Lez. 07/02/2006 Prof. Fabio Conti Appunti a cura di Davide Biganzoli PRETRATTAMENTI DEI RIFIUTI

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1 Lez. 07/02/2006 Prof. Fabio Conti Appunti a cura di Davide Biganzoli PRETRATTAMENTI DEI RIFIUTI I pretrattamenti dei rifiuti sono trattamenti effettuati generalmente a monte di fasi quali: - stabilizzazione biologica - compostaggio - trattamenti termici - smaltimento in discarica L efficienza di tali pretrattamenti non può prescindere da un efficace raccolta differenziata a monte che ne migliora o peggiora i risultati finali. Alcuni degli scopi che ci si prefigge con i pretrattamenti sono: - recupero di materiali riutilizzabili - separazione di materiali non adatti ai successivi trattamenti - adattamento dei rifiuti a successivi trattamenti Il rifiuto, variamente raccolto presso le abitazioni, finisce generalmente al di fuori delle stesse, conferito in centri di raccolta, cassonetti o più spesso in appositi sacchi per la raccolta porta a porta. Esso può inoltre essere più o meno differenziato in base al tipo di raccolta imposto dal comune. Diversi mezzi di trasporto di diverse dimensioni provvedono alla raccolta del rifiuto ed al suo conferimento direttamente o previo trasbordo su mezzi di maggiori dimensioni ad impianti di trattamento più o meno vicini. All ingresso dell impianto i rifiuti subiscono un primo controllo in base alle esigenze di smaltimento/ recupero. Tale controllo può avere diverse modalità e finalità: - controllo di qualità visivo - controllo sulla provenienza - controllo della presenza di radioattività ( es. impianto di Brescia ) - controllo della presenza di rifiuti urbani pericolosi ( contenitori di solventi, farmaci, etc. ) All interno dell impianto di trattamento i rifiuti vengono scaricati e raccolti in apposite zone al fine di poter essere poi inviati al trattamento in flussi laminati e costanti, cosa non possibile se i carichi venissero conferiti direttamente alle linee di trattamento a causa dell alta varietà di dimensione dei mezzi di trasporto che giungono all impianto. I luoghi di raccolta sono solitamente di due tipi: - Piazzale: permette un comodo scarico a livello del piano campagna. Necessitano di impermeabilizzazione per evitare percolazione in falda e solitamente sono coperti. I rifiuti sono facilmente movimentabili con mezzi su gomma. Lo svantaggio riguarda i volumi essendo impensabile un agevole movimentazione con accatastamenti eccessivamente alti, il che comporta la necessità di ampi spazi superficiali - Fossa: struttura di maggiore impegno realizzativo in quanto può raggiungere una profondità dell ordine della decina di metri. Spesso presenta il problema dell interferenza con falda acquifera il che rende necessaria un accurata impermeabilizzazione nonché eventuale aspirazione delle acque a monte. Casi di errata progettazione e livelli particolarmente elevati della falda possono portare ad inconvenienti quali il galleggiamento della fossa. I vantaggi della fossa riguardano un minore ingombro in pianta ed il fatto che la movimentazione dei rifiuti tramite benna permette il loro accumulo in mucchi molto alti anche ben oltre il piano campagna. Le dimensioni della fossa variano in funzione delle potenzialità dell impianto, di solito V = 2-3 volte la potenzialità giornaliera d impianto. Necessitano di copertura per evitare la pioggia e la diffusione di polveri. 1

2 Dai luoghi di raccolta i rifiuti, in funzione ai tempi ed ai cicli di trattamento, vengono prelevati ed immessi nell impianto. In particolare: - se vi è presenza di una benna che raccoglie da una fossa, l immissione dei rifiuti nell impianto avviene tramite il caricamento in una bocca. - se invece la raccolta avviene tramite trasporto su gomma a partire da un piazzale, i rifiuti vengono solitamente depositati su di un nastro trasportatore corazzato formato da lastre d acciaio. Arrivati nel cuore dell impianto troviamo le macchine che agiscono direttamente sul rifiuto. Il primo macchinario che solitamente si trova è quello che libera il rifiuto dall involucro, tipicamente il sacco di plastica, tramite lame o denti metallici. In base alle esigenze ed alle scelte di trattamento si può avere: - una prima