resa depurativa

Con il CAP è possibile rimuovere dalle acque luride un’ingente quantità di microinquinanti mantenendo una resa depurativa dell’80%. Le grandezze principali che influiscono sulla capacità depurativa sono la dose di carbone attivo (maggiore è il dosaggio, maggiore sarà l’attività di eliminazione), la qualità delle acque di scarico (più basso è il contenuto di DOC, minore sarà la quantità di CAP necessaria) e il carbone attivo utilizzato. Non tutti i CAP sono indicati per tutte le acque di scarico. Ulteriori informazioni sulla selezione dei carboni attivi sono riportate qui. Le esperienze dimostrano che, con i procedimenti CAP a valle della decantazione finale, il consumo di CAP rientra nell’ordine di grandezza di 2 mg CAP/mg DOC. Se il CAP viene dosato direttamente nello stadio di trattamento biologico, il consumo di CAP è tendenzialmente maggiore, grossomodo sui 3 mg CAP/mg DOC, in quanto il CAP è sfruttato in modo meno efficiente (assenza di ricircolo) . Nei sistemi con biologia a membrana sono stati misurati consumi di CAP di circa 2 mg CAP/mg DOC.

Esercizio e supervisione

La resa depurativa viene misurata periodicamente in base a 12 sostanze di riferimento (resa depurativa). Un prelievo di campioni e un’analisi eccessivamente frequenti risultano troppo onerosi. Per questo motivo sono disponibili indicatori che servono per il controllo quotidiano (cfr. Piano per la supervisione della capacità depurativa). Oltre alla registrazione del consumo di reagenti (CAP) e dei valori di DOC, un sistema particolarmente utile è la misurazione (online) del coefficiente di assorbimento spettrale (SAC) a 254 nm. Gli strumenti di misurazione sono disponibili in commercio e vengono costantemente adattati all’impiego nelle acque di scarico per il monitoraggio dell’eliminazione dei microinquinanti. Sia durante l’ozonizzazione che nei processi a carbone attivo la riduzione del SAC è indice di eliminazione di diversi microinquinanti. Per controllare la capacità depurativa si consiglia pertanto, in aggiunta alla misurazione periodica delle sostanze di riferimento, di misurare anche il SAC a 254 nm in entrata e in uscita dallo stadio di eliminazione dei microinquinanti. La misurazione SAC può avvenire sia online che in laboratorio con campioni raccolti (esperienze con la misurazione SAC). Con una combinazione di analisi delle sostanze di riferimento e valori online è possibile garantire, con un onere ragionevole, che gli impianti rispettino i requisiti previsti per la capacità depurativa.

Misurando la torbidità in uscita (ossia dopo lo stadio di affinamento o “polishing”) è possibile individuare precocemente una possibile perdita di CAP. Questo approccio non è adatto alla supervisione d’esercizio, ma può essere interessante dal punto di vista della sicurezza di esercizio, ad esempio per attivare l’arresto d’emergenza del dosaggio di CAP. Per poter individuare la correlazione quantitativa tra torbidità e perdita di CAP, si consiglia di eseguire periodicamente misurazioni comparative con l’analisi termogravimetrica.

Registrando i parametri d’esercizio convenzionali, come ad esempio la quantità di acque di scarico trattate e il consumo di CAP, è possibile ricavare indicazioni approssimative sull’esercizio dello stadio di eliminazione dei microinquinanti. Questo tipo di valutazione è ad ogni modo troppo impreciso ed è pertanto necessario abbinarlo ad altre metodologie. Inoltre, la percentuale di sostanze solide in uscita dall’IDA deve essere monitorata in diverse condizioni d’esercizio, misurando sia i solidi sospesi totali (TSS) che la torbidità, nonché e perdite di carbone attivo.

Consumo delle risorse ed impatto ambientale

Nei procedimenti con CAP si consumano in particolare le seguenti risorse:

Il consumo di carbone attivo in polvere dipende dal processo scelto, dalla composizione e qualità delle acque di scarico (solidi, DOC) come pure dal tipo di CAP impiegato. Strettamente collegati al consumo di CAP sono il consumo di energia primaria e l’impronta di CO2, dal momento che la produzione di CAP 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.

Effettivo impiego e relative quantità di precipitanti e/o flocculanti dipendono dal processo scelto.

Anche il consumo di energia elettrica dipende in misura notevole dal processo scelto, tenendo presente che la fase di separazione è l’elemento più determinante.

L’ingombro è determinato dal processo, tenendo presente la fase di separazione con separazione preliminare (ad es. sedimentazione) è quella che richiede la maggior parte di spazio. La filtrazione vera e propria influisce molto sull’ingombro: ad es. una filtrazione a sabbia ha bisogno di una superficie maggiore e una struttura più complessa rispetto alla filtrazione su tela.

Proteggere le acque nel rispetto del clima

Nei processi basati su CAP, la produzione del carbone attivo stesso è l’operazione che impatta maggiormente sull’ambiente. Scegliendo un carbone attivo derivante da una sostanza rinnovabile o con un’elevata percentuale di agente riattivante è possibile influire notevolmente sull’impatto ambientale esercitato dallo stadio di depurazione. Notevole influenza ha anche un dosaggio ottimizzato, che può essere ottenuto impiegando un carbone attivo con elevata capacità depurativa per le acque di scarico trattate oppure dosandolo in base all’effettivo fabbisogno. Minore importanza ha invece la riduzione dell’impiego di materiale per l’infrastruttura.

Modellato l’impronta di CO2 per gli impianti CAP 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

Considerata la ricca varietà di processi, i diversi requisiti che i manufatti devono soddisfare (dimensioni, strutturazione, equipaggiamento) e la varietà delle componenti di processo, è praticamente impossibile fornire indicazioni generali sui costi specifici dei singoli procedimenti basati su CAP. Gli unici elementi identici sono l’equipaggiamento per lo stoccaggio e il dosaggio del carbone attivo.

La parte prevalente dei costi d’esercizio di uno stadio CAP è legata al consumo di carbone attivo. Le altre voci di costo sono lo smaltimento del carbone attivo esausto (insieme ai fanghi di depurazione), i costi per l’elettricità, gli agenti precipitanti e flocculanti e i costi del personale. Oltre ad avere un effetto positivo sui costi d’esercizio, un consumo ottimizzato di reagenti e corrente determina minori ripercussioni sull’ambiente.