Corso di Ingegneria Sanitaria-Ambientale DISCARICA CONTROLLATA DI RIFIUTI

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1 Corso di Ingegneria Sanitaria-Ambientale DISCARICA CONTROLLATA DI RIFIUTI

2 Discarica controllata Insieme delle misure impiantistiche e gestionali finalizzate al controllo dei fenomeni di: inquinamento delle falde acquifere ammorbamento dell aria dispersione delle frazioni più leggere dei rifiuti proliferazione di insetti e roditori, tipiche dello smaltimento incontrollato dei rifiuti Scopo della discarica controllata Smaltimento in sicurezza dei rifiuti mediante il loro confinamento nel terreno, finalizzato a:» controllo rischio igienico-sanitario» controllo impatto sull ambiente» economicità dello smaltimento

3 Classificazione delle discariche I categoria: rifiuti solidi urbani, rifiuti assimilabili agli RSU, fanghi di depurazione impianti civili II categoria A: rifiuti inerti B: rifiuti speciali (con alcune esclusioni) C: rifiuti pericolosi (con alcune esclusioni) III categoria: rifiuti ad alto grado di pericolosità (depositi temporanei)

4 Indagini preliminari Insieme di informazioni urbanistiche, naturalistiche, geologiche idrogeologiche e geotecniche sul sito di allocazione della futura discarica vincolo idrogeologico tutela paesistica o naturalistica VINCOLI ESISTENTI SUL SITO vicinanza ad alvei di piena di torrenti o fiumi vicinanza sponde di laghi vicinanza nuclei abitati e vie di grande comunicazione vicinanza aeroporti vicinanza punti di approvvigionamento idro-potabile esistenza rischio sismico, zona carsica, zona vulcanicamente attiva suoli geologicamente instabili

5 INDAGINE GEOLOGICA, IDROGEOLOGICHE E GEOTECNICA natura e caratteristiche di permeabilità del terreno spessore del terreno e/o natura e spessore strati a diversa permeabilità capacità di ritenzione d acqua e di scambio cationico posizione falde acquifere direzione di flusso di falda portanza del terreno stabilità delle scarpate

6 INDAGINE IDROGRAFICA, IDROLOGICA E METEREOLOGICA situazione idrografica ed idrologica di superficie delle aree confinanti possibilità di interazione della discarica con corpi idrici (infiltrazione, ruscellamento) possibilità esondazioni periodiche entro l area di discarica possibilità di inondazioni periodiche nell area della discarica disponibilità di un recapito per le acque di pioggia disponibilità di recapito per percolato dopo depurazione dati di piovosità intensità media annua e distribuzione mensile di precipitazione, numero di giorni di pioggia dei mesi più piovosi, piogge intense di breve durata direzione e intensità dei venti stima del rischio di diffusione dei gas maleodoranti

7 ASPETTI URBANISTICI, PAESAGGISTICI E NATURALISTICI distanza abitazioni più vicine viabilità di accesso salvaguardia caratteristiche naturalistiche da effetti di impatto ambientale

8 Tecniche di realizzazione discarica con deposito in cumuli discarica con deposito in strati discarica a trincea Sistema a deposito progressivo per discariche di RSU recupero ambientale di aree depresse o cave abbandonate deposizione del rifiuto per strati progressivi copertura giornaliera degli strati compattati difficoltà gestionali nel caso di rifiuti fangosi ricorso a dighe di contenimento

9 Sistema a trincee per rifiuti di natura fangosa escavazione del suolo con creazione trincea per deposito rifiuti trincee strette lunghezza max di 3 m rifiuti depositati in unico strato e ricoperto di materiale escavato rifiuti con contenuto di secco almeno di 25-28% spessore copertura finale di almeno 0,6 m trincee ampie larghezza max di 15 m gli escavatori operano all interno della trincea rifiuti con contenuto di secco superiore rispetto a quelli in trincea stretta affinché i macchinari possano muoversi sopra i rifiuti al crescere del contenuto di secco può crescere la larghezza della trincea

10 Sezioni trasversali discarica ricavata in una valletta secondaria di zona collinare ridotta pendenza versanti poco inclinati isolamento da contesto idrografico Sagomatura preliminare della valletta e preparazione del fondo Discarica riempita

11 Sistemazione finale della discarica Approntamento del fondo

12 Stato di fatto Discarica realizzata sfruttando terrazzo alluvionale Preparazione del fondo e delle pareti N.B. piano di appoggio rifiuti da riporto di materiale ricavato dalla scarpata Sistemazione e recupero finale

13 Sezione trasversale Discarica realizzata sfruttando terrazzo alluvionale VANTAGGI: x sicurezza x scarsa inondabilità x protezione acque sotterranee x drenaggio percolato

14 Sistemi di impermeabilizzazione Scopo evitare il contatto tra percolato e acque di falda Opere di impermeabilizzazione del fondo e delle pareti della discariche sistemi naturali sistemi artificiali

