FINAL LAYMAN'S REPORT LIFE ENV/IT/426 COAST BEST Sediment treatment and beneficial reuse in small harbours networks

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1 Cofinancer FINAL LAYMAN'S REPORT LIFE ENV/IT/426 COAST BEST Sediment treatment and beneficial reuse in small harbours networks Coordinating Beneficiary: Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale, Università di Roma La Sapienza. Associated Beneficiary: Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale(ISPRA); ARPA Emilia Romagna; SOGESID S.p.A.; Dipartimento di Geoingegneria e Tecnologie Ambientali, Università di Cagliari; Envisan, ICOP S.r.l; LabeLab S.r.l. Co-financer: Regione Emilia-Romagna. Rome, July 2013

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3 CONTENUTI -Ilprogettoinbreve -L'areadistudio - Obiettivi del progetto - Implicazioni del progetto -LeAzioni - Sintesi dei risultati ottenuti - Focus 1: Risultati dei trattamenti di separazione dei sedimenti - Focus 2: Impianto pilota di trattamento -Focus3:Sistemaintegratoperlagestionedei sedimenti dragati - Informazioni e contatti IL PROGETTO IN BREVE Il progetto Coast-Best interessa i temi dei Rifiuti e delle Risorse naturali. Nelle strategie di tutela ambientale, le politiche per la gestione delle aree marine e delle aree costiere, molto delicate dal punto di vista geologico e biologico, non possono essere trascurate o sottovalutate. In questi luoghi le attività umane possono facilmente generare impatti negativi sull ambiente. Una gestione sostenibile di tali ambiti deve essere promossa ed adottata sia dagli enti pubblici che dagli operatori privati. Un esempio è rappresentato dalle operazioni di dragaggio che, se mal gestite, possono avere impatti molto negativi. Dall attività di manutenzione dei fondali dei porti e dei canali, infatti, si generano enormi quantità di sedimenti inquinati che devono essere gestiti correttamente per evitare fenomeni di contaminazione o compromissione degli ambienti marini. Lo smaltimento dei sedimenti dragati in mare è vietato sia dalla normativa nazionale che da quella internazionale. È necessario cercare soluzioni alternative perlagestionedeisedimentialfinedi evitare un consumo eccessivo di territorio per il loro smaltimento. Coast-Best identifica adeguati processi di trattamento ed individua le possibilità di riutilizzo dei sedimenti dragati all'interno di una scala territoriale che rende le CONTENTS - Background -Studyarea - Projects Objectives - Implications of the work - The Actions -Summaryoftheresults -Focus1:Resultsofthesediments separation treatments - Focus 2: Pilot plant for sediment processing - Focus 3: Network-based system for integrated management of sediments - Information and contacts BACKGROUND The proposed project falls within the thematic area of Waste" and"natural Resources. In this context, the importance of marine and coastal areas cannot be neglected or underrated, and their preservation requires a sustainable and environmentally friendly management by both public and private bodies. The presence of contaminated sediments in coastal environments may lead to significant alteration of marine and coastal ecosystems. Due to dredging activities carried outforremovalof contaminated sediments, the need for management of huge amounts of polluted materials is anticipated. Since marine disposal is forbidden by national and international regulations, the requirement for alternative destinations of dredged sediments is claimed in order to prevent intensive use of land for final disposal. Furthermore, identification of proper treatment processes for dredged sediments is a keyactioninordertopromote utilization of such materials as a substitute for natural raw materials, thus allowing for reduced consumption of natural resources. Moreover, itisamongthetargetsofthe present project the identification of the feasibility of utilization of treated sediments for restoration and ripening purposes, both in coastal and inland 3

4 operazioni sostenibili anche dal punto di vista economico. Tra gli obiettivi del progetto c è anche la ricerca della possibilità di utilizzo dei materiali trattati per il recupero degli ambienti costieri e delle acque interne. Coast-Best promuove anche la diffusione delle conoscenze sull'utilizzo dei sedimenti dragati e trattati come materie prime secondarie al fine di favorire la riduzione del consumo delle risorse naturali. La gestione delle attività di dragaggio in Europa sta subendo notevoli cambiamenti per rispondere a nuove prescrizioni o indicazioni legislative sempre più severe in materia di tutela dell'ambiente. La sostenibilità ambientale alla base di queste nuove norme può essere raggiunta solo mediante strategie che utilizzino le risorse ambientali in modo efficace