Impianti per il trattamento chimico- fisico e biologico dei rifiuti liquidi

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1 R IFIUTI PE R IC OLOS I Impianti per il trattamento chimico- fisico e biologico dei rifiuti liquidi Firenze, 13 dicembre 2007 R elazione a cura di: Dott. Chim. R enato Bargna CS A srl e-mai: r.bargna@ centrostudiambientali.com

2 Premessa La presente relazione affronta il tema degli impianti di trattamento dei rifiuti liquidi, esaminando brevemente gli aspetti normativi e impiantistici, focalizzando l attenzione sull importanza, sia in fase di adozione delle migliori tecnologie disponibili che della successiva fase gestionale, delle scelte chimiche di processo.

3 Normativa di riferimento I Rifiuti Liquidi rientrano nel campo di applicazione della parte quarta del Decreto Legislativo 3 aprile 2006 n. 152 Norme in materia ambientale. Non ne fanno parte gli scarichi idrici, definiti come qualsiasi immissione di acque reflue in acque superficiali, sul suolo, nel sottosuolo e in rete fognaria, che vengono regolamentati nella parte terza del Decreto.

4 Normativa di riferimento La direttiva 96/61/CE, nota come IPPC, recepita con il D.Lgs. 372/99, prevede la redazione di linee guida per l individuazione delle Migliori Tecniche Disponibili (BAT) per gli impianti di trattamento dei rifiuti, ai fini del rilascio da parte delle autorità competenti della Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA)

5 Normativa di riferimento Il Ministro dell Ambiente con Dm Ambiente 29 gennaio 2007 ha emanato le linee guida per l'individuazione e l'utilizzazione delle migliori tecniche disponibili in materia di gestione dei rifiuti, per le attività elencate nell'allegato I del decreto legislativo 18 febbraio 2005, n. 59 L allegato 5 del Dm contiene le linee guida per gli Impianti di trattamento chimico-fisico e biologico dei rifiuti liquidi

6 Classificazione dei rifiuti liquidi industriali I rifiuti liquidi industriali consegnati a centri di trattamento, in genere polifunzionali, possono essere classificati, in base a: - caratteristiche qualitative - processo produttivo che li ha generati - sostanze contenute

7 Principali classificazioni reflui organici biodegradabili reflui contenenti sostanze organiche biorefrattarie; reflui contenenti solidi sospesi; acque di verniciatura acque di lavaggio reflui contenenti metalli pesanti reflui contenenti solventi; reflui contenenti cianuri; reflui contenenti CrVI VI; emulsioni oleose percolati di discarica reflui contenenti ammoniaca; reflui contenenti oli; soluzioni acide esauste; soluzioni alcaline esauste; fanghi pompabili provenienti da trattamento chimico-fisico; fanghi pompabili provenienti da trattamento biologico

8 La classificazione soprastante si basa su criteri tecnologici e trae origine dalla considerazione che l effettiva processabilità di un rifiuto in un centro dotato di specifiche linee di trattamento chimico-fisiche e/o biologiche, è direttamente connessa alle caratteristiche qualitative del rifiuto stesso, spesso ancor più che all identificazione dell attività produttiva di provenienza. Il vigente Catalogo Europeo dei Rifiuti(*) classifica i rifiuti in funzione dell attività di provenienza, identificandoli con un codice CER, che assume particolare rilevanza di tipo amministrativo e che, nel caso di processi produttivi chiaramente individuati, può consentire di definire la linea di trattamento più idonea e di sottoporla a successiva verifica. In tutti gli altri casi il codice CER conserva il suo chiaro significato di natura amministrativa, ma la trattabilità del rifiuto all interno di un centro specializzato non può prescindere dalla determinazione analitica delle sostanze che caratterizzano il rifiuto stesso e da test di laboratorio propedeutici all accettazione.

9 Impianti di trattamento Il corretto funzionamento di un depuratore chimico-fisico e ancor più di uno biologico, dipendono dalla costanza quali-quantitativa della sua alimentazione; se tale condizione può essere realizzata con attenzione presso i depuratori di acque reflue urbane o presso i depuratori al servizio di specifiche linee di produzione industriali, molta più cura richiede un depuratore destinato a ricevere reflui estremamente diversi tra loro, come nel caso dei centri polifunzionali.

10 E pertanto essenziale che ogni linea di depurazione dedicata al trattamento di rifiuti liquidi sia dotata di adeguate sezioni di stoccaggio ed omogeneizzazione,, nelle quali attuare per partite omogenee, secondo gli indirizzi del laboratorio chimico,, opportune miscele dei reflui e regolarne il dosaggio ai depuratori sia intermini di natura chimico-fisica, che di richiesta di carico e di nutrienti da parte della biomassa.