15 Sistemi di impermeabilizzazione artificiale strato di terreno di permeabilità 10-6 cm/s e spessore 1m geomembrane: HDPE con spessore 2 2,5 mm sistema drenante al di sopra dello strato impermeabilizzate distanza minima del fondo discarica da massimo livello di escursione falda: 1m Impermeabilizzazione del fondo

16 Sistemi di impermeabilizzazione artificiale Impermeabilizzazione del fondo

17 Sistemi di impermeabilizzazione artificiale Impermeabilizzazione copertura Materiali utilizzabili: manti sintetici, terreni argillosi (funzione sigillante) canali e reti sintetiche, inerti naturali e di risulta (funzione drenante) terreni agricoli, reti sintetiche o naturali, miscele terreno-compost (funzione rivegetativa) Impedisce l ingresso di acqua meteorica nel cumulo Funzione limitante a: emissione di gas e odori fuoriuscite laterali di percolato dispersione ridiuti estetica del sito

18 Sistemi di impermeabilizzazione naturale Scelta del materiale sulla base di: - condizioni geologiche, idrogeologiche e meteoclimatiche del sito - caratteristiche rifiuti da smaltire - specifiche funzioni della barriera materiali presenti nel sito e utilizzati tal quali materiali stesi e compattati riportati da zone di cava materiali lavorati prima della posa in opera Tipologie di materiali: - argilla - prodotti argillosi (bentonite) - miscele di terreni con bassa permeabilità (sabbie+bentoniti)

19 Sistemi di posa a) materiale presente in loco - scortico del terreno esistente - asportazione corpi estranei - livellazione e compattazione b) riporto di materiale - movimentazione e ricompattazione del terreno di sottofondo (50-60 cm) - disposizione dell argilla in strati sottili (15-30 cm) livellati e compattati c) miscela di terreni a bassa permeabilità e bentonite - riporto della bentonite con opportune apparecchiature - miscelazione in sito con il terreno disponibile - stesura di materiale premiscelato in impianti opportuni

20 Produzione di percolato Composizione variabile e influenzata da: grado di stabilizzazione sostanza organica bilancio idrico che ha portato alla formazione di percolato Bilancio idrico di una discarica : termini del bilancio: precipitazioni meteoriche deflusso superficiale evapotraspirazione scorrimento orizzontale invaso capillare invaso nei rifiuti infiltrazione percolato Variabilità temporale della composizione del percolato evoluzione dei processi biologici all interno dei rifiuti - fase acida arricchimento in BOD e COD - fase metanigena biodegradazione

21 Riciclo e drenaggio del percolato Vantaggi del riciclo: riduzione del volume annuo di percolato prodotto aspersione superficiale sub-irrigazione iniezione all interno dell ammasso di rifiuti riduzione del carico inquinante associato al percolato accelerazione dei processi biologici di trasformazione del rifiuto riduzione del tempo di stabilizzazione della discarica Sistema drenante: posa sopra al fondo impermeabilizzato di tubazioni in HDPE forate o fessurate strato di sabbia e ghiaia a protezione delle geomembrane e delle tubazioni modellamento del fondo a pendenze favorevoli al deflusso delle acque

22 Cause di malfunzionamento del sistema drenante: intasamento del sistema per sedimentazione per precipitati chimici per precipitati biochimici per crescita biomasse rottura tubazioni attacco chimico delle tubazioni sottodimensionamento pendenze insufficienti e disassamento delle tubazioni per assestamento differenziato del sistema Interventi preventivi al malfunzionamento in fase di: progettazione costruzione gestione

23 Produzione, captazione e qualità del biogas Produzione di biogas da biodegradazione di carboidrati, grassi e proteine presenti nei RSU Principali componenti del biogas: metano % anidride carbonica % idrogeno soforato, mercaptani, ammoniaca, ossigeno e azoto 3 13 % Microcomposti idrocarburi aromatici: benzene, toluene, etilbenzene, xilene, stirolo, propilbenzene idrocarburi clorurati: clorofluorocarburi, cloro carburi volatili composti organici solforati: dimetil-solfato, metantiolo, butantiolo Latenza iniziale nella produzione di metano: per condizioni iniziali aerobiche per prevalenza attività biologica di produzione acidi volatili Captazione di biogas: percentuale di biogas normalmente captata: 50 60% perdita di biogas per diffusione nell ambiente

24 Produzione specifica di biogas: 2,7 5 m 3 /anno ton RSU 0,35 0,42 m 3 /kg rifiuto secco (per contenuto carbonio organico 25 30% sul rifiuto secco) Equazione cinetica di produzione biogas P = 0 P e P = concentrazione di sostanza organica biodegradabile al tempo t [kg/ton RSU ] P 0 = concentrazione iniziale di sostanza organica biodegradabile k = coefficiente di velocità di reazione t = tempo Produzione cumulativa di biogas [m 3 ton RSU grezzo ] kt A n = 0,8P0, i (1 e i= 1 kit ) Produzione specifica annuale [m 3 /anno ton RSU grezzo ] n dp z = 0,8 = 0,8 ki P, dt i= 1 0 i e kit