ed efficiente. In questo contesto la gestione dei sedimenti da piccoli porti deve essere gestita attraverso la ricerca diunascalaterritorialeincuiil coordinamento delle attività di dragaggio e di trattamento dei sedimenti dragati neisingoliportièinseritoinunsistema integrato di scala tale da permettere il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità ambientale ed economica. Il riutilizzo dei sedimenti dragati dai porti piccoli diventa vantaggioso solo quando si raggiunge un rapporto costi/benefici accettabile e questo avviene solo se esistono alternative di utilizzo effettive e chiaramente definite. Ciò richiede la creazione di condizioni di mercato favorevoli per i materiali, condizioni che possono essere raggiunte solo se i potenziali utenti finali sono attivamente coinvolti nella definizione degli obiettivi e dei requisiti per l'utilizzo dei sedimentiesel'offertaela domanda sono correttamente bilanciati. La comunicazione è uno degli elementi chiave della rete proposta: tutti i soggetti interessati collaborano e si scambiano informazioni al fine di promuovere la water environments. The management of dredging activities in Europe has been undergoing remarkable changes in order to meet the requirements of progressively more stringent regulation criteria. Since environmental sustainability can only be attained through the application of criteria based on environmental and economic concepts of efficiency, efficacy and effectiveness, management of sediments from small harbours should be conducted at an optimal scale connecting individual ports within an integrated network. The project, therefore, proposes the development of an ad hoc system implemented inordertoallow harmonization of dredging activities, treatment processes and utilization of sediments. Dredged sediments can represent a valuable material in different fields. However, in order to identify the most appropriate management option on thebasisofacost analysis, all the aspects related to each utilization scenario should be fully assessed. Favourable market conditions should also be promoted for the materials under concern, whichcanonlybe attained if potential endusers are actively involved in definition of targets and requirements for sediments utilization and if sediments offer and demand are properly balanced. An adequate communication of the network principles to all the involved subjects will promote appropriate sediment management, while the demonstration activity will promote consciousness for utilization of sediments for environmental applications. AttheEuropeanlevel,100to200millionscubic meters of contaminated sediment need to be dredged. Dredging operations should be 4

5 valorizzazione e la gestione dei sedimenti. InEuropasiproduconocirca milionidimetri cubi di sedimenti contaminati(sednet, 2004). La gestione delle attività di dragaggio deve essere definita e implementata a scala di bacino. Attualmente la gestione dei sedimenti dragati avviene secondo le indicazioni dettate dal D.M. 24/1/1996. Se i sedimenti dragati non sono contaminati possono essere scaricati in mare in apposite aree; in casi eccezionali i sedimenti possono essere utilizzati direttamente per il ripascimento delle spiagge. Il progetto Coast-Best si ispira ai principi della Gestione Integrata delle Zone Costiere(GIZC). identified and implemented at the river basin scale(sednet 2004). Current regulations require the dredged material to be characterized according to the DM 24/1/1996. If the outcome is positive, the sediments are submerged in the sea under specified conditions, or in limited cases directly used for beach nourishment. The Integrated Costal Zone Management (ICZM) aims to aggregate the various policies thathaveanimpactoncoastalregionsandis implemented through the planning and management of coastal resources and space. Pict. 1: Origin and distribution of sediments in Europe Fig. 1: Origine e distribuzione dei sedimenti in ambito Europeo Source/ Fonte: Bortone, G.(2007). Sediment treatment a general introduction. Sustainable management of sediment resources: Sediment and dredged material treatment, Elsevier, Amsterdam, L AREA DI STUDIO L'area di studio è costituita da 9 piccoli porti situati lungo i 130 km di costa dell Emilia-Romagna Quest'area è caratterizzata da fondali bassi e sabbiosi, tutti i porti lungo la costa dell Emilia-Romagna appartengono alla categoria dei porto canale e si possono suddividere in due tipologie: porti costruiti alle foci dei fiumi, porti costruiti scavando canali artificiali. Viste le loro caratteristiche, in base alla posizione, alla lunghezza delle banchine, alla direzione delle correnti che trasportano i sedimenti, tutti i porti sono soggetti a problemi di insabbiamento dei fondali. I materiali che si