verticale

Sistemi di diffusione dell'ossigeno ed emissioni di gas serra: impatti ambientali,ottimizzazioni impianti in piena scala

Indiviare le problematiche.
1 - Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione
- Sistema pilota di prova
- elasticità e rese di trasferimento?
2 - Emissione di GHG da comparto biologico
Considerazioni conclusive.

Scarica il PDF Scarica il PDF
Aggiungi ai preferiti Aggiungi ai preferiti


Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
ACQUARIA ottobre 2017 Tecnologie e innovazioni per il trattamento delle acque

Pubblicato
da Benedetta Rampini
ACQUARIA 2017Segui aziendaSegui




Settori: 

Parole chiave: 


Estratto del testo
Veronafiere 18-19 ottobre 2017 Gli atti dei convegni e pi di 8.000 contenuti su www.verticale.net Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore 27 ottobre Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore Alimentare Alimentare Petrolchimico Alimentare 28 ottobre Alimentare Petrolchimico Alimentare Alimentare Petrolchimico Visione e Tracciabilit 28 ottobre Luce Energia Domotica LED Luce Energia Domotica LED Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 Sistemi di diffusione dell'ossigeno ed emissioni di gas serra: impatti ambientali ed ottimizzazioni in impianti in piena scala Anna Laura Eusebi, Matteo Spinel i, Diego Cingolani, Antonio Piotti, Tiziano Bel ezze, Francesco Fatone | LabICAB (Verstraete et al., 2011) Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 Inquadramento del a problematica Trasferimento Ossigeno | LabICAB Trasformazione del a sostanza organica e dei nutrienti Consumi energetici 20-50% TOTALE IMPIANTO (Sid et al., 2017 DOI: 10.2166/wst.2017.423 ) REATTORE AEROBICO-PROCESSI CONVENZIONALI CAS OTTIMIZZAZIONE A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione (ottimizzazione diretta del carbon footprint) B) Emissione di GHG (CO2, CH4, N2O) da comparto biologico (ottimizzazione indiretta del carbon footprint) Aspetti quantitativi/qualitativi di ottimizzazione non convenzionali Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Lo sporcamento dei diffusori associato a tre componenti: ' Ageing chimico (Cheng et al., 2016, Eusebi et al., 2014, Rosso et al. 2008, Garrido-Baserba et al., 2016, etc) ' Ageing meccanico (Kaliman et al., 2008); Eusebi et al., 2017; Rosso et al., 2009) ' Ageing vibrazionale (Trascurabile'!') DIPENDE DAL PROCESSO Es. OX TOTALE AERAZIONE PULSATA FASI INTERMITTENTI Dipende dal naccensioni Dipende dal a durata del a fase Dipende dal Carico influente Sistema pilota di prova: INSTALLAZIONE IN PIENA SCALA Qair Misuratori di pressione
DELTABAR M PMD55
2 diffusori per linea Registratore Ecograph T RSG30 DATI DI PRESSIONE NEL TEMPO 1 dato /sec Comparto di denitrificazi one impianto reale A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione D1 D2 Trademark NOPON PIK 300 SANITAIRE SILVER 2 Specific
Flow m 3/h/diffuser 1.5-8 1-6 Internal
membrane
surface area m2 0.057 0.038 Porosity N pores/cm2 8.5 13.3 Average
pore size mm 0.7 1 % Holed
surface/Total
internal
surface % 86.2 85.9 Clean pore shape
(membrane horizontal map) a- b- Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Internal clean pore shape (membrane cross section
in correspondence of a
pore) c- d- Clean pores positioning
(membrane horizontal
map) e- f- 1 Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione PORTATA* DURATA TEMPO DI CICLO N CICLI /d ANNI SIMULATI AL TERMINE** m3/h/diff giorni secondi anni 2 28 24 3600 23 3.5 29 23 3757 25 6 21 23 3757 18 ** riferito a processi con circa 12cicli /d Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione DOPO SIMULAZIONE ACCELLERATA: ' CARATTERIZZAZIONE AL SEM (Valutazione qualitativa e semiquantitativa elementi depositati) ' CARATTERIZZAZIONE DEL MODULO DI YOUNG (Metodo ottico non invasivo e Standard ASTM D412) ' CARATTERIZZAZIONE RESE TRASFERIMENTO Kla, SOTE% METODICA STANDARD ASCE/EWRI 02-06 Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione D1 D2 Es. D1 a Q 3.5 m3/h/diff Es. D2 a Q 3.5 m3/h/diff Normalizzato a 20C Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Elasticit' Confermato anche da prove non distruttive Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione E' reversibile'''' Reagenti e frequenze di lavaggio!!! Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB A) Meccanismi di sporcamento dei sistemi di diffusione Rese di trasferimento' a 3.5 m 3.5 m3/h Kla 20C SOTE% 20C h-1 % New 33.1 21.5 D1 2m3/h 31.0 19.0 D1 3.5m3/h 30.8 19.2 D1 6 m3/h 33.2 19.9 a 3.5 m 3.5 m3/h Kla 20C SOTE% 20C h-1 % New 30.2 18.7 D2 2m3/h 29.5 20.1 D2 3.5m3/h 29.4 20.4 D2 6 m3/h 28.8 20.5 ATT!! La perdita di elasticit ha effetto sul SAE (kgO2/kW) '' Necessit di valutare /studiare il sistema integrato Compressore+Diffusori!! Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico N2O has a GWP 300 times larger than CO2. Emissions data from full-scale WWTPs are limited . Sampling procedure is not standardized like for the soil emissions. Operative conditions in the liquid phase are the key to develop mitigation strategies of gases emissions. Configuration, environmental conditions, and microbial community affect the GHGs generation. MONITORING POINTS PRE DENITRIFICATION PRE
D
EN IT RI FI CA TIO N NITRIFICATION NITRIFICATION HEAD 5 m END 1 m 'URBAN WASTEWATER ' NOMINAL SIZE 80,000 PE AND NOMINAL INFLUENT FLOW 30,000 m3/d
'TOTAL BIOLOGICAL VOLUME 13,700 m3 'AIR FLOW 870-9,210 m3/h with four blowers FULL SCALE WWTP FULL SCALE FALCONARA MARITTIMA (ITALY) Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico Volume
226 L