25 Effetti di migrazione del biogas Migrazione del biogas in atmosfera: rifiuti non adeguatamente coperti emissione da strato di copertura finale della discarica migrazione negli strati dei terreni circostanti Effetti sull ambiente: maleodorazione mercaptani e acidi volatili pericolo di incendi ed esplosioni concentrazione limite di metano 5 15% rischi per salute anidride carbonica danni sulla vegetazione asfissia zona radicale inquinamento acque sotterranee solubilità componenti del biogas effetti sul clima effetto serra da metano ed altri gas Migrazione del biogas nel suolo: per diffusione Processi di trasporto per trasporto di massa per diluizione per solubilizzazione componenti del gas in acqua per adsorbimento nelle particelle del suolo per ossidazione e processi degradativi Processi di dissoluzione

26 Abbattimento condense trappole nei punti più bassi delle condotte gel di silice Abbattimento materiale particolato trappole con riempimento in ghiaia filtrazione su filtri ceramici a candela o simili Rimozione della CO 2 Depurazione del biogas assorbimento in acqua sotto pressione assorbimento chimico adsorbimento su carbone attivo, allumina, setacci molecolari Riutilizzo del biogas Impiego come combustibile in caldaie o forni Autoproduzione di energia elettrica e cogenerazione di calore Azionamento di motori a gas accoppianti a utenze meccaniche e cogenerazione di calore Impiego come gas domestico Impiego come combustibile per autotrazione

27 Monitoraggio ambientale Scopo: seguire l evoluzione nel tempo del livello qualitativo degli ambienti interessati agli effetti della discarica Rete di monitoraggio, precedente all inizio della deposizione dei rifiuti, della qualità dei corpi idrici e dell aria all interno e all esterno della discarica Prevedere gli inquinamenti ed attuare interventi di garanzia Fornire alle popolazioni dati di qualità ambientale e dimostrare che lo smaltimento dei rifiuti può avvenire nel rispetto dell ambiente Corretta interpretazione impatto ambientali Indicazioni per rete di monitoraggio successiva Rete di monitoraggio all entrata in esercizio della discarica e dopo colmatura monitoraggio delle acque monitoraggio dell aria monitoraggio assestamento rifiuti in discarica monitoraggio condizioni climatiche monitoraggio evoluzione temporale della qualità del rifiuto in discarica monitoraggio indicatori biologici di ecosistemi prossimi alla discarica

28 Monitoraggio degli ambienti idrici a possibile contatto con il percolato Piano di monitoraggio: Monitoraggio delle acque interno della discarica analisi periodica del percolato interfaccia discarica/ambiente esterno analisi periodica acque di sottotelo esterno della discarica controllo qualità acque sotterranee e acque superficiali controllo acque sotterranee: pozzi spia lungo direzione falda a monte e valle della discarica analisi di T, ph, alcalinità, conduttività elettrica, BOD, COD, azoto, residuo fisso, metalli, salinità,.. controllo acque superficiali: per discariche in elevazione per corpi idrici a quote inferiori a quella di deposizione dei rifiuti campionamento a monte e valle della discarica nella zona di potenziale immissione del percolato

29 Monitoraggio dell aria Concentrazione di metano nell atmosfera Concentrazione di metano nello strato di copertura finale dei rifiuti Concentrazione composti volatili specifici Termografia aerea per individuare emissioni di biogas Resistività elettrica per individuare biogas in profondità Calcolo del TON, come indice dell effetto complessivo di maleodorazione ambientale

30 Altri aspetti gestionali Consumo energia elettrica: 2,5 8,5 KWh/t RSU Consumo gasolio per conduzione rifiuti: 1,0 1,8 l/ t RSU Compatibilità dei rifiuti cause combinazione di rifiuti incompatibili: inadeguate informazione sulla qualità dei rifiuti conferiti in discarica conferimento indiscriminato dei rifiuti in discarica ignoranza di cause ed effetti di reazioni indesiderate reazioni incontrollate o indesiderate generate da combinazione di rifiuti incompatibili: generazione di calore incendio esplosione formazione fumi tossici e gas infiammabili volatilizzazione composti tossici o infiammabili solubilizzazione composti tossici formazione composti a maggiore tossicità

31 metodo di valutazione preventiva della compatibilità dei rifiuti: combinazioni binarie di rifiuti di vario tipo e valutazione della compatibilità mediante carte di flusso della compatibilità analitica Sicurezza ambientale e del personale controllo persone in accesso all impianto controllo rifiuti ammessi all impianto coperture giornaliere dei rifiuti addestramento del personale realizzazione di barriere tagliafuoco deposizione rifiuti in strati sottili realizzazione postazioni antincendio disponibilità mezzi di comunicazione d emergenza realizzazione di piani di emergenza