accumulano nelle bocche dei porti sono costituiti da sedimenti che si muovono lungo la costa spinti dalle correnti costiere. In un tratto di costa come quello analizzato, l'apertura di un canale sottomarino per STUDY AREA The study area comprises 9 small harbors Romagna.Theseafloorinthisareaisshallow andsandyandalltheharborssituatedonthe Emilia-Romagna coast are harbor canals which inturncanbedividedintotwogroups:those constructed at the mouths of rivers and those whose construction involved the excavation of artificial canals. Given their characteristics, based on location, pier length and the direction of currents which transport sediment, all harbors are affected by silting on the sea floor. Material which accumulates at the mouth of harbors consists of sediment which is moved along the coast by coastal currents. Along a stretchofcoastsuchastheoneanalyzed,the excavation of an underwater canal to facilitate located along the 130km-long coast of Emilia- theaccessofboatstotheharborentailsshort- 5

6 facilitare l'accesso delle barche al porto comporta un cambiamento nella morfologia del fondale che ha però una breve durata, il moto ondoso muove i sedimenti, riempiendo il canale sottomarino e ripristinando le condizioni iniziali del fondo. I porti posti nel tratto finale dei corsi d acqua sono soggetti anche all insabbiamento a causa dei sedimenti trasportati da questi ultimi. Il promontorio di Gabicce, a causa della sua posizione lungo l arco della fascia costiera, a seconda della direzione delle correnti può ricevere sedimentisiadaifiumidellemarchechedalpo.in passato una piccola quantità di sedimenti arrivava anche dall erosione del piede scoglioso della costa tra Gabicce e Pesaro, alimentando le spiagge dalla parte centro meridionale della costa. Questa fonte di sedimenti è tutt ora esaurita in quanto sono stati eseguiti degli interventi di protezione delle scogliere. I sedimenti in movimento lungo la costa dell Emilia- Romagna sono costituiti prevalentemente da materiali derivanti dal trasporto solido dei corsi d acqua appenninici; il contribuito in sedimenti del delta del Po interessa prevalentemente Scanno e la costa fino a PortoGaribaldi.Intuttiiportilungolacostadella regione i sedimenti che si accumulano lungo la sezione dei canali devono essere periodicamente rimossi, attraverso operazioni di dragaggio, al fine di garantire il passaggio delle imbarcazioni. Fino alla metà degli anni 90, il materiale dragato veniva depositato nel mare di fronte alla costa. L entrata in vigore del Decreto Ministeriale 24/01/1996 ha modificato in parte questa pratica: il materiale, se ha determinate caratteristiche di qualità, può essere riutilizzato altrimenti deve essere conferito in apposite aree al largo della costa indicate come aree di scarico dalla Regione. I piccoli porti di maggiore importanza della costa sono: Goro, Porto Garibaldi, Cervia, Cesenatico, Bellaria Igea Marina, Rimini, Riccione, Porto verde, Cattolica. term changes to sea floor morphology. However, swell moves sediment which then fills the underwater canal, causing a return to the previous state of the sea floor. Harbors located towardstheendofwaterflowsalsotendtobe affected by silting due to the accumulation of sediment in such areas. The Gabicce promontory, which is located along the coastal strip, receives sediment both from rivers flowing from the Marche region and from the Po, depending on the direction of currents. In thepast,asmallamountofsedimentalsocame from cliff erosion along the stretch of coast between Gabicce and Pesaro, feeding beaches along the central and southern coastal strip. However, this source of sediment has almost been eliminated due to the implementation of protection measures along the cliffs. Sediment which is moved along the Emilia-Romagna coast mainly consists of material derived from solid transport of the Apennine water flows. ScannoandthecoastuptoPortoGaribaldi mainly receive sediment from the Po delta. Harbors located along this region's coastline are periodically dredged in order to remove sediment and maintain a passage for boats. Until the mid 90's, dredged material was depositedintheseainfrontofthecoastalarea. The coming into force of the Italian Ministerial Decree 24/01/1996 has partly changed this practice: material of suitable quality can now be reused, or must be deposited in specific regional coastal discharge areas. The most important small harbors of the Emilia-Romagna region are: Goro, Porto Garibaldi, Cervia, Cesenatico, Bellaria Igea Marina, Rimini, Riccione, Porto verde, Cattolica. Pict. 2: Coast-Best stydy area Fig. 2: The most important ports in Emilia-Romagna Pict.3:L'areadistudiodiCoastBest Fig. 3: I principali porti della regione Emilia-Romagna 6

