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TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI - Università degli Studi di Siena

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1. aerazione 1 n Vasto de Xn Aspiratore il amera a Duce tede decia Raccolta percolato Pavimento grigliato 11 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Biotunnel a ciclo discontinuo Sono costituiti da moduli a sezione rettangolare in muratura o metallo coibentati disposti orizzontalmente ed affiancati in batteria Sono provvisti di apertura su un lato minore e dotati di sistemi di aerazione forzata dal pavimento captazione e ricircolo dei percolati aspirazione delle arie esauste e successiva biofiltrazione strumenti di monitoraggio dei parametri di processo Il funzionamento batch prevede il riempimento del tunnel con i rifiuti organici freschi lo sviluppo della fase di bio ossidazione accelerata con biomassa statica aerata lo svuotamento del modulo e trasferimento del materiale stabilizzato alla sezione di maturazione Vantaggi del processo in biotunnel trattamento di lotti di rifiuti diversi in funzione delle caratteristiche del materiale conferito scarti vegetali fanghi rifiuti organici da attivit commerciali etc conferendo flessibilit all impianto anche modularit x ampliamento 112 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioe La tecnologia Bioe utilizza un telo in Gore Tex per la copertura del materiale organico da bio ossidare Il telo ha la funzione di mantenere all
2. x a Hose N t Biofilter Medium Typ Mesh Fabric Ground Level Vg y feto to 599 e o ooo 9 S Plastic Liner I A O v o d erst EM L s Contaminated Inlet Air N Gravel Bed Distribution Pipe Leachate Drain Pipe 125 10 20 x 30 50 Bed Typ TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori BIOFILTRI composti gassosi responsabili degli odori vengono adsorbiti sulla superficie delle particelle del biofiltro dove vengono degradati dai microrganismi colonizzatori della superficie Questi microrganismi ossidano i composti odorigeni in anidride carbonica acqua e forme minerali inodori di azoto e zolfo prima che il flusso d aria fuoriesca dal biofiltro Oltre alla necessaria presenza dei catalizzatori biologici i microorganismi la biofiltrazione si avvale anche dell adsorbimento e dell assorbimento Tabella Tassi di rimozione relativi ad alcuni composti odorigeni passati attraverso biofiltri conte nenti matrici filtranti differenti Metilformiato 35 g kg p s di mezzo die Idrogeno solforato 5 g S kg p s di mezzo die Butilacetato 2 14 g kg p s di torba die Butanolo 2 41 g kg p s di torba die n butanolo 2 40 g kg p s di compost die Etilacetato 2 03 g kg p s di torba die Toluene 1 58 g kg p s di torba die Metanolo 1 35 g kg p s di
3. Nsom Cestod sota o Mat Plast 333 d 10 mm ss del 2707 84 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI gt Due approcci FLUSSO SEPARATO O FLUSSO UNICO RUI RUI METALLI I VAGLIATURA gt FC CDR BIO ESSICCAZIONE FC CDR lt RAFFINAZIONE LH METALLI 62 e FORSU BIO STABILIZZAZIONE It E INERTI DISCARICA TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI gt Lo scopo la produzione di CDR o FC una frazione ad elevato potere calorifico separata dalla frazione fine e dalla frazione organica putrescibile che eventualmente dopo ulteriori trattamenti pu essere CDR in specifica DM 5 Febbraio 1998 FLUSSO SEPARATO gt il materiale fine lt 20 mm costituito da frazione fine e frazione organica putrescibile viene preliminarmente separato con una trattamento meccanico di vagliatura per ottenere un FC che sottoposta a ulteriori trattamenti pu diventare CDR gt la frazione organica viene sottoposta a stabilizzazione biologica riduzione in peso del 40 50 DESTINAZIONE FLUSSO UNICO gt tutto il materiale viene sottoposto a bio essiccazione evaporazione dell umidit del rifiuto sfruttando il calore liberato dai processi di degradazioni biologica aerobica Corganico calore evaporazione H O riduzione in peso 20 30 temperature 50 55 C igienizzazione durata 7 15 gi
4. 1 macchine per la riduzione dimensionale 2 deferizzatori 3 vagli anche a pi stadi 4 trituratori della frazione secca per ottenere una pezzatura compatibile con la tecnologia di termoutilizzatori provenienza del materiale riduzione deferrizzazi vagliatura fine triturazio sistema integrato di raccolta massime separazione della ne i P dimensioni F O sovvallo triturato FOP sottovaglio ferrosi bioessiccazione utilizzazione Obbiettivi del trattamento biotrattamento stabilizzazione e ottenere un sovvallo che pu termoutilizzazione integrato con la deposito in migliorare il funz dei diretta depurazioone discarica termovalorizzatori migliorare il rendimento e i prodotti dei trattamenti successivi ferrosi v sottovaglio 33 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati TIPO C Da tali impianti si ottengono 1 materiale ad alto potere calorifico che pu migliorare il funzionamento e le prestazioni dei Termovalorizzatori diminuire l impatto ambientale in caso di conferimento in discarica essere stoccato e successivamente riutilizzato un sottovaglio che deve essere stabilizzato e o successivamente selezionato essere messo in discarica materiali ferrosi che possono essere inviati al riutilizzo 34 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati Il pretrattatamento un tassello non essenziale dell intera filiera di gest
5. 4 FOS QUALITA Y m lo C AMBIENTALI C AGRONOMICO 1 29 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Stato dell arte dell applicazione industriale della digestione anaerobica in Europa La digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti urbani ritenuta una tecnologia ormai divenuta in ambito europeo nota ed affidabile Considerando solamente impianti europei che siano divenuti operativi nell arco degli ultimi 10 anni e che abbiano potenzialit superiore alle 3 000 tonnellate anno stato evidenziato che sono attualmente operanti in Europa 53 impianti per una potenzialit di trattamento totale di 1 037 000 tonnellate anno Di questi impianti 30 operano in Germania e gli altri per lo pi in Olanda Belgio Svizzera e Francia Occorre per evidenziare che gli impianti tedeschi trattano fino a 450 000 tonnellate anno mediamente 15 000 tonnellate anno mentre gli impianti costruiti in Olanda Belgio e Francia trattano mediamente 30 000 50 000 tonnellate anno nove impianti realizzati in Svizzera sono invece dedicati al servizio di piccole comunit e trattano complessivamente 78 500 tonnellate anno Tutto ci mette in evidenza tra l altro come questo tipo di tecnologia abbia trovato applicazione sia nel caso del servizio a grandi bacini di utenza sia nel caso di bacini di medio piccole dimensioni 130 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Stato dell arte del
6. Facolt di Ingegneria Universit degli Studi di Siena Laurea Magistrale in Ingegneria Gestionale Corso di Gestione dei Servizi e delle Tecnologie Ambientali GS amp TA Trattamenti Meccanico Biologici dei Rifiuti Prof Ing Andrea Corti corti dii unisi it Sistema di gestione dei rifiuti Carta vetro plastica alluminio organico ingombranti etc Scorie Ceneri 7 Discarica Termovalorizzazione wu ELEGGE CCC CCC CCL EEC CCL ECC LELELE a Pre trattamenti meccanici indifferenziato organico da R D frazioni secche sfalci e potature ingombranti beni durevoli ML bioessiccazione fonderie i i di qualit biologica q pannellifici masaspa truciolare utilizzatori Recupero agricoltura di plastica di energia recuperata recuperi ambientali DISCARICA sistemi di selezione sono principalmente costituiti da Raccolta separata dei flussi raccolta differenziata Selezione meccanica Cernita manuale Pre trattamenti meccanici Un sistema di pre trattamento dei rifiuti l insieme delle operazioni atte a predisporre il materiale alle operazioni successive che possono essere di trattamento recupero riciclo termovalorizzazione smaltimento finale Se il rifiuto proviene da raccolta differenziata le tecnologie utilizzate sono pi semplici e meno costose perch il materiale ha gi subito un importante proc
7. L indice di respirazione il consumo di ossigeno riferito all unit di massa S T solidi totali S V solidi volatili e all unit di tempo mgO mgO oppure kgS T h kgS V h Esistono essenzialmente due tipologie di metodi per la misura di questo indice Metodi Statici la determinazione dell indice ricavata non garantendo al campione una aerazione forzata ma registrando il consumo di ossigeno che riesce a filtrare all interno del materiale Metodi dinamici si agisce attraverso una aerazione forzata del materiale in modo da garantire un apporto di ossigeno ottimale per la degradazione del substrato O 1594 77 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI COMPOSTAGGIO SISTEMI IMPIANTISTICI Un impianto di compostaggio indipendentemente dalla tipologia di materiali da trattare e del livello tecnologico schematizzabile in tre blocchi pre trattamenti gt ACT Active Composting Time o bio ossidazione accelerata T trattamenti biologici e trattamenti finali raffinazione per qualit compost gt maturazione curing phase 4 78 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Schema processo compostaggio Fanghi e o scarti Scarti legnosi agroalimentari Triturazione Triturazione I I I Vagliatura Vagliatura I l I Pre trattament Miscelazione Schema processo FOS TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI i trattament Pre
8. Tipologia rifiuti compostabili per la produzione di compost di qualit costituiti da a frazione organica dei rifiuti solidi urbani raccolta separatamente b Rifiuti vegetali di coltivazioni agricole segatura trucioli frammenti di legno di sughero Rifiuti vegetali derivanti da attivit agro industriali m fanghi di depurazione fanghi di depurazione delle industrie alimentari 16 1 1 C d Provenienza l rifiuti devono derivare rispettivamente da a frazione umida derivante da raccolta differenziata di RSU b coltivazione e raccolta dei prodotti agricoli E 59 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Rifiuti compostabili DM 5 Febbraio 1998 Attivit di recupero compostaggio attraverso un processo di trasformazione biologica aerobica delle matrici che evolve attraverso uno stadio termofilo e porta alla stabilizzazione ed umificazione della sostanza organica Il processo deve essere condotto in modo da assicurare il controllo dei rapporti di miscelazione e delle caratteristiche chimico fisiche delle matrici organiche di partenza il controllo della temperatura di processo un apporto di ossigeno sufficiente a mantenere le condizioni aerobiche della massa La durata del processo non deve essere inferiore a 90 giorni comprendenti una fase di bio ossidazione accelerata durante la quale viene assicurato un apporto di ossigeno alla massa mediante rivoltamento e o aerazione seguito da una fase di maturazione di cumulo La
9. biotunnel Sono adatti per la gestione delle frazioni pi putrescibili frazione umida RU il tempo di ritenzione varia da 7 10 giorni fino a 21 28 giorni salvo qualche eccezione nel corso del quale si favorisce lo sviluppo della fase di bio ossidazione accelerata termofila esotermica odorigena igienizzante che fonte di impatto ambientale non trascurabile il sistema tecnologico utilizzato per tale fase viene preso a riferimento per indicare l intero impianto superato il periodo pi delicato le masse vengono disposte in cumulo aerato o meno con ventilazione forzata rivoltato o statico al coperto o all aperto per completare la maturazione In generale in questi sistemi i parametri di processo vengono monitorati ed elaborati da un software che effettua anche la regolazione del processo flussi e tempi di aerazione frequenza e intensit di umidificazione etc Alti costi di investimento e di gestione rispetto ai sistemi aperti quindi adottati per dimensioni medio grandi 88 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Le corsie o bacini sono comparti delimitati da muratura serviti da macchine rivoltatrici automatizzate e da sistemi di aerazione bioreattori possono essere semplici vasche aperte moduli orizzontali o verticali chiusi circolari o parallelepipedi rotanti o statici dotati o meno di sistemi di movimentazione o aerazione forzata delle masse biot
10. pi pesante perch contiene in genere metalli legno inerti e vetro mentre il sopravaglio pi leggero in quanto costituito principalmente da carta plastica Permette un ulteriore separazione ottenuta sfruttando le differenti caratteristiche del rifiuto in termini di densit resistenza aerodinamica inerzia Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE GRAVIMETRICA Classificatori ad aria separatori aeraulici rifiuti e l aria vengono convogliati in canali che possono avere differenti conformazioni e vengono quindi separati in base alle caratteristiche gravimetriche Per estrarre il materiale solido leggero trasportato dall aria si abbina solitamente ai classificatori un sistema a ciclone ed eventualmente un trattamento per mezzo di un filtro a maniche Efficienza di intercettazione delle frazioni del rifiuto di un sepa ratore aeraulico NASTRO TRASPORTATORE Classificatore ad aria con ciclone 19 separato Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE Classificatori ad aria GRAVIMETRICA o separatori aeraulici Il classificatore a coltello ha una configurazione dei flussi differente e si utilizza nel caso il materiale da trattare costituito da particelle con dimensioni relativamente uniformi Il flusso di rifiuto entra nel separatore orizzontalmente tramite alimentatore a nastro e inizia la propria caduta viene violentemente attraversato da un getto d aria inclinato verso l
11. COMPOSTATO MISTO Prodotto ottenuto attraverso un processo di trasformazione e stabilizzazione controllato di rifiuti organici che possono essere costituiti dalla frazione organica degli RSU proveniente da raccolta differenziata da rifiuti di origine animale compresi liquami zootecnici da rifiuti di attivit agroindustriale e da lavorazione del legno e del tessile naturale non trattati da reflui e fanghi nonch dalle matrici previste per l Ammendante Compostato Verde Parametro Azoto organico sul secco Umidit Carbonio organico Acidi umici e fulvici CIN pH Rame totale Zinco totale Piombo totale Cadmio totale Nichel totale Mercurio totale Cromo esavalente Materiale plastico 3 33 mm Materiale plastico 3 33 mm lt 10 Altri materiali inerti 3 33 mm Altri materiali inerti 3 33 mm lt lt 10 Materiali plastici ed inerti gt 10 mm Salmonelle Enterobactariaceae totali Streptococchi fecali Nematodi Trematodi Cestodi D 27 03 98 gt 80 dell azoto lt 50 s t q gt 25 S S gt 7 S S lt 25 6 8 5 150 s s 500 p p m s s 140 p p m s s 1 5 p p m s s 50 p p m s s 1 5 p p m s s 0 5 p p m s s x 0 45 96 s s lt 0 05 96 s s x 0 9 96 s s lt 0 1 s s Assenti Assenti in 25 g t q lt 1x 10 UFC per Max 1 0 x 10 Assenti in 50 g t q Assenti in 50 g t q Assenti in 50 g t q TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Rifiuti compostabili DM 5 Febbraio 1998
12. e la pulizia del fondo del reattore Il sistema di miscelazione generalmente garantito da miscelatori meccanici che possono essere inoltre coadiuvati da lance a gas che provvedono a ricircolare il biogas prodotto per incrementare l efficienza di miscelazione Pu essere inoltre previsto il ricircolo del materiale presente nel digestore inviato alla caldaia e poi reimmesso nei digestori 155 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica SEMI DRY Criterio Vantaggi Semplicit dei sistemi di pompaggio e miscelazione Possibilit di trattare il rifiuto da raccolta differenziata Tecnologico senza particolari pre trattamenti Diluizione dei picchi di concentrazione di substrato sostanze tossiche Biologico Economico 3 D ed Spese ridotte per di sistemi di pompaggio miscelazione Ambientale Intervallo 15 20 fino a 25 Parametro di processo Solidi nel rifiuto trattato TS Carico organico kpVSs m d 8 12 fino a 18 in termofilia Tempo di ritenzione idraulica d 10 15 Rese di processo Produzione biogas m t rifiuto 100 150 Produzione specifica di biogas m kgVS 0 3 0 5 Velocit di produzione biogas m3 m3d 3 6 Contenuto di metano CH4 55 60 Riduzione della sostanza volatile 40 50 fino al 60 di scaricarli Abrasione delle parti meccaniche Pre trattamenti complessi per RSU indifferenziato Sensibilit ad eventuali shock per la presenza di sosta
13. interno del cumulo le condizioni ideali per i processi di degradazione aerobica insieme ad un sistema software di controllo e gestione dei parametri di funzionamento aerazione forzata Il trattamento avviene in zone autonome ognuna dotata di muri di contenimento del materiale che semplificano le operazioni di copertura con il telo Resistenza agli agenti atmosferici Sensori pH temperatura Sensori ossigeno umidit Telo in membrana Gore Tex Fissaggio telo TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioe diffusori di aria sono posti nel pavimento delle zone di trattamento da dove si asporta anche l eventuale percolato Il processo controllato tramite un computer che registra i principali parametri inviati in continua da ogni cumulo rilevati da specifiche sonde T pH u che a contatto con il materiale 114 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioe Nel processo Bioe sono sfruttate le capacit del Gore Tex di essere impermeabile sia all acqua meteorica sia a quella condensata sul telo all interno del cumulo Nello stesso tempo per il vapore d acqua pu traspirare dall interno verso l esterno Il telo di Gore Tex ha inoltre la propriet di filtraggio delle sostanze odorose riducendo l impatto senza un ulteriore attrezzatura di abbattimento Impermeabilit all acqua meteor
