Il compostaggio della frazione solida

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1 Gruppo Ricicla La digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti urbani 23 marzo 2010 Milano Il compostaggio della frazione solida e sua integrazione con la digestione anaerobica W. Giacetti

2 80 Comuni Sup. = 2062 kmq Provincia di Trento Milano Trento Venezia Provincia di Treviso Vicenza Provincia di Venezia Venezia Padova

3 I servizi di Etra per i Comuni Etra nasce il 1 gennaio 2006 dall aggregazione dei gestori del servizio idrico integrato attivi nelle province di Vicenza e Padova. Etra è una multiutility a proprietà totalmente pubblica. Servizio idrico integrato ab. serviti mc/anno erogati Gestione rifiuti urbani ab. Serviti, ~ ton/anno RU raccolti e RD% 67% Trattamento delle frazioni Organiche in 3 impianti (Vigonza-aerobico, Camposampiero e Bassano-anaerobici) circa ton di matrici organiche trattate

4 Impianto DA ad Secco Ubicazione (Bassano - VI) Avviato nel 2003 è costituito da 3 digestori con annesso un impianto di compostaggio per il trattamento della frazione solida del digestato

5 L impianto comprende una discarica esaurita e un centro di stoccaggio per rifiuti urbani e speciali oltre ad un Centro intercomunale di Raccolta Occupa un area complessiva di mq di cui oltre occupati per l impianto di DA, dista poco più di 1 km dal depuratore di Bassano

6 SCHEMA ATTUALE ENERGIA COMPOST FORSU Verde e fanghi Secco Residuo DA + Compostaggio Frazioni Organiche Linea trattamento del Secco Residuo scarti CDR raffinato CDR grezzo Sottovaglio Organico FERROSI

7 Digestore di Bassano: schema di flusso semplificato PRETRATTAMENTO FORSU VAGLIATURA DEFERRIZZAZIONE VERDE TRITURATO TRATTAMENTO GAS Energia elettrica e termica Digestori Anaerobici VERDE TRITURATO Ammendante DEPURATORE Frazione liquida CENTRIFUGA In agricoltura Frazione solida COMPOSTAGGIO

8 BIOFILTRO CAPANNONE COMPOSTAGGIO DIGESTORI ANAEROBICI CAPANNONE METANIZZAZIONE SCARICO MEZZI TORCIA

9 BIOFILTRO DIGESTORI ANAEROBICI TORCIA CAPANNONE COMPOSTAGGIO LAVORAZIONI PRELIMINARI LOCALI MOTORI

10 Qualità della frazione Organica E un fattore importante nella determinazione dei costi di gestione e!!

11 Alimentazione FORSU Rompisacchi

12 Immissione FORSU sistema vagliatura

13 Preselezione FORSU 1 Vaglio Rotante φ 80 mm

14 Preselezione FORSU 2 Vaglio φ 100 mm + deferrizzazione

15 Out FORSU Preselezionata

16 Nuovo sistema di vagliatura in preselezione (a dischi)

17 Capannone Metanizzazione Nastro per il trasporto FORSU dal capannone pretrattamenti alla metanizzazione

18 Digestori: n 3 cadauno 2400 m 3 tot m3 lordi, mesofilia (37-38 C) Monofase- Processo Valorga - dry

19 Nel reattore il flusso di materia è circolare ed è assicurato dal ricircolo del biogas Ogni reattore è riempito per circa l 80% del volume con il rifiuto da digerire il resto è disponibile per il biogas e funge da gasometro

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21 Dopo la fase di digestione di originano tre flussi distinti Biogas gassoso avviato a recupero energetico Digestato solido avviato a compostaggio Digestato liquido avviato a depurazione

22 LINEA DIGESTATO SOLIDO

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24 Tempi di processo giorni permaneza nei digestori giorni permanenza nella fase di biossidazione con insufflazione forzata giorni fase di maturazione

25 Rivoltatrice automatica elettrica che scorre su rotaie posizionate su muretti in calcestruzzo, il nastro metallico effettua la fresatura del cumulo

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27 Andamento temperature (fase di biossidazione) Partita 184 Partita 217 tem p eratu ra ( C) giorno tem peratura ( C) giorno La sezione è costituita da 11 aie (5+6) insufflate, il materiale viene rivoltato e spostato circa ogni 3 giorni (15-18 gg tempo permanenza)

28 COMPOST GREZZO VAGLIO PRIMARIO ROTANTE TAVOLA DENSIMETRICA Sezione di Raffinazione Schema di processo VIBROVAGLIO SCARTI DI RAFFINAZIONE COMPOST RAFFINATO

29 Compost grezzo non vagliato Compost finito In fase di acquisizione Sezione di maturazione

30 L=1,2 km Dopo la separazione solido/liquido il digestato liquido, i percolati della fossa, le acque dei piazzali e la condensa ricavata dal biogas sono avviati al depuratore tramite condotta sotterranea dedicata. Nel depuratore viene effettuato uno stripping dell ammoniaca (N 3 g/l) mediante aggiunta di NaOH e H2SO4 con eliminazione del Solfato di Ammonio, le acque di scarico vanno in testa al depuratore biologico

