Impianti di Trattamento delle Acque Reflue Adottano il Biogas per l'Energia Rinnovabile

Immaginiamo un impianto di depurazione delle acque reflue che non solo depura le acque reflue, ma genera anche la propria energia, fino a diventare un fornitore di energia locale.Ma questa visione sta diventando rapidamente realtà..

In tutto il mondo i processi meccanici e biologici dominano il trattamento delle acque reflue urbane.Questo modesto residuoPer sfruttare il suo valore, i fanghi devono prima essere trattati per rimuovere oltre il 95% del loro contenuto di acqua, inquinanti, agenti patogeni e odori.

Un trattamento efficace dei fanghi deve soddisfare diverse norme ambientali e operative critiche:

• Efficienza in termini di costibilanciamento degli investimenti e delle spese operative.
• Ottimizzazione dell'energia:Minimizzare il consumo massimizzando l'energia auto-generata.
• Riduzione del volume:Diminuzione della quantità di fanghi.
• Miglioramento della qualità:Impianto di riutilizzazione dei fanghi.
• Sicurezza ambientale:Garantire che gli effluenti trattati soddisfino rigorose norme di scarico.

Due approcci primari dominano il trattamento dei fanghi:

• Stabilizzazione aerobica:Utilizza ossigeno in serbatoi aperti di fanghi, ma richiede spazio e energia significativi per l'aerazione.
• Stabilizzazione anaerobica:Preferito per impianti di medie e grandi dimensioni a causa dei costi più bassi, della maggiore efficienza energetica e dei benefici ambientali.Alcune strutture combinano entrambi i metodi per ottenere risultati ottimali.

Con l'aumentare delle esigenze energetiche e il rafforzamento delle normative sul carbonio, la digestione anaerobica offre vantaggi convincenti:

• Riduce la materia organica del 50%, trasformandola in biogas combustibile.
• Produce energia rinnovabile riducendo la dipendenza dall'energia esterna.
• Riduce i costi operativi e i requisiti di terra.
• Migliora il controllo degli odori, l'igiene e l'impatto sul clima attraverso una migliore CO₂l'equilibrio.

L'ispessimento dei fanghi di pre-stabilizzazione riduce il volume, migliora l'efficienza del reattore e aumenta la produzione di biogas.e resistente alla corrosione, facilitando al contempo il carico e la manutenzione.

I sistemi tradizionali utilizzano serbatoi settici per una fermentazione di circa 20 giorni, producendo biogas (50-70% di metano) per l'elettricità.I sistemi emergenti ad alta temperatura (> 53°C) riducono il tempo di lavorazione a 15 giorni o menoTra i principali fattori operativi figurano:

• Miscelazione di fanghi tramite agitatori, pompe o iniezione di gas.
• Prevenzione della stratificazione dei fanghi.
• Riscaldamento del reattore, idealmente utilizzando il calore di scarico.

Dopo la stabilizzazione, i fanghi possono essere disidratati fino a un contenuto solido del 20-35% (o del 95% con asciugatura) per essere utilizzati come fertilizzante agricolo o combustibile.Trattamenti aggiuntivi come l'essiccazione termica (> 80°C) o l'adeguamento della calce (pH ≥ 12) assicurano l'eliminazione dell'agente patogeno.

Con ~ 6,5 kWh/m³L'efficienza termica (più della metà del valore energetico del gas naturale), il biogas può alimentare impianti di trattamento o reti alimentari attraverso:

• Sistemi combinati di calore ed energia (35-40% di elettricità, 60% di recupero del calore).
• Uso diretto nei motori a gas.
• Generazione di vapore o acqua calda.

I grandi impianti possono raggiungere l'autosufficienza energetica al 100%. La produzione di biogas si basa sulla degradazione microbica: i batteri che formano acidi decompongono gli elementi organici in composti più semplici,che i metanogeni si trasformano poi in metano e CO₂.

Mentre alcuni impianti utilizzano in modo insufficiente il biogas, i sistemi ottimizzati –come i digestori a vapore di Mosca o la tecnologia di idrolisi termica della Norvegia– dimostrano il suo potenziale.

• Miglioramento della digestione:raddoppiare la produzione di biogas separando le fasi di idrolisi e di metano.
• idrolisi termica:Utilizzando vapore ad alta pressione per abbattere i fanghi, riducendo il volume del 50% e triplicando la produzione di metano.

La produzione di biogas produce benefici misurabili:

• Riduce le emissioni di metano provenienti dall'ammasso a cielo aperto.
• Tagli CO₂e inquinamento da azoto.
• Protegge le risorse idriche e le foreste.
• Riduce l'uso di fertilizzanti sintetici.

Nonostante le sue promesse, il biogas deve affrontare ostacoli:

• La combustione non elimina completamente le emissioni di gas serra.
• La disponibilità di materie prime rurali limita la scalabilità urbana.
• I costi iniziali elevati per i sistemi su piccola scala possono incentivare le colture energetiche a rischio ecologico.
• I contaminanti del biogas (per esempio mercurio, composti di piombo) richiedono una filtrazione più rigorosa per soddisfare gli standard di qualità dell'aria.

Tuttavia, con i progressi tecnologici, i sistemi a biogas sono pronti a svolgere un ruolo sempre più importante nella gestione sostenibile dei rifiuti e nella produzione di energia rinnovabile in tutto il mondo.