Nell'impianto di potabilizzazione russo Kronstadt, la disinfezione con gas cloro è stata sostituita dall'ipoclorito di sodio. Il nuovo processo è stato concepito per essere automatico e ridondante. Inoltre si è rispettata la fluttuazione dell' acqua grezza.
Il Chemical Fluid Handling è un processo che comporta chiare potenzialità di ottimizzazione per il gestore dell'impianto, sia riguardo ai costi che riguardo alla qualità e alla sicurezza del processo. Per aumentare le potenzialità sono particolarmente importanti due cose: l'interazione ottimale e il collegamento in rete dei componenti di sistema utilizzati e la considerazione del processo nel suo complesso. Com'è avvenuto in questo caso, con il passaggio dalla disinfezione dell'acqua potabile con gas di cloro alla disinfezione con ipoclorito di sodio.
Un elemento molto importante del trattamento dell'acqua potabile pubblica è la disinfezione. La scelta del procedimento ottimale dipende tra l'altro dalla qualità dell'acqua grezza, dalla portata dell'acqua, dalla lunghezza della rete di tubazioni fino ai punti di prelievo e dalle sue caratteristiche, nonché dai requisiti di legge. Ciò varia da un Paese all'altro. Un ulteriore, importante criterio è la valutazione dei costi. Il procedimento comune basato sui derivati del cloro è la clorazione mediante gas di cloro, ipoclorito di sodio o biossido di cloro. Ulteriori procedimenti sono l'ozonizzazione e l'irradiazione con luce ultravioletta. Spesso si ottengono risultati ottimali combinando questi procedimenti.
La sfida: il passaggio a procedimenti alternativi
Negli impianti di potabilizzazione di grandi dimensioni utilizzati per rifornire centinaia di migliaia di persone, il procedimento di gran lunga più comune è la disinfezione mediante gas di cloro, soprattutto per motivi legati ai costi. Grande svantaggio di questo procedimento: lo stoccaggio e il dosaggio del gas di cloro rappresentano una fonte di pericolo non trascurabile per il personale e l'ambiente. Per questo motivo, attualmente molti fornitori di acqua potabile sostituiscono la disinfezione mediante gas di cloro con le alternative citate sopra. Da qualche tempo ciò sta avvenendo anche in tutti gli impianti di potabilizzazione situati nei dintorni della città russa di San Pietroburgo, dove si sta passando alla disinfezione mediante ipoclorito di sodio.
Con 36.000 m3 di acqua al giorno, la centrale idrica di Kronstadt presso San Pietroburgo è la più piccola di queste centrali. Finora anche lì l'acqua potabile veniva disinfettata dosando gas di cloro. L'obiettivo era quello di trasformare questo processo, che avveniva manualmente e non era automatizzato, in un procedimento di disinfezione completamente automatico con dosaggio di ipoclorito di sodio, un tipico processo di Chemical Fluid Handling. Il progetto completo comprende la fornitura della sostanza chimica concentrata, il suo stoccaggio e trasferimento ai punti di dosaggio e infine il dosaggio regolato, con la necessaria tecnologia di misurazione e regolazione e con il controllo, la sorveglianza e la visualizzazione del processo.
Controllo
perfetto sui picchi di inquinamneto
Per poter progettare e dimensionare correttamente l'impianto, per prima cosa sono state analizzate e valutate per un periodo di tempo prolungato la qualità dell'acqua e la portata dell'acqua, nonché le oscillazioni temporali delle due grandezze. Ne è risultata la necessità di disinfettare l'acqua, durante l'esercizio normale, con una soluzione di ipoclorito di sodio al dodici per cento. Si è dovuta inoltre prevedere la possibilità di disinfettare con una soluzione al 19 per cento, in modo da ottenere l'effetto disinfettante desiderato anche in presenza di picchi di inquinamento dell'acqua grezza irregolari, come quelli causati da un aumento della penetrazione di inquinanti in caso di forti piogge. Sulla base di questi dati di riferimento è stato sviluppato un sistema di Chemical Fluid Handling modulare. Nel caso in esame è entrato in funzionamento un solo modulo, sufficiente per il trattamento dei 36.000 m3 di acqua potabile. In altre centrali idriche della regione di San Pietroburgo, il sistema è stato adattato a portate idriche maggiori installando più moduli.