Volume
141 L
Volume
80 L
Volume
233 L
Volume
166 L
Volume
64 L
LARGE MEDIUM SMALL FIXED FLOATING Type Size Geometric dimensions Volume (l) Surface (m2) Height (m) Fixed Large 226 0.246 0.92 Medium 141 0.174 0.81 Smal 80 0.157 0.51 Floating Large 233 0.457 0.55 Medium 166 0.325 0.55 Smal 64 0.125 0.40 INLET GAS ANALAYSER INLET GAS ANALAYSER MANUAL PRESSURE MEASURE MANUAL PRESSURE MEASURE 2 months of monitoring and experimental tests Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico MIR9000CLD CONTINOUS GASES ANALYSER (Environnement Italia S.p.A.) that combined the measurements of the N2O through infrared spectroscopy with the NO and NO2 analysed by chemiluminescence One external pump ensured the aspiration of the gaseous sample (4 L/h). The gaseous flow sampled was filtered for dust removal and cooled at 4 C before the analysis. Software for the acquisition of the data allowed the recording of the emission values every minute. ANALYSIS OF LIQUID MACROPOLLUTANTS AND NITROGEN KINETIC RATES (APHA, 2005) Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico CONTINOUS MONITORING AND LIQUID PARAMETERS pH COD CODs TKN NH4-N NO2-N NO3-N kn real kd** max kd* mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l kg/kgMLVSS/d Aver. 7.4 88.7 41.6 28.6 25.1 0.0 0.93 0.114 0.021 0.054 St. Dev. 0.1 33.5 20.5 10.5 3.2 0.0 0.76 0.027 0.009 0.008 Characterization of the influent to the Biological Process *NUR test with Sodium Acetate, **NUR test with Real influent Limiting COD/TN ratio for the denitrification phase 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Days LC O D (k g/ h) Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 1000 2000 3000 4000 5000 Q air (m3/h) N2 O ( m g /m 3 ) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 1000 2000 3000 4000 5000 Q air (m3/h) N2 O ( m g /m 3 ) SMALL MEDIUM LARGE TESTS A): TESTS IN SERIES (36 TESTS) SHORT TIME (3 h), SAME DAYS, HEAD REACTOR, ANALYSIS OF LIQUID FORMS minutes 0 180 60 120 Gases Analyser ' Qair
' Sampling Ratio Lsampler/(m3/h)air 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 Sampling Ratio (l/m3/h) N2 O ( m g /m 3 ) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 Sampling Ratio (l/m3/h) N2 O ( m g /m 3 ) FLOATING FIXED LIMITING RATIO (VOLUME SAMPLER/AIR FLOW), POSSIBLE EFFECT LEVEL VARIATIONS AND OVER PRESSURE. CONSIDERED DURING THE CONTINUOS MONITORING Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico CONTINUOUS MONITORING OF N2O EMISSIONS Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 10 20 30 40 50 days N2 O m g /m 3 Conc Head Reactor Conc End Reactor END REACTOR HEAD REACTOR CONTINUOUS MONITORING OF N2O EMISSIONS Daily average mass loads S M L S L M L COD/TN>4 COD/TN<4 0.8560.905 gN2O/h 1.8500.972 gN2O/h Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB B) Emissione di GHG da comparto biologico Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB Diurnal Variability 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 hours CO D :N H4 -N 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 N H4 -N / m g/ L) COD:NH4-N NH4-N influent B) Emissione di GHG da comparto biologico Emissions Factors Full scale biol. process % N2O/TN References Plug Flow Reactor 0.116% Rodriguez-Caballero et al., 2014 A2O Anaerobic-Anoxic-Oxic 0.04-0.1% Yan et al., 2014 D-N 0.001-0.005% This Study Average St. Dev. mgN2O/kgMLVSS/d COD/TN>4 2.11 0.98 COD/TN<4 5.01 2.09 B) Emissione di GHG da comparto biologico Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB Considerazioni conclusive 1) E' importante ottimizzare i comparti aerobici e le relative rese di trasferimento dell'ossigeno nei
reattori CAS anche con finalit/obiettivi non propriamente convenzionali. 2) Il miglioramento delle rese di trasferimento del 'ossigeno necessita ad oggi di grandi approfondimenti per
la comprensione degli effettivi fenomeni che intercorrono nello sporcamento dei diffusori.
3) E' stato individuato un incremento variabile massimo tra il 6 ed il 12% delle pressioni legato alla sola
ripetizione ciclica di accensioni e spegnimenti in processi intermittenti o ad aerazione pulsata (a fine vita).
Lo sporcamento legato a fouling e a fenomeni di precipitazione interna al poro. Il fenomeno
aumenta se il sistema di diffusione perde di elasticit. Il fenomeno quasi del tutto reversibile con
lavaggi chimici
(non noti effetti o studi specifici sui reagenti di lavaggio/variabilit frequenze etc) e
riducibile in funzione della portata. Il fenomeno non evidenzia modifiche in termini di SOTE% ma fa
presupporre cambiamenti in termini di SAE kgO2/kWh
. Lo studio/comprensione dei meccanismi
combinati compressore + sistemi di diffusione centrale per una reale ottimizzazione del sistema!!
4) Il comparto biologico, rappresenta una fonte aerale di emissione diretta di GHG e ad oggi grosse variabilit
esistono sui valori di FE soprattutto nei piena scala
dipendenti dal processo, dai parametri della fase
liquida, dalle modalit di campionamento e dai metodi o frequenze di misura dei gas. Comprendere la
relazione tra la fase liquida e la fase gas la chiave per minimizzare gli impatti emissivi.
5) L'esperienza riportata in piena scala (80.000 PE nominali) mostra portate massiche emesse di N2O
ridotte in rapporto al carico di azoto influente
con un effetto nodale del rapporto COD/TN nella
minimizzazione delle emissioni di N2O. Tecnologie e innovazioni per il trattamento del e acque Verona 19 Ottobre 2017 | LabICAB Thank you for your attention a.l.eusebi@univpm.it Pilot and Demo Hall in Real Environment UNIVERSITA' POLITECNICA DELLE MARCHE | LabICAB


