ANALISI DELLE PRESTAZIONI DI UN IMPIANTO DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE A SUPPORTO DI UN SISTEMA DI DIGESTIONE ANAEROBICA PER IL TRATTAMENTO DELLA FORSU

This thesis analyses the performance of the wastewater treatment line supporting an anaerobic digestion plant for the treatment of source-separated organic municipal solid waste, with particular attention to the behaviour of the biological units and the quality of the final effluent. The study was developed using monitoring data collected over the 2021–2025 period, which were reprocessed through monthly and seasonal aggregation in order to reconstruct the trends of the main process parameters along the water treatment line: equalization, SBR unit, MBR unit and final reverse osmosis permeate. Alongside the monitoring trend analysis, a simplified numerical calculation tool was developed in Excel to estimate the main operational indicators of the biological units, including the F/M ratio, sludge retention time, oxygen demand, external carbon requirement for denitrification, and simplified mass and solids balances. The model results were then compared with the available experimental evidence, in particular sludge settleability tests and batch respirometric tests. The analysis highlighted the propagation of critical issues along the treatment line, especially with regard to solids carryover from the upstream solid-liquid separation section to the biological units. This phenomenon significantly affected the operating conditions of both the SBR and MBR, contributing to less stable biomass management and, in some periods, to reduced nitrification stability. Despite these critical aspects, the final reverse osmosis section ensured high permeate quality, with values compliant with the discharge limits applicable during the period considered. Overall, the study showed that the integration of monitoring, data processing and simplified numerical calculation can provide effective support for interpreting system behaviour, identifying the main process criticalities, and guiding possible operational improvement strategies.

La presente tesi analizza le prestazioni della linea di trattamento del residuo acquoso a servizio di un impianto di digestione anaerobica per il trattamento della FORSU, con particolare attenzione al comportamento dei comparti biologici e alla qualità dello scarico finale. Lo studio è stato sviluppato a partire dai dati di monitoraggio raccolti nel periodo 2021–2025, rielaborati mediante una sintesi mensile e stagionale, al fine di ricostruire l’andamento dei principali parametri di processo lungo la linea acque: equalizzazione, comparto SBR, comparto MBR e permeato finale di osmosi inversa. Accanto all’analisi dei trend di monitoraggio, è stato sviluppato un calcolo numerico semplificato in ambiente Excel, finalizzato a stimare i principali indicatori di funzionamento dei comparti biologici, tra cui rapporto F/M, età del fango, fabbisogno di ossigeno, fabbisogno di carbonio esterno per la denitrificazione e bilanci semplificati di solidi e materia. I risultati del modello sono stati poi confrontati con le evidenze sperimentali disponibili, in particolare prove di sedimentabilità del fango e prove respirometriche a batch. L’analisi ha evidenziato una propagazione delle criticità lungo la linea, in particolare per quanto riguarda il trascinamento di solidi dalla separazione solido-liquido a monte verso i comparti biologici. Tale fenomeno ha influenzato in modo significativo le condizioni operative di SBR e MBR, contribuendo a rendere meno stabile la gestione della biomassa e, in alcuni periodi, anche il processo di nitrificazione. Nonostante queste criticità, la sezione finale di osmosi inversa ha garantito un’elevata qualità del permeato finale, con valori compatibili con i limiti applicabili allo scarico nel periodo considerato. Nel complesso, il lavoro ha mostrato come l’integrazione tra monitoraggio, elaborazione dei dati e calcolo numerico possa costituire un valido supporto per interpretare il funzionamento del sistema, individuare le principali criticità di processo e orientare possibili strategie di miglioramento gestionale.