Un impianto a biogas per la cogenerazione

L’impianto di digestione anaerobica per la produzione di biogas e la cogenerazione di energia della potenza di 1MW sito in Zinasco (PV), progettato e realizzato da Austep SpA per la società Alan S.r.l. è alimentato dalla Frazione Organica di Rifiuti Solidi Urbani (FORSU). Il digestato solido prodotto dal processo anaerobico viene poi avviato a compostaggio insieme alla matrice composta da verde. Il separato liquido viene inviato a un sistema di trattamento biologico aerobico SBR seguito da sistema evaporativo per la rimozione di eventuali composti inquinanti residui e successivo scarico in canale irriguo con valori che rispettano i limiti di scarico a suolo.




La realizzazione di tale schema impiantistico ha considerato l’adozione delle migliori tecnologie disponibili, in conformità alla normativa che prevede la riduzione ed il controllo integrato delle emissioni inquinanti nell’ambiente.




Fig. 1: Schema di processo dell’impianto sito in Zinasco (PV)


L’impianto è stato dimensionato per il trattamento di 25.000 t/anno di FORSU ricevuta dall’impianto per un periodo di 300 giorni/anno. In Tab. 1 si riporta la caratterizzazione della FORSU a valle della spremitura.

Tale processo, effettuato da una biospremitrice, è di fondamentale importanza in quanto permette la rimozione di matrici inorganiche ed inerti ed una corretta triturazione e omogeneizzazione della matrice in ingresso al digestore.

I materiali che si ottengono da questa fase di trattamento sono:

• una purea, che rappresenta l’80% del materiale trattato, che viene destinata alla successiva fase di digestione anaerobica;
• una parte secca (sovvallo) composta da materiali non organici presenti nella FORSU (plastica, sassi, ecc.).
Il quantitativo di sovvallo separato, pari a 5 t/d, viene biostabilizzato, compresso e avviato a smaltimento come rifiuto.

Parametro	Unità di misura	Valore
ST	%	32,8
SV	%	26,2
COD	g COD/ g SV	1,4
N-tot	g N-tot/ kg ST	24,4

Tab. 1: Caratterizzazione FORSU a valle della spremitura

Schema dell'impianto

Le matrici alimentate all’impianto sono costituite da sostanze organiche che possono essere degradate anaerobicamente per produrre biogas e quindi energia elettrica e calore attraverso la cogenerazione. Grazie alle speciali tecnologie e scelte impiantistiche applicate si ottimizza il naturale processo biologico della digestione anaerobica e si massimizza sia il recupero energetico sia la stabilizzazione dei residui solidi del processo.

La digestione anaerobica consiste nella degradazione della sostanza organica da parte di microrganismi in condizioni di anaerobiosi.

Il principio che si utilizza per il dimensionamento dei digestori anaerobici si basa sulla necessità di assicurare un tempo di residenza dei solidi sospesi (SRT – solid retention time) all’interno di un comparto a miscelazione completa, sufficientemente elevato da garantire un consistente grado di rimozione della parte volatile (e corrispondente COD).

La sezione di digestione anaerobica sarà costituita da due digestori primari e da un digestore di stoccaggio a freddo (secondario).

Nel digestore primario anaerobico avviene, in condizioni di miscelazione e temperatura controllate, la degradazione della sostanza organica e la produzione di biogas. Nel secondo avviene lo stoccaggio del digestato primario prodotto dal digestore anaerobico e contestualmente l’ accumulo di biogas nel sovrastante accumulatore pressostatico in bassa pressione.

La degradazione della biomassa da parte di microrganismi tenuti in condizioni di anaerobiosi viene condotta in condizioni di termofilia (50-55°C).

La fase di digestione anaerobica viene gestita mantenendo un valore di SRT (Solid Retention Time) di circa 50 giorni. Tale valore risulta essere idoneo alla corretta degradazione della sostanza organica da trattare.

Nella fase di avvio e messa a regime dell’impianto, in breve tempo si è ottenuta la massima produttività e raggiungimento costante di 1MW alimentando il digestore unicamente con 18.000-20.000 Tonn/anno di FORSU a differenza delle 25.000 Tonn/anno previste in fase di studio iniziale.

La FORSU viene trasportata all’impianto per 300d/y, 6d/w, stoccata in edificio dedicato e avviata alla fase di spremitura e successivamente il flusso in uscita da questa fase viene avviato alla vasca di pre-carico.

Il flusso in uscita dalla vasca di pre-carico viene avviato alla fase di digestione anaerobica. La frazione organica degradabile alimentata ai digestori anaerobici viene utilizzata come substrato di crescita dalle specie batteriche presenti che, in assenza di ossigeno, producono biogas come scarto metabolico.

Il biogas prodotto durante la fase di digestione, nel suo percorso dal digestore al motore cogenerativo, passa attraverso le torri di lavaggio per la rimozione dell’H2S e il sistema di condensazione tipo chiller. Le acque di condensa in uscita dal sistema di lavaggio (torri) e dal condensatore (chiller) sono inviate all’SBR per trattamento ossidativo, mentre il biogas trattato viene inviato alla fase di cogenerazione.

Il digestato, in uscita dal digestore a freddo, viene avviato alla successiva fase di disidratazione dove, mediante centrifugazione, subisce un trattamento di separazione della frazione solida da quella liquida.

La fase liquida in uscita dal sistema di separazione viene stoccata in vasca di equalizzazione e inviata, al netto della quantità di flusso ricircolata alla fase di spremitura, assieme alle condense provenienti dalle torri e dal chiller, ad un impianto di depurazione delle acque reflue a tecnologia biologica SBR dove verrà abbattuto parte del carico organico in ingresso e la quasi totalità dell’azoto presente per mezzo di cicli consecutivi di trattamenti di ossidazione/nitrificazione e denitrificazione.

L’effluente chiarito in uscita dal sistema di trattamento biologico SBR viene poi depurato di eventuali componenti non rimossi precedentemente, mediante evaporatore, allo scopo di avere caratteristiche idonee allo scarico in canale irriguo e rispettare i limiti di scarico su terreno.

Il concentrato in uscita dal sistema evaporativo viene invece inviato alla fase di compostaggio.