31 refluo urbano 1 AE Azoto 12,5 gr/giorno 4,56 kg/anno Valori reali impianto Bassano mc(percolati fosse, H2O piazzali, digestato liquido, condensato) kg AE in termini di N

32 Digestore di Bassano: Bilanci di materia ed energia DA integrata con un impianto di Compostaggio Aerobico ha un duplice obiettivo: Produrre biogas Energia Elettrica e Termica Produrre Compost di qualità ACQ liberamente commercializzabile ai sensi del d.lgs 217/06

33 I due obiettivi sono certamente sinergici : La trasformazione del digestato in ACQ ne consente la valorizzazione evitando così i costi conseguenti all allontanamento e trattamento presso terzi (attualmente circa 90 /ton) La produzione di energia ottenuta dalla DA ( kwh/ton p.f.)* compensa ampiamente i consumi di energia di un compostaggio aerobico (9-60 kwh/ton p.f.)* * valori riportati in bibliografia

34 Costi evitati attraverso il compostaggio del digestato solido Nell impianto di Bassano vengono prodotti circa ton/anno di digestato solido (classificabile come rifiuto CER /06) Se venissero smaltiti tal quali genererebbero circa /anno di costi Lo smaltimento del digestato impegnerebbe circa il 30% dei ricavi di conferimento della FORSU La scelta di compostare il digestato risponde oltre che ad esigenze di chiusura dei cicli di gestione rifiuti in ambito locale anche ad esigenze industriali di economicità complessiva

35 Verificata la compatibilità dei due obiettivi (energia e compost) in un processo integrato occorre precisare che in qualche modo i due processi aerobico e anaerobico sono anche concorrenziali: La trasformazione in biogas sottrae una parte importante della sostanza secca totale e molta della sostanza volatile lasciando poco carbonio biodegradabile per la successiva fase di trasformazione di ACQ. La miscela deve essere integrata con materiali ricchi in C, deve essere anche assicurata la necessaria struttura porosa attraverso l aggiunta di strutturante legnoso per favorire il processo aerobico La concentrazione di sostanze tossiche e in particolare metalli pesanti nella matrice solida residua destinata a compostaggio tende ad aumentare a causa delle perdite di SV nel biogas e deve essere attentamente monitorata

36 Bilanci di materia ed energia (anno 2008)

37 Matrici trattate in ingresso alla DA Matrice trattate Tonnellate/ 2009 (p.f.) FORSU Verde (strutturante) Fanghi di depurazione Totale ingresso digestore Di cui circa ton digerite anaerobicamente e 3500 di strutturante legnoso alimentato nella fase di compostaggio

38 Dati Prestazioni reali 2008* Bassano Numero digestori utilizzati 3 Volume di ogni digestore m 3, di cui circa 400 occupati dal gas (P= fino a 100 mbar) Scarti totali 16% del peso dei rifiuti solidi in ingresso Produzione di biogas Nm 3 Percentuale di metano nel biogas 58-62% Riduzione dei solidi volatili 69% Riduzione dei solidi totali 55% Temperatura di esercizio 37 C Tempo di ritenzione medio Carico organico digestore, OLR Avg.GP SGP 38 d (apparente) 48 d (calcolato su stima effettivo ingestato) 5,1[kg TVS /m 3 d] su 310 d, 4,3[kg TVS /m 3 d] su 365 d 141 m 3 /t rifiuti lordo; m 3 /t rifiuti netto (calcolato su effettivo ingestato al netto degli scarti e del percolato fosse) 555 m 3 Biogas /t TVS lordo m 3 Biogas /t TVS netto (calcolato su effettivo ingestato al netto degli scarti e del percolato fosse) 343 m 3 CH4 /t TVS lordo m3 CH4 /t TVS netto

39 BIOGAS 18% RIFIUTO SCARTI e Ferrosi 8% BILANCIO MATERIA DIGESTIONE ANAEROBICA DIGESTORE BASSANO SOLIDO ORGANICO 80% PROCESSO DIGESTIONE ANAEROBICA DIGESTATO LIQUIDO e CONDENSATO 48% % in peso FANGHI SOLIDI VERDE STRUTT. 11% DIGESTATI FANGHI 9% 26%

40 Gli scarti solidi di processo FORSU PRESELEZIONE DA + COMP RAFFINAZIONE COMPOST Scarti di preselezione Scarti totali ~ 15% sul p.f. in ingresso Progetti di miglioramento!! Scarti raffinazione Compost

41 BILANCIO SS - DIGESTORE + COMPOSTAGGIO in out 100% biogas 55% in digestato 45% digestato liquido 9% out 100% digestato solido 36% perdite 5% + compost grezzo 45% strutturante legnoso 15% 51% 51%