14. mitigazione sia a livello delle condizioni di processo sia sulle caratteristiche delle strutture impiantistiche Le operazioni di pre trattamento rappresentano un fase molto delicata rispetto alla possibile emissione di odori Laddove perci le condizioni ambientali in cui si trova ad operare la stazione di compostaggio non diano sufficiente garanzia circa una efficiente e rapida diluizione degli odori in atmosfera lontano da insediamenti abitativi consigliabile confinare questa fase in strutture chiuse la cui aria interna verr trattata prima del rilascio all esterno 119 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori La fase maggiormente responsabile dell emissione di odori quella del processo biologico In tale fase gli odori vengono infatti generati sia a seguito del tipo di metabolismo microbico prevalente all interno della matrice in trasformazione sia come conseguenza di reazioni di natura strettamente chimica Gli odori inoltre seppur dipendano in generale dalla presenza di composti gassosi o volatili possono anche essere associati a microparticelle solide costituenti le polveri L instaurarsi di condizioni anaerobiche incrementa la formazione di composti maleodoranti quali acidi organici mercaptani alcooli ammine idrogeno solforato ed altre sostanze odorigene Sebbene l insorgenza di emissioni maleodoranti sia di solito associata al crearsi di condizioni anossi
15. La miscela fresca viene inserita nella tramoggia di alimentazione con pala meccanica e successivamente un nastro trasportatore a barre la trasporta e scarica all interno della prima sezione di bio ossidazione Lo spazio per l accumulo del materiale viene ricavato facendo avanzare le masse mediante fondo mobile di cui provvisto il reattore L avanzamento regolato in modo che dopo 3 giorni le biomasse giungono al termine di questa prima sezione e prelevate da un nastro elevatore che le deposita nella seconda sezione di bio ossidazione Qui si ripete il ciclo per 4 giorni consecutivi al termine dei quali il materiale stabilizzato giunge nella parte terminale del reattore ove viene prelevato da un nastro trasportatore che lo scarica all esterno 105 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale rettangolare a ciclo continuo tipo Vogel amp Muller KoRa L ossigenazione viene garantita con insluffazione di aria dal fondo del reattore in maniera parzializzata lungo l asse longitudinale L aria esausta viene aspirata nella parte superiore dei moduli ed inviata ai biofiltri posti sul tetto dell impianto parte dell aria pu essere ricircolata al fine di sfruttarne il calore Il processo monitorato tramite strumentazione di controllo della temperatura e dell attivit respiratoria e software per l elaborazione dei dati ed il calcolo del fabbisogno di ossigeno L umidifi
16. Temperatura 145 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di stabilit dei processi biologici pH Il pH fornisce un indicazione della stabilit del mezzo di reazione in quanto una sua variazione associata sia alla capacit tamponante del sistema da parte del mezzo di reazione che a variazioni dell equilibrio tra le specie che partecipano alla catena trofica dei microrganismi coinvolti nel processo Per valori di pH compresi tra 6 5 e 7 5 il processo di digestione generalmente considerato stabile Il valore del pH in un digestore determinato essenzialmente dalla presenza di CO nel mezzo liquido e quindi dalla sua pressione parziale nel biogas e dai valori di concentrazioni degli acidi grassi volatili e dell ammoniaca Occorre rilevare che questo parametro in grado di indicare condizioni di squilibrio del sistema ma solo con un certo ritardo rispetto all evoluzione dell effetto tampone del mezzo Infatti la variazione di pH appare evidente quando ormai il bicarbonato ha terminato la sua attivit tamponante Quando cio questo stato completamente consumato secondo le reazioni di equilibrio di seguito riportate R NaHCOS3 NaH H20 CO2 146 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di stabilit dei processi biologici Produzione e composizione biogas Il monitor
17. alto che ne trascina con s le componenti pi leggere spostandole pi avanti rispetto al senso di avanzamento orizzontale del materiale mentre quelle pi pesanti continuano la loro caduta Due tramogge di raccolta disposte a differente distanza raccolgono due flussi di materiale pesante e leggero relativamente ben distinte Classificatore ad aria a coltello 20 Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE Separatori balistici GRAVIMETRICA separatori balistici sono in grado di compiere la separazione delle parti del rifiuto trattato sfruttando le differenze di densit e di elasticit esistenti tra ciascuna di queste In un separatore balistico che sfrutta le differenze di densit dei materiali il rifiuto da trattare viene caricato in un apposita tramoggia e quindi prelevato in piccole quantit da un dispositivo rotante che ne impone una forte accelerazione proiettandolo al di sopra delle bocche di diverse tramogge poste alla base di una camera chiusa La classificazione delle componenti avviene in base alla distanza raggiunta da ciascuna di esse a seguito del lancio i materiali pi leggeri percorrono una distanza minore mentre quelli pi pesanti seguono traiettorie pi lunghe Separatori balistici per differenza di densit 21 Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE GRAVIMETRICA Nei separatori aeraulici i flussi d aria richiesti possono essere elevati ci implica consumi energetici n
18. del processo Biotunnel a ciclo continuo costituiti da moduli dotati di aerazione forzata controllo dei parametri di processo e particolari sistemi per l avanzamento del materiale da una estremit di alimentazione ad una di scarico Biotunnel a ciclo discontinuo in cui il materiale viene disposto nel tunnel e li permane in condizioni di aerazione forzata e a volte di rivoltamento prima di essere scaricato 98 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Reattori chiusi a tenuta stagna Biotamburi reattori a sviluppo orizzontale in cui il materiale viene disposto in condizioni di adduzione di aria e canalizzazione e raccolta delle arie esauste Il rivoltamento della massa avviene ad opera della rotazione del reattore stesso Carico e scarico possono essere in continuo o in batch Il sistema particolarmente indicato per la fase ACT in trattamenti intensivi di compostaggio o come pretrattamento dinamico di omogenizzazione e pre fermentazione accelerata prima del passaggio ad altre tecnologie di stabilizzazione Sili reattori a sviluppo verticale con areazione forzata in cui il materiale viene collocato in modo continuo o discontinuo reattori consistono in torri mono o pluristadio con setti divisori orizzontali con carico dall alto e insufflazione generalmente dal basso Il sistema generalmente statico o semi dinamico Tecnologia poco diffusa presenta un limite op
19. due fasi di bio ossidazione e maturazione vengono solitamente effettuate in maniera distinta e dunque i sistemi utilizzati sono diversi obiettivi diversi BIO OSSIDAZIONE accelerare la trasformazione mediante l ottimizzazione dei principali parametri di processo ossigeno umidit temperatura riduzione impatto ambientale MATURAZIONE controllo del processo per bilancio ottimale fra contenuto organico e stabilit chimica La tecnologia utilizzata per la fase di bio ossidazione accelerata quella che caratterizza l impianto e dipender da Tipologia rifiuto umidit densit stabilit strutturale putrescibilit etc Condizioni locali caratteristiche climatiche piovosit venti dominanti distanza da centri abitati impatto odorigeno traffico rumore rischi igienici esigenze igienizzazione patogeni requisiti qualit compost grado di maturazione fitotollerabilit disponibilit superfici e disponibilit spesa automazioni presi ambientali etc TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Le tecnologie utilizzate per la fase di bio ossidazione si distinguono in sistemi chiusi o intensivi sistemi aperti o estensivi 85 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE sistemi aperti vengono utilizzati per matrici a bassa fermentescibilit come scarti verdi ed in g
20. ed alcoli gt una successiva fase acetogenica in cui a partire dagli acidi grassi si ha la formazione di acido acetico acido formico biossido di carbonio ed idrogeno molecolare gt ed infine un ultima fase in cui a partire dai prodotti della fase precedente si osserva la metanizzazione cio la formazione di metano a partire dall acido acetico o attraverso la riduzione del biossido di carbonio utilizzando l idrogeno come co substrato In minor misura si ha la formazione di metano a partire dall acido formico 135 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Fasi del processo idrolisi ed acidogenesi In questa prima fase per intervento di diversi gruppi batterici si ha la degradazione di substrati organici complessi particolati o solubili quali proteine grassi e carboidrati con formazione di composti semplici quali aminoacidi acidi grassi e monosaccaridi in forma solubile Contestualmente all idrolisi del materiale organico complesso particolato o solubile avviene il processo fermentativo acidogenico in cui i batteri fermentativi degradano i monomeri ed oligomeri organici zuccheri acidi grassi ed aminoacidi producendo acidi grassi volatili per lo pi a catena corta quali il propionato ed il butirrato Viene inoltre prodotto ammonio come sottoprodotto dalla fermentazione degli aminoacidi 136 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Fasi del processo Acetogenesi A partire dai substrati formati
21. le caratteristiche chimiche fisiche biologiche e meccaniche di un terreno Se le caratteristiche del compost rispettano i limiti stabiliti da questa norma pu essere utilizzato in agricoltura senza nessuna limitazione In questo caso il compost detto compost di alta qualit 56 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Compost di qualit LIMITI ALLEGATO 1 C LEGGE 748 84 come modificati dal decreto 27 marzo 1998 AMMENDANTE COMPOSTATO VERDE Prodotto ottenuto attraverso un processo di trasformazione e stabilizzazione controllato di rifiuti organici costituiti da scarti della manutenzione del verde ornamentale residui delle colture altri rifiuti di origine vegetale con esclusione di alghe e altre piante marine Parametro Azoto organico sul secco Umidit Carbonio organico Acidi umici e fulvici CIN pH Rame totale Zinco totale Piombo totale Cadmio totale Nichel totale Mercurio totale AR Cromo esavalente Materiale plastico 3 33 mm Materiale plastico 3 33 mm lt 10 Altri materiali inerti 3 33 mm D 27 03 98 lt 0 45 s s lt 0 05 5 5 Altri materiali inerti 3 33 mm lt 10 mm Materiali plastici ed inerti gt 10 mm Salmonelle Enterobactariaceae totali Streptococchi fecali Nematodi Trematodi Cestodi TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Compost di qualit LIMITI ALLEGATO 1 C LEGGE 748 84 come modificati dal decreto 27 marzo 1998 AMMENDANTE
22. nel rifiuto vengono tra loro separati sfruttando le diverse propriet fisiche da essi possedute quali dimensioni densit resistenza aerodinamica inerzia magnetismo conduttivit elettrica propriet ottiche Sottoponendo il rifiuto a successive selezioni tra loro in cascata si tende ad isolare i suoi componenti al fine di ottenere singoli prodotti con accettabili gradi di purezza Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE DIMENSIONALE VAGLIATURA L operazione di separazione dimensionale viene comunemente definita vagliatura e si basa sulle differenti dimensioni che caratterizzano i materiali contenuti nel rifiuto trattato vagli separano i materiali per pezzatura attraverso il passaggio attraverso uno o pi corpi dotati di fori appositi si hanno quindi vagli mono o pluri stadio Le apparecchiature di vagliatura pi diffuse sono i vagli a tamburo i vibrovagli ed i vagli a dischi Il flusso entrante in un separatore dimensionale vaglio viene suddiviso in due flussi distinti chiamati sottovaglio o sovvallo il materiale raccolto nelle tramogge sottostanti il separatore sopravaglio la parte di materiale che rimane sopra le maglie di separazione e giunge dall estremit della macchina Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE DIMENSIONALE VAGLIATURA Vagli a tamburo Sono la tipologia di vagli di pi diffuso impiego per la loro elevata versatilit Si distinguono in diversi mode
23. questa trovano alloggiamento una o pi piastre forate disposte sullo stesso piano oppure su piani sfalsati con relative tramogge di raccolta del materiale e dotate di fori con diametro crescente da monte verso valle rispetto alla direzione data dall inclinazione del piano di vaglio MATEPSALE MATERIALE FIE La granulometria del prodotto Vibrovaglio separato dipende dall ampiezza dalla frequenza delle oscillazioni dall inclinazione del piano di vaglio e dala dimensione dei suoi fori solitamente variabile da 2 a 10cm Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE DIMENSIONALE VAGLIATURA Vagli a dischi Sono sistemi pi recenti dei precedenti e sono impiegati in particolare nei settori di trattamento dei prodotti cartacei e plastici provenienti dalla raccolta differenziata e nel trattamento del rifiuto solido misto Sono formati da pi assi rotanti paralleli montati orizzontalmente su uno stesso piano Sugli assi sono montati dischi di varia sagoma ovali esagonali ecc che formano una sorta di griglia Lo spazio lasciato tra i dischi funge da fattore discriminante nella vagliatura dei materiali quelli di maggiori dimensioni vengono sospinti dalla rotazione dei dischi lungo il piano di vagliatura verso l uscita della macchina mentre i materiali pi fini e pesanti passano attraverso il setaccio cadendo in un apposito vano di raccolta Vaglio a disco per 16 rif
24. temperatura deve essere mantenuta per almeno tre giorni oltre i 55 C Caratteristiche delle materie prime e o dei prodotti ottenuti Compost con le caratteristiche indicate negli allegati alla legge 19 ottobre 1984 n 748 60 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Impiego della FOS Regione Toscana Per la frazione organica stabilizzata si fissano in attesa della normativa di riferimento gli stessi valori limite previsti dalla Delib Com Intermin 27 7 84 per i parametri di tutela ambientale del compost tabella 3 2 DCI 27 7 84 In considerazione delle tipologie di impiego individuate per la FOS si ritengono invece derogabili in quanto non pertinenti i valori limiti per le caratteristiche agronomiche stabiliti nella tab 3 1 della Del Com Interm 27 7 84 La frazione organica stabilizzata pu essere impiegata nella ricopertura giornaliera di discariche in sostituzione totale o parziale di inerti e terre La frazione organica stabilizzata pu essere impiegata nella ricopertura e nel ripristino ambientale finale delle discariche di rifiuti dotate di sistemi di protezione in totale o parziale sostituzione dello strato di copertura superficiale in terra di coltivo come substrato organico miscelato con inerti nella copertura finale di discariche controllate dotate di impermeabilizzazione di fondo substrato organico miscelato con inerti nella copertura finale di discariche di inerti in associazione a dispositivi infra copertura
25. una certificazione o una verifica EMS esterna procedure di dismissioni sviluppo di tecnologie pulite Sistemi di selezione gestione operativa In particolare la gestione operativa degli impianti di selezione oltre alle prescrizioni generali valide per tutti gli impianti deve porre particolare attenzione anche alle procedure relative ai seguenti punti controllo dei rifiuti in ingresso all impianto allontanamento di eventuali materiali non conformi sorveglianza anche remota di quelle operazioni critiche per la natura stessa e la lavorazione es triturazione procedure di controllo e registrazione sia cartacea che informatica dei dati di processo fondamentali compresi i consumi di risorse idriche e di energia controllo delle caratteristiche dei materiali in uscita dall impianto materiali recuperati CDR scarti descrizione di tutti i presidi ambientali e di sicurezza compresi gli impianti antincendio Inoltre nelle procedure operative di gestione e di manutenzione occorre indicare gli accorgimenti da prendere per ridurre al minimo il contatto diretto degli operatori ed 1 rifiuti la loro permanenza in ambienti in cui sono presenti polveri e o sostanze potenzialmente dannose per la salute le operazioni di intervento manuale sulle macchine ed apparati tecnologici a TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI PER RIFIUTI processi di trattamento biologico aerobico dei rifiuti consistono nella degradazione biologi
