Il consumo di energia elettrica negli impianti di depurazione

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Impianti di depurazione
di Felice Lucia

Il consumo specifico di energia elettrica negli impianti di depurazione è influenzato da diversi fattori, quali localizzazione e dimensione dell’impianto, origine e caratteristiche quali-quantitative delle acque reflue in ingresso, condizioni idrauliche, configurazione della filiera di depurazione, età e stato di manutenzione dell’impianto, efficienza energetica dei dispositivi installati.
Esiste una correlazione molto buona tra il consumo energetico complessivo dell’impianto e numero di abitanti equivalenti serviti, volume di liquame trattato e massa di COD rimosso e gli impianti di maggiori dimensioni presentano minori consumi energetici specifici riferiti a metro cubo di liquame trattato e chilogrammo di COD rimosso.
In Italia il consumo totale nazionale di energia elettrica è pari a circa 300 miliardi di kWh; di questi, si stima che circa il 2,5% (i.e. 7,5 miliardi di kWh/a) sia assorbito dal servizio idrico integrato. Il costo totale relativo al consumo di energia elettrica nel servizio idrico integrato, ipotizzando una tariffa di 0,15 E/kWh, può essere pertanto quantificato in circa 1,0-1,1 miliardi di euro/anno. Il consumo specifico di energia elettrica negli impianti di depurazione è influenzato da diversi fattori, di seguito brevemente riassunti:
localizzazione dell’impianto: specifiche caratteristiche geografiche della zona in cui è localizzato l’impianto possono influenzare i consumi energetici dell’impianto come, per esempio, l’altitudine (che si ripercuote su un più basso rendimento dei motori e su un minore trasferimentodell’ossigeno in vasca di ossidazione) o la dislocazione in zone decentralizzate o montanein cui è meno frequente l’ottimizzazione energetica per una minore permanenza degli operatori;
dimensione dell’impianto di depurazione: la potenzialità può essere espressa in termini di AEdi progetto o AE realmente trattati dall’impianto ed influenza, oltre alle volumetrie dei comparti,anche il numero e la taglia delle apparecchiature elettromeccaniche installate. In genere,gli impianti di maggiori dimensioni risultano energeticamente più efficienti rispetto a quellipiccoli, grazie ad economie di scala e maggiore capacità di laminazione dei picchi di carico;
origine delle acque reflue in ingresso: se di origine domestica, urbana od industriale, possonocomportare la necessità di pre- o post-trattamenti diversi, più spinti nel caso di reflui industriali;
caratteristiche quali-quantitative delle acque reflue in ingresso: concentrazione di COD, BOD, composti azotati e del fosforo, temperatura, portata sono tra i parametri fondamentali che influenzano i consumi energetici;
condizioni idrauliche: fattori di influenza principali sono l’infiltrazione di acque parassite nella rete, la necessità di sollevamento delle acque in testa all’impianto, il profilo idraulico dell’impianto;
configurazione della filiera di depurazione: fattori di influenza sono la presenza o meno della sedimentazione primaria, la configurazione del processo biologico che può essere a fanghi attivi, a biomassa adesa o con bioreattori a membrana, l’implementazione di trattamenti per la rimozione dell’azoto e/o del fosforo, la presenza o meno della filtrazione finale, la stabilizzazione del fango aerobica o anaerobica nella linea fanghi. Il rispetto di limiti nell’effluente più restrittivi e il conseguente utilizzo di trattamenti spinti per conseguire tali obiettivi di qualità, implica in genere maggiori consumi energetici;
età e stato di manutenzione dell’impianto: le apparecchiature elettromeccaniche diminuiscono inevitabilmente la loro efficienza nel corso della vita utile di funzionamento; i consumi elettrici per la movimentazione dei liquami aumentano in quanto aumenta la scabrezza delle tubazioni inducendo maggiori perdite di carico distribuite. Un regolare e adeguato piano di manutenzione e sostituzione di attrezzature logore o obsolete può risultare in significativi risparmi energetici;
efficienza energetica dei dispositivi installati: i consumi sono influenzati dal grado di efficienza energetica delle apparecchiature elettromeccaniche installate quali pompe, compressori, ma anche dalla tipologia dei dispositivi di insufflazione dell’aria che possono presentare differente efficienza di trasferimento dell’ossigeno.
È noto, dalla letteratura e dalle esperienze gestionali, che, in un impianto di depurazione convenzionale che tratta acque reflue urbane, circa il 30% dei costi gestionali è imputabile ai consumi energetici.
Come ordine di grandezza, i consumi di energia elettrica variano nell’intervallo 0,40 – 0,70 kWh/m3, a seconda del tipo di impianto e della dimensione.
Negli impianti a fanghi attivi convenzionali dotati di digestione anaerobica del fango, il consumo di energia elettrica risulta compreso tra 10 e 40 kWh/AE*a, mentre in quelli muniti di digestione aerobica il consumo sale a 40-70 kWh/AE*a. L’ossidazione biologica rappresenta la sezione a maggior incidenza percentuale (50-65% sul consumo totale), seguita dalla linea di trattamento dei fanghi (che può raggiungere il 20%) e dalla fase di sollevamento (circa 15%).

fonte: Atti di Convegno " IL CONSUMO DI ENERGIA ELETTRICA NEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE: OPPORTUNITÀ DI RISPARMIO", a cura di Gruppo di Lavoro Gestione Impianti di Depurazione, con sede presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Brescia e CTS Ecomondo