7 OBIETTIVI DEL PROGETTO Obiettivo principale del progetto è quello di preservare la qualità delle zone costiere, attraverso una gestione integrata dei sedimenti generati nelle attività di dragaggio dei porti di piccole dimensioni. Il progetto si è focalizzato sulle azioni da intraprendere per promuovere l utilizzo eco-sostenibile dei sedimenti derivanti da attività di dragaggio in un sistema integrato che comprenda il ripascimento, la ricostruzione dei profili morfologici così come altre applicazioni industriali. Il fine era creare un sistema che prevedesse di associare le necessità di dragaggio alla tutela ambientale con numerosi benefici economici sociali ed ambientali. A tal fine, 9 piccoli porti emilianoromagnoli,sonostaiconnessiinunareteperil coordinamento di tutte le attività di dragaggio, separazione/trattamento, riutilizzo delle frazioni valorizzabili e smaltimento dei residui. Il progetto ha previsto anche la realizzazione di un impianto pilota di separazione di sedimenti per produrre frazioni idonee al riutilizzo. Dopo lo studio delle diverse opzioni per la destinazione finale dei sedimenti trattati, il progetto ha valutato le azioni da intraprendere per promuovere l uso ecocompatibile dei sedimenti trattati. La possibilità di reimpiegare frazioni selezionate dei sedimenti consente la riduzione del territorio da destinare a discarica ed un minor consumo di risorse naturali. PROJECT OBJECTIVES Themainobjectiveoftheprojectwasto preserve the quality of coastal zones through the integrated management of dredged sediments from small harbors. The project focusedontheactionstobeundertakento promote the sustainable use of dredging sediments in an integrated system that includes beach nourishment, the reconstruction of morphological profiles as well as other industrial applications. The aim was to create a system capable of associating the need for dredging with environmental protection and numerous economic, social and environmental benefits. For this purpose, a network connecting 9 small harbors in Emilia-Romagna has been set up to coordinating the dredging, separation/ treatment, reuse and disposal of sediments. During the project, a pilot plant for treatment of dredged sediment was built. After examining several options for the final destination of treated sediment, the project identified the actions to promote environmentally friendly and integrated use of treated sediment. The feasibility of sediment reuse reduces land consumpton and decreases the use of natural resources. Pict.4: Some examples of possible use of treated sediments Fig. 4: Esempi di possibili utilzzi dei sedimenti trattati 7

8 IMPLICAZIONI DEL PROGETTO Le implicazioni derivanti dalla ricerca di Coast-Best sono: Implicazioni ambientali: possibilità di preservare gli ecosistemi costieri e marini e ridurre l'impatto ambientale dovuto al dragaggio ed allo smaltimento dei sedimenti attraverso la creazione di condizioni favorevoli al riutilizzo; in questo modo si limita l'utilizzo di territorio(per lo smaltimento) e di materie prime. Implicazioni sociali: maggiore consapevolezza e conoscenza del valore potenziale dei sedimenti dragati Lacreazionediretimigliorailcontattoela comunicazione, e quindi la gestione complessiva, tra i soggetti coinvolti nelle operazioni di dragaggio e trattamento e i potenziali utilizzatori finali dei sedimenti. Implicazioni economiche: Il modello di gestione integrata delle attività di dragaggio nei porti piccoli può essere trasferito in contesti simili sia in Italia che all'estero favorendo la creazione di mercati locali dei materiali dragati. Implicazioni sul mercato del lavoro: il progetto contribuisce a creare opportunità di lavoro all'interno del sistema di gestione e di riutilizzo dei sedimenti dragati. IMPLICATION OF THE WORK The implications of the work include: Environmental implications: preservation of coastal and marine ecosystems and reduction of the environmental impact of dredging, disposal of sediment, through the creation of conditions whichfavorreuse;thisinturnleadstoa reduction in consumption of the land for final disposal and use of natural resources. Social implications: Increase in awareness of the potential value of dredged sediment, promotion of contact and communication between actors involved in dredging and treatment and potential end-users. Economic implications: The integrated management of sediment system in small harbors may be transferred to similar national and international contexts thus promoting the creation of local markets for dredged material. Employment implications: The project contributes to the creation of job opportunities within the management system for dredged sediment. 8

