Per quanto riguarda il rispetto dei limiti fissati dal D.P.R. n. 203 del 24 maggio 1988 e successive integrazioni e modifiche per le emissioni in atmosfera, tale tipo di impianto non presenta alcun problema. Le emissioni gassose si riassumono unicamente a quelle originate dalla combustione di biogas, sia che questo venga usato per usi di produzione di energia ed essicazione, che per la combustione diretta in torcia, ovviamente solo in caso di emergenza.
Infatti, il biogas prodotto non presenta particolari problemi di inquinamento, trattandosi di un prodotto totalmente puro con un unico inquinante presente, lo zolfo che ha un tenore inferiore a 100 ppm.
Tale installazione, inoltre, non presenta un impatto olfattivo sull’ambiente circostante di apprezzabile entità. La sorgente principale di produzione di odori sgradevoli va individuata nella zona di ricezione del materiale situata all’interno del capannone e le altre fonti sono rintracciabili nelle vasche che compongono l’impianto. Va peraltro precisato che il fango anaerobico ottenuto al termine del processo di digestione è completamente stabilizzato e non costituisce fonte di odori molesti.
Tutto il sistema viene tenuto sotto aspirazione e sono previsti dei punti di captazione posti sia all’interno del capannone e sia sulla copertura delle vasche da cui le emissioni odorose vengono convogliate ad un impianto di biofiltrazione. Tale apparecchiatura sfrutta un meccanismo naturale di depurazione dell’aria operato da alcuni ceppi di microrganismi aerobi presenti in un substrato di materiale organico. In questo modo i composti organici volatili, quali la maggior parte delle sostanze odorose, ed i composti inorganici solubili provenienti dal processo biologico vengono degradati a composti di minor impatto ambientale, quali vapore acqueo, anidride carbonica e composti organici utilizzati nel metabolismo batterico. L’impianto in oggetto si caratterizza per le dimensioni notevolmente ridotte rispetto ad impianti ad esso assimilabili, e garantisce nel contempo il contenimento dell’inquinamento di tipo microbiologico.
L’impianto si compone di:
- Capannoni prefabbricati per la ricezione dei materiali da trattare, l’alloggiamento degli uffici e dei laboratori, dei macchinari per la macinazione, la disidratazione e lo scambio termico, dalla sala di cogenerazione.
- Digestori anaerobici dove avviene la reazione che porta alla formazione di biogas
- Un gasometro per l’accumulo temporaneo del biogas prodotto prima dell’utilizzazione.
- Vasche cilindriche in cemento armato od in carpenteria metallica per lo stoccaggio giornaliero del fango in entrata e per l’accumulo delle acque di processo.
- Silos per lo stoccaggio di prodotti di alimentazione dei digestori allo stato liquido
- Un complesso di vasche in cemento armato a pianta rettangolare per lo stoccaggio del materiale di alimentazione e per il trattamento biologico delle acque di risulta del processo.
Il materiale di alimentazione verrà conferito dai soci o da terzi, compatibilmente con le possibilità di trattamento dell’impianto e con le tipologie autorizzate. Il laboratorio ne constaterà la rispondenza analitica e la regolarità della documentazione. Il conferimento è previsto mediante autotreni ribaltabili e rimorchi agricoli, o autobotti e autocisterne.
Le operazioni di scarico, sia per liquidi che per solidi, avverrà nell’apposita area di ricezione. Sono previsti, nell’area esterna al capannone, ulteriori serbatoi per lo stoccaggio temporaneo di materiale liquido non utilizzabile direttamente. I solidi vengono scaricati, esaminati e caricati con pala meccanica alle tramogge di alimentazione primaria.
Il materiale umido, selezionato dal vaglio, alimenta l’estrusore e da qui viene convogliato ad un punto di raccolta e poi alle due vasche di miscelazione e precarica dei digestori anaerobici, utilizzando una pompa. L’estrusore è un macchinario costruito in maniera tale che i componenti meccanici sminuzzino il materiale in forma fine e lo riducano in una poltiglia pompabile mentre le particelle solide di dimensioni maggiori restano intrappolate all’interno delle griglie. La poltiglia così condizionata alimenta le due vasche, secondo programmi di carico che tengono conto delle analisi effettuate per l’alimentazione nel serbatoio di miscelazione.
