Idraulica e Sistemi di Protezione degli Acquiferi

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1 Simone Ferrari Corso di Idraulica e Sistemi di Protezione degli 1

2 Lezione n 9 di martedì 3/04/07 Progettazione degli interventi: progetto preliminare e progetto esecutivo. Classificazione metodi di bonifica Metodi di bonifica delle acque e dei suoli Metodi innovativi Metodi di messa in sicurezza Criteri per la scelta della tipologia d intervento 2

3 Progetto Preliminare Valuta i dati del Piano di caratterizzazione per: - definire le (eventuali) investigazioni di dettaglio; - valutare le tecniche di bonifica potenzialmente utilizzabili; - valutare gli obbiettivi (in termini di concentrazioni) raggiungibili con i relativi costi; - definisce il sistema di monitoraggio; - effettuare l analisi di rischio. Progetto Definitivo Descrive in dettaglio l intervento proposto e la tecnica di bonifica scelta. Indica le (eventuali) limitazioni o i cambiamenti di destinazione d uso. Descrive in dettaglio il piano di monitoraggio finale. Obbiettivo: ottenere la certificazione di avvenuta bonifica (con eventuale ripristino ambientale) o messa in sicurezza permanente. 3

4 Classificazione dei metodi di bonifica EPA: circa 800 metodi Trattamenti in-situ, ex-situ (off-site) e on-site In-situ: più economici, senza residui, più sicuri dal punto di vista sanitario, adatti a grandi volumi; difficili da porre in atto e da controllare, in particolare in terreni particolarmente eterogenei, lenti. Ex-situ: elevati costi per gli scavi, la movimentazione ed il trasporto, maggiori rischi sanitari, creazione di residui che necessitano ulteriori trattamenti, necessità di spazi per discariche, sconsigliati dalla normativa, adatti a piccoli volumi; più controllabili e rapidi. On-site: maggiore controllo dei parametri di processo rispetto ai metodi in-situ (ma minore rispetto a quelli ex-situ), con riduzione dei tempi di trattamento; necessitano della movimentazione della matrice da trattare (ma senza trasporto). Principali inquinanti: sostanze organiche, metalli, elementi nutritivi (in particolare nitrati e fosforo) 4

5 Classificazione dei metodi di bonifica Trattamenti biologici, termici e chimico-fisici. 5

6 Bonifica acque: metalli e nitrati Precipitazione chimica: aggiunta di basi (es., soda), per formare idrossidi insolubili, o di solfuri, per la formazione di solfuri metallici poco solubili; residuo: fango da separare, disidratare, stabilizzare e conferire in discarica; buona efficienza. costi ridotti. Osmosi inversa: filtrazione in pressione attraverso una membrana porosa, residuo: brina concentrata da essiccare, stabilizzare e conferire in discarica; discreta efficienza; costi medi. Scambio ionico: adsorbimento di anioni o cationi di inquinante con rilascio di ioni non contaminanti; residuo: letto o colonna adsorbente, rigenerabile; massima efficienza; costi elevati. Evaporazione forzata: vapore acqueo pulito e salamoia da essiccare, stabilizzare e scaricare; efficienza molto elevata; costi elevati. 6

7 Bonifica acque: composti organici Strippaggio (air-sparging): passaggio di un flusso d aria o vapore in controcorrente (ex-situ) o al di sotto della falda (in-situ); rimuove solo i composti volatili e i gas, con discreta efficienza; residuo: gas da scaricare o trattare mediante combustione o adsorbimento; il metodo in-situ permette di depurare anche i pori; costi elevati. 7

8 Bonifica suoli: metalli e nitrati Lavaggio con acidi: uso limitato alla frazione granulometrica grossolana, costi bassi. Solidificazione e stabilizzazione (ex-situ o onsite) o immobilizzazione (in-site): con calce, cemento o pozzolana miscelate ad acqua (insitu, miscelate attraverso escavatori o iniettate con trivelle, oppure miscelate meccanicamente ex-situ o on-site), molto efficiente, costi bassi ex-situ, elevati in-situ; rapido, adatto soprattutto in presenza di diversi tipi di inquinanti; problema dell aumento di volume. Vetrificazione: riscaldamento del terreno mediante resistenze elettriche che viene poi fatto rapidamente raffreddare; residui gassosi; costi alti ma molto efficace. 8

9 Bonifica suoli: composti organici Ventilazione (soil-venting): l aria, a temperatura ambiente o riscaldata, viene forzata a circolare attraverso i pori del terreno per volatilizzare e rimuovere i composti volatili ed i gas; residuo: corrente d aria contaminata da scaricare in atmosfera o trattare mediante adsorbimento su carboni attivi o combustione; buona efficienza; costi ridotti. Biorisanamento: infiltrazione di perossido e nutrienti, buona efficienza, costi ridotti, tempi di risanamento molto lunghi. Lavaggio ex-situ (soil-washing): mediante acqua, soluzioni acide o solventi, buona efficacia sulla frazione granulometrica grossolana ma costi molto elevati. Lavaggio in-situ (soil-flushing): solo nella frazione insatura, mediante acqua, eventualmente additivata, da trattare e poi riciclare, discreta efficacia ma costi molto elevati. 9