selezione del rifiuto - una triturazione del rifiuto o riduzione volumetrica 1) TRITURAZIONE O RIDUZIONE VOLUMETRICA - Trituratori a martelli: sono i primi trituratori, usati circa 30 anni fa e derivati direttamente dalle cave. Costituiti da pesanti blocchi metallici ( martelli ) in continua rotazione, potenti e di facile usura, presentavano il problema di un azione indistinta sul rifiuto che veniva completamente sminuzzato rendendolo una miscela di pezzatura minima e di difficile successiva differenziazione. Tali motivi hanno decretato la fine dell utilizzo dei martelli. - Trituratori a ganasce o a coltelli: costituiti da una serie di coltelli alcuni fissi e altri mobili, sminuzzano i materiali in pezzature che sono funzione dello spessore dei coltelli e della distanza fra essi. Minore sono spessore e distanza, minore risulta la pezzatura. Di solito si opta per pezzature dell ordine della decina di cm. il che permette una successiva agevole fase di separazione dei vari tipi di rifiuto. - Trituratore a coclee: di derivazione agricola è costituito da 2-3 coclee ruotanti in versi opposti in modo da ottenere una riduzione del volume dei rifiuti per sfibramento. Utilizzati soprattutto nel settore del compostaggio per rifiuti vegetali, sono poco adatti ai rifiuti. Danno pezzature generalmente grandi. - Mulini a sfere: contenitori in cui sono allocate pesanti sfere in movimento fra loro con lo scopo di sminuzzare i rifiuti ivi immessi. - Rotori dentati: utilizzati in particolare per le piante, sono costituiti da cilindri dentati atti a sminuzzare i materiali verdi. Generalmente l uscita dei rifiuti triturati dalle macchine di cui sopra ed in particolare dai trituratori a coltelli o a sfere è regolata da griglie aventi maglie di dimensione opportuna. Il materiale continua ad essere trattato finché viene ridotto a dimensioni tali da permetterne il passaggio fra le maglie della griglia e quindi l allontanamento alla fase successiva. La scelta del macchinario di riduzione volumetrica è funzione sia dei tipi di rifiuto che dei successivi trattamenti. Si noti l importanza del tema sicurezza su tali macchinari in particolare in prospettiva di eventi quali: - aggancio dei meccanismi da parte degli operatori con conseguenze facilmente immaginabili - esplosioni dei macchinari, evento riguardante i trituratori veloci quali quelli a martelli i quali associano ad un elevato riscaldamento la formazione di polveri potenzialmente esplosive e 2

3 la frequente formazione di scintille a seguito degli urti. Per ovviare a ciò i trituratori a martelli vengono collocati in bunker di cemento armato dotati di tetto facilmente rimuovibile ( tipo valvola di sicurezza ) in caso di sovrapressioni. Possono essere previsti anche sistemi di raffreddamento ad acqua. L alimentazione dei trituratori veloci quali quelli a martelli avviene generalmente tramite motori elettrici in presa diretta che garantiscono un elevato numero di giri/min., mentre quelli lenti necessitando di forza lenta e costante sono generalmente alimentati tramite motori idraulici. La fase di riduzione volumetrica oltre che all inizio del trattamento può collocarsi in fase più avanzata per particolari esigenze, come nel caso di recupero combustibili provenienti da rifiuti. Infine tali macchinari possono essere collocati in modo fisso in una postazione o trasportabili in base a specifiche esigenze. 2) CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI O VAGLIATURA La classificazione viene fatta in base a : - pezzatura - densità - caratteristiche fisiche (metalli ) - forma - vaglio finale dei singoli manufatti a occhio Premesso che la miglior classificazione rimane quella fatta a mano dall uomo, essendo estremamente dispendiosa e non certamente economica, si sono sviluppate tecnologie basate su proprietà fisiche dei materiali. Classificazione per: a) Pezzatura Si tratta in pratica di setacciare il materiale con setacci ( burati ) aventi fori di dimensioni adeguate. Allo scopo si usano: - Trommel: sono cilindri inclinati che ruotano sul loro asse. Possono avere fori di dimensione crescente ( almeno due dimensioni ) lungo la direzione di movimento del materiale in modo che in principio esca il materiale più fine ( 1 