Le vasche di miscelazione operano in duplex, una in fase di carico dalla ricezione, l’altra in fase di alimentazione al digestore con un tempo di permanenza del materiale pari mediamente a 24 ore, durante le quali il materiale si idrolizza. Nel frattempo vengono controllati i principali parametri chimico-fisici della miscela e della digestione anaerobica al fine di ottenere un’alimentazione correttamente bilanciata ed ottimizzata per la massima resa in biogas.
Dalle vasche, la poltiglia viene alimentata al fermentatore. Si prevede un tempo di permanenza al suo interno di 15 - 20 giorni, valore fissato in modo da permettere la massima conversione di sostanza organica in ingresso in biogas. La reazione di trasformazione è operata da diversi ceppi di microrganismi anaerobi e si può schematicamente descrivere attraverso un processo a tre stadi:
- Nel primo stadio si ottiene la decomposizione di molecole complesse (amidi, proteine, grassi) in molecole semplici (zuccheri amminoacidi, acidi grassi)
- Nel secondo si ha la trasformazione in acidi organici semplici (principalmente in acido acetico)
- Nel terzo ed ultimo stadio, che controlla la cinetica dell’intero processo, si ha la conversione in metano ed anidride carbonica.
Il fermentatore è una vasca realizzata in cemento armato oppure in carpenteria metallica, verniciata internamente a protezione dall’acidità che si sviluppa durante il processo anaerobico. Il biogas generato viene provvisoriamente stoccato all’interno di un gasometro esterno e da qui inviato, previa deumidificazione, ai gruppi di generazione elettrica, e in parte ricircolato in pressione all’interno del fermentatore stesso attraverso un sistema di lance, dove viene utilizzato per la miscelazione del fango. Questo ultimo sistema, noto come gas-mixing, sfrutta la differenza di densità della massa fluida che si crea in prossimità del punto di immissione del gas. Lo scarico continuo del materiale fermentato è pari al peso del materiale caricato dedotto il gas prodotto pari a circa il 60 – 70 % in peso del solido secco introdotto.
Il sistema di sicurezza di tutto l’impianto è stato predisposto in base alla vigente normativa per gli impianti di stoccaggio del gas metano e poiché, nel caso in questione, la presenza nel biogas di gas inerti, in particolare anidride carbonica e azoto, per una percentuale attorno al 35 % in peso, tali misure sono estremamente cautelative. Sono inoltre previsti un tubo di sfiato e due valvole di sicurezza che mandano in torcia l’eccesso di biogas.
Il gas prodotto, con caratteristiche costanti in qualità e quantità, alimenta il gruppo di generazione elettrica con cessione continua nell’elettrodotto dell’ente gestore. La conversione in energia elettrica varia dal 30 al 25 % dell’energia introdotta nel sistema a seconda della tipologia di impianto di produzione utilizzato. La parte restante, prevalentemente sotto forma di calore, viene gestita all’interno del processo attraverso sistemi di recupero termico, quali il preriscaldamento del fango in ingresso e la termostatazione delle diverse utenze. In particolare è necessario mantenere costante la temperatura all’interno del fermentatore. A tal fine è previsto uno scambiatore interno che sfrutta la corrente di fango attraverso l’immissione in pressione di biogas, e che consiste in una camicia di riscaldamento coassiale al tubo dove sono situate le lance. Per gli altri utilizzi sono previsti scambiatori in controcorrente dove fluiscono i fluidi di processo e l’acqua calda proveniente da generatori.
Il fango estratto dal fermentatore alimenta un sistema di disidratazione meccanico, posto all’interno del capannone di lavorazione, che utilizza un filtro sotto vuoto atto a portare il contenuto di sostanza secca nel fango fino al 25 %. Il fango disidratato viene successivamente stoccato oppure inviato ad un’unità di essiccazione tale da consentire l’eventuale commercializzazione dell’ammendante proteico ottenuto. L’acqua di sgrondo, unitamente all’acqua di lavaggio della nastropressa o della centrifuga fluisce nella vasca di sedimentazione ed accumulo, da dove, in parte viene riciclata a diluire l’alimentazione dei residui ed in parte inviata al impianto di depurazione aerobico delle acque e quindi scaricata.
Il sistema di depurazione biologico prevede in testa uno stadio di predenitrificazione seguita dai tradizionali stadi di ossidazione, nitrificazione e denitrificazione. Caratteristica peculiare del processo di digestione anaerobica è l’eccesso di azoto nell’acqua di scarico. Le uscite del sistema sono costituite da acqua depurata, che viene utilizzata per usi interni o scaricata, secondo le prescrizioni delle norme vigenti, nel corpo idrico recettore, e da fango di supero che viene immesso nuovamente nel sistema.
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