11 Anche se il trattamento chimico-fisico di chiariflocculazione e i trattamenti biologici di tipo aerobio coprono la maggior parte del fabbisogno di smaltimento, la gamma di trattamenti ai quali possono essere sottoposti i rifiuti liquidi industriali è molto vasta e tale da richiedere una conoscenza chimica e una capacità di scelta e di conduzione dei processi decisamente elevata.

12 I trattamenti che il processista deve prendere in esame possono essere raggruppati in quattro tipologie correlate alle sostanze che devono essere rimosse: 1. trattamenti per la rimozione delle sostanze inorganiche disciolte: precipitazione, denitrificazione biologica, membrane, carbone attivo, resine a scambio ionico, strippaggio, evaporazione; 2. trattamenti per la rimozione delle sostanze sospese: : filtrazione, flottazione, chiariflocculazione, sedimentazione, evaporazione; 3. trattamenti per la rimozione delle sostanze organiche disciolte biodegradabili: : ossidazione biologica e chimica, membrane, distillazione, strippaggio, adsorbimento su carboni attivi, evaporazione; 4. trattamenti per la rimozione delle sostanze organiche disciolte non biodegradabili: : ossidazione chimica, carboni attivi, membrane, strippaggio, evaporazione. La scelta poi dovrà essere effettuata sulla base di valutazioni tecnico- economiche atte a stabilire la miglior tecnologia applicabile.

13 Trattamenti chimico-fisici (punto 2 relazione allegata) 1 Flottazione 2 Neutralizzazione 3 Ossidazione chimica 4 Trattamenti di ossidazione avanzati 5 Riduzione chimica 6 Precipitazione chimica 7 Coagulazione/flocculazione 8 Strippaggio con aria 9 Distillazione 10 Evaporazione 11 Filtrazione 12 Processi a membrana 13 Adsorbimento su carbone attivo 14 Scambio ionico

14 AEROBICI A fanghi attivi (biomassa sospesa) A biomassa adesa Reattori sequenziali (SBR) Con rimozione biologica dei nutrienti Con rimozione chimica dei nutrienti Trattamenti biologici ANAEROBICI Convenzionali (biomassa sospesa) A biomassa adesa A due fasi (biomassa sospesa)

15 Schema di un impianto a fanghi attivi

16 Strutture di servizio agli impianti di trattamento dei rifiuti liquidi Stoccaggio Rifiuti Liquidi Linea fanghi Linea depurazione gas esausti Laboratorio di analisi (test propedeutici all accettazione del conferimento; analisi di controllo alla consegna del rifiuto; analisi di controllo del processo depurativo)

17 Configurazioni impiantistiche Le citate linee guida del Dm 29/01/07, indicano quali configurazioni impiantistiche per i trattamenti chimico-fisici e biologici dei rifiuti liquidi: impianti dedicati (fig.d1) impianti misti (fig.d2)

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20 Impianti dedicati e impianti misti Il Dm 29/01/07 ponendo in alternativa la configurazione impiantistica mista a quella dedicata può ingenerare l errata convinzione che esse siano di applicabilità paragonabile. In realtà un depuratore urbano, dimensionato per trattare scarichi prevalentaemente civili, può ricevere solo alcune tipologie di rifiuti liquidi industriali, che deve in ogni caso sottoporre a pretrattamento chimico-fisico, affinchè i reflui alimentati all impianto contengano concentrazioni in metalli pesanti, oli e solventi tali da rispettare i limiti per lo scarico in fognatura e soprattutto siano caratterizzati da una buona biodegradabilità (rapporto BOD5/COD non inferiore a 0,4, a fronte di un valore caratteristico del refluo fognario tra 0,55 e 0,6) Se non venissero rispettate queste condizioni, l'alimentazione a un depuratore urbano potrebbe tradursi in una mera diluizione delle sostanze inquinanti nel volume di gran lunga maggiore dei reflui fognari,

