L AERAZIONE IN SITU PER IL RISANAMENTO DELLE VECCHIE DISCARICHE DI RIFIUTI SOLIDI URBANI

Transcript

1 L AERAZIONE IN SITU PER IL RISANAMENTO DELLE VECCHIE DISCARICHE DI RIFIUTI SOLIDI URBANI Raffaello Cossu,, Roberto Raga 1 Andrea Dal Maso, Moreno Zanella 2 1 Dipartimento IMAGE Università di Padova 2 Spinoff Srl, Padova Padova, 17 Dicembre 2008

2 L aerazione in situ Il sistema AIRFLOW permette di modificare le condizioni di degradazione della sostanza organica in discarica ANAEROBICHE AEROBICHE e consente l accelerazione dei processi di stabilizzazione dei rifiuti, con una notevole riduzione dei tempi necessari per l abbattimento delle emissioni potenziali residue. Anaerobico: C x H y O z N s + H 2 O CH 4 + CO 2 + NH 4 + Aerobico: C x H y O z N s + O 2 CO 2 +H 2 O + NO 3-1/24

3 L impatto di una discarica patto I max Impatto Discarica Tradizionale AERAZIONE IN SITU Impatto Discarica Sostenibile I 30y? I accett. GESTIONE GESTIONE 0 30 POSTGESTIONE POSTGESTIONE Tempo 2/24

4 Vantaggi della degradazione aerobica Cinetiche più rapide (circa 10 volte maggiori rispetto alle reazioni anaerobiche) No produzione di CH 4 Ossidazione dell azoto (no produzione di NH 4 ) Forte riduzione degli odori 3/24

5 Metodologia d intervento 1) Caratterizzazione ambientale della discarica; 2) Test preliminari in reattori di laboratorio; 3) Test preliminari con impianto pilota in situ; 4) Progettazione ed installazione dell impianto; Avviamento dell impianto, gestione e monitoraggio dell intervento 4/24

6 2) Test preliminari in reattori di laboratorio ALR (Aerobic( Landfill Reactors) Valutare il grado di stabilizzazione dei rifiuti; Valutare il livello di degradazione in condizioni aerobiche,, rispetto alle condizioni anaerobiche; Valutare la qualità delle emissioni di biogas e di percolato; Realizzare un bilancio finale del carbonio, per poter valutare il carbonio organico rimovibile per gassificazione (produzione di CO 2 ). 5/24

7 Reattori di laboratorio procedure di analisi 0 Tempo [giorni] REATTORE T1 ANAEROBICO ANAEROBICA AEROBICA AEROBICO REATTORE T2 ANAEROBICO ANAEROBICA AEROBICA AEROBICO REATTORE T3 ANAEROBICO ANAEROBICA 6/24

8 Reattori di laboratorio Composizione del gas ANAEROBIC PHASE AEROBIC PHASE CO2 CH4 O2 Effetto dell aerazione ANAEROBICO + AEROBICO (reattori T1 e T2) Conc. Vol. (%) Abbassamento CH 4 Effect of Air flow rate variation Tempo (d) 30 ANAEROBICO (reattore T3) Conc. Vol. (%) CO2 Scarsa gassificazione CH4 in CO 2 O Tempo (d) 7/24

9 Reattori di laboratorio Composizione del percolato TOC [mgc/l] TOC AEROBIC ANAEROBIC Reattore T1 Reattore T2 Reattore T Time [d] TKN (mgn/l) Reattore 1 Reattore 2 50 Reattore 3 0 TKN ANAEROBIC AEROBIC Tempo (d) NH 4 + (mgn/l) N-NH Reattore T1 Reattore T2 N-NO 3 ANAEROBIC 50 Reattore T3 N-NO3- [mg] AEROBIC 50 Reattore 1 Reattore 2 Reattore 3 AEROBIC ANAEROBIC Tempo (d) Time [d] 8/24

10 3) Test preliminari Impianto pilota in situ Valutare il campo di pressione indotto in discarica; Valutare la propagazione dell ossigeno nei rifiuti a diverse profondità; Valutare la portata d aria in relazione al campo di pressione; Determinare importanti parametri di progetto,, come il raggio di influenza dei pozzi e la permeabilità del corpo rifiuti. 9/24

11 Impianto pilota in situ Unità di aerazione Pozzo di estrazione del biogas Pozzi di monitoraggio Pozzo di aerazione Pozzo di estrazione del biogas

12 Impianto pilota in situ realizzazione dei pozzi

13 Schema dei pozzi Pozzi di monitoraggio aerazione COPERTURA SUPERFICIALE monitoraggio ARGILLE RIFIUTI GHIAIA RIFIUT Pozzo di aerazione PIEZOMETRO CS D210 Pozzi di monitoraggio 2B

