Tesi etd-11272019-232201
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Tipo di tesi
Master univ. II liv.
Autore
D'ORAZIO, RICCARDO
Indirizzo email
dorazioriccardo@gmail.com
URN
etd-11272019-232201
Titolo
Analisi dell'impatto dell'automazione nei processi depurativi: risparmio energetico e performance depurativa
Structure
Istituto di Management
Corso di studi
Gestione e Controllo dell'Ambiente: economia circolare e management efficiente delle risorse
Commissione
relatore Ing. RIZZI, FRANCESCO
Tutor Ing. VINCENTI, PASQUALE
Tutor Ing. VINCENTI, PASQUALE
Parole chiave
- automazione
- depurazione
- ottimizzazione dei processi
- performance depurativa
- risparmio energetico
Data inizio appello
16/12/2019;
Disponibilità
completa
Riassunto analitico
Il presente studio rivela i risultati ottenuti dallo studio dell’impatto dell’automazione industriale nel settore della depurazione. In particolare è stata definita l’analisi dell’effetto dell’automazione riguardante i processi depurativi con l’obiettivo di illustrare quali sono le conseguenze principali del suo utilizzo ed il corrispondente impatto avuto sui processi aziendali. L’esame è stato eseguito con l'intento dell’ottimizzazione dei processi depurativi, sono stati quindi esaminati la riduzione del consumo energetico ed il rapporto tra il fabbisogno energetico e l’efficientamento della depurazione. Permettendo quindi di sfruttare le fonti energetiche in modo ottimale.
L’analisi è stata effettuata confrontando l’impianto di depurazione più grande che utilizza un’automazione spinta “PACO”, situato a Empoli, loc. Pagnana, con l’impianto di depurazione situato a Castelfiorentino in loc. Cambiano. Tali impianti sono gestiti dall’azienda Acque S.p.A. la quale è il gestore del servizio idrico integrato (acquedotto, fognatura, depurazione) del Basso Valdarno.
L’impianto di depurazione delle acque reflue, rimuovendo gli inquinanti dalle acque di scarico, misura un consumo elevato di energia elettrica evitando pertanto i rischi associati alla salute ed all’ambiente nel caso in cui i contaminanti fossero dispersi in ambiente in modo incontrollato. In ottica di gestione efficiente delle risorse, per contenere l’incremento del consumo energetico originato dal numero crescente di impianti e dei requisiti più restrittivi allo scarico che richiedono trattamenti più spinti, è necessario un graduale efficientamento energetico degli impianti mediante ottimizzazione delle tecnologie e dei processi.
Il presente lavoro mostra il dettaglio (mesi di Ottobre e Novembre 2019), per entrambi gli impianti di depurazione, delle ripartizioni dei consumi energetici subordinati alla linea acque, essendo la parte più energivora del processo depurativo e conseguentemente quella con più margine efficientabile. È stata inoltre confrontata la performance depurativa vigendo l’obbligo del rispetto dei limiti di legge allo scarico.
Per entrambi gli impianti è evidente che, in tempo asciutto, l’andamento dei consumi energetici giornalieri e quello della portata trattata giornaliera procedano in parallelo ovvero all’aumentare della portata trattata aumentano i consumi di energia elettrica. Invece in tempo di pioggia, verificandosi la diluizione dei carichi di ingresso, nell’impianto di Cambiano l’andamento dei consumi energetici aumenta con l’aumentare della portata trattata mentre per l’impianto di Pagnana tale circostanza questo non si verifica in quanto i consumi energetici dipendono dal carico in ingresso, grazie all’impiego dell’automazione che attiva e disattiva i relativi apparati elettrici solo nel caso di bisogno (modulazione con il contenuto di nutrienti).
L’analisi si conclude valutando l’efficienza energetica in relazione ai rendimenti depurativi, ossia in relazione ai kg di ammonio rimosso. In dettaglio, dopo l’implementazione di “PACO”, la performance depurativa dell’impianto di Pagnana è migliorata notevolmente infatti l’abbattimento dell’Azoto totale è passato da 73,33% del 2014 al 80,21% del 2018.
Dall’analisi effettuata mediante il calcolo dei due KPI, “IPE” (Indice di Prestazione Energetica) ed “IRA” (Indice della Rimozione dell’Ammonio), è risultato che l’impianto di Pagnana sia più performante. Per l’impianto di Pagnana il risparmio energetico annuale calcolato in confronto all’anno 2011, grazie all’implementazione di “PACO”, è di circa 700 MWh con susseguente risparmio economico pur conseguendo l’obiettivo principale della depurazione.
L’analisi è stata effettuata confrontando l’impianto di depurazione più grande che utilizza un’automazione spinta “PACO”, situato a Empoli, loc. Pagnana, con l’impianto di depurazione situato a Castelfiorentino in loc. Cambiano. Tali impianti sono gestiti dall’azienda Acque S.p.A. la quale è il gestore del servizio idrico integrato (acquedotto, fognatura, depurazione) del Basso Valdarno.
L’impianto di depurazione delle acque reflue, rimuovendo gli inquinanti dalle acque di scarico, misura un consumo elevato di energia elettrica evitando pertanto i rischi associati alla salute ed all’ambiente nel caso in cui i contaminanti fossero dispersi in ambiente in modo incontrollato. In ottica di gestione efficiente delle risorse, per contenere l’incremento del consumo energetico originato dal numero crescente di impianti e dei requisiti più restrittivi allo scarico che richiedono trattamenti più spinti, è necessario un graduale efficientamento energetico degli impianti mediante ottimizzazione delle tecnologie e dei processi.
Il presente lavoro mostra il dettaglio (mesi di Ottobre e Novembre 2019), per entrambi gli impianti di depurazione, delle ripartizioni dei consumi energetici subordinati alla linea acque, essendo la parte più energivora del processo depurativo e conseguentemente quella con più margine efficientabile. È stata inoltre confrontata la performance depurativa vigendo l’obbligo del rispetto dei limiti di legge allo scarico.
Per entrambi gli impianti è evidente che, in tempo asciutto, l’andamento dei consumi energetici giornalieri e quello della portata trattata giornaliera procedano in parallelo ovvero all’aumentare della portata trattata aumentano i consumi di energia elettrica. Invece in tempo di pioggia, verificandosi la diluizione dei carichi di ingresso, nell’impianto di Cambiano l’andamento dei consumi energetici aumenta con l’aumentare della portata trattata mentre per l’impianto di Pagnana tale circostanza questo non si verifica in quanto i consumi energetici dipendono dal carico in ingresso, grazie all’impiego dell’automazione che attiva e disattiva i relativi apparati elettrici solo nel caso di bisogno (modulazione con il contenuto di nutrienti).
L’analisi si conclude valutando l’efficienza energetica in relazione ai rendimenti depurativi, ossia in relazione ai kg di ammonio rimosso. In dettaglio, dopo l’implementazione di “PACO”, la performance depurativa dell’impianto di Pagnana è migliorata notevolmente infatti l’abbattimento dell’Azoto totale è passato da 73,33% del 2014 al 80,21% del 2018.
Dall’analisi effettuata mediante il calcolo dei due KPI, “IPE” (Indice di Prestazione Energetica) ed “IRA” (Indice della Rimozione dell’Ammonio), è risultato che l’impianto di Pagnana sia più performante. Per l’impianto di Pagnana il risparmio energetico annuale calcolato in confronto all’anno 2011, grazie all’implementazione di “PACO”, è di circa 700 MWh con susseguente risparmio economico pur conseguendo l’obiettivo principale della depurazione.
File
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