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Waste to Energy (Energia dai rifiuti)

Fornitura del materiale e scarico / carico dei box di digestione

Fornitura del materiale e scarico / carico dei box di digestione
Impianto di digestione a secco, layout tipico

Il processo di digestione avviene all’interno di contenitori a forma di box parallelepipedi, realizzati in cemento armato a tenuta ai gas (box di digestione), sono scaricati / caricati in modalità sfalsata (1 – 2 box a settimana) e gestiti in modalità batch. Il substrato in trattamento permane all’interno di ogni box per circa 4 -5 settimane. Il processo di scarico/carico di ogni box di digestione richiede circa 1 giorno lavorativo (inclusi i lavori di pulizia).

Il materiale fresco da trattare viene posizionato sull’area di manovra in corrispondenza del box di digestione che verrà attivato. Durante l’operazione di svuotamento, circa il 50% della capacità del box viene destinato ad altri successivi trattamenti. Il restante 50% viene utilizzato come inoculo primario. L’operazione di inoculo avviene mediante miscelazione tra digestato e materiale fresco, quindi la miscela viene caricata nel box di digestione. Considerando la percentuale di materiale che viene ricircolata, il tempo statico medio di trattamento della miscela all’interno del box di digestione risulta di 8-10 settimane. La movimentazione dei materiali, le operazioni di svuotamento e riempimento e la miscelazione delle varie frazioni, avvengono tutte con pala gommata.

Sicurezza di lavoro

Al fine di poter escludere con la massima sicurezza la presenza di un’atmosfera esplosiva, i box dei fermentatori subiscono un processo di lavaggio, brevettato BEKON, sia nella fase precedente all’apertura che dopo la chiusura dei portoni di accesso ai box. La miscela così formatasi, se non utilizzata all’interno dei cogeneratori, viene avviata alla torcia o al camino di scarico. Per questo per ragioni di continua sicurezza, durante il riempimento/svuotamento, i relativi box dei fermentatori vengono lavati con aria fresca.

Il box di digestione attivo (in fase di carico/scarico) viene continuamente flussato con aria fresca durante il processo di scarico/carico per motivi di sicurezza.

Un portone di tenuta ai gas, azionato idraulicamente, chiude ermeticamente l’accesso ai box di digestione. La tenuta dei portoni viene garantita da una guarnizione gonfiabile fissata al portone. Una serie di sensori di pressione elettronici garantiscono un continuo monitoraggio della pressione interna della guarnizione e se necessario intervengono correggendo automaticamente i valori di pressione. Eventuali cadute di pressione di importante entità, sono registrate nel sistema di supervisione dell’impianto e attivano specifiche segnalazioni di avvertimento o di allarme.

Processo di digestione / gestione box di digestione

Impianto di digestione a secco, vista portoni digestori
Impianto di digestione a secco, vista portoni digestori

Il materiale in trattamento di digestione anaerobica all’interno dei box di digestione, per tutto il tempo di ritenzione previsto, non viene movimentato né miscelato. Considerato che per la movimentazione del materiale non è prevista alcuna pompa, agitatori o altri dispositivi di miscelazione o convogliamento, la tecnologia BEKON è caratterizzata da un livello di tolleranza estremamente elevato nei confronti di corpi estranei eventualmente presenti nel materiale da trattare. Sono particolarmente ridotti gli interventi di manutenzione necessari durante la gestione dell’impianto.

Per accelerare il processo di digestione anaerobica e stimolare una immediata produzione di biogas, subito dopo la chiusura dei portoni, ogni digestore viene sottoposto ad un ciclo di flussaggio/inertizzazione specifico. Questo consente di ottenere elevate rese di produzione ed un biogas di elevata qualità.

Ogni box di digestione è dotato di un sistema di irrorazione del percolato, che consiste in una serie di condotte fissate in alto e dotate di speciali ugelli di distribuzione, sviluppati su progetto BEKON. questo garantisce una omogenea ed efficace distribuzione del percolato su tutta la biomassa in trattamento. Il percolato spruzzato sulla biomassa consente una ottimale e costante umidificazione del materiale in digestione, caratteristica fondamentale per poter garantire ottimali rese di produzione di biogas.

Il percolato drenato sul fondo, viene raccolto da una canalina posta sul pavimento del box di digestione collegato con un pozzetto di mandata. Dal pozzetto una pompa ad immersione immette il percolato al serbatoio di stoccaggio. Un sistema di controllo provvede alla filtrazione ed alla regolazione della corretta temperatura del percolato prima della sua irrorazione sul materiale in trattamento.

Il processo di digestione avviene all’interno dei box di digestione a temperatura costante: range di temperatura mesofilo circa 38°. La regolazione della temperatura avviene per mezzo di un sistema di riscaldamento installato nella pavimentazione e nelle pareti del box di digestione. E’ quindi possibile sfruttare in modo ottimale per la trasmissione del calore, tutta la superficie di contatto tra materiale in trattamento e box di digestione.

Dall’inizio della costruzione dell’impianto, nelle pareti dei box di digestione si prevede l’inserimento delle serpentine riscaldanti, in modo da rendere non necessaria l’ingombrante installazione di tali dispositivi all’interno dei box. In questo modo si ottiene un controllo ottimale della temperatura all’interno dei box di digestione.