10 Bonifica suoli: composti organici Immobilizzazione con argille, allumino-silicati o materiali termoplastici (asfalto, polietilene o poliestere fusi): ottima efficienza, costi medi. Trattamenti termici: incenerimento (ex-situ) e desorbimento (in-situ, mediante resistenze elettriche, ed ex-situ): massima efficacia ma costi molto alti. 10

11 Attenuazione naturale monitorata e processi microbiologici ANM: Sfrutta i processi di trasporto, diffusione, dispersione e quelli chimici e biologici che naturalmente si verificano nell ambiente. Particolarmente adatta per contaminanti organici, meno per inorganici. Vantaggi: costi ridotti, nessuna mobilizzazione, nessun residuo. Svantaggi: processo lento con monitoraggio molto lungo, il pennacchio inquinante non viene arrestato, spesso visto come un non-intervento. Bioattenuazione: rimozione dei contaminanti da parte di microrganismi, naturalmente presenti e posti in condizioni ideali (biostimolazione, con aggiunta di sali minerali, azoto, fosforo, fertilizzanti organici, aria, acqua o compost) o addittivati alla matrice da bonificare (bioaugmentation). Vantaggi: molto efficace, costi ridotti in-situ. Svantaggi: costi elevati ex-situ, difficile monitoraggio in-situ, tempi lunghi, alcuni nutrienti sono inquinanti (dosaggio). 11

12 Phyto-remedation Utilizzo di piante per la bonifica di composti organici, ma anche per l estrazione di metalli pesanti. Sia in-situ che ex-situ Phyto-degradazione: i composti organici vengono utilizzati dalle piante. Phyto-accumulazione: i composti inorganici vengono accumulati nelle piante. Vantaggi: efficace per inquinamento non troppo profondo, possibile ointegrazione con altri processi, stabilizzazione del terreno, eventuale riutilizzo. Svantaggi: tempi lunghi, non adatta a concentrazioni elevate, costi iniziali elevati. Barriere reattive permeabili Diaframmi di materiale permeabile reattivo (es., carboni attivi, zeoliti) posto a valle del pennacchio. L inquinante viene degradato, immobilizzato o adsorbito. Vantaggi: assenza di residui, riduzione dei costi di gestione. Svantaggi: costi e disponibilità, solo per inquinanti disciolti. 12

13 Metodi di messa in sicurezza Barriere idrauliche, perimetrizzazione, ricoprimento, rivoltamento, asportazione del terreno. Asportazione del terreno con successiva inertizzazione Il terreno viene rimosso, inertizzato e conferito in discarica. Inertizzazione con cemento, pozzolana o materiali termoplastici. Problema della movimentazione e del sollevamento polveri (aumento del rischio). Residui liquidi o gassosi che necessitano di ulteriore trattamento. 13

14 Perimetrizzazione Il sito viene isolato fisicamente mediante diaframmi perimetrali e trasformato in luogo di stoccaggio definitivo. Diaframmi: materiali praticamente impermeabili (palizzate e pannelli in acciaio, miscele di terreno-bentonite, argille, calcestruzzo, materiali plastici, soluzioni di silicati in gel, bitumi, materiali plastici) poggianti su strati impermeabili (o su un fondo impermeabile artificiale). Efficace, costi dipendenti dalla profondità e dal volume da isolare Incapsulamento (più costoso ma più sicuro), cinturazione perimetrale completa, cinturazione parziale a monte o a valle. 14

15 Ricoprimento e rivoltamento Ricoprimento: barriera superficiale nei confronti del trasporto ventoso o pluviale; genera un carico addizionale sul terreno, con possibile migrazione laterale dell inquinante; barriere multistrato, di argilla compatta (metodo più utilizzato), di materiali sintetici. Rivoltamento: poco efficace e molto pericoloso per gli addetti (sollevamento polveri). 15

16 Criteri di scelta Privilegiare le tecniche in-situ e on-site, per ridurre i rischi legati a sollevamento polveri, trasporto e messa in discarica. Privilegiare le tecniche che permettono il riutilizzo delle matrici bonificate. Privilegiare le tecniche che riducono i tempi di bonifica, gestione e monitoraggio del sito. Privilegiare le tecniche che utilizzano materiale organico, in particolare se proveniente da recupero di rifiuti. Privilegiare le tecniche che, a parità di concentrazione limite, minimizzano i costi. Effettuare, quando possibile, prove comparative a scala di laboratorio e di impianto pilota. Messa in sicurezza: privilegiare le tecniche che permettano un possibile riutilizzo del sito, previa modifica della destinazione d uso. 16