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43 BILANCIO AZOTO - DIGESTORE + COMPOSTAGGIO RIFIUTO SOLIDO ORGANICO 72% VERDE STRUTTURANTE 9% LEGNO STRUTT. 5% FANGHI 14% PROCESSO DIGESTIONE ANAEROBICA E COMPOSTAGGIO COMPOST GREZZO 49% DIGESTATO LIQUIDO CONDENSATO 43% PERDITE DI PROCESSO 8%

44 BILANCIO ENERGIA - DIGESTORE + COMPOSTAGGIO

45 Resa Energetica in termini di energia elettrica alcuni numeri sognificativi (2008) Resa in biogas 141 m 3 /t rifiuti lordo; m 3 /t rifiuti netto (calcolato su effettivo ingestato al netto degli scarti e del percolato fosse) Resa energetica totale 843 kwh/t rifiuti lorde e 987 kwh/t rifiuti nette Resa potenziale in energia elettrica* 286 kwh/t rifiuti lorde e 335 kwh/t rifiuti nette NB la resa in metano è circa il 60% quella del biogas ovvero m 3 CH4/t rifiuti *Utilizzando tutto il biogas prodotto per la valorizzazione energetica Dati Relativi al digestore di Bassano (anno 2008)

46 VALORI MEDI METALLI PESANTI IN INGRESSO Dati in mg/kg SS Ingresso FORSU Ingresso fanghi Ingresso verde strutturante Cadmio Cromo totale 0,30 0,71 0,27 5,27 33,45 10,07 Cromo esavalente 0,14 0,58 0,41 Nichel 4,53 37,35 5,36 Piombo 3,97 36,83 11,16 Rame 9,58 203,00 25,14 Zinco 40, ,17 Mercurio 0, ,51

47 QUALITA COMPOST DIGESTORE BASSANO DEL GRAPPA Metallo Media valori effettivi Compost Bassano (mg/kg SS) LIMITE LEGGE (mg/kg SS) Valore medio/ limite legge RIFERIMENTI DI LEGGE: (DGRV 568/2005 tab c) e d. Lgs 217 del 29 aprile 2006 Cadmio <0,50 1,50 <33% Cromo totale 21,0 150,00 14% Cromo esavalente 0,20 0,50 40% Nichel 18,0 100,00 18% Piombo 22,0 140,00 16% Rame 85,0 230,00 37% Zinco 204,0 500,00 41% Mercurio 0,67 1,50 45%

48 Ipotesi 20% margine sicurezza su concentrazione out metalli Percentuale massima di fanghi trattabile per produrre ACQ con frazione Verde = 15% degli ingressi 100,0% 74,7% RIFERIMENTI DI LEGGE: (DGRV 568/2005 tab c) e D. Lgs 217 del 29 aprile ,0% 23,5% 27,3% 16,0% 13,3% 11,1% 8,7% Cadmio Cromo totale Cromo esavalente Nichel Piombo Rame Zinco Mercurio Autorizzata Attuale

49 Conclusioni (1) L impianto di digestione anaerobica di frazione organiche selezionate alla fonte deve prevedere : 1. Un sistema di pretrattamento della frazione organica 2. Un sistema di trattamento delle acque di scarto 3. Un sistema di valorizzazione del digestato (compostaggio aerobico) La produzione di energia elettrica attraverso la digestione anaerobica a secco delle frazioni organiche selezionate con la raccolta differenziata è significativa e interessante ed evidenzia rese di produzione di energia elettrica molto alte che possono arrivare (con utilizzo integrale del biogas) a 300 kwh/ton p.f.!! Di questa energia circa oltre il 60% può essere ceduta per altri utilizzi. Le rese in compost grezzo sono pari a circa il 16% se si parla di flussi di materia ma salgono al 40% in termini si SS

50 Conclusioni (2) Attenzione massima deve essere data alla destinazione dell azoto in quanto il processo di DA determina una lisciviazione dello stesso. Oltre il 40% dell azoto si ritrova nella fase liquida di scarto sotto forma prevalentemente ammoniacale. La depurazione di questo refluo rappresenta un costo importante per la gestione. Particolare attenzione merita, in un ottica di valorizzazione agronomica del compost prodotto (e di contenimento dei costi di smaltimento), il contenuto di metalli pesanti nelle matrici in ingresso. In particolare devono essere attentamente controllate la quantità e qualità di eventuali fanghi immessi nella DA. Il modello di calcolo implementato da ETRA spa dimostra che già con miscele di poco superiori al 10% (p.f./p.f. p.f.) ) si determinano potenziali situazioni di criticità per molti metalli (in ordine decrescente Hg, Zn,, Cd, CrVI,, Cu) relativamente al rispetto della norma vigente

51 Contatti Etra - Direzione Divisione Ambiente Tel Fax [email protected] Grazie per l attenzione.