Risultati del progetto di ricerca OptDigest

10.07.2023

Schiuma nei digestori

A causa della necessaria conversione dell'approvvigionamento energetico verso fonti rinnovabili e dell'attuale carenza di gas naturale, la produzione di biogas sta diventando sempre più importante. Gli impianti di depurazione sono presenti in tutto l'Alto Adige e hanno un notevole potenziale per la produzione di energia rinnovabile sotto forma di biogas; possono quindi dare un interessante contributo al piano climatico. Il processo anaerobico per la produzione di biogas dai fanghi di depurazione è ben noto e tecnicamente consolidato, ma può e deve essere ottimizzato in alcuni aspetti. Uno di questi è la formazione di schiuma nei digestori. Questo fenomeno è noto in letteratura e causa problemi di ingegneria di processo e di manutenzione dell'impianto. Nel progetto di ricerca industriale "OptDigest", diverse aziende del settore collaborano per studiare questo fenomeno e proporre strategie efficaci per ridurre la formazione di schiuma nel processo di fermentazione. Nell'ambito del progetto, il know-how tecnico degli ingegneri di Atzwanger AG è stato messo a disposizione per la costruzione di un impianto pilota per il pretrattamento dei fanghi di depurazione al fine di ridurre al minimo la formazione di schiuma. Dopo i primi test di laboratorio, l'impianto pilota è stato installato presso l'impianto di trattamento delle acque reflue di Bassa Pusteria.

Schiuma nei digestori

I partner coinvolti: Atzwanger AG, Stuga KG, Inewa, Biotreat GmbH e ARA Pustertal, finanziati dalla Provincia Autonoma di Bolzano.

La prova degli effetti è spesso una sfida

Le prove su larga scala sono spesso condotte presso gli impianti di trattamento delle acque reflue per studiare l'effetto dei processi o degli agenti di processo. Questi test sono spesso condotti in collaborazione con i fornitori interessati.

Raramente esistono condizioni di prova ideali e nel funzionamento reale molti parametri giocano un ruolo, per cui è facile che gli effetti siano stimati in modo errato. Se i test non sono condotti con la necessaria attenzione e nel rispetto delle regole di buona pratica tecnico-scientifica, si possono trarre conclusioni errate e, di conseguenza, utilizzare agenti e procedure di processo probabilmente inefficaci.

Pertanto, in questo progetto era importante controllare bene il processo per ottenere cifre chiave significative. La prima regola in questi esperimenti è quella di essere neutrali rispetto al risultato.

Esperimento su larga scala

Già 10 settimane prima della messa in funzione dell'impianto di prova presso l'impianto di depurazione di Unteres Pustertal, è stata avviata la serie di misurazioni per determinare lo stato attuale dell'impianto.
L'effetto del pretrattamento termico doveva essere studiato in modo esaustivo, registrando non solo il comportamento della schiuma, ma anche il comportamento di degradazione, il comportamento di disidratazione, ecc.
A ciò ha fatto seguito la prova con la digestione termica dell'ÜSS, che tuttavia ha dovuto essere interrotta alla quinta settimana di prova a causa del guasto di una pompa. A causa dei lunghi tempi di consegna del pezzo di ricambio, non aveva senso riprendere la sperimentazione per alcune settimane dopo.
Contemporaneamente al test su larga scala, sono stati eseguiti test di laboratorio per studiare l'effetto del pretrattamento termico in condizioni controllate.

Esperimento su larga scala

container e reattore

i risultati

Se si cerca di riassumere tutti i risultati e le esperienze della letteratura e del presente progetto, emerge un quadro incoerente!

In laboratorio, il grado di decomposizione del COD mediante pretrattamento termico può essere riprodotto bene.
Tuttavia, un aumento della produzione di biogas dovuto all'idrolisi termica è solitamente rilevabile solo quando si digeriscono ÜSS; quando si digeriscono fanghi misti (ÜSS+PS) l'effetto rimane insignificante.

Nei presenti test non è stato possibile rilevare alcun cambiamento significativo nelle proprietà di disidratazione, contrariamente ai test di J. Kopp, in cui sono stati ottenuti cambiamenti significativi nel parametro di disidratazione TR(A).

Contrariamente a tutte le aspettative, è stato misurato un cambiamento significativo (aumento!) dell'altezza massima della schiuma con il pretrattamento nel test batch alimentato in laboratorio.
Ciò significherebbe un effetto negativo sul comportamento della schiuma, ma non corrisponde ai riferimenti della letteratura e all'esperienza di ARA Tobl.

A causa dell'interruzione prematura, la prova su larga scala è durata complessivamente troppo poco, ma ha prodotto risultati simili a quelli ottenuti in laboratorio: processo stabile, nessuna influenza sul comportamento di disidratazione e nessun miglioramento nel comportamento della schiuma.
Tuttavia, il grado di degradazione è stato ridotto durante il trattamento, probabilmente a causa delle maggiori quantità di precipitante dosate nella torre di digestione durante la sperimentazione.

Pertanto, non è stato possibile trarre conclusioni chiare in generale e rimangono domande aperte:

In che misura i risultati variano da impianto di depurazione a impianto di depurazione?
In che misura la composizione dei fanghi in eccesso influenza la variazione della resa di gas?

  • sulla variazione della resa di gas
  • sulla variazione delle proprietà di disidratazione
  • sul comportamento della schiuma

Sono necessarie ulteriori indagini!