26. 41 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di operazione del reattore Miscelazione Il processo di digestione anaerobica risulta essere abbastanza instabile per quanto riguarda gli squilibri locali generati per esempio dalla presenza di sostanze tossiche si rivela di grande importanza la miscelazione All interno di un digestore la miscelazione ha il compito di gt favorire il contatto tra batteri e substrato gt omogeneizzare le temperature gt ottimizzare il rilascio di biogas gt evitare la decantazione delle frazioni pi pesanti 142 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di operazione del reattore Tutti i sistemi Lance montate sulla copertura Diffusori montati sul fondo Gas lifter Pistone per gas Aumento del grado di stabilizzazione del fango Bassa manutenzione e minore richiesta di pulizia rispetto ai diffusori sul fondo Efficacia contro la formazione di schiume Miglior movimento dei depositi sul fondo rispetto alle lance montate sulla copertura Migliore miscelazione Migliore movimento dei depositi sul fondo rispetto alle lance montate sulla copertura Minore richiesta di energia Buona efficacia di miscelazione Corrosione dei componenti metallici Incrostazioni Corrosione Occlusione delle lance accumulo di solidi sul fondo Formazion
27. ER RIFIUTI Fasi del processo L attivit biologica anaerobica stata evidenziata in un ampio intervallo di temperatura tra 5 e 70 Esistono differenti specie di microrganismi classificabili in base all intervallo termico ottimale di crescita P psicrofili con temperature inferiori a 20 C gt mesofili con temperature comprese tra i 20 C ed i 40 C gt termofili con temperature superiori ai 45 C La conversione di substrati organici complessi in ambiente anaerobico avviene attraverso una catena di processi biologici diversi Ad essa partecipano almeno tre gruppi metabolici distinti di microrganismi che si differenziano sia per i substrati che per i prodotti del loro metabolismo Nel corso del processo biodegradativo si hanno in particolare quattro stadi idrolisi acidogenesi acetogenesi metanogenesi 133 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Fasi del processo REAZIONI COMPOSTI IDROLISI Proteine Grassi Carboidrati Aminoacidi Monosaccaridi Acidi grassi NH Alcoli Chatoni ACIDOGENESI Acidi volatili Propinato Butirato Na ACETOGENESI Acido Acetico Acido Formico METANOGENESI 134 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Fasi del processo Il processo biodegradativo si compone delle seguenti fasi gt una prima fase di idrolisi dei substrati complessi accompagnata da acidificazione con formazione di acidi grassi volatili chetoni
28. IANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Biocontainers a sistema statico tipo BioNway ML Entsorgung Umweltschutz Mobicom Horstmann Innovative Umwelttechnik Kompomobil BAV Biocascade Sono dei moduli metallici di forma rettangolare coibentati e trattati con prodotti anticorrosione L alimentazione effettuata aprendo il coperchio sul alto superiore ed inserendo il materiale fresco mediante pala meccanica o nastri trasportatori lo svuotamento avviene attraverso l apertura del portellone posto sul lato minore e per effetto dell inclinazione del container L ossigenazione delle masse viene mantenuta su valori ottimali mediante aerazione forzata ottenuta con ventilatori e canalette o condotte forate poste sul fondo del container l aria esausta viene depurata in biofiltro Il reattore dotato di condotte per la captazione e l allontanamento del percolato La fase accelerata ha una durata di 10 14 giorni Il sistema modulare reattori e le relative attrezzature di supporto sono trasportabili mediante automezzi provvisti di sistema scarrabile Esempi in Germania 110 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Biotunnel a ciclo discontinuo 14 GIORNI Caricamento con nastri telescopici 1 Apparato di ventilazione moduli a sezione rettangolare in muratura o metallo coibentati Sistema di estrazione pei colato Compressore E 5005 800
29. IDAZIONE Bacini a ciclo continuo Applicano lo stesso principio delle corsie a ciclo continuo ma con trasferimento del materiale mediante macchine portate su carroponte in corsia unica con larghezza elevata fino a 33 m e altezza del cumulo a tavola oltre 3 m L apparato traslatore percorre il bacino per tutta la sua larghezza asportando al suo passaggio una sezione di cumulo nell ordine dei 20 cm trasferendola posteriormente in un cumulo di altezza pari a quella precedente Il carroponte guida sia la traslazione laterale della macchina sia l avanzamento lungo il bacino Le miscele fresche vengono disposte in cumulo ad una estremit del bacino mediante nastri trasportatori ad ogni rivoltamento il materiale viene trasferito per una lunghezza variabile regolabile con l estensione dei nastri di scarico finch dopo un numero prestabilito di rivoltamenti in un tempo prefissato giunge all estremit opposta del bacino Mediante un ulteriore passaggio del traslatore la massa viene trasferita su nastri trasportatori ed avviata all eventuale fase di maturazione o ai trattamenti finali I bacini di bio ossidazione sono serviti da sistemi di aerazione forzata delle masse l aria esausta di processo unitamente a quella dei capannoni che ospitano il bacino viene avviata a trattamento Sono previsti sistemi automatizzati per l umidificazione delle masse 95 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSS
30. IDAZIONE Bacini a ciclo discontinuo Coclea rivoltatrice Canalette aerazione forzata Biofiltro Aerazione forzata Thyssen Horstmann TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bacini a ciclo discontinuo Non si verifica la traslazione delle masse lungo il bacino le miscele fresche vengono alimentate con carroponte e nastri navetta e disposte in cumuli a tavola aerati e rivoltati senza tuttavia variarne la posizione Dopo un tempo prefissato la totalit del materiale stabilizzato presente in bacino viene raccolta ed inviata alla maturazione La struttura del bacino discontinuo prevede l alloggiamento in un capannone chiuso provvisto di aspirazione depurazione dell aria esausta Sistema di irrigazione TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Reattori chiusi a tenuta stagna Nei reattori di tipo statico biocelle e biocontainers il materiale viene sottoposto per un periodo prefissato ad una fase di fermentazione accelerata mediante aerazione forzata della massa E sempre previsto un sistema di raccolta dei percolati ed un trattamento dell aria esausta prima dell immissione in atmosfera Esistono diverse varianti dei reattori chiusi Biocontainers a sistema dinamico in cui la massa oltre che sottoposta ad aerazione forzata viene periodicamente rivoltata secondo un programma che assicura la totale automazione
31. IUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica WET Criterio Vantaggi Svantaggi Corto circuitazione idraulica fasi separate di materiale galleggiante e pesante abrasione delle parti meccaniche dovuta alla presenza di sabbie Buona conoscenza ed esperienza nel campo del processo Tecnologico CM NE Applicabilit in co digestione con rifiuti liquidi ad inde U e inerti alto contenuto in sostanza organica EER pre trattamenti del rifiuto Diluizione dei picchi di concentrazione di Forte sensibilit a carichi organici variabili Biologico substrato e o sostanze tossiche influenti nel perdita di sostanza volatile biodegradabile nel corso dei pre reattore trattamenti Elevati costi di investimento a causa dei macchinari per i pre Economico Spese ridotte per i sistemi di pompaggio e EE trattamenti per i volumi dei reattori ed ambientale miscelazione ampliamente diffusi sul mercato i Produzione di elevate quantit di acque di processo Uno dei problemi che pu essere connesso con la digestione anaerobica ad umido consiste nella corto circuitazione idraulica del reattore il flusso di materiale entrante non perfettamente miscelato con il materiale gi presente nel reattore fuoriesce con tempi di ritenzione ridotti rispetto a quelli previsti da progetto Ci oltre a determinare una minore degradazione del substrato trattato e quindi una minor produzione di biogas pu determinare problemi di ig
32. OLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI per la MATURAZIONE La maturazione in piazzali all aperto richiede a seconda delle condizioni climatiche in cui opera la stazione di compostaggio tempi medio lunghi di stazionamento 1 2 mesi mentre seppur con costi di investimento maggiori la fase di maturazione condotta in piazzali coperti da tettoie evita gli inconvenienti derivanti da un andamento meteorologico eccessivamente piovoso infine possibile gestire la fase di maturazione in maniera ottimale se alla sistemazione dei cumuli in platea coperta si abbina anche la ventilazione della matrice stabilizzata mediante flusso continuo di bassi volumi d aria per mezzo di appositi sistemi di diffusione realizzati sul pavimento della platea stessa Operando in tali condizioni nonostante un incremento degli oneri di gestione specifici per questa sezione dell intera filiera produttiva possibile ottenere un compost perfettamente maturo in 2 3 settimane TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI TRATTAMENTI FINALI ROTOVAGLIO 118 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori La formazione ed il rilascio di odori costituisce uno dei punti pi critici di una qualsiasi stazione di compostaggio A questo proposito importante conoscere le diverse situazioni che possono portare alla generazione di emissioni maleodoranti in modo da rendere possibili interventi di prevenzione e o
33. a nastro In prossimit dell estremit di scarico opportunamente disposto un po pi in alto un secondo nastro trasportatore palettato avente un magnete tra i due rulli di traino Il materiale ferroso presente nel prodotto da trattare attratto dal magnete resta adiacente al nastro palettato e viene trasportato in una zona di raccolta mentre il materiale non ferroso cade subito all uscita dal primo nastro Il magnete pu essere permanente o un elettromagnete 24 Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE MAGNETICA Separatore per metalli non ferrosi a correnti indotte Oltre alla separazione dei metalli ferrosi dal rifiuto possibile recuperare i metalli non ferrosi quali l alluminio il rame l acciaio inox puro l ottone ecc Il separatore per metalli non ferrosi detto anche a correnti indotte o ECS Eddy Current System Il sistema si basa sul seguente principio fisico i componenti metallici esposti a un campo magnetico ad alte frequenze sono percorsi da correnti di Foucault che creano un campo magnetico che si oppone alla causa che l ha generato Risulta quindi risulta una forza di repulsione che tende ad allontanarli dalla sorgente del campo magnetico 25 Pre trattamenti meccanici COMPATTAZIONE Esempio di pressa Modello di pressa indicato per grandi recuperatori e centri di lavorazione rifiuti Per imballare grandi quantit di rifiuti assimilabili secchi oltre che rifiuti solidi ur
34. a patogena da parte dei vari materiali di scarto Il processo essenzialmente biologico e biochimico in quanto tali processi si sono dimostrati in grado di garantire la stabilizzazione e dunque la compatibilit dell uso Processi di inattivazione termica essiccamento o chimica calcitazione non sono in grado di garantire tali compatibilit sul medio e lungo termine Inertizzazione temporanea per disattivazione della microflora e non per completamento dei processi biochimigaga carico della sostanza organica TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Il processo di stabilizzazione biologica aerobica pu essere semplificato frazione organica O gt crescita cellulare energia sostanze minerali emissioni Il processo di stabilizzazione biologica aerobica evolve attraverso fasi diverse che sono determinate dalla variazione della temperatura all interno del sistema permettendo l attivit successiva di diverse popolazioni di batteri che attuano la degradazione dei substrati organici durante la fase attiva del processo G cal h kcal T I ITITI Il metabolismo dei Temperature p microrganismi che Calore degradano il substrato m prodotto dai ELI ssa SO L gt ta organico utilizzandolo I LELLLLLELLLDPN come proprio nutrimento libera energia termica UN LL Tw Seilcalore impedimenti Calore nell essere dissipato prodotto dai
35. aggio della quantit e della composizione almeno in termini di metano e biossido di carbonio del biogas di fondamentale importanza per il controllo della stabilit del processo di digestione anaerobica Se il reattore sta operando in condizioni di stabilit la produzione e la composizione del biogas risultano costanti In particolare si potranno osservare tre diverse situazioni 1 una bassa concentrazione di VFA unitamente ad una elevata produzione di biogas in cui la CO2 si attesti su valori bassi compresi tra il 25 33 indica che il processo stabile e si ha una buona capacit di trasferimento dai batteri acidificanti a quelli metanigeni 2 concentrazioni crescenti nel tempo dei VFA unite ad una produzione di biogas in cui la presenza relativa della CO2 cresca nel tempo valori superiori ai 2 3 del biogas prodotto indicano che le popolazioni acidificanti stanno prendendo il sopravvento sui batteri metanigeni e si ha quindi un progressivo accumulo di VFA nel mezzo di reazione 147 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo Parametri di gestione del reattore stabilit dei processi biologici Temperatura Dato che i processi di degradazione anaerobica sono determinati dall attivit di popolazioni microbiche eterogenee l effetto delle variazioni di temperatura particolarmente importante Variazioni di soli 2 3 C possono influire sulle prestazioni generali del processo specia
36. ai possibili problemi causati da sassi vetro o legno che non causano inceppamenti o danni L unico pre trattamento richiesto una preliminare vagliatura al fine di rimuovere il materiale con dimensioni superiori ai 40 mm 157 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica DRY A causa della elevata densit e viscosit dei flussi trattati i reattori per il trattamento dry non sono del tipo completamente miscelato CSTR ma con flusso parzialmente o totalmente a pistone plug flow ci rende i reattori pi semplici dal punto di vista meccanico ma comporta problemi di miscelazione tra il rifiuto organico fresco e la biomassa fermentante La risoluzione di questo problema fondamentale per evitare fenomeni localizzati di sovraccarico organico ed eventuale acidificazione che porterebbe ad inibizione del processo di formazione di biogas Il fatto di operare con flussi molto densi porta inoltre al superamento del problema della suddivisioni di tre fasi distinte all interno del reattore A B lt Inoculum recycle x recirculation Feed Digested D paste Feed v Digested paste Feed Digested 1 5 8 A processo Dranco B processo Kompogas C processo Valorga TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica DRY Dal punto di vista economico si evidenzia come nel caso dei processi di tipo dry gli el
37. ali ad elevata capacit di trattenimento o la combustione dei composti odorigeni Questi ultimi sistemi bench risultati molto efficaci con rese di abbattimento intorno al 9996 non hanno tuttavia trovato pratica applicazione a causa degli eccessivi costi complessivi di trattamento 123 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori Biofiltro TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori BIOFILTRI Lo schema generale di un apparato per biofiltrazione consiste di un sistema di adduzione dell aria contenente i composti odorigeni ad una unit riempita con un substrato particolato filtrante costituito da compost maturo terreno o anche da materiale inerte che consenta la formazione di uno strato di biomassa microbica attiva biofilm sulla superficie delle particelle Il flusso da trattare viene finemente distribuito attraverso il mezzo filtrante mediante una rete di tubi dotati di piccoli fori di diffusione posta al fondo del biofiltro Per evitare l occlusione dei fori da parte della sovrastante colonna di matrice filtrante la rete di tubi diffusori di solito immersa in uno strato di ghiaia o altro materiale poroso dotato di resistenza meccanica allo schiacciamento L aria carica di odori in entrata al biofiltro viene generalmente umidificata in modo da evitare la disidratazione del substrato biologicamente attivo Cieaned Air to Atmosphere Soaker