9 LE AZIONI Le azioni condotte nel corso del progetto possono essere così riassunte: Azione 1: Stato dell arte. Azione 2: Caratterizzazione dei sedimenti dragati. Azione 3: Pianificazione, avvio e funzionamento di un impianto pilota di trattamento dei sedimenti. Azione 4: Sviluppo di un sistema integrato per la gestione dei sedimenti dragati. Azione 5: Progettazione e studio di alternative di riutilizzo dei sedimenti per applicazioni ambientali e ripascimento di arenili. Azione 6: Gestione e monitoraggio del progetto. Azione 7: Comunicazione. PROJECT ACTIONS Action1:Stateoftheart. Action 2: Characterization of dredged sediments. Action 3: Design, startup and operation of a sediment treatment process. Action 4: Implementation of an integrated network-based system for dredged sediment management. Action 5: Design and experimental study for utilization of dredged sediments for environmental purposes and beach nourishment. Action 6: Project management and monitoring. Action 7: Dissemination. Azione 1: Stato dell arte.- Raccolta, elaborazione ed organizzazione in database delle informazioni esistenti. In questa fase sono state effettuate analisi dettagliate sulla gestione dei sedimenti dragati nel caso studio al fine di individuare possibilità e limiti per l applicazione; sono state raccolte anche informazioni da studi esistenti sulla caratterizzazione dei sedimenti dragati nell'area di interesse e sulla presenza di specifici vincoli normativi. Action1:Stateoftheart.-Collectionof basic information. Detailed analyses were carried out on management of dredged sediments in the study area in order to identify possibilities and limitations for the application; information was also collected from existing studies on the characterization of dredged sediments in the area and on the presence of specific regulatory constraints. Azione 2: Caratterizzazione dei sedimenti dragati. E' stata effettuata una campagna di campionamento e successive analisi chimiche, fisiche e tossicologiche dei sedimenti nell area di interesse. Action 2: Characterization of dredged sediments. A sampling characterizzation campaign of chemical, physical and toxicological properties ofsedimentsfromtheareaofinterestwas conducted. Azione 3: Pianificazione, avvio e funzionamento di un impianto pilota di trattamento dei sedimenti. L Azione ha visto l'esecuzione di test di separazione dei sedimenti in scala di laboratorio, che si sono successivamente tradotti in una proposta di schema di impianto implementata su scala pilota. La realizzazione e l'esercizio dell'impianto pilota(in un'area all'interno del porto di Livorno) hanno confermato i risultati ottenuti a scala di laboratorio e valutato l'effettiva applicabilità dello schema di trattamento proposto. Action 3: Design, startup and operation of a sediment treatment process. Theaimofthisactionwastodefinealayoutfor physical separation of sediments from the small harbors. The action involved laboratory testing on selected sediment samples. The results were usedtodesignthelayoutofapilotscale sediment processing plant. The pilot plant was built and operated to assess the results obtained at the laboratory scale and evaluate the applicability of the proposed process. 9

10 Azione 4: Implementazione di un sistema integrato per la gestione dei sedimenti dragati. Nelcorsoditaleazioneèstatosviluppatounsistema di gestione integrata dei sedimenti di dragaggio che tiene in considerazione le fasi di dragaggio, separazione, riutilizzo, smaltimento finale. Azione 5: Progettazione e studio di alternative di riutilizzo dei sedimenti per applicazioni ambientali e ripascimento di arenili. L obiettivo principale dell Azione 5 è stato quello di supportare la gestione della qualità dell ambiente costiero attraverso progettazione e studi sperimentali per l utilizzo dei sedimenti dragati e trattati nel campo della ricostruzione e del ripristino di profili morfologici in ambienti salmastri e marini, e del ripascimento di arenili. Azione 6: Gestione e monitoraggio del progetto. Action 4: Implementation of an integrated network-based system for dredged sediment management. A system was developed for integrated management(dredging, separation, beneficial reuse, final disposal). Action 5: Design and experimental study for utilization of dredged sediments for environmental purposes and beach nourishment. ThemainaimofAction5wastosupportthe management of the quality of costal environments through design and studies on the use of dredged/treated sediment, in the context of reconstruction and restoration of key morphological elements of brackish and marine environments as well as beach nourishment. Action 6: Project management and monitoring. Azione 7: Disseminazione. E' stato creato un sito web contenente informazioni aggiornate sullo stato di avanzamento del progetto. Particolare attenzione è stata rivolta alla diffusione