21 Impianti dedicati e impianti misti A quanto sopra vale aggiungere le seguenti considerazioni: La determinazione del BOD5 esprime,, attraverso il consumo di ossigeno da parte della biomassa, la degradabilità biologica di una sostanza in un tempo pari a 5 giorni. Per contro un depuratore urbano è normalmente dimensionato per tempi di permanenza in vasca di ossidazione pari a 5-6 ore,, con un tempo di ritenzione totale di ore (considerando anche i volumi dei sedimentatori primari e secondari). Tale assunzione trae origine dal fatto che le sostanze organiche di natura antropica presenti nella fognatura, a differenza di numerosi rifiuti liquidi pericolosi, non sono particolarmente resistenti alla degradazione biologica. Vale quindi sottolineare che, anche di fronte a valori interessanti di rapporto BOD5/COD, se la degradazione della sostanza disciolta non avviene nell'arco delle 5-6 ore la stessa raggiunge pressochè inalterata lo scarico finale. Ben diversa è la situazione di specifiche installazioni di trattamento, quali quelle presenti presso alcune piattaforme polifunzionali, che, accoppiando o alternando al trattamento nella vasca a fanghi attivi quello altamente selettivo nella vasca SBR, sono dimensionate per garantire tempi di permanenza in fase ossidativa di 3-4 giorni.

22 Centro polifunzionale trattamento rifiuti industriali (un caso applicativo) A titolo esemplificativo della complessità gestionale dei trattamenti chimico-fisici e biologici dei rifiuti liquidi viene illustrata la situazione di una piattaforma polifunzionale, nella quale emerge l interconnessione tra i diversi trattamenti. Ad es. l impianto di depurazione biologico riceve sia i rifiuti liquidi pretrattati con una chiariflocculazione, che le acque provenienti dal trattamento delle emulsioni oleose, da quello delle scorie di combustione, dei fanghi ecc. Appare evidente la necessità di saper gestire l aspetto chimico di queste interconnessioni oltre a quello dei singoli impianti.

23 Tipologie di acque reflue trattate da un impianto tipo in un centro polifunzionale: reflui conferiti da insediamenti produttivi a mezzo cisterna o autobotte acque di risulta impianto trattamento emulsioni oleose acque di risulta impianto disidratazione fanghi acque di risulta piattaforma di stoccaggio e trattamento fanghi, scorie e pozzetti stradali acque di prima pioggia acque reflue servizi igienici

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25 Schema a Blocchi acque di risulta impianto trattamento emulsioni oleose GRIGLIATURA PARCO SERBATOI acque di risulta impianto disidratazione fanghi acque di risulta trattamento pozzetti stradali reflui conferiti a terzi a mezzo cisterna o autobotte EQUALIZZAZIONE VASCA 1 PIOGGIA acque piovane CHIARIFLOCCULAZIONE TRATTAMENTO BIOLOGICO

26 DA CHIARIFLOCCULAZIONE AL TRATTAMENTO FANGHI S B R OSSIDAZIONE BIOLOGICA SED. FIN. acque reflue da servizi igienici FILTRAZIONE EVENTUALE STOCCAGGIO SCARICO

27 Trattamento biologico: Sequencing Batch Reactor ossidazione a fanghi attivi sedimentatore finale con separazione fanghi attivi (inviati nelle vasche di ossidazione) e acque destinate allo scarico filtrazione mediante filtro a sabbia eventuale stoccaggio acque depurate per controllo analitico scarico nel collettore consortile

28 Rendimenti SBR A titolo di esempio si riportano in seguito alcuni grafici relativi la rimozione degli inquinanti nella sezione biologica a Batch di recente implementazione.

29 Rimozione carbonio SBR Kg COD giorno IN-OUT SBR CODinf (kg/giorno) CODeff (kg/giorno) 19/11/02 17/11/02 15/11/02 13/11/02 11/11/02 09/11/02 07/11/02 05/11/02 03/11/02 01/11/02 30/10/02 28/10/02 26/10/02 24/10/02 22/10/02 20/10/02 18/10/02 16/10/02 14/10/02 12/10/02 10/10/02 08/10/02 06/10/02 04/10/02 02/10/02 30/09/02 28/09/02 26/09/02 24/09/02 22/09/02 20/09/02 18/09/02 16/09/02 14/09/02 12/09/02 10/09/02 08/09/02 06/09/02

30 Rimozione ammoniaca SBR Kg NH4 giorno IN-OUT SBR N-NH3inf N-NH3eff

31 Rimozione Tensioattivi non ionici SBR KG BIAS IN-OUT SBR BIASinf BIASeff /11/02 17/11/02 15/11/02 13/11/02 11/11/02 09/11/02 07/11/02 05/11/02 03/11/02 01/11/02 30/10/02 28/10/02 26/10/02 24/10/02 22/10/02 20/10/02 18/10/02 16/10/02 14/10/02 12/10/02 10/10/02 08/10/02 06/10/02 04/10/02 02/10/02 30/09/02 28/09/02 26/09/02 24/09/02 22/09/02 20/09/02 18/09/02 16/09/02 14/09/02 12/09/02 10/09/02 08/09/02 06/09/02