Gas di discarica: tutti i gas generati dai rifiuti in discarica;

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1 La discarica Art. 2, D.Lgs36/03 Discarica: Area adibita a smaltimento dei rifiuti mediante operazioni di deposito sul suolo o nel suolo, compresa la zona interna al luogo di produzione dei rifiuti adibita allo smaltimento dei medesimi da parte del produttore degli stessi, nonché qualsiasi area ove i rifiuti sono sottoposti a deposito temporaneo per più di un anno. Sono esclusi da tale definizione gli impianti in cui i rifiuti sono scaricati al fine di essere preparati per il successivo trasporto in un impianto di recupero, trattamento o smaltimento, e lo stoccaggio di rifiuti in attesa di recupero o trattamento per un periodo inferiore a tre anni come norma generale, o lo stoccaggio di rifiuti in attesa di smaltimento per un periodo inferiore a un anno. Gas di discarica: tutti i gas generati dai rifiuti in discarica; Percolato: liquido che si origina prevalentemente dall'infiltrazione di acqua nella massa dei rifiuti o dalla decomposizione degli stessi.

2 Classificazione delle discariche discarica per rifiuti inerti; discarica per rifiuti non pericolosi; discarica per rifiuti pericolosi. Ubicazione : Nell individuazione dei siti di ubicazione sono da privilegiare le aree degradate da risanare e/o da ripristinare sotto il profilo paesaggistico.

3 Ubicazione discariche per rifiuti inerti Le discariche non devono essere ubicate: in corrispondenza di doline, inghiottitoi o altre forme di carsismo superficiale; in aree dove i processi geologici superficiali quali l'erosione accelerata, le frane, l'instabilità dei pendii, le migrazioni degli alvei fluviali potrebbero compromettere l'integrità della discarica; in aree esondabili, instabili e alluvionabili; deve, al riguardo, essere presa come riferimento la piena con tempo di ritorno minimo pari a 50 anni; aree naturali protette sottoposte a misure di salvaguardia ai sensi dell'articolo 6, comma 3, della legge 6 dicembre 1991, n. 394.

4 Ubicazione discariche per rifiuti pericolosi e non pericolosi Le discariche non devono essere ubicate: in aree interessate da fenomeni quali faglie attive, aree a rischio sismico di 1^ categoria, e aree interessate da attività vulcanica, ivi compresi i campi solfatarici; in corrispondenza di doline, inghiottitoi o altre forme di carsismo superficiale; in aree dove i processi geologici superficiali quali l'erosione accelerata, le frane, l'instabilità dei pendii, le migrazioni degli alvei fluviali potrebbero compromettere l'integrità della discarica e delle opere ad essa connesse; in aree soggette ad attività di tipo idrotermale; in aree esondabili, instabili e alluvionabili; deve, al riguardo, essere presa come riferimento la piena con tempo di ritorno minimo pari a 200 anni.

5 Tipologie di discarica a) In avvallamento b) In rilievo c) In pendio

6 Barriera geologica e rivestimento del fondo Il substrato della base e dei fianchi della discarica deve consistere in una formazione geologica naturale che risponda a requisiti di permeabilità e spessore almeno equivalenti a quelli risultanti dai seguenti criteri: per rifiuti non pericolosi: k m/s e spessore 1m; per rifiuti pericolosi: k m/s e spessore 5 m. La barriera geologica, qualora non soddisfi naturalmente le condizioni di cui sopra, può essere completata artificialmente con un sistema barriera di confinamento. Deve comunque essere prevista l impermeabilizzazione del fondo e delle pareti con materiale artificiale posto al di sopra della barriera geologica, su uno strato di materiale minerale compattato.