dei risultati ottenuti dando visibilità alla ricerca sia attraverso il sito web(i documenti finali e i risultati delle azioni sono scaricabili dal sito) che in eventi di rilevanza nazionale ed internazionale(manifestazioni Ravenna2010, Ravenna2011, Ravenna2012, Ecomondo(edizioni 2010, 2011 e 2012), Remtech (edizioni 2011 e 2012), Accadueo 2012, SIDISA 2012, SICON 2013, BATTELLE 2013, CONSOIL 2013). Il seminario di chiusura tenutosi a Roma il 27 giugno 2013 ha promosso ufficialmente i risultati ottenuti all'interno della comunità tecnico/scientifica, tra gli amministratori pubblici e in generale tra i possibili stakeholders interessati al progetto. Action 7: Dissemination. A website was created to include updated information on the progress of the project. Particular attention was paid to dissemination activities both through the website(the final documents and results of the actions can be downloaded from the website) and during national and international events (Ravenna2010, Ravenna2011, Ravenna2012, Ecomondo(editions 2010, 2011 e 2012), Remtech(editions 2011 e 2012), Accadueo 2012, SIDISA 2012, SICON 2013, BATTELLE 2013, CONSOIL 2013). The final workshop took placeinromeon June27,2013officially reported the results obtained to the technical/scientific community. 10

11 SINTESI DEI RISULTATI OTTENUTI Nella prima fase del progetto sono state raccolte informazioni sulla caratterizzazione quali-quantitativa dei sedimenti nell area di interesse, e sulle caratteristiche specifiche dell area stessa, attraverso lo studio bibliografico di apposita documentazione e dei contatti presi con i rappresentanti degli Enti locali compresi nell area di progetto. Il database è stato sviluppato utilizzando alcuni software di progettazione per database come Visio ed ArcGIS Diagrammer. Il file del database è stato creato in modo che sia compatibile con tutte le versioni Access(a partire dalla versione 2000) e così potrà essere interrogato da tutti i più comuni software GIS compatibili con il file database ESRI. Visti gli scopi di ricerca e riutilizzo per cui vengono caratterizzati i sedimenti è importante evitare alterazioni chimico-fisiche e/o potenziale contaminazione del materiale durante il campionamento. A questo scopo, durante questa azione, sono state: predisposte strategie di campionamento per la caratterizzazione fisico-chimica ed ecotossicologica di sedimenti portuali; predisposto un piano di dragaggio e di campionamento dei sedimenti nei 4 porti selezionati; definito un protocollo contenente i criteri ed i metodi per il campionamento, la conservazione e l analisi dei sedimenti campionati. Una specifica analisi ha recensito le tecniche di dragaggio attualmente disponibili individuandone punti diforzaedidebolezza.tradiessesonostate individuate quelle più adeguate al contesto dell'area di studio. Il passo successivo è stato la realizzazione di test preliminari di separazione di sedimenti in scala di laboratorio i cui risultati hanno consentito di dimensionare un impianto di trattamento in scala pilota, successivamente realizzato presso l'autorità Portuale di Livorno. 11 SUMMARY OF RESULTS During this phase, information regarding the qualitative and quantitative characterization of sediment in areas of interest as well as specific characteristics of the area itself, was gathered through a bibliographic study of all relevant documentation and contacts with Pict. 5: Example of a sampling scheme Fig. 5: Esempio di schema di campionamento Pict. 6: Database scheme Fig. 6: Schema del database representatives of local agencies involved in the area of the project. The database was developed with database design software such as"visio" and ArcGIS Diagrammer. The database file is the four selected harbors; compatible with all versions of Access (from the 2000 version onwards)sothatitcan be interrogated by the most common GIS software compatible with ESRI database files.giventheaimsof the research and the reuse for which sediment is being characterized, it is important to avoid chemical-physical alterations and/or potential contamination of material during sampling. Therefore, the following actions were implemented: sampling strategies for physical-chemical and eco-toxicological sampling of harbor sediment; sediment dredging and sampling plan in definition of a protocol containing methods and criteria for sampling, conservation and the analysis of sampled sediment. A specifyc analaysis rewied the tecniqes carrently availeble for derdging, identifayng strenghts. The most appropriate alternatives to be applied in the study area were also identified. separation tests, the results of which were used to design a pilot-scale sediment processing plant thatwasinstalledandoperatedintheareaof the Livorno Port Authority.