Agro-Energy

Un'occhiata ad un impianto DCF
Un'occhiata ad un impianto DCF

La tecnologia BEKON DCF, protetta da diritti brevettuali (digestori Dry-Cycle), consiste in un digestore circolare (digestore con flusso a pistone) e una vasca di stoccaggio per i residui di digestione liquidi, normalmente disposto in posizione centrale.

Il digestore BEKON-DCF rappresenta la coerente e costante evoluzione della comprovata tecnologia BEKON per impianti di flusso continui. I metodi di digestione ad umido, normalmente applicati negli impianti con biomasse agricole con tecniche di mescolamento convenzionale, a causa della ridotta concentrazione di sostanza secca in partenza, richiedono digestori di dimensioni decisamente più grandi, come pure rispettive capacità di stoccaggio per il residuo liquido della digestione.

Contrariamente a ciò, gli impianti BEKON-DCF specialmente sviluppati per gli impianti a biomasse agricole offrono al gestore un'alternativa straordinariamente attraente dal punto di vista economico rispetto agli impianti di digestione ad umido.

L'impianto BEKON-DCF riduce notevolmente i costi di costruzione, grazie alla sua forma costruttiva compatta. Inoltre, l'efficiente struttura del digestore nonché la robusta tecnica di movimentazione garantiscono costi di esercizio e manutenzione ottimali. Grazie all'innovativa tecnica di gestione dei processi dell'impianto è garantito un minimo impiego di personale.

Preparazione e introduzione del materiale

Il dispositivo di alimentazione del digestore BEKON-DCF viene riempito circa 1 - 2 volte al giorno. Il materiale fresco viene alimentato con un caricatore telescopico o pala gommata, direttamente nel silo di carico. Il dispositivo di alimentazione (silo di carico) è posizionato vicino al digestore DCF, esso consiste in un contenitore rettangolare aperto verso l'alto con un sistema di movimentazione del materiale. Il piano del silos di carico è costituito da un pavimento mobile che trasporta automaticamente il materiale fresco alla postazione di dosaggio. Successivamente una coclea alimenta il materiale ad una stazione di miscelazione, composta da una coclea convogliatrice ed una pompa eccentrica. Nella stazione di miscelazione avviene la preparazione del substrato da avviare al digestore, composto dal digestato (avente funzione di inoculo) ed il materiale fresco.

Processo di digestione

La tecnologia BEKON-DCF consiste in uno o più digestori Dry-Cycle: un digestore Dry-Cycle viene utilizzato come digestore principale, mentre un altro digestore Dry-Cycle come digestore di post-digestione, nonché come contenitore di accumulo per il residuo di digestione. Il materiale da trattare attraversa il digestore principale. in forma circolare nella corrente d’innesto.

In seguito alle continue fasi di carico e scarico della biomassa agricola e la percolazione mirata all'interno del digestore principale si crea un movimento naturale, che garantisce un trasporto ottimale del substrato attraverso il digestore stesso. Quindi vengono meno gli agitatori utilizzati nei digestori tradizionali, con un notevole risparmio di energia e manutenzione.

La regolazione della temperatura avviene per mezzo di un sistema di riscaldamento installato nella pavimentazione e nelle pareti del box di digestione. E’ quindi possibile sfruttare in modo ottimale per la trasmissione del calore, tutta la superficie di contatto tra materiale in trattamento e box di digestione. Il processo di digestione avviene all'interno di digestori BEKON-DCF in un campo di temperature mesofilo a ca. 38°, la regolazione della temperatura avviene per mezzo di un sistema di riscaldamento installato nella pavimentazione e nelle pareti. E’ quindi possibile sfruttare in modo ottimale per la trasmissione del calore, tutta la superficie di contatto tra materiale in trattamento e digestore. Dall’inizio della costruzione dell’impianto, nelle pareti del digestore si prevede l’inserimento delle serpentine riscaldanti, in modo da rendere non necessaria l’ingombrante installazione di tali dispositivi all’interno. In questo modo si ottiene un controllo ottimale della temperatura all’interno dei digestori.

Nella vasca interna viene immagazzinato il percolato estratto dal digestore principale. Questo serve in parte, oltre all’inoculo primario del materiale fresco, anche per la continua miscelazione tra materiale digestato e materiale fresco.

Dopo l'avvenuta digestione una parte del materiale digestato viene di nuovo alimentata come materiale di inoculo primario nel digestore ovvero nel sistema di carico. A tale scopo è disponibile una condotta di collegamento tra la pompa di scarico e carico.

A seconda delle necessità il percolato può essere alimentato ovvero scaricato in diversi punti della corrente di innesto. La distribuzione del percolato avviene in maniera computerizzata secondo un ciclo predefinito.

Scarico del materiale

Impianto di separazione solido/liquido del materiale digestato
Impianto di separazione solido/liquido del materiale digestato

Alla fine del ciclo di digestione, il materiale viene raccolto da una serie di pompe ed alimentato al separatore solido/liquido. Il separatore provvede alla separazione tra frazione solida e frazione liquida. Il residuo di digestione solido viene raccolto in una postazione a terra, esso può essere utilizzato in pieno campo come fertilizzante organico, ad esempio sui terreni di origine delle biomasse agricole conferite all’impianto.