7 Barriera geologica e rivestimento del fondo Il piano di imposta della barriera di confinamento deve essere posto al di sopra del tetto dell acquifero confinato con un franco di 1,5 m o sopra la quota di massima escursione della falda con un franco di 2 m. Le caratteristiche del sistema barriera di confinamento artificiale sono normalmente l accoppiamento di materiale minerale compattato (spessore di almeno 100 cm con una conducibilità idraulica k 10 9 m/s, depositato in strati uniformi compattati dello spessore massimo di 20 cm) con una geomembrana. Sul fondo della discarica, sopra al rivestimento impermeabile, deve essere previsto uno strato di materiale drenante con spessore 0,5 m.

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9 Copertura superficiale finale Nella discarica per rifiuti Pericolosi e non Pericolosi la copertura multistrato deve essere costuita da : 1. strato superficiale con spessore 1 m che favorisca lo sviluppo delle specie vegetali, fornisca una protezione adeguata contro l erosione e protegga le barriere sottostanti dalle escursioni termiche; 2. strato drenante protetto da eventuali intasamenti con spessore 0,5 m in grado di impedire la formazione di un battente idraulico sopra le barriere di cui ai successivi punti 3 e 4; 3. strato minerale compattato di spessore 0,5 m e di conducibilità idraulica k & 10 8 m/s, o equivalenti, integrato da un rivestimento impermeabile superficiale per le discariche di rifiuti pericolosi; 4. strato di drenaggio del gas e di rottura capillare, protetto da eventuali intasamenti, con spessore 0,5m; 5. strato di regolarizzazione per la corretta messa in opera degli strati sovrastanti.

10 Nella discarica avvengono una serie di processi biologici che determinano la formazione di: Un prodotto stabilizzato; Un prodotto gassoso (biogas); Un prodotto liquido (percolato).

11 La produzione di biogas I rifiuti depositati in discarica sono sottoposti ad una serie di reazioni di degradazione il cui risultato più importante dal punto di vista progettuale e gestionale è la produzione di biogas. Tale processo è funzione del tempo di permanenza del rifiuto in discarica. E possibile distinguere 5 fasi: 1. Fase iniziale di aggiustamento; 2. Fase di transizione; 3. Fase acida; 4. Fase metanigena; 5. Fase di maturazione.

12 Fase 1: degradazione aerobica Siamo nel periodo in cui i rifiuti sono stati collocati in discarica. Ha una durata di pochi giorni. Prevalgono i processi di degradazione di tipo aerobico per la presenza di ossigeno intrappolato nel rifiuto; La principale fonte di microrganismi è costituita dal suolo destinato alla copertura giornaliera, all eventuale presenza di fanghi biologici o al ricircolo del percolato; La sostanza organica complessa viene solubilizzata. Si ha accumulo di azoto ammoniacale per idrolisi dell azoto organico. I cloruri vengono disciolti ed allontanati dai flussi idrici.

13 Fase 2: stato di transizione Nitrati e solfati sono utilizzati come accettori di elettroni e ridotti in azoto gas e idrogeno solforato (H 2 S); Progressiva riduzione del potenziale di ossido-riduzione; Inizio delle reazioni di idrolisi con trasformazione delle molecole organiche complesse in acidi organici ed altri prodotti intermedi; Abbassamento del ph del percolato per la presenza di acidi organici e l effetto di elevate concentrazioni di CO 2.

14 Fase 3: fase acida Primo step: completamento delle reazioni di idrololisi delle grandi molecole organiche (lipidi, polisaccaridi, proteine e acidi nucleici) ad opera di reazioni enzimatiche; Secondo step: il processo di acidogenesi comporta la conversione delle molecole più semplici ottenute nel primo step in acidi (tipicamente acido acetico: CH 3 COOH). Il principale gas formato è la CO 2. Nel percolato incrementa il valore del BOD, COD e conducibilità per la dissoluzione degli acidi organici. Il ph scende a 5 o valori inferiori per la presenza degli acidi e di elevate concentrazioni di CO 2 nell ambiente, ciò determina la solubilizzazione di costituenti organici e di metalli pesanti. Con l allontanamento del percolato (qualora ciò avvenga) sono trasportati via anche nutrienti essenziali.