38. all esterno da qualche tipo di isolamento la SCHRITTE Met temperatura del sistema aumenta 0 20 40 100 120 140 160 180 200 67 Tempo h 8 g y TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI FASE L iniziale decomposizione del substrato dovuta all intervento di specie microbiche mesofile 25 35 C che utilizzano rapidamente i composti solubili e facilmente degradabili Il calore prodotto dal metabolismo di questi microrganismi rimane intrappolato nella matrice in trasformazione a causa della scarsa conducibilit di quest ultima A seguito del progressivo accumulo di calore la temperatura del substrato comincia a salire superando ben presto la soglia della termofilia Come la temperatura si porta sopra i 40 C i microrganismi mesofili divengono meno competitivi e sono perci progressivamente sostituiti da specie termofile Il FASE Dopo un piccolo periodo di ritardo si ha l inizio della crescita di una popolazione termofila di microrganismi Il range di temperatura ottimale in cui si sviluppano questi microrganismi tra i 55 e 65 C Durante questo stadio le alte temperature accelerano la degradazione di proteine grassi e carboidrati complessi quali cellulosa ed emicellulosa che rappresentano due tra i pi importanti polimeri strutturali delle piante Raggiunta o superata la soglia dei 55 C un gran numero di microrganismi ivi comprese le specie patogene per l uomo e per le piante disatti
39. are valutare e gestire il processo di digestione anaerobica si possono suddividere in due categorie gt parametri di operazione del reattore definiscono l esercizio in termini di tempi di permanenza della massa alimentata nel reattore di concentrazione dei microrganismi di rese di produzione di biogas in relazione al volume del reattore ed alle caratteristiche del substrato trattato gt parametri di stabilit dei processi biologici obiettivo il mantenimento di condizioni operative ottimali e stabili Per la digestione anaerobica la fase controllante l intero processo cio la metanogenesi risulta particolarmente sensibile alle variazioni ambientali del mezzo di reazione Di particolare importanza risultano parametri quali il pH la concentrazione di acidi grassi volatili VFA l alcalinit il rapporto tra acidi grassi volatili ed alcalinit la produzione e composizione percentuale del biogas la temperatura 139 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di operazione del reattore CARATTERIZZAZIONE DEL SUBSTRATO Il substrato generalmente definito nell ambito dei processi di digestione anaerobica in termini di solidi totali TS di solidi totali volatili TVS di domanda chimica di ossigeno COD o in alternativa a quest ultima di domanda biologica di ossigeno a 5 giorni TS solidi totali ossia il contenuto in sostanza secca di un campione dete
40. azione deve essere convogliata ad impianti di abbattimento delle emissioni odorose E necessario fare ricorso a sistemi di abbattimento che garantiscano all uscita il valore massimo di 300 Unit Odorimetriche Internazionali Questo valore pu essere ottenuto con filtri biologici opportunamente dimensionati o in casi particolarmente Importanti con impianti di abbattimento termici autorigenerativi In presenza di trattamento meccanico di rifiuti essiccati e polverulenti tutta l aria proveniente dai sistemi di aspirazione prima di essere immessa in atmosfera o inviata ai biofiltri deve essere inviata alla filtrazione per l abbattimento delle polveri Di norma in questo caso si utilizzano filtri a maniche opportunamente dimensionati e di tipo adeguato 48 Sistemi di selezione gestione dei rifiuti Gli impianti di selezione possono produrre scarti non utilizzabili come materiali n come recupero energetico che costituiscono un rifiuto da smaltire La produzione di rifiuti deve essere la minima possibile compatibilmente con la finalit dell impianto ed in particolare con la qualit dei prodotti selezionati rifiuti debbono essere caratterizzati e classificati secondo il codice CER ed inviati ad uno smaltimento adeguato Sistemi di selezione rumore Le apparecchiature di selezione possono produrre rumori e vibrazioni derivanti dai ventilatori primari e dai raffinatori secondari dai ventilatori e dai cicloni che ef
41. bani tal quale Esempio di pressa Pressa per imballaggio di grandi quantit di carta cartone plastica rifiuti assimilabili 26 Pre trattamenti meccanici COMPATTAZIONE Bricchettatrici pellettizzatrici Le tecnologie sono adatte a flussi contenuti lt 7 ton h e pezzatura inferiore a 15 cm senza metalli Si tratta di tecnologie costose Pressa rotante eccentrica un asse rotante con moto eccentrico all interno di un cilindro dotato di fori di estrusione forza il materiale inserito tra i due corpi a passare attraverso i fori Il materiale subisce un azione di coesione cosicch il materiale in grado di mantenere la forma di blocchetto o cilindretto e un riscaldamento con conseguente riduzione dell umidit CILINDRO CON FORI DI ESTRUSIONE Gia CUGETTO ESTRUSO 27 TRATTAMENTO Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati principali tipi di impianti di selezione meccanica sono realizzati per rispondere alle seguenti esigenze a separare dal flusso principale il materiale fine lt 20 mm costituito in varia misura da organico putrescibile e da una frazione secca b produrre FOP Frazione Organica __Putrescibile da inviare a biotrattamento separando il materiale fine ed il materiale secco di sovvallo C produrre una frazione ad alto potere calorifico separando la frazione fine e la FOP ovvero attraverso processi di essiccazione o di bioessiccazione da cui con succes
42. ca della frazione organica del rifiuto da parte di microrganismi che si sviluppano e vivono in un ambiente in cui presente ossigeno Lo scopo del processo la mineralizzazione delle componenti organiche maggiormente degradabili e l igienizzazione EM MATERIALE MATERIALE CO STABILIZZATO IGIENIZZATO ORGANICO H O MINERALIZZATO 54 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI UTILIZZI RUI SELEZIONE FORSU BIO STABILIZZAZIONE q It LEGGE 748 84 D M 5 FEBBRAIO 1998 DI 27 07 84 DISCARICA DI 27 07 84 IRS 500 mg kg COPERTURA DISCARICA RIPRISTINO AMB TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Compost di qualit Possibilit di utilizzare compost in agricoltura Il materiale ottenuto da processi di compostaggio viene analizzato per valutare la sua qualit e se permesso il suo utilizzo in agricoltura La normativa italiana definisce diverse tipologie di compost in base alle caratteristiche chimiche e biologiche L uso di compost come fertilizzante regolato dalla Legge 748 84 che riguarda i fertilizzanti in genere e definisce le caratteristiche degli ammendanti agricoli nell allegato 1 C che attualmente in vigore nella forma modificata dal D M 27 marzo 1998 Legge 748 84 Art 2 Definizioni Per ammendante e correttivo si intende qualsiasi sostanza naturale o sintetica minerale od organica capace di modificare e migliorare le propriet e
43. cabili inibitorie e carichi organici eccessivi con Resistenza a picchi di concentrazione di substrato o acqua fresca sostanze tossiche Economico Pre trattamenti minimi e pi economici Elevati costi di investimento a causa egli ed Ridotti volumi dei reattori Ridotto utilizzo di acqua equipaggiamenti utilizzati per il Ambientale fresca Minime richieste di riscaldamento del reattore trattamento Parametro di processo Intervallo Solidi nel rifiuto trattato TS 25 40 carico organico kgVS 8 10 Tempo di ritenzione idraulica d 25 30 Rese di processo Produzione biogas m t rifiuto 90 150 Produzione specifica di biogas m kgVS 0 2 0 3 Velocit di produzione biogas m m d 2 3 Contenuto di metano CH 50 60 160 Riduzione della sostanza volatile 50 70 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Utilizzo del biogas Il biogas prodotto ha una composizione del tipo gt Metano 60 70 34 325 kJ Nma gt Anidride carbonica 30 23 PCI BIOGAS 60 CHa 20 595 gt Azoto 2 5 PCI BIOGAS 70 CHa 24 028 kJiNma gt Idrogeno solforato idrogeno ecc La produzione di biogas avviene alla pressione del digestore generalmente vicina alla pressione atmosferica Dal momento che lo stoccaggio ed il trasporto richiedono una compressione importante e quindi costi non trascurabili si cerca in genere di utilizzarlo la produzione di una forma di energia direttamente utilizzabile su
44. calore olio acqua 11 Riduttore 12 Contropettine 13 Rullo di triturazione TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI COMPOSTAGGIO PRE TRATTAMENTI Quando invece una matrice organica presenta scarsa resistenza ed elevato contenuto di umidit se sottoposta ad energica sollecitazione meccanica tende inevitabilmente a trasformarsi in poltiglia o addirittura in una sorta di purea In tali circostanze necessario ricorrere a macchine del tipo sminuzzatori shredder a pettini fissi su nastri convogliatori ovvero a dilaceratori a coltelli rotanti a basso numero di giri HAS THER PORTA TORE 82 TRITURATORE A LAME TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI COMPOSTAGGIO PRE TRATTAMENTI La miscelazione si rende necessaria per omogeneizzare le caratteristiche del materiale in ingresso al processo rendendolo il pi idoneo possibile all azione dei microrganismi assicurando le giuste condizioni di porosit densit apparente ed umidit Dunque necessario miscela diversi materiali che conferiscano le caratteristiche nutritive fanghi deiezioni animali FORSU che contengono N e con scarti ligno cellulosici per le caratteristiche strutturali La miscelazione viene effettuata con pala meccanica o miscelatori Trituratore miscelatore alimentato da pala Miscelatore a coclea rotante meccanica ILI TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI PROCESSI BIOLOGICI Le
45. cazione realizzata con le acque di processo raccolte sul fondo del reattore e stoccate in un serbatoio Le parti a contatto con i materiali in trasformazione sono in acciaio inox o trattate con prodotti anticorrosione 106 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Biocelle a sistema statico tipo Herof Cemento a tenuta stagna e isolamento termico Caricamento con pala meccanica 7 10 GIORNI Preriscaldo aria in i i ingresso scambio a Biofiltro Apparato di ventilazione recupero aria esausta prima del biofiltro Controllo della temperatura con i flussi di aerazione Umidificatori 55m 3 5m 7 5 m Canalette per l aerazione forzata Captazione del percolato arzializzazione 6 settori aria x H 107 Pi di 30 impianti in Germania e Austria conferimenti discontinui erhof TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Biocelle a sistema statico tipo Herof Sono costituite da reattori in cemento a tenuta stagna ed isolati termicamente di forma rettangolare provviste di un ampio portellone sul lato minore circa 3x3 m per il caricamento mediante pala meccanica e di un portello a grata interno per trattenere il materiale L ossigenazione del materiale avviene mediante un apparato di aerazione forzata cos strutturato l aria prelevata in atmosfera viene insufflata all interno del reattore attraverso p
46. ce fresca che non sia immediatamente preparata per la fase di compostaggio attivo gt un pronto allestimento dei cumuli ovvero il rapido trasferimento della biomassa substrato nell eventuale bioreattore gt la verifica che la matrice in fase di compostaggio attivo sia nelle condizioni ottimali di aerazione tali da evitare il formarsi di zone anaerobiche l attuazione degli eventuali turni di rivoltamento della biomassa substrato in coincidenza con venti favorevoli alla rapida diluizione e dispersione delle emissioni odorigene in direzione opposta a quella degli insediamenti civili gt assicurare laddove il compostaggio avvenga in cumuli statici la copertura degli stessi con uno strato superficiale 5 10 cm di compost maturo gt evitare la formazione di ristagni di percolato alla base dei cumuli o al fondo del bioreattore gt il confinamento della fase attiva di compostaggio in strutture chiuse la cui aria possa essere captata e convogliata in speciali apparati di trattamento dei composti odorigeni TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori Le principali tipologie di apparati per l abbattimento delle emissioni odorigene oggi adottate presso le stazioni di compostaggio sono rappresentate essenzialmente dai biofiltri e dalle torri di lavaggio scrubbers ad umido Per il trattamento delle emissioni maleodoranti sono stati proposti anche l adsorbimento su carbone attivo od altri materi
47. che all interno della matrice in compostaggio anche la corretta evoluzione delle reazioni di stabilizzazione secondo le vie della degradazione aerobica genera odori Ci particolarmente vero per quel che riguarda la volatilizzazione dell ammoniaca La decomposizione delle proteine porta infatti alla formazione di ammoniaca di ammonio attraverso il processo noto come ammonificazione La tensione di vapore dell ammoniaca NH3 bassa e di conseguenza questa volatilizza facilmente anche a basse temperature TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori Tabella Composti ritenuti maggiormente responsabili delle emissioni di odori presso gli impianti di compostaggio Ossisolfuro di carbonio Dimetil trisolfuro Discllura di carbonio Meltanticla Dimetil solfuro Etantfialo Ammeoeniaca Trimatilamina Dimetilemina Acido formico Acido butirriao Acido acetico Acido valerico Acido propionico Acido isc valeriao Prapanone acetone Z pentanone Butinene Benzothicazole Fenda Etanale Fonte Williams amp Miller 19920 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori Sistemi di prevenzione basati sulla gestione della filiera di trasformazione gt riduzione dei tempi di stazionamento delle matrici in ingresso sui piazzali di scarico e di stoccaggio transitorio gt conferimento del materiale all impianto senza creare accumuli di matri
48. delle reazioni biologiche che realizzano la stabilizzazione biologica aerobica Dal grado pi o meno spinto con il quale vengono governati questi fattori dipende la corretta evoluzione verso la definitiva stabilizzazione del substrato sottoposto a trattamento sia in termini di durata del processo che di qualit del prodotto finale fattori che vanno presi in considerazione per una rigorosa gestione del processo sono la concentrazione di ossigeno e l aerazione la temperatura e l umidit le propriet fisico meccaniche del substrato porosit struttura tessitura e dimensione delle particelle o pezzatura della matrice in trasformazione e la concentrazione ed il rapporto dei nutrienti nel substrato organico ad esempio il rapporto carbonio azoto il pH anche se in misura pi modesta 70 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI La concentrazione di ossigeno e l aerazione microrganismi che compiono la degradazione biologica del substrato consumano notevoli quantit di ossigeno Durante i primi giorni del processo le componenti pi facilmente degradabili del substrato organico sono rapidamente metabolizzate Il bisogno di ossigeno e di conseguenza la produzione di calore sono perci decisamente maggiori nei primi stadi della biostabilizzazione mentre decrescono con l evolversi del processo Nel caso in cui l apporto di ossigeno sia limitato la stabilizzazione rallenta Anche se una concentrazione minima di ossigen
49. di captazione e controllo delle acque di infiltrazione substrato organico miscelato con inerti nel recupero ambientale di volumi confinati in seguito ad operazioni di bonifica ambientale discariche incontrollate bonificate con capping superficiale o barriere impermeabili verticali munite di sistema di drenaggio e captazione delle acque di infiltrazione Le modalit di impiego in tali casi sono disciplinate nell atto di approvazione del progetto e o di autorizzazione relativo all intervento cui destinata la FOS con apposita norma tecnica emanata con delibera di Giunta Regionale La frazione organica stabilizzata e altri prodotti equivalenti con opportuna sperimentazione e previa approvazione di progetto da parte della Provincia pu altres essere impiegata per interventi di ripristino ambientale di aree degradate Con l analisi del contesto territoriale ed ambientale dovranno essere verificati il rispetto della Tab 3 3 D C I nonch la sussistenza di un adeguato indice respirometrico della massa Parametri DPR 915 82 DI 27 07 84 pH 6 85 umida B 4 Azoto Organico Bess Azoto Organico Carbonio Org ss CIN __ lt 3 Carbonio umico a umici e a fulvici eSS Cond Elet Spec mg kg SS i mg kg SS Eci _ Enterobatteri MPN Nematodi IN50gTO Trematodi
50. di raccolta del materiale di trascinamento in corrispondenza delle testate posteriori o dei rulli i ritorno progettazione delle strutture metalliche di supporto delle macchine tale da permettere il passaggio di macchine di pulizia dei pavimenti Sistemi di selezione gestione acque Tutte le acque di lavaggio delle aree di accumulo di rifiuti e tutte le acque di processo percolati devono essere raccolte in un sistema fognario indipendente da quello delle acque di pioggia Le acque di lavaggio devono essere inviate a depurazione in loco ovvero immesse in una fognatura che conduca ad un impianto di depurazione centralizzato adeguato a questo tipo di scarico ovvero stoccate in vasche di stoccaggio provvisorio provvisti di bacino di contenimento a norma di legge per il successivo invio a depurazione tramite autobotti Le acque meteoriche non utilizzabili nel processo debbono essere smaltite in acque superficiali previa eventuale separazione delle acque di prima pioggia e nel rispetto degli eventuali vincoli posti dall autorit di bacino In ogni caso la progettazione deve mettere in atto tutti gli accorgimenti per minimizzare l uso dell acqua in particolare verificare la possibilit tecnico economica di recuperare e riciclare l acqua di processo 47 Sistemi di selezione gestione delle emissioni gassose In presenza di trattamento di rifiuti ad elevata putrescibilit tutta l aria gestita dal sistema di aspir