In evidenza

2G Italia
Cogenerazione e trigenerazione dal leader tecnologico mondiale
ExxonMobil
Grassi Mobil™ - Formulati per fornire elevate prestazioni anche in condizioni operative estreme
SD Project
SPAC : Il Software per la progettazione Elettrica
select * from VERT_CONTENUTI as con left join VERT_UTENTI_AZIENDE as azi on con.iduteazienda = azi.iduteazienda where testataurl like '%%' or eventourl like '%'%' or testataurl like '%'eiomfiere.it%' or eventourl like '%'eiomfiere.it'%'
Array ( ) Array ( [0] => Array ( [0] => 42000 [SQLSTATE] => 42000 [1] => 102 [code] => 102 [2] => [Microsoft][ODBC Driver 13 for SQL Server][SQL Server]Incorrect syntax near 'eiomfiere'. [message] => [Microsoft][ODBC Driver 13 for SQL Server][SQL Server]Incorrect syntax near 'eiomfiere'. ) [1] => Array ( [0] => 01000 [SQLSTATE] => 01000 [1] => 16954 [code] => 16954 [2] => [Microsoft][ODBC Driver 13 for SQL Server][SQL Server]Executing SQL directly; no cursor. [message] => [Microsoft][ODBC Driver 13 for SQL Server][SQL Server]Executing SQL directly; no cursor. ) )
© Eiom - All rights Reserved     P.IVA 00850640186