14 ALL IMPIANTO DI TRATTAMENTO INIEZIONE DI ARIA ESTRAZIONE DEL GAS CO 2 CH 4 O 2 O 2 CH 4 CO 2 CO 2 CH 4 O 2 O 2 CO 2 CH 4 CH 4 CO 2 CH 4 O 2 O 2 CH 4 CO 2 CO 2 O 2 O 2 CH 4 CO 2 SISTEMA DI ESTRAZIONE DEL PERCOLATO

15 Descrizione di un tipico intervento Settore più vecchio ( 70) Senza impermeabilizzazione e senza drenaggio del percolato LOTTO VECCHIA DISCARICA (FINE ANNI 70) Area m 2 Volumetria m 3 VASCHE B, C, D (1988 e 1989) VASCHE E, F, G, H (1993 e 1994) VASCHE 1 8 (1996 e 1997)

16 Disposizione dei pozzi 11 insufflazione 11 aspirazione Utilizzati anche per l estrazione del percolato M10 11 M7 5 M M9 9 M6 3 M3 4 7 M8 7 8 M5 2 M Pozzi di monitoraggio M1 1

17 Monitoraggio di rifiuti, gas e percolato Campionamento dei rifiuti a diverse profondità ogni 3 mesi; Campionamento del gas con strumentazione portatile (CO( 2, successive analisi di laboratorio (H( 2 S, NO X, ); CH 4, O 2 ) e Raccolta e analisi del percolato (COD, BOD 5, TKN, NH 4, ph, acidi volatili, solfati, cloruri, nitriti, nitrati, metalli pesanti). 16/24

18 60 O 2 O2 CH4 CO2 50 CH 4 Risultati e discussione Composizione del gas nel tempo Concentrazione (% vol.) CO t (giorni)

19 Diffusione dell OSSIGENO nel tempo % Diffusione del METANO nel tempo %

20 Diffusione dell OSSIGENO nel tempo % Diffusione del METANO nel tempo

21 Diffusione dell OSSIGENO nel tempo % Diffusione del METANO nel tempo %

22 Indice respirometrico IR 4 e produzione di biogas GB 21 misurati su campioni di rifiuto prelevati durante l intervento Tempo dall inizio dell intervento (giorni) Tempo dall inizio dell intervento (giorni) IR 4 (intervallo) (mgo 2. gst -1 ) IR 4 (media) (mgo 2. gst -1 ) BOD 5 (mgo 2. l -1 ) COD(mgO 2. l -1 ) BOD 5. COD -1 NH 4 + (mgn. l -1 ) , , , , , Successiva diminuzione grazie all instaurarsi del processo aerobico, dopo sei mesi di aerazione in situ GB 21 (intervallo) (Nl. kgst -1 ) GB 21 (media) (Nl. kgst -1 ) 0 1,4-13,6 7,5 3,2-54,6 20,9 90 0,8-16,9 5,5 2,5-55,7 20, ,0-14,3 4,4 2,0-55,7 14, ,3-10,2 3,0 3,9-75,0 16, ,8-9,2 2,8 1,5-29,8 7,1 Valori medi dei principali parametri del percolato misurati su campioni prelevati dai pozzi di monitoraggio Iniziale aumento per la formazione e la mobilizzazione dei prodotti della degradazione

23 Concentrazione crescente di nitrati N-NON NO 3 dovuta all instaurarsi dei processi aerobici di ossidazione 6 5 (mgn/l).. N-NO T (giorni)

24 Quantità di carbonio trasferito in fase gassosa e rimosso con l intervento di aerazione in situ Carbonio rimosso (kg) Aerazione in situ Condizioni anaerobiche RAPPORTO = 1/6 Carbonio rimosso (CO 2 ) in condizioni aerobiche Carbonio DIMINUISCE rimosso (CO IL 2 e CH 4 ) CARICO ORGANICO in condizioni DEL PERCOLATO anaerobiche C t (d)

25 Conclusioni L aerazione in situ è applicabile sia per risanamenti di vecchie discariche,, sia per la minimizzazione degli impatti nel periodo di post-gestione delle nuove discariche; L aerazione consente la conversione del carbonio organico in CO 2, limitando il trasferimento di carbonio in fase liquida e quindi diminuendo il carico organico del percolato; I dati raccolti dopo un anno di funzionamento dell impianto hanno permesso di ottenere ottimi risultati,, in linea con quanto già riscontrato da altri autori a livello internazionale.

26 Contatti