51. dottata in alcuni impianti tedeschi 101 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale ottagonale a ciclo discontinuo tipo Lescha E l unico caso di reattore aperto e sprovvisto di aerazione forzata 10 GIORNI Rotazione Posto al chiuso Bioreattore ottagonale rotante con pareti forate 7 56 m ZTA Er x s lt TE ee COCO Nastro per il ricircolo del passante e lo scarico del reattore 102 Trituratore a coclee TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale ottagonale a ciclo discontinuo tipo Lescha Consiste in un modulo orizzontale a sezione ottagonale avente pareti forate con luci di diametro da 40 a 18 mm a partire dal lato di carico La rotazione avviene per mezzo di un motore elettrico Il materiale fresco triturato con un mulino a coclee che serve una batteria di reattori viene introdotto tramite nastro trasportatore La rotazione programmata per un tempo definito e ripetuta un certo numero di volte al giorno La frazione passante dai fori delle pareti viene raccolta su un nastro trasportatore che la convoglia al sistema di caricamento per la reimmissione in circolo La fase accelerata si completa in 10 giorni al termine dei quali il materiale viene scaricato attraverso l apertura ricavata nelle pareti su un nastro tras
52. e del biogas Per questo motivo si ritiene che la pi valida delle spiegazioni sia la presenza formazione di sostanze inibenti nel reattore conseguente appunto all incremento dei carichi da trattare chiaro che reattori in cui la biomassa totalmente dispersa in un mezzo liquido reattori completamente miscelati CSTR sono particolarmente soggetti a problemi di inibizione dal momento che biomassa e sostanze inibenti sono in intimo contatto Per contro occorre evidenziare che la situazione pu Esere facilmente ricondotta alla normalit per semplice aggiunta di acqua e conseguente diluizione TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica SEMI DRY Questo tipo di processo nasce nel corso degli anni 80 da una collaborazione tra l Universit di Venezia e la SNAM Progetti In questo caso il contenuto di sostanza solida che caratterizza il rifiuto trattato si pone nell intervallo intermedio rispetto ai processi wet e dry opera infatti con rifiuti con un contenuto in solidi del 15 20 Dal punto di vista impiantistico la soluzione adottata quella di un reattore miscelato CSTR che pu operare tanto in regime mesofilo che termofilo Anche in questo processo come nei processi di tipo wet si osserva la formazione di tre fasi distinte all interno del reattore anche se in generale il fenomeno meno accentuato Sar comunque necessario prevedere di tanto in tanto lo svuotamento
53. e di schiume Miscelamento non completo Occlusione dei diffusori Corrosione Il lifter interferisce con la pulizia del digestore Formazione di schiume Occlusione delle lance Corrosione Sistema montato internamente I pistoni interferiscono con la pulizia del digestore Occlusione del pistott 3 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di operazione del reattore Turbina a bassa velocit Buona miscelazione Mixer a bassa velocit Rottura della crosta superficiale 20 Buona miscelazione Minima Tubi di tiraggio interni ET formazione di schiume Buona miscelazione Minima Tubi di tiraggio esterni formazione di schiume Conoscenza della quantit da miscelare Ricircolo della crosta superficiale Il fango depositato pu essete ricircolato Manutenzione semplice rispetto ai compressori Usura delle eliche e dell asta Rottura del cuscinetto Non progettato per miscelare l intero digestore Incrostazioni sulle pale Sensibilit al livello liquido Corrosione ed incrostazioni Sensibilit al livello liquido Corrosione ed incrostazioni Incrostazione delle pale Occlusione Rottura dei cuscinetti TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di stabilit dei processi biologici STABILITA DEL REATTORE pH Alcalinit Acidi grassi Produzione e composizione del biogas
54. enerale matrici contenenti elevata frazione ligno cellulosica Tali sistemi sono semplici da realizzare e quindi poso costosi Sistemi aperti a cumuli aerati statici aerazione forzata o passiva Sistemi aperti con cumuli rivoltati Cumulo statico areato il materiale viene collocato in cumulo sottoposto ad aerazione forzata in aspirazione con invio delle aree esauste ad un biofiltro Il materiale in questo caso deve essere miscelato con una percentuale di bulking lignocellulosico tale per cui la densit finale sia inferiore a 0 55 t m3 86 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Cumulo rivoltato il materiale viene disposto in cumuli di grandi dimensioni 3 4 m di altezza da 3 ad oltre 30 m di larghezza ma l aerazione della massa viene garantita mediante rivoltamenti con pala meccanica a frequenza anche mensile La movimentazione pu essere garantita anche con macchine rivoltatrici scavalcatrici che avanzano a cavallo del cumulo o dotate di nastro estrattore elevatore per il trasferimento posteriore dei materiali entrambe trainate o semoventi in questo caso i tempi sono brevi rispetto alla movimentazione con pala TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE I sistemi chiusi operano la fase di bio ossidazione in ambiente confinato e controllato tipo corsie e bacini biocelle biocontainers bioreattori
55. erativo nei frequenti compattamenti e nelle difficolt di diffusione dell ossigeno all interno della massa 99 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale cilindrico a ciclo discontinuo tipo Envital Nastro ripartitore Bioreattori rotanti Aerazione forzata Aerazione forzata Rivoltamento Portello di scarico 4 5 GIORNI 100 Alimentazione Scarico TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale cilindrico a ciclo discontinuo tipo Envital E costituito da un cilindro metallico di volume variabile a seconda dei modelli e volume utile circa 8096 posto orizzontalmente su un basamento in c a rotante per mezzo di motori elettrici Il caricamento del reattore automatizzato ed avviene per mezzo di una tramoggia mobile su binari munita di nastro trasportatore elevatore che alimenta un nastro ripartitore La fase accelerata ha una durata di 4 5 giorni durante i quali il rivoltamento e l aerazione sono regolati in funzione della temperatura e del tenore di ossigeno attivati in media per il 10 1596 del tempo di permanenza Lo svuotamento si effettua scaricando il materiale su un nastro trasportatore posto sotto il reattore attraverso lo stesso portello di caricamento L aria esausta aspirata dal cilindro viene avviata a depurazione chimica e o biologica Tecnologia a
56. esso di selezione all origine pre trattamenti possono avere come obiettivo ela separazione di frazioni omogenee nel caso di raccolta multimateriale il miglioramento della qualit del materiale raccolto ela selezione dello stesso materiale in frazioni con caratteristiche differenti da inviare a impianti distinti Pre trattamenti meccanici rifiuti residuali dalla raccolta differenziata e i rifiuti tal quali non raccolti in maniera differenziata presentano maggiori difficolt tecnico operative di trattamento si tratta infatti di un insieme di materiali eterogenei e a causa della loro commistione in fase di raccolta e trasporto subiscono un reciproco imbrattamento pre trattamenti possono avere come obiettivo la separazione e il parziale recupero di materiali inerti metalli frazione organica carta plastica vetro legno tessili etc la riduzione della quantit di materiale da inviare in discarica il miglioramento delle caratteristiche di combustibilit riduzione umidit e inerti innalzamento del potere calorifico la stabilizzazione del materiale ottimizzare i trattamenti successivi separare materiali pericolosi Rifiuti Urbani Pericolosi o indesiderati per i trattamenti successivi Pre trattamenti meccanici Le fasi principali di un sistema di pre trattamento meccanico e le relative tecnologie di comune utilizzo sono Riduzione dimensionale operata mediante i t
57. etro pronto al forno contenute D M 5 2 98 per ottenere la qualit vetro pronto al orno e Granulometria gt 3 mm sottovaglio 3 mm lt 5 e Ceramica e porcellana lt 0 01 Pietre lt 0 02 e Metalli magnetici lt 0 002 e Metalli amagnetici lt 0 01 e Materiali organici lt 0 1 e Eventuale selezione per colore 39 Piattaforme per il recupero dei materiali Il tipo 40 Piattaforme per il recupero dei materiali Il tipo 41 Sistemi di selezione aspetti progettuali La progettazione degli impianti di selezione deve essere finalizzata ad una destinazione certa di recupero o smaltimento per i flussi di prodotti e scarti in uscita Gli impianti di selezione pur non presentando rischi ambientali rilevanti necessitano di accorgimenti progettuali volti a minimizzare le emissioni olfattive minimizzare le emissioni di polveri minimizzare la produzione di effluenti liquidi minimizzare la proliferazione di insetti e roditori mantenere la massima salubrit degli ambienti di lavoro v v Vv v v 42 Sistemi di selezione impianto tipo Tutti gli impianti di selezione sono generalmente dotati di 1 una zona di scarico e accumulo temporaneo in Ingresso 2 una zona di trattamento 3 una zona di accumulo dei prodotti in uscita e di carico dei prodotti sui mezzi in uscita Sistemi di selezione ricezione e stoccaggi La ricezione e tutte le aree di accumulo d
58. evati costi di investimento iniziale sono dovuti alla necessit di dotarsi di sistemi di trasporto e pompaggio del rifiuto organico da trattare che siano particolarmente resistenti e tecnologicamente avanzati Per contro operando con rifiuti ad elevata concentrazione di sostanza solida non sono necessari pre trattamenti particolarmente raffinati ed i volumi dei reattori necessari sono ridotti quindi le spese di costruzione dei reattori sono minori rispetto ai processi wet e semi dry La ridotta dimensione del reattore si ripercuote poi favorevolmente in fase di esercizio sul bilancio energetico del reattore dal momento che necessario riscaldare una minor quantit di rifiuto da trattare Una differenza fondamentale tra i processi di tipo dry e quelli di tipo wet o semi dry consiste nel ridotto utilizzo nel caso di processi dry di acqua per la diluizione dei rifiuti Ne consegue che la quantit di acqua di scarico sar ridotta 159 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica DRY Criterio Nessun bisogno di miscelatori interni al reattore Rifiuti con basso tenore in sostanza solida Tecnologico Robustezza e resistenza ad inerti pesanti e plastiche lt 20 TS non possono essere trattati da Nessuna corto circuitazione idraulica soli Bassa perdita di sostanza organica biodegradabile nei pre trattamenti Minima possibilit di diluire sostanze Biologico Elevati OLR appli
59. fettuano la separazione aeraulica dal ventilatore che estrae laria dagli ambienti e la convoglia al sistema di depurazione dai nastri trasportatori Sono pertanto prescritti limiti alla rumorosit delle macchine in esercizio 80 dB per la tutela della salute dei lavoratori e limiti al rumore percepibile all esterno sula base della zonizzazione eseguita dall autorit comunale 50 Sistemi di selezione collaudi collaudi oltre alle prescrizioni generali valide per tutti gli impianti per gli impianti di selezione meccanica devono prevedere anche le seguenti verifiche gt rispetto dei valori di progetto di tutti gli indici impiantistici possibilit pratica di poter attuare una corretta manutenzione di tutte le macchine gt possibilit pratica di poter attuare una corretta pulizia degli ambienti di trattamento Sistemi di selezione gestione e manutenzioni E opportuno che la gestione dell impianto sia in possesso di certificazione di qualit relativa al processo e di certificazione ambientale certificazione ISO 14 000 regolamento EMAS ecc In ogni caso necessaria l adozione di un Sistema di Gestione Ambientale EMS che deve contenere le seguenti componenti definizione di una politica ambientale pianificazione e fissazione di obbiettivi programma di gestione programma di sorveglianza e controllo preparazione di un regolare rapporto ambientale convalida attraverso
60. finita come un processo biologico di tipo aerobico volto a conseguire la mineralizzazione delle componenti organiche maggiormente degradabili stabilizzazione e la igienizzazione per pastorizzazione della massa TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI La stabilizzazione ottenuta mediante la degradazione metabolica delle componenti organiche pi aggredibili con produzione finale di acqua e anidride carbonica e loro allontanamento dal sistema biochimico intesa a garantire la compatibilit tra i prodotti finali e le ipotesi di impiego agronomico o la loro collocazione in ambito confinato discarica Un prodotto stabile infatti nel suolo agricolo non produce pi metaboliti intermedi di degradazione ad effetto fitotossico consuma ossigeno necessario per la trasformazione delle componenti fresche sottraendolo alle piante in discarica non comporta massicci processi di degradazione anaerobica a carico delle componenti organiche facilmente biodegradabili di cui la biomassa fresca invece ricca La igienizzazione consente di debellare i fitopatogeni presenti nei residui vegetali impedendo che il compost ne diventi vettore nonch i patogeni umani eventualmente presenti nei materiali di scarto es fanghi civili va notato che la igienizzazione avviene sicuramente oltre che per pastorizzazione termica anche per perdita progressiva delle caratteristiche biochimiche ospitali nei confronti della microflor
61. hine perla riduzione dimensionale 2 deferizzatori 3 vaglia pi stadi provenienza del materiale riduzione deferrizzazi vagliatura fine sistema integrato di raccolta massime separazione della dimensioni F O P sovvallo FOP sottovaglio ferrosi bioessiccazione produzione di CDR_ di CDR se non gi eventuale utilizzazione obbiettivi del trattamento bioessiccata stabilizzazione e ottenere un sovvallo che i biotrattamento deposito in migliorare il funz dei i i quindi utilizzo discarica termoutilizzatori sovvallo come terra di migliorare il rendimento e i copertura in prodotti dei trattamenti ferr m discarica successivi w st OP 31 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati TIPO B Da tali impianti si ottengono 1 un sovvallo costituito dalla frazione secca che un potere calorifico elevato e minore concentrazione di inquinanti e pertanto pu migliorare il funzionamento e le prestazioni dei Termovalorizzatori diminuire l impatto ambientale in caso di conferimento in discarica migliorare il rendimento di successivi impianti di selezione pi spinta 2 una FOP che pu essere utilizzata dopo stabilizzazione biologica come materiale di copertura per discariche 3 materiali ferrosi che possono essere inviati al riutilizzo 4 un sottovaglio fine 32 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati TIPO C Gli impianti di tipo C sono costituiti da
62. i o di ossido nitroso D altra parte substrati di partenza con rapporto C N superiore a 40 1 richiedono tempi di biostabilizzazione lunghi dovuti alla pi lenta crescita microbica in presenza di matrice carboniosa in eccesso Sebbene il rapporto C N rappresenti un utile guida per la preparazione delle miscele di residui organici da avviare a biostabilizzazione anche il grado di suscettibilit dei composti carboniosi all attacco microbico deve essere tenuto in debito conto Se il carbonio del substrato in forma scarsamente degradabile cellulosa il processo di biostabilizzazione risulta necessariamente rallentato TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Le propriet fisico meccaniche del substrato La porosit la struttura e la tessitura sono correlate con le propriet fisiche dei materiali quali la pezzatura la forma e la resistenza meccanica e condizionano il processo di biostabilizzazione attraverso l influenza esercitata sull aerazione Queste propriet possono essere corrette per mezzo di operazioni di triturazione e sminuzzamento dei substrati di partenza o mediante la miscelazione di questi con matrici definite agenti di supporto bulking agents La porosit una misura degli spazi vuoti nel substrato in biostabilizzazione e determina la resistenza alla circolazione dell aria Essa dipende dalla dimensione delle particelle dalla distribuzione granulometrica dei materiali e dalla continuit degli interstizi tra le partice
