BIOCLOC Project
TITOLO: BIOprocess ControL through Online titrimetry to reduce Carbon footprint in wastewater treatment
DURATA: Settembre 2013 - Febbraio 2017
COORDINATORE: UNIFI
BUDGET: 1.196.584 €

Il progetto ha lo scopo di dimostrare l’applicabilità e le potenzialità di un innovativo sistema di monitoraggio e controllo dei processi a fanghi attivi basato sulla misurazione on-line del rateo di nitrificazione. L’applicazione della nuova tecnologia, basata sulla titrimetria on-line, permetterà di risparmiare energia ed incrementare la qualità dell’effluente attraverso il controllo di importanti parametri operativi come la concentrazione di ossigeno disciolto e l’età del fango favorendo il rispetto delle normative europee in materia di qualità delle acque e minimizzazione della carbon footprint del processo. La possibilità di poter controllare in tempo reale l’evoluzione del processo di nitrificazione permetterà interventi tempestivi di modifica delle condizioni operative, limitando l’impatto negativo di possibili fenomeni di inibizione sulla qualità dell’effluente.

CRONOPROGRAMMA


  • PROGRAMMA LIFE+
    Obiettivo: contribuire allo sviluppo sostenibile

    Il programma LIFE+ finanzia progetti che contribuiscono allo sviluppo e all'attuazione delle politiche europee in materia di diritto ambientale

    · LIFE+ "Natura e biodiversità"
    · LIFE+ "Politica e governance ambientali"
    · LIFE+ "Informazione e comunicazione"


    IL BIOCLOC NEL PROGRAMMA LIFE+
    LIFE+ "Politica e governance ambientali:

    Co-finanzia progetti innovativi o pilota volti a contribuire all'implementazione delle politiche ambientali europee e lo sviluppo di nuove idee di gestione, tecnologie, tecniche e strumenti.

    Progetto co-finanziato (50%) nell'ambito del Programma LIFE+ della UE BUDGET di PROGETTO: 1.196.584 Euro
  • IL PROGETTO IN SINTESI: DATI GENERALI DEL PROGETTO


    Titolo: BIOprocess ControL through Online titrimetry to reduce Carbon footprint in wastewater treatment

    Acronimo: BIOCLOC

    Durata: 42 mesi

    Coordinatore: UNIFI Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Università di Firenze
  • IL PROGETTO IN SINTESI: OBIETTIVI


    COSTRUIRE UNO STRUMENTO INNOVATIVO PER IL MONITORAGGIO DEI PROCESSI BIOLOGICI NEI PROCESSI A FANGHI ATTIVI (BIOSENSORE PROTOTIPALE)
    APPLICARLO NEL MONITORAGGIO E CONTROLLO DELLE CONDIZIONI OPERATIVE DI UN IMPIANTO A SCALA REALE (CALICE)
    DIMOSTRARE CHE, IN QUESTO MODO, E' POSSIBILE RIDURRE I COSTI AMBIENTALI E ECONOMICI DEL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE
  • PARTENARIATO
  • IL NUOVO STRUMENTO

    Un titrimetro differenziale per la misura online e in continuo del rateo di ossidazione dell'ammonio

    Unifi: dimostrata la validità della tecnica di misura   West: competenze per assemblare il prototipo
  • PERCHÈ L'AZOTO: I PROCESSI A FANGHI ATTIVI

    La rimozione dell'azoto è il collo di bottiglia nei processi di trattamento delle acque da un punto di vista tecnico, economico e ambientale
  • IL CARBONIO, AZOTO, FOSFORO



    COMPOSTI ORGANICI: i composti organici presenti nei reflui possono essere utilizzati per produrre energia o per promuovere la rimozione di azoto e fosforo


    FOSFORO: puó essere rimosso con diverse tecnologie e, eventualmente, recuperato.