Struttura del modulo
La soluzione di ipoclorito di sodio al 19 per cento viene trasportata dal punto di consegna ad un serbatoio di stoccaggio in polietilene con una capacità di 8 m3 mediante pompe ad accoppiamento magnetico per il trasferimento di sostanze chimiche ProMinent® vonTaine®. Questo concentrato viene diluito al dodici per cento per mezzo di una stazione di diluizione automatica. A tale scopo, il flusso dell'acqua viene rilevato da un flussimetro induttivo. Il segnale di misura viene elaborato in un controllo locale e aziona due pompe dosatrici ProMinent® Makro TZ provviste di motore a velocità variabile e convertitore di frequenza integrato, che permettono di ottenere una precisione di dosaggio del +/-2 per cento. Oltre che del dosaggio, queste pompe si occupano contemporaneamente anche di trasportare la soluzione diluita fino a due serbatoi di raccolta, ciascuno dei quali presenta una capacità di 20 m3. Durante l'esercizio normale, il dosaggio regolato della soluzione di ipoclorito di sodio al dodici per cento in ciascuno dei due tratti di potabilizzazione avviene per mezzo di due pompe dosatrici a motore ProMinent® Sigma.
In caso di picchi di inquinamento dell'acqua grezza, la soluzione non diluita viene dosata direttamente dal serbatoio di concentrazione nella tubazione dell'acqua potabile per mezzo di altre due pompe dosatrici Sigma. Per garantire un dosaggio regolato e allo stesso tempo la sorveglianza della concentrazione di cloro nell'acqua potabile, quest'ultima viene misurata a monte di ogni tratto di potabilizzazione mediante un sensore di cloro ProMinent CTE e un convertitore di misura ProMinent® DMTa.
Tutti i dosaggi sono regolati da un apparecchio di regolazione ProMinent® D1Ca. Il controllo e la sorveglianza di tutto il sistema, comprese l'indicazione del livello e la sorveglianza delle perdite, sono affidati ad un PLC Siemens S7. Il controllo, il convertitore di misura e l'apparecchio di regolazione sono alloggiati in un quadro elettrico centrale. Un display a colori di grandi dimensioni situato nel quadro elettrico mostra lo schema di circuito della tubazione e della strumentazione, consentendo in qualsiasi momento una rapida panoramica degli stati di tutti i parametri dell'impianto: ad esempio quali valvole sono aperte o chiuse, quali pompe sono in funzione o ferme, qual è il livello attuale dei serbatoi di stoccaggio o qual è la concentrazione di cloro attualmente presente nell'acqua potabile. Per la visualizzazione e il comando, l'addetto all'impianto può scegliere tra il russo e il tedesco..
Per garantire il più possibile la continuità del servizio in tutto il processo, vi è integrata per ciascuna delle pompe una pompa di stand-by. Il processo è completamente automatico, in presenza di stati critici dell'impianto viene avvertita la squadra di addetti. Vengono soddisfatti tutti i requisiti in materia di protezione delle acque, ad esempio con l'impiego di serbatoi dotati di vasche di raccolta conformi alle norme dell'Associazione tedesca dei lavori di saldatura e simili (DVS), di sicurezze di troppo pieno e di sensori di fuga omologati secondo la legge tedesca sulla gestione delle risorse idriche (WHG). Tutti i serbatoi sono inoltre dotati di dispositivi di misurazione del livello a ultrasuoni. Un'assistenza completa sul posto da parte del fornitore alla centrale idrica per quanto riguarda l'installazione e la messa in funzione dell'impianto completano il progetto.
Risultato
In questo progetto si è tenuto conto sin dall'inizio dell'interazione e del collegamento in rete ottimali dei componenti di sistema utilizzati, nonché di una visione complessiva del processo: dalla fornitura e dallo stoccaggio delle sostanze chimiche fino al momento in cui l'ipoclorito di sodio presente nell'acqua potabile esce nuovamente dalla centrale idrica. Grazie all'ottimizzazione di tutto il processo è stato possibile ottenere una serie di vantaggi relativi ai costi, alla qualità del processo e alla sicurezza del processo:
Non vi sono rischi, dato che le sostanze chimiche vengono stoccate in concentrazioni non critiche.
Vengono soddisfatti i requisiti in materia di protezione delle acque.
Non è necessario personale operativo, poiché l'impianto funziona in modo completamente automatico e praticamente non richiede manutenzione.
La sorveglianza dell'impianto non richiede personale specializzato, dato che è molto facile riconoscere eventuali errori.
La disponibilità dell'impianto è molto elevata, perché tutte le sue parti sono ridondanti.
Tutti i componenti principali dell'impianto vengono da un unico produttore, il che ne assicura un'interazione perfetta e dunque una messa in funzione priva di problemi.
Per la messa in funzione è inoltre assicurata l'assistenza del fornitore.
Il gestore della centrale idrica ha potuto realizzare la trasformazione con un unico partner, riducendo così sensibilmente gli sforzi di coordinazione.
I vantaggi derivano in particolare anche dal fatto che tutto l'impianto è stato progettato, fornito e messo in funzione da un unico interlocutore.
Giudizio del cliente
"La soluzione senza manutenzione di ProMinent® ci consente di trattare l'acqua praticamente senza personale e tuttavia con il massimo grado di sicurezza“
Grigori Bass, Amministratore delegato SENS O.O.O., San Pietroburgo