63. i matrici ad alta putrescibilit RU indifferenziati o residui frazioni di lavorazioni intermedie o finali ad elevata contaminazione da organico preferibile che siano realizzate al chiuso dotate di pavimento corazzato pavimento in calcestruzzo ed impermeabilizzato dotate di opportuni sistemi di aspirazione e trattamento delle arie esauste dotate di sistema di raccolta degli eventuali percolati Se invece si tratta di matrici a bassa putrescibilit preferibile che siano realizzate almeno sotto tettoia o all aperto in cassoni chiusi dotate di pavimentazione realizzata in asfalto o in calcestruzzo dotate di sistemi di raccolta delle acque di lavaggio delle aree stesse N B Tutte le aree di accumulo nelle quali sia prevista la presenza non episodica di operatori devono essere realizzate in modo tale da essere facilmente lavabili Tutte le aree di accumulo temporaneo non a scopo biologico di rifiuti ad elevata putrescibilita nelle quali sia prevista la presenza non episodica di operatori devono essere liberate e lavate con adeguata frequenza 44 Sistemi di selezione movimentazioni Qualora la movimentazione dei rifiuti sia eseguita in manuale da operatore su pala meccanica ragno o gru ponte la cabina di manovra della macchina deve essere dotata di climatizzatore e sistema di filtrazione adeguato alle tipologie di rifiuti da movimentare In caso di movimentazione di rifiuti ad elevata putrescibil
64. iastre metalliche forate che costituiscono il pavimento della cella questo suddiviso in 6 settori che permettono la parzializzazione dell aerazione ed il funzionamento della cella anche nel caso di conferimenti discontinui laria esausta viene prelevata nella parte alta della cella tramite ventilatori e inviata ad uno scambiatore di calore aria aria ad uno scambiatore di calore aria acqua ed infine ad un biofiltro prima di essere immessa in atmosfera Il flusso gassoso viene monitorato per i parametri sottoposti a limite Il raffreddamento dell aria esausta permette di separare le sostanze odorigene solubili mentre l acqua di condensa pu essere trattata e reimpiegata per l umidificazione delle masse L acqua riscaldata non ha utilizzo potrebbe essere usata per riscaldamento degli edifici Il preriscaldo dell aria in ingresso in essere utile soprattutto nei periodi freddi abbreviare la fase di latenza TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Biocontainers a sistema statico tipo Horstmann 10 14 GIORNI Batteria di containers Ventilatori Biofiltro Aerazione forzata Scarica del materiale stabilizzato x Alimentazione to bio deodorization oxygen ic ting Li uotatura MINI SV mea y inclinazione Contenitori metallici 109 coibentati anticorrosione ly ventilator TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMP
65. ica Poliestere Permeabilit all aria e al vapore acqueo Membrana u Gore Tex b d gt i es 466 ch 04444 Ricondensa acqua S composti odorigeni Schema di membrana 115 Gore impermeabile traspirante TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI per la MATURAZIONE Sebbene sia possibile prevedere per i cumuli di maturazione sia il rivoltamento periodico che l insufflazione forzata di aria in molti casi si cerca di rendere meno onerosa questa fase operando in cumuli statici ad aerazione passiva cio basata sui soli moti convettivi dell aria dall esterno all interno della matrice In tali condizioni l altezza dei cumuli di finissaggio non dovrebbe mai superare i 2 5 m di altezza con materiali sufficientemente porosi e 1 8 m con matrici pi fini e compatte ovvero quando il compost sia destinato ad impieghi intensivi in ambito orto floro vivaistico La larghezza dei cumuli dovrebbe invece essere compresa tra 4 5 e 6 m Il ristagno di umidit alla base dei cumuli costituisce una delle cause principali dell insorgenza delle condizioni di anaerobiosi non desiderate Poich i cumuli di materiale stabilizzato in finissaggio non hanno la capacit di produrre calore sufficiente per consentire l evaporazione dell acqua in eccesso derivante dalle precipitazioni atmosferiche buona norma sistemare la matrice su piazzali pavimentati dotati di sistema di drenaggio 116 TRATTAMENTI BI
66. ienizzazione dei fanghi effluenti Per questo motivo alcuni brevetti prevedono uno step di pastorizzazione dell effluente dal reattore di digestione 153 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica WET Parametro di processo Intervallo Solidi nel rifiuto trattato TS Fino al 15 Intervalli tipici per i valori dei x parametri di processo e le Carico organico keT VS m d 2 4 fino a 6 rese dei processi wet Tempo di ritenzione idraulica d 10 15 fino a 30 Rese del processo Applicazioni industriali Produzione biogas m t rifiuto 100 150 Processo BIMA ans 3 Produzione specifica di biogas m EgT VS Processo LINDE Velocit di produzione di biogas m m d I Processo WAASA Contenuto di metano CHy 50 70 Riduzione della sostanza volatile 50 60 fino a 70 Processo WABIO Non attualmente ancora chiaro quale sia il fenomeno che limita la possibilit di applicare carichi organici maggiori nei processi ad umido Una possibile spiegazione consiste nella concentrazione della biomassa attiva nel reattore che sarebbe troppo bassa per operare al meglio Altre spiegazioni chiamano in causa la velocit di trasferimento di massa dei nutrienti oppure l accumulo di sostanze inibenti come ad esempio l ammoniaca o gli acidi grassi volatili a catena corta Qualora i digestori vengano alimentati con carichi organici superiori si osserva subito una diminuzione nella produzion
67. iologica aerobica Azoto fosforo e potassio sono inoltre i principali nutrienti delle piante e per questo la loro concentrazione influenza anche il valore agronomico del compost La maggior parte delle matrici organiche destinabili alla stabilizzazione biologica aerobica inclusi 1 residui delle colture e gli scarti verdi dei mercati orto frutticoli contengono in quantit notevoli i principali nutrienti per soprattutto la quantit di carbonio e di azoto del substrato che ne pu influenzare la stabilizzazione mediante il processo biologico aerobico In generale i microrganismi utilizzano per le reazioni energetiche e la crescita una quantit di carbonio circa venti volte superiore a quella di azoto Ne consegue che importante la disponibilit di C ed Nin appropriate proporzioni La quantit di carbonio riferita a quella di azoto si indica comunemente come rapporto C N Le matrici organiche da avviare a biostabilizzazione dovrebbero avere un rapporto C N compreso tra 20 1 e 30 1 per garantire un andamento ottimale del processo In taluni casi tuttavia risultati accettabili possono ottenersi con materiali di partenza aventi rapporto C N fino a 40 1 Con rapporti C N inferiori 20 1 il carbonio disponibile completamente utilizzato senza che di contro sia stato stabilizzato tutto l azoto presente L eccesso di azoto pu allora essere perduto in atmosfera sotto forma di ammoniaca causando fastidiose emissioni maleodorant
68. ione evaporazione dell acqua il contenuto in acqua del materiale di partenza dovrebbe essere ben pi alto del 55 Matrici organiche troppo secche per essere avviate direttamente alla stabilizzazione biologica aerobica dovranno essere bagnate con acqua o potranno essere mescolate con substrati pi umidi in modo da raggiungere nelle miscele di partenza contenuti di acqua compresi tra il 60 ed il 63 Materiali molto porosi possono essere avviati alla stabilizzazione biologica aerobica anche in eccesso di umidit contrariamente ai substrati con struttura compatta e particelle di piccole dimensioni Per tutto il corso del processo compresa la fase di finissaggio l umidit deve mantenersi al di sopra dei limiti compatibili con l evoluzione delle reazioni biologiche L eccessiva disidratazione del substrato nel corso del processo pu portare erroneamente ad interpretare il declino dell attivit microbica come segno di avvenuta stabilizzazione materiale cosi ottenuto sar invece stabilizzato solo dal punto di vista fisico disidratato Se nuovamente umidificato questo in realt riprender ag evolversi biologicamente con grave danno per le colture cui eventualmente sia stato somministrato TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI La concentrazione e il rapporto dei nutrienti Carbonio C azoto N fosforo P e potassio K sono gli elementi nutritivi principali richiesti dai microrganismi coinvolti nel processo di stabilizzazione b
69. ione dei rifiuti la cui necessit va valutata caso per caso nel contesto specifico di ciascuna realt territoriale ATO C distinzione fra 1 Pretrattamento leggero 2 Pretrattamento finalizzato alla produzione di CDR Scopi produzione di CDR a norma di legge da utilizzare in co combustione in impianti industriali o per la termovalorizzazione in forni dedicati comunque fuori dall ambito di pianificazione pubblica gt Riduzione flussi a termovalorizzazione gt omogeneizzazione delle caratteristiche del rifiuto prima della sua termovalorizzazione in un impianto dedicato riduzione del contenuto di umidit e della putrescibilit del materiale ai fini di una migliore gestione successiva stoccaggio trasporto 35 Piattaforme per il recupero dei materiali Le piattaforme per il recupero dei materiali provenienti dalle raccolte differenziate sono impianti di selezione atti a separare miscele di materiali diversi ed a migliorarne la qualit ai fini dell utilizzazione nelle specifiche filiere di riciclaggio Tali attivit non rientrano entro il perimetro di privativa pubblica Si possono distinguere 2 tipi di piattaforme di recupero di materiale 36 Piattaforme per il recupero dei materiali tipo Quelle di tipo hanno la funzione di separare miscele provenienti dalla raccolta multimateriale ovvero vetro e lattine in Fe e Al bottiglie in PET e PE ovvero anche poliaccoppiati in questo caso
70. it con pala gommata o ragno tutte le aree di manovra dovrebbero essere realizzate in calcestruzzo corazzato 45 Sistemi di selezione linee di selezione meccanica Tutte le linee di selezione meccanica dovrebbero essere realizzate all interno di capannone chiuso Sotto tettoia La realizzazione di linee completamente all aperto sconsigliata per i seguenti motivi difficolt di controllo e manutenzione in caso di pioggia difficolt di controllo delle emissioni odorose e delle polveri deterioramento rapido delle macchine a causa degli agenti atmosferici Le linee di selezione realizzate sotto tettoia dovrebbero prevedere accorgimenti atti ad evitare la dispersione di polveri e o odori e o rifiuti A seconda dei casi e delle differenti tipologie dei rifiuti da trattare possono essere presi i seguenti accorgimenti Ccarterizzazione di macchine e nastri aspirazioni localizzate su punti critici Sistemi che evitino la dispersione aeraulica La progettazione degli impianti di selezione meccanica deve prevedere e ridurre anche la fuoriuscita dei rifiuti dai nastri e dalle macchine di trattamento per semplificare le operazioni di pulizia degli ambienti a tale scopo possibile adottare i seguenti accorgimenti nastri trasportatori sovradimensionati dal punto di vista volumetrico pulitori sulle testate dei trasportatori e o nastrini pulitori al di sotto dei trasportatori Carterizzazioni cassonetti
71. iuto domestico Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE DIMENSIONALE VAGLIATURA L operazione di separazione dimensionale a seconda della provenienza del rifiuto e della collocazione della fase di vagliatura all interno del ciclo di pre trattamento consente ad esempio di separare i materiali ingombranti da quelli pi minuti di suddividere il rifiuto tra materiali combustibili leggeri la cosiddetta frazione secca e quelli pesanti non combustibili frazione umida di separare vetro e sabbia dai materiali combustibili di separare carta e plastica dal vetro e dai metalli Nel caso di rifiuto proveniente da raccolta indifferenziata i vari tipi di vagli esaminati consentono di separare il rifiuto in due flussi distinti la frazione pi pesante sottovaglio contiene in genere metalli legno inerti e vetro la frazione pi leggera sopravaglio risulta costituita principalmente da carta plastica e sostanza organica putrescibile Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE GRAVIMETRICA CLASSIFICATORI E SEPARATORI BALISTICI principali sistemi impiegati per la separazione gravimetrica sono classificatori ad aria classificatori a letto fluido separatori balistici La separazione gravimetrica avviene solitamente su rifiuti precedentemente sottoposti a trattamenti di triturazione e vagliatura Si tratta quindi di un materiale sminuzzato e gi distinto nelle due frazioni principali il sottovaglio
72. izzazione biologica aerobica che si instaura si basa sugli stessi meccanismi biologici e biochimici dunque la trattazione seguente sar unica e valida indipendente dalla provenienza della frazione organica 64 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI La Frazione Organica Stabilizzata FOS ed ha il vantaggio di essere pi facilmente gestibile rispetto al rifiuto organico di partenza essendo igienizzato pi o meno fortemente stabilizzato dal punto di vista biochimico avendo perso umidit e putrescibilit oltre ad aver conseguito consistenti riduzioni volumetriche e ponderali riduzione in peso valutabile nell ordine del 40 50 del materiale trattato La FOS pu essere impiegata per operazioni di capping copertura periodica dei materiali collocati in discarica in quanto una volta stabilizzato il materiale riduce notevolmente la capacit di produzione di biogas e percolati Altro potenziale impiego nelle operazioni di recupero paesaggistico di siti degradati cave e discariche esaurite nelle bonifiche e ripristini di siti contaminati da smaltimenti abusivi o comunque degradati In entrambi i casi Stabilizzazione Biologica Aerobica e Compostaggio il processo di biologico aerobico che si instaura si basa sugli stessi meccanismi biologici e biochimici dunque la trattazione seguente sar unica e valida indipendente dalla provenienza della frazione organica La Stabilizzazione Biologica Aerobica compostaggio pu essere de
73. l applicazione industriale della digestione anaerobica in Europa E importante sottolineare da subito come la digestione anaerobica ed il compostaggio non siano in realt tecnologie in contrapposizione ma anzi perfettamente integrabili secondo un processo di trattamento complessivo che preveda dapprima la degradazione della frazione putrescibile con recupero del biogas e quindi di energia e successivamente la stabilizzazione aerobica del materiale residuo al fine di ottenere un prodotto finale adatto all uso agricolo ANAEROBICO Tonnellate anno x 1000 0001 x ouue ajej ouuo OOI8OH3V n gt Anaerobico Aerobico 131 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Confronto aerobico anaerobico Principali caratteristiche dei processi anaerobici ed aerobici a confronto Parametro Processo anaerobico Processo aerobico Produzione di Biogas m 1 100 200 Solidi residui su base TS 50 60 50 Produzione di compost kg t 200 300 300 400 Produzione di energia kWh t 100 250 70 90 Acque reflue m t 1 0 2 Aria per fermentazione m t 3600 10000 Aria per stabilizzazione m t 800 1700 800 1700 per tonnellata di materiale trattato si considerato lo stesso consumo per entrambi i processi Confronto tra il processo anaerobico con post compostaggio ed aerobico di stabilizzazione della frazione organica di RU 132 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI P
74. l caso in cui si verifichi una pressoch totale autosterilizzazione della matrice in biostabilizzazione il rapido recupero del processo pu ottenersi miscelando al substrato materiale microbiologicamente attivo dello stesso tipo proveniente da altri cumuli o reattori 72 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI L umidit L umidit necessaria affinch i processi metabolici microbici possano attuarsi La fase acquosa il mezzo nel quale avvengono le reazioni chimiche la diffusione ed il trasporto dei nutrienti i movimenti e la migrazione dei microrganismi In teoria l attivit biologica trova le condizioni ottimali in un ambiente saturo mentre cessa completamente al di sotto del 15 di umidit In pratica tuttavia i materiali avviati alla biostabilizzazione dovrebbero avere un contenuto di umidit compreso in un intervallo tra il 55 ed il 65 Numerose esperienze hanno dimostrato che approssimandosi l umidit della matrice organica al 40 il processo di biostabilizzazione comincia ad essere inibito AI di sotto del 30 35 l attivit microbica procede a stento ovvero molto lentamente In condizioni di umidit gt 65 invece l acqua espelle l aria dalla maggior parte degli spazi interstiziali tra le particelle della matrice organica Ci ostacola la diffusione dell ossigeno e pu favorire l insorgenza di condizioni microaerofile o anossiche Poich l umidit del substrato diminuisce col procedere della stabilizzaz
