DINAMICHE DI RIPARTIZIONE E DESTINO DEI METALLI IN UN CICLO DI DEPURAZIONE REFLUI CIVILI

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Michelangelo Galli
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1 DINAMICHE DI RIPARTIZIONE E DESTINO DEI METALLI IN UN CICLO DI DEPURAZIONE REFLUI CIVILI Laboratori S.p.A. Giancarlo Cecchini, Paolo Cirello, Biagio Eramo Rimini 7 novembre 2014 Soluzioni e prospettive per la valorizzazione e lo smaltimento dei fanghi di depurazione

INQUADRAMENTO IMPIANTO DI RIFERIMENTO (depuratore reflui civili) METALLI (pesanti) DATI DI RIFERIMENTO Linea Acque: Pretrattamenti Sedimentazione Primaria; Ossidazione Biologica; Sedimentazione

2 INQUADRAMENTO IMPIANTO DI RIFERIMENTO (depuratore reflui civili) METALLI (pesanti) DATI DI RIFERIMENTO Linea Acque: Pretrattamenti Sedimentazione Primaria; Ossidazione Biologica; Sedimentazione Secondaria/Disinfezione Linea Fanghi: Pre ispessimento Digestione Postispessimento Disidratazione Rame Piombo Nichel Cadmio Mercurio Cromo Arsenico Manganese Tempo asciutto Campionamenti discreti; Campionamenti compositi 2

3 DISTRIBUZIONE METALLI PESANTI - INGRESSO Descrizione Valore Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) INGRESSO Impianto (Campione Puntuale) Minimo 9,1 2,9 1,4 44,7 0,2 5,0 3,3 0,2 34,4 Medio 26,4 12,5 3,5 105,2 0,2 5,5 5,0 0,2 90,4 Massimo 63,4 32,9 7,6 216,2 0,3 10,5 8,8 0,5 213,4 Mediana 23,5 11,8 2,8 95,4 0,2 5,0 4,8 0,2 83,7 INGRESSO Impianto (Campione Composito) Minimo 5,9 2,2 1,3 31,1 0,2 5,0 3,0 0,2 29,9 Medio 31,4 12,8 4,4 195,2 0,2 5,8 4,9 0,5 90,8 Massimo 98,6 41,5 8,6 841,6 0,6 11,1 10,2 6,1 159,2 Mediana 23,4 9,0 3,8 109,0 0,2 5,0 4,8 0,2 88,0 D.Lgs.152/06 (Tab. 3, scarico in fognatura) Limite (µg/l) (CrVI 200)

4 DISTRIBUZIONE METALLI PESANTI - INGRESSO Descrizione Valore Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese INGRESSO (COMPOSITO) V. Medio (µg/l) 31,4 12,8 4, ,2 5,8 4,9 0,5 90,8 DECRETO 31/2001 (ACQUE POTABILI) LIMITE (VP - µg/l) np

5 DISTRIBUZIONE METALLI PESANTI - USCITA LINEA LIQUAMI Descrizione Valore Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) USCITA Impianto (Campione Puntuale) USCITA Impianto (Campione Composito) Medio 5,9 2,8 3,6 37,3 0,2 5,0 3,7 0,2 63,6 Medio 5,8 2,6 2,6 37,1 0,2 5,0 3,6 0,2 61,6 D.Lgs.152/06 (Tab. 3, scarico in acque superficiali) Limite (µg/l) * (CrVI 200) Limitati tenori in uscita, concentrazioni notevolmente inferiori ai limiti D.Lgs.152/06 5

6 DISTRIBUZIONE METALLI PESANTI - ABBATTIMENTO Composito Rif. Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese INGRESSO Medio 31,4 12,8 4, ,2 5,8 4,9 0,5 90,8 USCITA Medio 5,8 2,6 2,6 37 0,2 5,0 3,6 0,2 61,6 ABBATTIMENTO % % ABBATTIMENTO Manganese Arsenico Cromo Zinco Nichel Piombo Rame

7 RIPARTIZIONE FRAZIONE DISCIOLTA E SOSPESA Descrizione Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) INGRESSO TOTALE 31,4 12,8 4,4 195,2 0,2 5,8 4,9 0,5 90,8 Disciolto (D) 4,3 0,8 2,6 23,1 0,2 5,0 3,3 0,2 66,6 Particolato (P) 27,1 12,0 1,8 172,1 0,0 0,8 1,6 0,3 24,2 100,00 90,00 80,00 70,00 frazione % 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 % ABBATTIMENTO (Ingresso vs Uscita) % DISCIOLTO Ingresso (D) % PARTICOLATO Ingresso (P) % abb. P+D % abb. P+D % abb. P+D % abb. P+D % abb. P+D % abb. P+D % abb. P+D % abb. SST Rame Piombo Nichel Zinco Cromo Arsenico Manganese 7