12 Focus 1: Risultati dei trattamenti di separazione dei sedimenti I trattamenti di separazione effettuati in scala di laboratorio hanno evidenziato come i sedimenti campionati siano potenzialmente idonei al recupero di una frazione sabbiosa riutilizzabile. Ilcontenutodisabbiaèingeneraleprossimoal90% in peso e la concentrazione di contaminanti, a parte un'eccezione, è risultata modesta. In alcuni casi le caratteristiche dei sedimenti sono risultate tali da consentire un riutilizzo diretto senza necessità di trattamenti preliminari. Tuttavia, la tipologia di trattamento proposto è raccomandabile al fine di ridurre il contenuto di frazioni grossolane e finissime. Le prime, compromettono le caratteristiche estetiche della frazione sabbiosa recuperabile, in quanto costituite essenzialmente da sostanza organica e frammenti di conchiglie; inoltre, in alcuni casi, hanno evidenziato concentrazioni non trascurabili per alcuni contaminanti probabilmente a causa dell'interazione con la sostanza organica. Le seconde, pur presenti in quantità limitate nella maggior parte dei casi considerati, tendono a presentare concentrazioni piu elevate di contaminanti. Nella maggior parte dei casi i trattamenti eseguiti in scala di laboratorio hanno consentito di ottenere una frazione sabbiosa di caratteristiche idonee ai fini del riutilizzo. Focus1:Resultsofthe labscale sediment separation treatments The separation treatments showed that the sampled sediments are potentially suitable for the purpose of recovering the sand fraction. The sand content was generally close to 90% by weight and the concentration of contaminants, except one exception, was found to be limited. In most cases, the sediments under concern may be used with no additional pretreatment. However, the proposed separation treatment is recommended in order toreducethecontentoffineandcoarse fractions. Fine materials may affect the aesthetic characteristics of the recoverable product, consisting essentially of organic matter and shell fragments; in some cases, they also showed a certain capability of concentrating pollutants, probably due to the presence of organic matter. The coarse fractions, although present in most cases in limited quantities, show elevated pollutants concentrations. In general, the lab-scale treatments performed ledtotherecoveryofasandofsuitablequality for reuse applications. Pict. 7: Relative amount of separated sediments fraction. Fig. 7: Quantità relative di sedimenti suddivisi per diversa granulometria. Focus 2: Impianto Pilota Sulla base dei risultati dei trattamenti di separazione effettuati su scala di laboratorio, è stato progettato e realizzato un impianto pilota di trattamento dei sedimenti costituito dalle seguenti sezioni: - nastro di carico, -vaglioa2mm, - primo idrociclone per la separazione di una prima frazione fine, -celladiattritoperlarotturadegliaggregatied eventuale liberazione di alcuni contaminanti, - classificatore a spirale per la separazione della frazione sabbiosa, - secondo idrociclone per il recupero delle particelle di sabbia fine. Focus 2: Pilot Plant Onthebasisoftheresultsoflab-scale separation treatment runs, a pilot plant for sediment processing was designed, installed and operated. The plant consists of the following units: - loading belt conveyor, - 2 mm preliminary screen, - first hydrocyclone for the separation of fine particles, - attrition cell to break the aggregates and eventually liberate selected pollutants, - spiral classifier for the separation of the sand fraction, - second hydrocyclone for the recovery of fine sand. Treatment runs were performed on all sediments considered during the project, combining in the desired sequence some or all 12