75. l sito di produzione o con costi di trasporto ridotti Parte del biogas prodotto viene utilizzato per gli autoconsumi dell impianto mentre la restante parte pu essere utilizzata per la produzione di energia da cedere all esterno In particolare per quanto riguarda gli usi interni una parte dal 15 al 2596 dell energia prodotta pu essere utilizzata per il riscaldamento dei digestori ed eventualmente per coprire il fabbisogno di energia elettrica dell impianto cogenerazione di calore ed elettricit L utilizzo del biogas per il riscaldamento variabile in funzione della stagione e del momento nella giornata il riscaldamento in genere attivo quando in corso il caricamento del digestore TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Utilizzo del biogas Il biogas in eccesso pu essere valorizzato con diverse modalit alcune delle quali particolarmente sviluppate Di seguito vengono riportate le principali possibilit di utilizzo Produzione di calore sotto forma d acqua calda di vapore o d aria calda per il riscaldamento l essiccazione e processi industriali disidratazione di percolati di discariche Rendimento medio 80 8596 Questa scelta comporta l esistenza di un impiego locale condomini per abitazione collettiva terziaria rete di teleriscaldamento industrie Produzione di elettricit generalmente con motori alternativi a ciclo Diesel ed a ciclo Otto Rendimento medio 30 35 Produzione combi
76. la piattaforma completa il sistema di raccolta differenziata L obbiettivo di queste piattaforme di ottenere i materiali separati e di purezza sufficiente da farli rientrare nel massimo livello dei requisiti tecnici richiesti dai Consorzi di filiera del CONAI Di norma questi impianti sono anche automatizzati con parziale impiego di manodopera All uscita si hanno i flussi separati di materie plastiche miste vetro di diversi colori lattine in banda stagnata gt lattine in ferro rifiuti vari Prestazioni da1a7 th Impurezze nei materiali selezionati max 5 Rendimento di separazione della plastica 90 Rendimento di recupero 95 37 Piattaforme per il recupero dei materiali tipo Piattaforme per il recupero dei materiali Il tipo Quelle di Il tipo migliorano la qualit dei prodotti ottenuti dalla raccolta differenziata con l obbiettivo di ottenere un materiale gi pronto per il riciclo o per il riutilizzo secondo le norme dei D M 5 2 98 Esempi di questi procedimenti sono quelli che si effettuano gt la selezione di differenti tipi di materiali cellulosici provenienti dalla raccolta della carta fino ad ottenere differenti partite di materiali classificati secondo le norme UNI EN 643 gt la selezione di differenti tipi di materiali plastici separati per polimero o per colore dalla plastica eterogenea raccolta gt la separazione delle impurit dal rottame vetroso fino ad ottenere il v
77. lle La struttura indica la rigidit delle particelle vale a dire la resistenza delle stesse a collassare e compattarsi e pertanto un buon grado di struttura previene la perdita di porosit del substrato umido sistemato in quantit critica in cumulo o in reattore per il processo La tessitura la caratteristica che descrive l area superficiale del substrato disponibile per l attivit microbica aerobica La decomposizione procede dalla superficie delle particelle del substrato dato che l ossigeno diffonde facilmente attraverso gli spazi vuoti delimitati dalle particelle ma molto pi lentamente attraverso la fase liquida o i materiali solidi Cos i microrganismi aerobi si concentrano nel sottile strato acquoso che contorna le particelle del substrato utilizzando l ossigeno all interfaccia tra la fase liquida e la fase gassosa degli interstizi Poich l estensione dell area superficiale aumenta con la riduzione della pezzatura il tasso di decomposizione aerobica si innalza in una matrice organica quanto pi piccole sono le dimensioni delle particelle Particelle troppo piccole per rischiano di compromettere la porosit ed quindi necessario trovare una situazione di compromessozg TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Il pH La stabilizzazione biologica aerobica relativamente poco sensibile al pH dei substrati di partenza ci in ragione dell ampio spettro di microorganismi associati ai substrati stessi e coinvolti nelle
78. lli e taglie a seconda della lunghezza del diametro del tamburo dell inclinazione dell asse della velocit di rotazione e dell apertura delle maglie Il rifiuto viene immesso all estremit pi alta del cilindro o tamburo per effetto della rotazione e dell inclinazione il rifiuto viene rivoltato pi volte e attraversa il cilindro per tutta la sua lunghezza venendo pi volte in contatto con la maglia del vaglio Le particelle pi minute le dimensioni variano tra 2 e 10 cm a seconda del diametro dei fori delle maglie attraversano la parete del vaglio e vengono raccolte all interno dela tramoggia sottostante mentre il materiale pi grossolano rimanendo all interno del vaglio raggiunge l altra estremit del tamburo Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE DIMENSIONALE VAGLIATURA Vagli a tamburo Disponendo di seguito lungo l asse del cilindro sezioni con maglie con dimensioni progressivamente crescenti si separano frazioni di materiale a diversa granulometria All interno del cilindro possono essere presenti lame metalliche atte a consentire ad esempio la rottura dei sacchetti contenenti rifiuti migliorando pertanto le prestazioni dell operazione di vagliatura Vaglio a tamburo 14 Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE DIMENSIONALE VAGLIATURA Vibrovagli Hanno una intelaiatura fissa di sostegho e una cassa oscillante dotata di una griglia forata posta alla base di sotto di
79. llo e Z quindi per una data f yy popolazione determina sli una variazione nelle velocit di reazione 4 Velocit specifica di crescita U 2 10 tu Temperatura TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica processi anaerobici essere classificati in base al ntn t MER gt regime termico del reattore mesofilia 35 SEMI DRY gt tenore in solidi nel rifiuto trattato gt numero di fasi presenti nel processo Fasi biologiche una o due 150 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica WET Questo processo stato il primo ad essere utilizzato nel trattamento della frazione organica dei rifiuti solidi urbani FORSU dal momento che sfruttava le conoscenze acquisite in decenni di attivit nel processo di digestione anaerobica dei fanghi di depurazione delle acque reflue Nei processi di tipo wet il rifiuto di partenza viene opportunamente trattato e diluito al fine di raggiungere un tenore in solidi totali inferiore al 10 attraverso il ricorso a diluizione con acqua cos da poter poi utilizzare un classico reattore completamente miscelato del tipo applicato nella stabilizzazione dei fanghi i a egli impianti di depur zione OMOGENIZZAZIONE REATTORE DI DIGESTIONE prevede dopo la fase di pre ANAEROBICA trattamen
80. lmente in prossimit dei limiti dell intervallo operativo Ne deriva la necessit di controllare con particolare accuratezza i sistemi di controllo per il funzionamento dei dispositivi di riscaldamento E stato riscontrato che i processi di digestione anaerobica in regime mesofilo mostrano le migliori produzioni di biogas in intervalli di temperatura compresi tra i 30 ed i 35 C mentre nel caso di processi termofili l intervallo si allarga e varia tra i 40 ed i 60 C In generale si pu osservare che all interno dell intervallo ottimale la produzione di biogas e la rimozione di substrato incrementano al crescere della temperatura 148 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo Parametri di gestione del reattore stabilit dei processi biologici Temperatura Dal momento che la velocit di reazione il fenomeno che governa il processo la temperatura diviene un parametro estremamente importante Quando si passa da un regime di temperatura ad un altro si osserva un vero e proprio cambiamento nella composizione della comunit batterica Infatti come illustrato in figura gli andamenti di sviluppo delle diverse popolazioni batteriche non sono monotoni ma presentano dei in corrispondenza di ben definiti intervalli di temperatura differenti per ciascuna Ls Psicrofili Mesofili Termofili Aa x AT AN LA Una variazione di temperatura all interno di i un certo interva
81. m e Q Q a X e T Riduzione pezzatura iturazione Tr lone Separaz i poo i Qu LL 8 LL mm c I i v ues B 5 5 B j ee r maa 3 A i v I 4 24 24 d 2 ux 80 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI COMPOSTAGGIO PRE TRATTAMENTI In base alla tipologia di rifiuti si prevedono una serie di operazioni di pre trattamento che possono prevede la triturazione dei rifiuti e la preparazione della miscela per alimentare la linea di processo E ovvio che le macchine destinate alla frantumazione ed allo sminuzzamento di materiali ligno cellulosici dovranno vincere la resistenza meccanica elevata di queste matrici In questi casi si ricorrer a trituratori a dischi uncinati hooked cutter disc grinder a mulini a martelli hammer mill o a trituratori a tramoggia rotante rotating tub grinder da notare che queste macchine sono tutte caratterizzate da un elevato numero di giri degli elementi frantumatori o di taglio MULINO A MARTELLI g noroer TRASPORTATOSE P d NASTRO TRASPORTATORE davanti 8 VERTICALE ORIZZONTALE 1 2 Nastro interiore 3 Pettine 4 Serbatoio carburante 5 Serbatoio dell olio idraulico 6 Batterie 7 Quadro di comando 8 Motore 9 Serbatoio di compensazione refrigeratore di acqua 10 Scambiatore di
82. mezzo die Metantiolo 0 9 g S kg p s di torba die Dimetil disolfuro 0 68 g S kg p s di torba die Dimetil solfuro 0 38 g S kg p s di torba die Ammoniaca 0 16 g N kg p s di torba die non altrimenti specificato con densit apparente di 200 Kg nr p s peso secco Williams amp Miller 1 992a TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI RISCHI AMBIENTALI Generazione e controllo degli odori SCRUBBER Gli scrubbers ad umido si basano sull impiego di soluzioni di lavaggio per rimuovere i composti odorigeni presenti nel flusso gassoso mediante assorbimento e successiva ossidazione di queste sostanze Esiste una vasta gamma di scrubbers Nei sistemi costituiti dalle cosiddette torri impaccate il liquido di lavaggio viene ripartito in film sottile che si muove lentamente sulla superficie del mezzo di riempimento L aria da trattare di solito introdotta dal fondo della torre e fluisce verso l alto attraverso il materiale di riempimento in controcorrente rispetto alla soluzione di lavaggio Quest ultima viene normalmente ricircolata per minimizzarne il consumo Negli scrubbers cosiddetti a nebbia invece la soluzione di lavaggio atomizzata in goccioline finissime le quali sono disperse all interno di una camera di contatto attraverso il flusso d aria oggetto di trattamento Le goccioline caricatesi dei composti odorigeni precipitano al fondo della camera dalla quale il liquido di lavaggio accumulatosi viene continuamente rimosso I
83. n taluni casi sono stati proposti i cosiddetti scrubbers a stadi multipli nei quali il flusso gassoso da trattare viene sottoposto a lavaggi con soluzioni diverse mirate all abbattimento differenziato dei vari composti odorigeni 127 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI processi di trattamento biologico anaerobico dei rifiuti consistono nella degradazione biologica della frazione organica del rifiuto da parte di microrganismi che si sviluppano e vivono in un ambiente in cui assente ossigeno Lo scopo del processo la riduzione di massa la mineralizzazione delle componenti organiche maggiormente degradabili e l igienizzazione E T MATERIALE PARZIALMENTE MATERIALE CO STABILIZZATO IGIENIZZATO ORGANICO CH MINERALIZZATO BIOSSIDAZIONE Ca frazione organica H O gt crescita cellulare CO CH NH 5 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI RIFIUTI RICEZIONE TRATTAMENTO Y metalli 2 COMBINATO PRETRATTAMENTO lt DISCARICA 2 S big RR 0 FERMOUTILIZZO gt FANGHI PREPARAZIONE DEL SUBSTRATO gt ANAEROBICO gt AEROBICO biogas PRODUZIONE ANAEROBICA ENERGIA DILUENTI EM d M A processo DISIDRATAZIONE Y BIOSSIDAZIONE ACCELERATA IMPIANTO DI DEPURAZIONE ya POST MATURAZIONE trazione N
84. nata di calore e di elettricit con motori alternativi cogenerazione Rendimento medio 80 85 50 per calore e 35 per elettricit 162 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI Fonti Manuale ANPA 13 2002 Il trattametno anaerobico dei rifiuti aspetti progettuali e gestionali http www apat gov it Mata Alvarez J Biomethanization of the Organic Fraction of Municipal Solid Waste 2003 IWA Publishing 163
85. nze inibitorie e carichi organici Perdita di sostanza volatile biodegradabile nel corso dei pre rattamenti del rifiuto indifferenziato Elevati costi di investimento a causa degli equipaggiamenti utilizzati per i pre trattamenti e per i volumi dei reattori Produzione di elevate quantit di acque di processo Accumulo di materiali inerti sul fondo del reattore e necessit 156 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica DRY Nei processi dry il tenore in solidi del rifiuto alimentato al digestore generalmente nell intervallo 25 40 e pertanto solamente particolari rifiuti con elevato tenore di solidi gt 50 necessitano di essere diluiti con acqua per poter essere convenientemente trattati Ci non comporta significative variazioni dal punto di vista biochimico microbiologico nel processo anaerobico ma determina la necessit di una completa revisione dei metodi di trattamento per quanto concerne la tecnologia dei reattori Sono infatti necessari particolari metodi di pompaggio e miscelazione Infatti a causa delle propriet dei flussi trattati il materiale organico viene trasportato con nastri e pompato attraverso il ricorso a speciali pompe appositamente progettate per operare con flussi molto viscosi Ci incide sui costi di realizzazione di questo tipo di impianti Questi sistemi sono in grado di operare con flussi di materiale molto concentrati e resistono
86. o del 5 nell atmosfera circolante tra le particelle della biomassa pu consentire la stabilizzazione biologica aerobica per la gestione ottimale del processo dovrebbero essere garantite nella matrice concentrazioni di 02 non inferiori al 10 Senza una sufficiente ossigenazione la microflora microbica anaerobica prende il sopravvento portando all accumulo di composti ridotti ad esempio acidi grassi volatili idrogeno solforato mercaptani ecc caratterizzati da odore decisamente aggressivo e da elevata fitotossicit Il mantenimento di un ambiente ossidativo all interno della matrice organica in corso di stabilizzazione quindi importante anche per impedire il formarsi di emissioni maleodoranti associate appunto con le reazioni di decomposizione anaerobica L aerazione del materiale in biostabilizzazione per garantire l apporto di ossigeno necessario al processo rende inoltre possibili la dissipazione del calore l eliminazione del vapor d acqua e l allontanamento di altri gas intrappolati nell atmosfera interna del substrato In effetti il tasso di aerazione richiesto per la rimozione del calore pu essere anche dieci volte maggiore di quello necessario per l apporto di ossigeno Di conseguenza la temperatura che normalmente determina l estensione e la frequenza degli interventi di aerazione 71 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI La temperatura Di solito nel caso di matrici putrescibili la fase di stabilizzazione at
87. on marginali Sono adatti a flussi medi inferiori a 15 tonnellate ora separatori gravimetrici hanno dimensioni pi elevate dei precedenti e rendimenti di selezione non elevati Possono per separare anche un sottovaglio fine Sono adatti a flussi bassi inferiori a 10 tonnellate ora Entrambi hanno rendimenti accettabili su materiali con pezzatura costante inferiore a 25 cm Possono essere di difficile messa a punto Sono utilizzati in particolare per separare gli inerti 22 Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE MAGNETICA Separatori magnetici deferrizzatori La frazione di materiale ferroso presente in un insieme di diversi materiali rifiuti tal quali o pretrattati residui di incenerimento prodotti provenienti da raccolta differenziata pu essere separata per mezzo di magneti permanenti o elettromagneti La tecnica impiegata ampiamente e permette efficienze di separazione superiori al 95 Le principali tipologie di apparecchiature sono del tipo a tamburo o a nastro separatori a magneti sono utilizzati per separare i metalli ferrosi Sono adatti per lavorare su materiali a pezzatura uniforme e permettono di ottenere ferro esente da plastiche stoffa carta 23 Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE MAGNETICA Separatori magnetici deferrizzatori Separatore magnetico a nastro overbelt a magnete permanente e a elettromagnete Il materiale da trattare movimentato da un trasportatore orizzontale
88. orni consumi elettrici 30 35 kWh t TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Si parla di compostaggio quando la matrice organica sottoposta al trattamento di degradazione biologica aerobica costituita da frazioni organiche selezionate alla fonte raccolta differenziata In tal caso il processo permette l ottenimento finale di un prodotto il compost che pu essere utilizzato in agricoltura come ammendante del terreno Nel caso in cui si sottoponga al processo di biodegradazione aerobica una frazione organica derivante da selezione meccanica del rifiuto ottenuto dalla raccolta indifferenziata quindi tale frazione organica potr in generale contenere anche altri materiali in percentuali diverse in base al processo di selezione a cui stato sottoposto l indifferenziato non possibile ottenere un prodotto adatto all uso agricolo In questo caso lo scopo del processo la stabilizzazione della frazione organica riduzione della fermentescibilit insieme alla riduzione dei patogeni tossici sia per le piante sia per l uomo igienizzazione e dell umidit del prodotto Non si parla pi di compostaggio ma di Stabilizzazione Biologica Aerobica SBA oppure biostabilizzazione oppure ossidazione biologica Il prodotto finale che si ottiene in questo caso viene chiamato Frazione Organica Stabilizzata FOS ed ha il vantaggio di essere pi facilmente gestibile rispetto al rifiuto organico di partenza In entrambi i casi il processo di stabil
