Un confronto tra le opzioni di conformità ELG per le acque reflue degli impianti di depurazione dei fumi

Jun 01, 2023

Soddisfare i requisiti delle Linee guida sulla limitazione degli effluenti (ELG) significa considerare attentamente le varie opzioni. Sia l’approccio del trattamento biologico che quello dello scarico liquido zero (ZLD) hanno la loro importanza, ma ZLD potrebbe offrire maggiore flessibilità per il futuro.

Il 30 settembre 2015, l'Environmental Protection Agency (EPA) ha emesso le linee guida finali sulla limitazione degli effluenti (ELG) per le fonti puntuali di generazione di energia elettrica a vapore. Queste normative hanno un impatto notevole sugli impianti di generazione di energia in tutti gli Stati Uniti. Gli ELG sono regolamenti basati sulla tecnologia, il che significa che le limitazioni stabilite dall'EPA ai sensi di questa regola sono stabilite sulla base della migliore tecnologia disponibile economicamente realizzabile (BAT).

Come risultato di questa regola, una delle sfide principali per le centrali elettriche a carbone è soddisfare i nuovi requisiti di scarico per i flussi di spurgo della desolforazione dei gas di scarico (FGD). Pertanto, sul mercato si sono svolte considerevoli discussioni, studi e pianificazioni in merito all'implementazione degli ELG. L'impatto degli ELG e il piano di conformità sono specifici per ciascun sito. Non esiste una soluzione “unica per tutti”.

La BAT stabilita per le centrali elettriche a carbone esistenti di taglia superiore a 50 MW e dotate di scrubber per la desolforazione dei gas di combustione a umido prevede il trattamento fisico/chimico seguito da un trattamento biologico. La BAT stabilita per le nuove centrali elettriche a carbone è il trattamento di evaporazione. I limiti sugli effluenti per ciascuna categoria di fonti sono elencati nella Tabella 1. Le centrali elettriche devono essere conformi ai limiti sugli effluenti entro la data determinata dall'autorità autorizzante di ciascun impianto entro un periodo di conformità che inizia il 1° novembre 2018 e non oltre il 31 dicembre 2023.

Sono disponibili numerose soluzioni tecnologiche per il trattamento delle acque reflue FGD per gli impianti esistenti. Oltre al trattamento fisico/chimico e biologico, gli ELG forniscono incentivi attraverso la conformità differita (31 dicembre 2023) per l'implementazione della tecnologia a scarico liquido zero (ZLD) che utilizza sistemi di evaporazione termica. Fattori di progettazione specifici della centrale elettrica come la potenza della centrale elettrica, la progettazione dello scrubber FGD, il tipo di carbone, la qualità dell'acqua, nonché altre considerazioni come l'età della centrale, l'aspetto economico e altri fattori devono essere valutati per determinare la soluzione migliore. Il successo di un progetto di conformità ELG dipende dalla valutazione delle soluzioni tecnologiche disponibili e dalla selezione della soluzione che soddisfa gli obiettivi delle parti interessate (come costo di capitale, costo operativo e rischio).

Le basi delle soluzioni di conformità ELG biologiche e per evaporatori sono descritte nella Figura 1.

La soluzione biologica è uno schema con cui la maggior parte degli operatori dell'impianto sembra trovarsi a proprio agio, poiché è composto da molteplici operazioni convenzionali di trattamento dell'acqua seguite da un sistema biologico, comprendente anche apparecchiature con cui gli ingegneri e gli operatori dell'impianto hanno familiarità. Inoltre, alcuni operatori del settore potrebbero percepire che la conformità ELG tramite trattamento biologico è più semplice da gestire con maggiore affidabilità, meno pretrattamento ed è meno costosa da installare e mantenere. Queste percezioni sono oggetto di discussione di seguito.

Il successo operativo di un sistema biologico dipende dalla capacità dell'operatore di utilizzare il sistema di pretrattamento fisico/chimico per rimuovere i solidi sospesi totali (TSS), mercurio e arsenico e per condizionare le acque reflue FGD alle specifiche di input della fase di trattamento biologico per la rimozione del selenio e dei nitrati. È necessaria un'attenzione particolare da parte dell'operatore per garantire che i limiti ELG siano raggiunti.

Al contrario, i sistemi di evaporazione sono relativamente più semplici da utilizzare e più tolleranti alle variazioni di flusso e chimiche, nonché più tolleranti al funzionamento ciclico. È relativamente facile modificare la velocità di alimentazione e avviare e arrestare un sistema di evaporazione, mentre i sistemi biologici sono meno tolleranti verso questi cambiamenti ed è necessario un funzionamento attento per garantire la salute della biomassa.