13 L'impianto è stato utilizzato per il trattamento di tutti i sedimenti considerati nel corso del progetto, combinando a seconda delle esigenze alcune o tutte le unità di processo disponibili. Il massimo recupero di prodotto riutilizzabile raggiunto èrisultatoparial92%dellamassadisedimento trattato, con un contenuto massimo in sabbia del 95%. the available treatment units. The maximum recovery of usable product achieved was 92% bymass,withamaximumsandcontentof 95%. Focus 3: Sistema integrato per la gestione dei sedimenti dragati E' stato inoltre sviluppato un sistema integrato per la gestione dei sedimenti dragati. E' stata definita una rete integrata per la gestione delle frazioni granulometriche provenienti da tutti i porti interessati dal progetto, articolata nelle principali fasi(dragaggio, separazione, trattamento, stoccaggio provvisorio, trasporto, riutilizzo e smaltimento finale). Sono state individuate le modalità di connessione tra i soggetti coinvolti, tenendo conto degli aspetti logistici, della quantità e della qualità dei materiali movimentati, dei tempi richiesti in ogni fase gestionale. Il tutto è stato tradotto in un sistema informativo sviluppato nella piattaforma ESRI Open Source che offre un modo semplice di esplorare, visualizzare e condividere informazioni GIS a tutti i soggetti interessati. Mediante tale sistema è possibile visualizzare su una cartografia georiferita i dati relativi a: siti di origine(porti), siti intermedi(di trattamento e stoccaggio), siti di destinazione finale(per ripascimento, inserimento in cicli produttivi, per ripristino ambientale, per conferimento in discarica), percorsi per il trasporto dei sedimenti tra i diversi siti coinvolti nella loro gestione. I risultati ottenuti hanno mostrato che la fascia di costostimatavariatrai10ei120 permetrocubodi materiale da gestire, a seconda che questo possa essere avviato direttamente a ripascimento senza ulteriori pretrattamenti o che sia destinato a smaltimento finale in discarica. I tempi stimati per eseguire gli interventi variano, da portoaporto,trai6ei70giornilavorativi,in funzione del volume di sedimenti da dragare(che oscillatrai900metricubicircadicesenaticoei metri cubi circa di Cervia). Pict. 8: Pilot plant works. Fig. 8: L'impianto pilota operativo durante le prove di laboratorio. Focus 3: Integrated networkbased system for sediment management An integrated network-based system for sediment management was also developed. The system accounts for all the sediment management phases(dredging, separation, treatment, storage, transport, reuse and final disposal). Interconnects among the subjects involved taking into consideration logistic aspects, quantity and quality of materials to be handled and time constraints were also modeled and included in the system. The results of the analysis showed that the costsrangebetween 10and 120percubic meter sediment to manage, depending on whether the material can be directly used for beach nourishment, or is directed to final landfill disposal. The time required forcompletion of management operations varies, depending on harbor,between6and70workingdays.italso dependsonthevolumesofsedimentstobe dredged(900cubicmetersintheharborof Cesenatico and cubic meters in the harbor of Cervia). The system was translated into an informative system data was developed based on the Open Source ESRI platform that offers the possibility of free of charge exploring visualizing and sharing GIS based information. The interface also offers the possibility to visualize maps containing different geographic information regarding: harbors, treatment plants and intermediate storage sites, sites suitable for final destination(beach nourishment, productive cycles, environmental restoration sites, waste disposal facilities), transportation networks between the different sites. 13

14 INFORMAZIONI E CONTATTI Ulteriori informazioni sul progetto e sul suo stato di avanzamento sono disponibili nel sito web: INFORMATION AND CONTACTS More information about the project and its progress are available on the website: CONTATTI: Prof. Alessandra Polettini Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale Università degli Studi di Roma La Sapienza alessandra.polettini@uniroma1.it Via Eudossiana Roma RM Tel: Fax: Responsabile della comunicazione: Giovanni Montresori gmontresori@labelab.it CONTACT: Prof. Alessandra Polettini Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale Università degli Studi di Roma La Sapienza alessandra.polettini@uniroma1.it Via Eudossiana Roma RM Telephone: Fax: Communications Manager: Giovanni Montresori gmontresori@labelab.it 14