89. ota la lunghezza di traslazione ad es 3 m la corsia misurer 60 m 3x20 m La quantit di materie prime in ingresso dato giornaliero medio determina il numero di corsie necessarie 100 m giorno totale 20 m giorno per corsia gt 5 corsie L ossigenazione delle masse in trasformazione garantita dai rivoltamenti meccanici e nella maggior parte dei casi anche da aerazione forzata attraverso canalette grigliate poste sul fondo delle corsie Il capannone che ospita le corsie dotato di aspirazione dell aria avviata a trattamento92 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Reattori orizzontali a bacino Sfruttando il principio delle trincee a ciclo continuo o discontinuo e con le medesime varianti impiantistiche nel caso dei reattori a bacino il materiale viene altres collocato in un unica corsia a notevole sviluppo dimensionale fino a 33 m x 3 m e rivoltato mediante un apparato traslatore costituito da rivoltatrici scorrevoli trasversalmente su carroponte 1 carico e scarico Bacino di bioossidazione 3 ritorno del traslatore B hler Traslatore TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bacini a ciclo continuo rr fsi dm 3 AGE ln m eran cart era RE ico corta can 94 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSS
90. portatore lo stesso usato per la reimmissione ma usato in senso opposto e avviato a maturazione Per il contenimento della emissioni odorigene le batterie di reattori vengono alloggiate in costruzioni chiuse poste in leggera depressione servite da sistemi di aspirazione e depurazione dell aria nastri di scarico depositano il materiale all esterno della struttura 103 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale rettangolare a ciclo continuo tipo Vogel amp Muller KoRa Aerazione forzata Biofiltri n TRITO PROGR IAP VESTE A Scarico Alimentazione E DC p 25 run T Raccolta percolato Nastro trasportatore elevatore Condotte aerazione forzata 3 GIORNI 4 GIORNI rivoltamento 104 Impianto Bressanone BZ TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Bioreattore orizzontale rettangolare a ciclo continuo tipo Vogel amp Muller KoRa E un reattore metallico coibentato a sezione rettangolare costituito dalle seguenti parti tramoggia di alimentazione nastro trasportatore per il carico del materiale nel reattore prima sezione di bio ossidazione dotata di fondo mobile nastro elevatore per il rivoltamento delle masse seconda sezione di bio ossidazione dotata di fondo mobile nastro di estrazione e scarico
91. reazioni di processo I valori ottimali del pH cadono nell intervallo tra_6 5 e 8 tuttavia la naturale capacit tampone del processo rende possibile l impiego di substrati con pH compresi in un ben pi ampio spettro La biostabilizzazione in effetti pu innescarsi anche in matrici tendenzialmente acide con pH fino a 5 5 o alcaline con pH fino a 9 Nel materiale in corso di stabilizzazione i valori del pH cambiano col progredire del processo Cosi il rilascio di acidi organici pu temporaneamente abbassare il pH nei primi stadi della biostabilizzazione Durante la fase termofila con l intensificarsi del rilascio di ammonio NH4OH nel mezzo ad opera della microflora ammonizzante il pH subisce un sensibile aumento 1 pH torna nuovamente a scendere durante la fase di finissaggio anche grazie all attivit dei batteri nitrificanti che trasformano in sequenza l ammonio in acido nitroso e nitrico 76 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Stabilit del prodotto La caratterizzazione della stabilit biologica sia del compost sia della FOS pu essere effettuata per mezzo dell indice respirometrico Anche nella legislazione vigente sono indicati limiti per quanto riguarda questo parametro per una gestione compatibile dei rifiuti sia per un utilizzo del compost prodotto da raccolta differenziata sia per un utilizzo della FOS proveniente dal trattamento della frazione organica selezionata meccanicamente dal rifiuto tal quale
92. rituratori Separazione delle componenti secondo differenti caratteristiche 1 Dimensioni vagli 2 Propriet gravimetriche classificatori e separatori balistici 3 Propriet magnetiche separatori magnetici ed elettrostatici Compattazione mediante imballatrici pellettizzatrici bricchettatrici Pre trattamenti meccanici RIDUZIONE DIMENSIONALE TRITURAZIONE La riduzione dimensionale permette di ridurre la pezzatura dei rifiuti ottenendo prodotti con pezzatura contenuta entro opportuni limiti al fine di agevolare le successive operazioni di trattamento Le apparecchiature sono di tipo meccanico dette trituratori che agiscono sul materiale impiegando appositi utensili e comportando azioni di macinazione e taglio dei componenti del rifiuto medesimo trituratori si differenziano prevalentemente in base all utensile di cui sono dotate o al diverso numero di utensili di cui sono equipaggiati o alla rispettiva velocit di movimento pi comuni trituratori sono i mulini a martelli e i trituratori a coltelli o cesoie Pre trattamenti meccanici RIDUZIONE DIMENSIONALE TRITURAZIONE Trituratori a coltelli Nel caso di immissione di materiali non triturabili o inerti metalli vetri pezzi di cemento ecc il sistema potrebbe bloccarsi o subire danneggiamenti Sono previsti sistemi automatici anti inceppamento nel caso di arresto degli assi si ha un inversione automatica del senso di rotazione degli assi s
93. rminato per essiccamento in stufa a 105 C per 48 ore Questi rappresentano in prima approssimazione la somma della frazione organica e di quella inerte del substrato TVS solidi totali volatili cio la frazione di sostanza secca che risulta volatilizzata per combustione a 600 C per 24 ore Questi rappresentano in prima approssimazione la frazione organica della sostanza secca La differenza dei valori di TS e TVS rappresenta la frazione inerte costituita per lo pi da composti inorganici COD domanda chimica di ossigeno Fornisce una misura della sostanza organica ossidabile presente nel campione e fornisce indirettamente il grado di ossidazione della sostanza organica e quindi l ulteriore livello di ossidabilit del substrato trattato Tale valore viene espresso in termini di concentrazione di ossigeno TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo parametri di operazione del reattore GESTIONE REATTORE gt tempo medio di residenza idraulico giorni gt tempo medio di residenza dei solidi in prima approssimazione o dei microrganismi SRT giorni gt carico organico riferito al volume del reattore OLR kg substrato m reattore giorno produzione specifica di gas SGP m biogas kg substrato alimentato velocit di produzione del biogas m biogas m reattore giorno efficienza di rimozione del substrato 96 p Miscelazione 1
94. si nel corso della fase di idrolisi ed acidificazione acidi volatili essenzialmente propionato e butirrato ma anche alcoli i batteri acetogeni producono acido acetico acido formico CO ed Ho Fasi del processo Metanogenesi La produzione di CH rappresenta la conclusione della catena trofica anaerobica Il metano infatti l unico composto non reattivo nell intero processo di digestione anaerobica e pu pertanto essere considerato il prodotto finale dell intero processo 137 TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Fasi del processo Metanogenesi La produzione del metano pu avvenire essenzialmente attraverso due differenti vie di reazioni gt una via prevede la metanogenesi ad opera dei batteri idrogenotrofi che operano l ossidazione anaerobica dell idrogeno gt mentre la seconda via la cosiddetta via acetoclastica prevede la dissociazione anaerobica dell acido acetico con formazione di metano e biossido di carbonio Il secondo meccanismo determina la maggior parte della produzione di metano nel complesso del processo Oraganica _ composta La figura quantifica percentualmente la distribuzione nei diversi cammini metabolici i Idrolisi e coinvolti nel processo di fermentazione Acidogenesi Metanocenesi digestione lt o gt TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Parametri di controllo del processo principali parametri che permettono di dimension
95. sivi trattamenti si pu ottenere Combustibile Derivato da Rifiuti CDR a norma 28 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati TIPO A Gli impianti di tipo A sono costituiti almeno da 1 macchine per la riduzione della pezzatura trituratori o rompisacchi fino a quella compatibile con le lavorazioni successive 2 vagli rotanti e vibranti TIPO OPERAZIONI E SCHEMA trattamento successivo sistema integrato di raccolta riduzione vagliatura dimensioni sovvallo sottovaglio Obbiettivi del trattamento termoutilizzazione eventuale pu migliorare il discarica e deposito A funzionamento e le discarica prestazioni dei sovvallo termoutilizzatori migliorare il rendimento e i prodotti dei trattramenti Y sottovaglio successivi 29 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati TIPO A Da tali impianti si ottengono due prodotti 1 un sovvallo che pu migliorare il funzionamento e le prestazioni dei Termovalorizzatori diminuire l impatto ambientale in caso di conferimento in discarica migliorare il rendimento di successivi impianti di selezione pi spinta 2 un sottovaglio fine che deve essere stabilizzato e o successivamente selezionato pu essere messo a discarica senza una stabilizzazione biologica 30 Impianti meccanici di selezione dei rifiuti indifferenziati TIPO B Gli impianti di tipo B sono costituiti almeno da 1 macc
96. tessi per alcuni giri in maniera liberare il sistema automaticamente Nel caso di ripetizione del problema al riavvio si ha l interruzione e l intervento manuale dell operatore Si tratta di macchine sottoposte a forte usura degli utensili quindi richiedono numerosi pezzi di ricambio e operazioni frequenti di manutenzione Esempio di trituratore 9 Pre trattamenti meccanici RIDUZIONE DIMENSIONALE TRITURAZIONE La scelta della tipologia di trituratore pi idoneo avviene solitamente sui seguenti parametri portata oraria del rifiuto da trattare parametro che influenza direttamente anche i consumi elettrici pezzatura finale del prodotto da ottenere sistemi di riduzione dimensionale possono essere utilizzati nella fase iniziale di selezione Ad esempio per i rifiuti da raccolta differenziata per triturare i rifiuti ingombranti separati a pavimento all arrivo all impianto o per i rifiuti per i quali richiesta la pre triturazione prima della vagliatura o della selezione manuale Per i rifiuti da raccolta indifferenziata per l apertura dei sacchi e la rottura dei materiali prima della vagliatura e nella fase di post trattamento meccanico per sminuzzare ulteriormente il residuo combustibile ottenuto alla fine del ciclo o come trattamento di preparazione dello stesso a un eventuale fase di pressatura Pre trattamenti meccanici SEPARAZIONE A seguito della riduzione dimensionale i materiali presenti
97. tiva si svolge a temperature comprese tra 45 e 70 C Le temperature termofile sono importanti per la distruzione degli eventuali organismi patogeni associati alla biomassa substrato di partenza Il limite fissato per la disattivazione dei patogeni umani 55 Questa temperatura in grado di abbattere anche la maggior parte degli organismi fitopatogeni mentre per i semi delle erbe infestanti sono necessarie temperature non inferiori a 60 C Il metabolismo microbico durante la stabilizzazione biologica aerobica rilascia una grande quantit di energia sotto forma di calore Le propriet auto coibentanti dei materiali avviati a biostabilizzazione favoriscono l accumulo di calore il quale a sua volta provoca l innalzamento della temperatura Allo stesso tempo la biomassa in trasformazione perde continuamente calore grazie alla evaporazione dell acqua ed ai movimenti d aria che rimuovono il vapore acqueo ed i gas caldi dal substrato Nei casi di scarsa dissipazione dell eccesso di calore generato dalle reazioni ossidative esotermiche la temperatura pu raggiungere e oltrepassare i 70 C A questo punto la quasi totalit dei microrganismi soccombe o diventa dormiente ed il processo si arresta Ad evitare questa situazione giova un puntuale monitoraggio della temperatura e l attivazione quando questa si avvicina ai 60 C di sistemi come il rivoltamento o la ventilazione forzata che accelerino la rimozione del calore Ne
98. to del rifiuto schiume finalizzato a rimuovere le parti i pi grossolane che potrebbero ac danneggiare gli organi meccanici uno stadio di miscelazione in cui si ottiene n una miscela con caratteristiche inoculo omogenee e l opportuno contenuto in solidi La diluizione pu avvenire icisealo acqui di peschi tramite aggiunta di acqua di rete biogas pre digestione 10 TS Compostaggio TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIFIUTI Tipologie di processi di digestione anaerobica WET A causa delle caratteristiche fisiche dei rifiuti trattati non solitamente possibile ottenere una miscela omogenea e pertanto si osserveranno all interno del reattore tre fasi separate caratterizzate da distinte densit La frazione pi pesante tender ad accumularsi sul fondo del reattore e pu determinare danni nel sistema di miscelazione se il rifiuto trattato non sufficientemente pulito mentre materiali leggeri e schiume si accumulano nella parte superiore del reattore La fase a densit intermedia quella in cui avvengono per lo pi le effettive reazioni di degradazione e produzione del bioaas biogas Nella gestione di em impianto sono generalmente previste saltuarie rimozioni sia dello strato pi pesante presente sul fondo del reattore che di quello leggero supernatante Fango in digestione attiva Fango ispessito uscita fango TRATTAMENTI BIOLOGICI ANAEROBICI PER RIF
99. unnel sono simili alle corsie ma chiusi su tutti i lati 89 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Corsie 90 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE Corsie a ciclo continuo Aerazione Rivoltamenti Aerazione forzata Traslatore automatizzato I I Backhus 91 Diverse tipologie Backhus Kompostmat Passavant Sutco Biofix DBA Babcock TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI SISTEMI IMPIANTISTICI E TECNOLOGIE per la BIO OSSIDAZIONE Corsie a ciclo continuo Il principio quello del rivoltamento delle masse con trasferimento del materiale mediante macchine rivoltatrici automatizzate che procedono lungo lo sviluppo di corsie delimitate da pareti in muratura Ad ogni passaggio effettuato sempre nello stesso senso di marcia tutto il materiale viene trasferito lungo la corsia e in tal modo la miscela introdotta ad una estremit della stessa definita zona di alimentazione dopo un determinato numero di rivoltamenti giunge alla estremit opposta indicata come zona di scarico avendo subito una prima stabilizzazione biochimica che ne rende possibile il trattamento in cumulo all aperto maturazione La lunghezza della corsia funzione del tempo di permanenza e del numero di rivoltamenti previsti stabilita la durata della fase accelerata ad es 24 giorni ed il conseguente n di movimentazioni ad es 20 in 24 giorni domeniche escluse e n
100. vato Le temperature al di sopra dei 65 C uccidono anche la maggior parte dei microrganismi termofili riducendo cos il tasso di decomposizione del substrato 68 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI III FASE Si instaura a questo punto una fase in cui il calore prodotto dai microrganismi si equilibra con quello dissipato verso l esterno quindi la temperatura si mantiene per lo pi costante La popolazione all interno del sistema rimane costante ed caratterizzata ancora da batteri termofili IV FASE Man mano che la disponibilit dei composti ricchi di energia comincia ad esaurirsi la temperatura della matrice in trasformazione gradualmente decresce consentendo alle popolazioni microbiche mesofile responsabili dei processi di umificazione di colonizzare il substrato per quella che viene definita la fase di maturazione mesofila Da un punto di vista gestionale l intero processo di stabilizzazione biologica aerobica viene per di solito suddiviso in due archi temporali distinti il periodo di trasformazione ATTIVA active composting comprendente sostanzialmente la fase mesofila 1 e la fase termofila di stabilizzazione 2 3 il periodo di FINISSAGGIO curing phase corrispondente alla fase di raffreddamento e di maturazione mesofila 4 TRATTAMENTI BIOLOGICI AEROBICI Fattori che influenzano il processo Una serie di fattori fisico chimici e le specifiche caratteristiche del substrato condizionano l andamento

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