    AZOTO: Influisce significativamente su

       - costi d'investimento (dimensione dei reattori, filiera);

       - costi operativi (energia per il trasferimento di ossigeno);

       - controllo della gestione del processo (concentrazione della biomassa);

  • A COSA SERVE IL PROTOTIPO

    Il prototipo permmetterà di misurare in continuo l'ampiezza del collo di bottiglia e di ottimizzare, di conseguenza, le condizioni operative per minimizzare il consumo di energia nella rimozione dell'azoto, semplificando, inoltre, la gestione del processo
  • L'INNOVAZIONE



    Non esistono strumenti sul mercato che utilizzano la stessa tecnica di misuro in continuo


    Non esistono sensori alternativi capaci di fornire la stessa informazione, ovvero il massimo rateo di nitrificazione



    Misura trimetrica basata sul dosaggio di NaOH necessario per mantenere il pH costante nelle camere di misura del biosensore
    Il prototipo fornirà la misura del rateo di ossidazione dell'ammonio in condizioni non limitanti di substrati (ammonio e ossigeno) nelle vasche a fanghi attivi dell'impianto di Calice (alla stessa temperatura dell'impianto)
  • IL PROTOTIPO


  • IL PROTOTIPO
  • IL PROTOTIPO
  • IL PROTOTIPO

  • LA DIMOSTRAZIONE

    CONFRONTO ENERGIA CONSUMATA PER IL TRASFERIMENTO DI OSSIGENO IN DUE LINEE UGUALI E PARALLELE DELLA SEZIONE A FANGHI ATTIVI DELL'IMPIANTO DI CALICE: IN UNA IL SET POINT DELL'OSSIGENO SARÀ CONTROLLATO CON L'AUSILIO DEL PROTOTIPO E NELL' ALTRA NO
  • LA DIMOSTRAZIONE
  • LA TRASFERIBILITA'



    Valutazione dell'applicabilità della strategia di controllo a piena scala e in altri impianti di depurazione


       - Impianti di Calice

       - Altri impianti GIDA

       - Impianti di trattamento di reflui industriali

       - Impianti di trattamento di reflui civili

  • LA TRASFERIBILITA'

      - A.1 Site definition of the end-user
      - B.1 Design and construction of the prototype
      - B.2 Preliminary tests to validate the monitoring strategy
      - B.3 Development of processes control strategy
      - B.4 Implementation of control strategy on the demonstration site
      - B.5 Validation of the performance and optimization of the monitoring and control system
      - C.1 Technical, financial and environmental assessment of the impact of the project
      - C.2 Socio‐economic impact of the project
      - D.1 Information to general public and stakeholders
      - D.2 Networking
      - E.1 Project management
      - E.2 Project monitoring
      - E.2 After LIFE Communication Plan
  • RISULTATI ATTESI DAL PROGETTO


    Lo strumento consentirà di misurare in continuo il massimo rateo di nitrificazione del fango attivo in una linea di trattamento dell’impianto di Calice

    Eventuali fenomeni di inibizione della nitrificazione saranno identificati immediatamente 

    Sulla base dei dati del monitoraggio e dell’elaborazione modellistica sarà possibile disegnare una nuova strategia di controllo del set‐point dell’ossigeno disciolto e/o dell’età del fango
  • RISULTATI ATTESI DAL PROGETTO



    La nuova strategia di controllo sarà applicata in una linea dell'impianto in modo crescentemente automatizzato.


    Il confronto con il passato e tra le linee di trattamento a fanghi attivi consentirà di valutare i vantaggi della nuova strategia di controllo.


    La strategia di controllo consentirà di ottimizzare le condizioni operative nella linea dimostrativa dell'impianto di Calice in termini di efficienza di trasferimento dell'ossigeno e/o qaulità dell'effluente e/o qualità e quantità dei fanghi.
  • RISULTATI ATTESI DAL PROGETTO


    L’efficienza di trasferimento Lefficienza dell’ossigeno sarà migliorata di almeno il 10% nella linea dimostrativa dell’impianto.

    Il rapporto tra frazione organica e inorganica nei fanghi sarà massimizzata o massimizzabile attraverso la riduzione dell’età del fango.

    L’applicabilità della strategia proposta sarà valutata dai punti di vista dell’impatto ambientale, economico e sociale anche in contesti diversi da quello dimostrativo.