15 Fase 4: fase metanigena Un secondo gruppo di microrganismi converte l acido acetico e l idrogeno sviluppati nella fase acidogenica in CH 4 e CO 2. Continua in simultanea la formazione di acidi descritta nella fase 3 sebbene le reazioni tendano a ridursi. La conversione degli acidi porta ad una risalita del ph verso valori prossimi alla neutralità nella discarica e, di conseguenza, si ha una risalita del ph nel percolato. Si riducono nel percolato anche BOD, COD e conducibilità. Con la risalita del ph si riduce la presenza di metalli pesanti nel percolato.

16 Fase 5: fase di maturazione Dopo la conversione dei composti prontamente biodegradabili in CH 4 e CO 2, in presenza di umidità di ha la trasformazione dei composti più lentamente biodegradabili. Il tasso di produzione di biogas diminuisce. Nel percolato sono presenti acidi umidi e fulvici difficilmente degradabili biologicamente. Il COD residuo è dell ordine di un centinaio di mg/l. Azoto ed ossigeno iniziano ad essere presenti nel gas a seguito della diffusione di aria dall atmosfera, con graduale estensione della zona aerobica dalla superficie verso gli strati più bassi della discarica.

17 Andamento principali parametri nel biogas e nel percolato

18 Andamento della produzione di biogas per 1 tonnellata di rifiuti solidi urbani

19 Estrazione del biogas Il biogas viene estratto dall ammasso dei rifiuti a mezzo di pozzi verticali ed a mezzo di piastre orizzontali. I pozzi di estrazione verticali sono quelli che danno i migliori risultati, se realizzati in modo corretto ed in modo da non ostruirsi nel tempo. I pozzi devono essere diffusi nel corpo della discarica in modo che, con il raggio di influenza di ognuno pari a circa 20 metri, tutto l ammasso dei rifiuti sia raggiunto: - se si dispongono secondo una maglia quadrata, i pozzi non devono distare, l uno dall altro, più di 30 metri. I pozzi devono: a) avere una ampia superficie di contatto con i rifiuti b) avere una alta capacità di convogliamento del gas verso l alto c) avere una buona capacità di scaricare in basso il percolato d) avere una buona capacità di adattarsi ai movimenti dell ammasso dei rifiuti, dovuto all assestamento dei rifiuti stessi nel tempo e, quindi, devono essere sufficientemente flessibili e) essere costruiti con materiali resistenti alle pressioni dei rifiuti.

20 Estrazione del biogas In conseguenza delle caratteristiche richieste, una buona tecnica costruttiva è quella che prevede: 1) la realizzazione dei pozzi in fase di deposito dei rifiuti, via via che i rifiuti stessi sono deposti (si escludono le trivellazioni successive, quando ciò è possibile,..) 2) la realizzazione con pietrisco di adeguata pezzatura (da 40 mm, minimo, fino a mm) 3) l inserimento opzionale di una tubazione interna al pozzo, forata, capace di migliorare lo sgrondo verso il basso del percolato e la salita verso l alto del biogas 4) la realizzazione con un diametro di almeno 1 metro.

21 Estrazione del biogas Alla sommità dei pozzi di captazione, il biogas viene convogliato nelle tubazioni di aspirazione, mediante delle teste di pozzo Queste, di norma, sono realizzate in HDPE e sono infisse nello strato di copertura in modo da non lasciare fuoriuscire il gas; ciò si ottiene con la sigillatura mediante argilla e, eventualmente, con l aggiunta di geomembrane leggere disposte orizzontalmente intorno alla testa di pozzo. Sulla testa del pozzo si deve assicurare, tramite la sua rete di collegamento all impianto aspirante, una depressione leggera, di pochi millimetri di colonna di acqua.

