Catenacci, M. Peroni, F. Gievers, M. Mainardis, E.Pasinetti, F. Malpei (2022). “Integration of sludge ozonation with anaerobic digestion: from batch testing to scenario analysis with energy, economic and environmental assessment”. Resources, Conservation & Recycling, 186 (2022) 106539. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106539
Peroni, M. Cascio, D. Soderino, D. Preda, E.Pasinetti, A. Catenacci, F. Malpei, M. Bernardi (2022). “Ozonolisi in digestione anaerobica: un caso di studio a scala reale e di laboratorio”. Ingegneria dell’Ambiente, Vol. 9. 2/2022. https://doi.org/10.32024/ida.v9i2.402
Nell’ambito del progetto PerFORM WATER 2030, finanziato da Regione Lombardia, è stato eseguito uno studio a scala reale e di laboratorio per l’applicazione del processo di ozonolisi quale trattamento del fango inviato alla digestione anaerobica al fine di ottimizzare la produzione del biogas. Grazie al suo elevato potere ossidante, l’ozono (O3) consente infatti di incrementare e accelerare i processi di disintegrazione e idrolisi delle componenti particolate (sospese) comunemente presenti nei fanghi di depurazione. Il conseguente aumento della frazione biodisponibile del fango consente, da un lato, di migliorare l’efficienza del processo di digestione anaerobica e quindi la produzione di biogas, dall’altro, di ridurre contestualmente il quantitativo di fango da smaltire. Il lavoro è stato realizzato e finalizzato in collaborazione con SIAD Spa, la HAWK University of Applied Sciences and Arts, e L’Università di Udine.
I due articoli recentemente pubblicati sintetizzano i risultati ottenuti da tale sperimentazione. La pubblicazione sulla rivista “Resources, Conservation & Recycling”, propone una procedura metodologica, basata sui risultati sperimentali ottenuti a partire da test eseguiti in batch alla scala di laboratorio, finalizzata ad identificare la migliore configurazione impiantistica e il migliore dosaggio di ozono da adottare in vista di un’applicazione del trattamento di ozonolisi a scala reale. Nello specifico, sono stati innanzitutto ipotizzati diversi scenari di trattamento e, successivamente, sono stati prelevati campioni di fango in ingresso e in uscita da un digestore, testati a diversi dosaggi di ozono e caratterizzati dal punto di vista chimico-fisico al fine di raccogliere dati utili per la definizione di bilanci energetici, economici e di emissioni di gas serra (GHG). Lo scenario più praticabile è risultato essere il trattamento con ozono del fango in ingresso alla digestione anaerobica (configurazione di pre-trattamento) al dosaggio più basso testato (20 mg O3/g SV-Solidi Volatili), ottenendo risparmi di energia, costi ed emissioni GHG al netto dello scenario base di riferimento pari a di 177 MWh/anno, 57,8 k€/anno e 6,38 Mg CO2-eq./anno, rispettivamente. Sono state altresì svolte analisi di sensitività al variare del consumo energetico del generatore di ozono e al variare dei costi unitari per lo smaltimento dei fanghi e per l'approvvigionamento delle risorse. Tali valutazioni hanno confermato la stabilità di questo scenario, ma i risultati di alcune analisi chimico-fisiche suggeriscono l’esecuzione di test in continuo a scala pilota per verificare le condizioni di processo modificate e garantire quindi un funzionamento sicuro ed efficiente del trattamento di ozonolisi.
L’articolo pubblicato sulla rivista “Ingegneria dell’Ambiente” riporta nel dettaglio i risultati della sperimentazione condotta in continuo a scala reale. Lo studio, condotto presso un depuratore del Nord Italia avente potenzialità pari a 30.000 abitanti equivalenti, ha evidenziato un incremento della produzione del biogas del 20% per dosaggi dell’ordine di 10 mg O3/g SV, e un miglioramento della qualità del biogas prodotto, risultando ridotto di circa il 50% il contenuto di H2S originariamente presente (2.800 ppm). L’esercizio del processo di ozonolisi a scala reale, oltre a metterne in evidenza le prestazioni, ha consentito di ottenere informazioni utili per la definizione progettuale del reattore di contatto e della configurazione delle unità di processo e di controllo all’interno della linea fanghi.
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