8 DISTRIBUZIONE METALLI PESANTI FANGHI DISIDRATATI Descrizione Valore Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss mg/kg ss FANGHI DISIDRATATI Medio , ,2 203 Mediana , ,2 177 RIUTILIZZO Limite Rame Piombo Nichel Zinco Cadmio Cromo Arsenico Mercurio Manganese AGRICOLO (D.Lgs. 99/92) ENERGETICO (DM 05/02/98) Procedura semplificata CSS (Comitato Termotecnico 08/ 12) *limiti regionali mg/kg ss _* 10 - mg/kg ss ** ** 400 mg/kg ss (mediana) UNI * *(Cd+ Hg) = 7 Le concentrazioni medie dei metalli nei fanghi disidratati di un depuratore reflui civili possono presentare criticità di conformità; sono proprio i metalli che esibiscono una preponderante tendenza a permanere nella fase solubile (es. arsenico), quindi minore tendenza ad accumularsi nei fanghi, a mostrare maggiori criticità 8

9 FANGHI CONFRONTO TRA IMPIANTI CONFRONTO METALLI NEI FANGHI - IMPIANTI DELLO STESSO CONTESTO TERRITORIALE (Media metalli impianto di riferimento vs Media impianti con similari filiere di trattamento) [mg/kgss] Cu Pb Ni Cadmio Mercurio Cd + Hg Cr As Mn R 9

10 FANGHI CONTRIBUTO POLIELETTROLITA CONTRIBUTO POLIELETTROLITA METALLO POLI FANGHI Concentrazione Contributo (mg/kg) (mg/kg ss) As < Cd < Cr Cu Pb Mn Ni < Zn Fe IL POLIELETTROLITA NON INFLUENZA LE CARATTERISTICHE DEI FANGHI 10

MONITORAGGIO METALLI INGRESSO INTENSO EVENTO DI PIOGGIA MONITORAGGIO EVENTO INTENSO DI PIOGGIA (100 mm) CON CAMPIONATORI AUTOMATICI INSTALLATI SU COLLETTORI CON CAMPIONAMENTO ORARIO (monitoraggio

11 MONITORAGGIO METALLI INGRESSO INTENSO EVENTO DI PIOGGIA MONITORAGGIO EVENTO INTENSO DI PIOGGIA (100 mm) CON CAMPIONATORI AUTOMATICI INSTALLATI SU COLLETTORI CON CAMPIONAMENTO ORARIO (monitoraggio seguente a periodi asciutti) Zn - Cu As Ni Mn-Pb 20 volte il valore medio in ingresso 100 volte il valore medio in ingresso PICCHI IN EVENTO DI PIOGGIA METALLO EVENTO VALORE MEDIO (µg/l) (µg/l) Arsenico Rame Piombo Nichel Zinco Manganese Cadmio 3 ilr Gli incrementi significativi di metalli registrati su campioni puntuali vengono notevolmente attenuati sui rispettivi campioni medi compositi, a testimonianza di un impatto per un periodo temporale limitato alla prima pioggiae che, a medio termine, determina, in realtà, fenomeni di diluizione. 11

12 Bilancio complessivo esempio Arsenico 12

13 BILANCI DI MASSA - Arsenico ARSENICO ENTRATA IMPIANTO µg/l [Kg/d] % TOTALE (T) 4,9 1, PARTICOLATO (P) 1,6 0,46 34 DISCIOLTO (D) 3,3 0,83 66 As USCITA LINEA ACQUE µg/l [Kg/d] % residua T 3,6 0,95 74 As µg/l RIMOZIONE [Kg/d] % rimozione P 0,5 0,13 14 D 3,1 0,82 86 T 1,3 0,34 27 P 1,26 0,33 72 D 0,04 0,01 1 As FANGHI DISIDRATATI mg/kg ss [Kg/d] % residua T 12 0,

CONCLUSIONI - COMPORTAMENTO METALLI Il comportamento dei metalli segue un destino coerente con la ripartizione tra frazione solubile e particolata osservata sul liquame in ingresso, suddivisibile in

14 CONCLUSIONI - COMPORTAMENTO METALLI Il comportamento dei metalli segue un destino coerente con la ripartizione tra frazione solubile e particolata osservata sul liquame in ingresso, suddivisibile in quattro cluster principali CLUSTER 1 CLUSTER 2 CLUSTER 3 CLUSTER 4 Rame, Piombo e Zinco Frazione particolata ca. 80% Frazione solubile ca. 20 % Nichel Frazione particolata ca. 45 % Frazione solubile: ca. 55 % Arsenico, Mn e Cromo Frazione particolata (ca. 20%) Frazione solubile: ca. 80 % Mercurio e Cadmio Frazione particolata i.l.r. Frazione solubile: i.l.r. TENDENZA AD ACCUMULARSI NEI FANGHI EQUIRIPARTIZIONE TENDENZA AD ACCUMULARSI NELLA CORRENTE EFFLUENTE NESSUNA EVIDENZA Per nessun metallo si osservano fenomeni significativi di migrazione tra fasi, a testimonianza che le sezioni «tradizionali» di impianto non determinano modifiche delle caratteristiche tali da influenzarne il trasferimento 14

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