22 Drenaggio del percolato -rete di tubazioni (collettori di drenaggio), alloggiata all interno dello strato drenante, che permetta di raccogliere e allontanare rapidamente fuori dalla discarica il percolato captato dallo strato drenante. Per la progettazione della rete dei collettori drenanti devono essere considerate i seguenti punti: -Caratteristiche dei materiali (resistenza meccanica, resistenza chimica, resistenza all aumentare della temperatura). I materiali più utilizzati sono HDPE (con densità maggiore rispetto a quello delle geomembrane) e PVC. I tubi di drenaggio sono dotati di fori o fessure che garantiscono un adeguata area di afflusso (= area libera in ingresso in cm 2 per metro di lunghezza del tubo) di almeno 100 cm 2 /m. In previsione di possibili incrostazioni il diametro del foro non deve essere inferiore ai 12 mm e le fessure devono avere un ampiezza di almeno 5 mm. -Studio delle pendenze di fondo e dei collettori di raccolta. In dipendenza della morfologia dell area il lay-out della rete può variare e assumere diverse configurazioni. Il fondo della discarica dovrà quindi essere conformato in modo da conferire le adeguate pendenze e costituire il piano di posa delle tubazioni.

23 Drenaggio del percolato - Spaziatura e disposizione dei collettori di raccolta. La rete di raccolta può essere strutturata secondo rami principali, costituita da collettori che convogliano direttamente il percolato nei pozzetti raccolta, e da rami secondari, costituita da trincee di ghiaia di pezzatura grossa nelle quali posso essere alloggiati tubi forati che garantiscono una maggiore velocità di movimento del percolato verso le linee di compluvio. -Conservazione della geometria della rete drenante in dipendenza dei valori dei cedimenti del terreno di sottofondo E necessario considerare sempre che il terreno di sottofondo subirà cedimenti causati dalla pressione dell ammasso di rifiuti depositati. In virtù di tali cedimenti la pendenza dei collettori può essere modificata. In fase di progettazione sarà opportuno eseguire uno studio preliminare dei possibili cedimenti del piano di posa e prevedere pendenze maggiori di quelle teoricamente necessarie.

24 Il bilancio idrico in una discarica Bilancio idrico per la stima della produzione di percolato P+ RC + R * + I r ± K L R ET L * DL U W = 0 P = afflusso meteorico; RC = ricircolo del percolato; R * = ruscellamento da aree esterne discarica; I r = infiltrazione dalla falda; K = produzione o consumo da parte delle reazioni biochimiche; L = percolato raccolto dalla rete di collettamento; R = ruscellamento dalla superficie della discarica; ET = evapotraspirazione; L * = perdite di percolato dal fondo della discarica; DL = drenaggio laterale; U = variazione del contenuto idrico dei rifiuti W = acqua meteorica drenata dalla rete di collettamento

25 Il trattamento del percolato Le caratteristiche del percolato sono tali da rendere indispensabile il suo trattamento. Possono essere utilizzati sistemi biologici (anaerobici ed aerobici), chimico-fisici, fisici (membrane). La scelta della tipologia dipende dalle caratteristiche del percolato ed, in secondo luogo, dalla localizzazione della discarica. I parametri di maggiore interesse riguardano: TDS; COD, SO 4 2-, metalli pesanti. Gli elevati valori di TDS (anche > mg/l) possono rendere complesso l utilizzo di sistemi biologici. Gli elevati valori di COD possono rendere economicamente favorevole i sistemi anaerobici rispetto a quelli aerobici.

26 Gestione Post Operativa La fase di gestione post operativa ha inizio dal momento in cui viene completato il sistema di copertura superficiale finale della discarica controllata. Per le discariche controllate è oggi previsto venga garantito un controllo del sito per un periodo almeno trentennale successivo alla chiusura del bacino. Durante tale periodo occorre procedere alla captazione del percolato e del biogas, al controllo ed al monitoraggio ambientale dell impianto, al rilievo di eventuali cedimenti del corpo della discarica ed alla esecuzione di tutti gli interventi di ripristino ambientale.