cm ) in seguito quello più grossolano ( 10 cm ) ed infine dalla bocca del cilindro esca il materiale di dimensioni ancora maggiori a tutti gli effetti non vagliato. La frazione che attraversando i fori esce dalla parte inferiore del cilindro prende il nome di sottovaglio, la frazione più grossolana che attraversa completamente il cilindro uscendo dalla parte opposta a dove è entrata prende il nome di sopravaglio o sovvallo. - Vagli vibranti: sono simili al classico setaccio, formati da rettangoli in tela forata e vibranti. Il setaccio è inclinato in modo tale che il materiale scorra su di esso distribuendosi e favorendo il passaggio nei fori delle pezzature minori. Man mano che si affina la vagliatura la proprietà di vaglio passa dalla pezzatura alla densità. Infatti già nei setacci inclinati i materiali più densi e quindi a parità di dimensione più pesanti, tendono a scivolare a valle più velocemente di quelli leggeri realizzando così una vagliatura per densità. b) Densità Come già visto spesso la vagliatura per densità è realizzata unitamente a quella per pezzatura, esistono peraltro macchinari di vagliatura espressamente studiati per separare i materiali in base alla loro densità: - Separatore balistico: costituito da un rullo con superficie gommata in rotazione veloce sul proprio asse. I rifiuti vengono fatti cadere sul rullo e, grazie all aderenza con la gomma, 3

4 vengono lanciati. L energia cinetica impressa al singolo materiale, essendo la velocità costante data dalla rotazione del rullo, è funzione della sola massa del materiale e quindi a parità di pezzatura della sua densità. Ne consegue che i materiali più densi verranno lanciati e si accumuleranno più lontano, mentre quelli meno densi si raccoglieranno in prossimità del rullo. Chiaramente la separazione sarà tanto migliore quanto migliore a monte è stata la raccolta differenziata.una variante del separatore balistico a rullo è costituita da una serie di dischi orizzontali in veloce rotazione sui quali vengono fatti cadere i rifiuti. IL meccanismo di separazione è identico al precedente. - Flip flow: sfrutta in maniera diversa la proprietà di densità dei materiali. Una guaina di gomma forata è montata su travetti metallici rigidi che avvicinano e tendono repentinamente la gomma. La gomma è forata in modo da permettere una prima vagliatura per pezzatura. Il colpo dato dalla tensione della stessa all allargarsi delle barre provoca il lancio dei rimanenti rifiuti che si allontanano a distanze proporzionali alla loro densità. - Vagli a dischi e a stelle: costituiti da una serie di dischi o stelle montati su assi rotanti paralleli fra loro ed intercalati. Gli assi sono inclinati in un senso mentre il verso di rotazione tende a far scorrere il materiale in senso opposto ( in salita ). Ne consegue che i materiali più pesanti e quindi più densi verranno trascinati verso il basso più velocemente degli altri. c) Caratteristiche fisiche: separazione dei metalli Sono separazioni che possono essere posizionate in vari punti della filiera di trattamento, preferibilmente nelle fasi iniziali e si distinguono in base alla natura ferrosa o meno dei metalli. - Separazione del ferro: i rifiuti ferrosi vengono separati grazie ad un elettrocalamita rivestita da un nastro trasportatore. Quando il ferro passa sotto la calamita aderisce al nastro trasportatore venendone trasportato e staccandosi da esso all uscita del campo d influenza della calamita stessa. - Separazione dell alluminio e dei materiali non ferrosi ( es. rame ): vengono separati con un separatore a correnti indotte o separatore ad effetto Eddy. Sono separatori basati sul principio che un campo magnetico variabile ne genera uno elettrico che a sua volta ne genera un altro magnetico. Un rotore dotato di magneti opposti genera un campo magnetico ad intermittenza che a sua volta genera un campo elettrico, questo induce campi magnetici opposti nei metalli non ferrosi i quali vengono attratti al passaggio sotto il magnete venendo estratti dalla massa dei rifiuti. E un sistema che funziona bene con lattine e scatolame, meno con materiali quali i fili di rame aventi una lunga dimensione longitudinale in quanto non è garantito l effetto di attrazione su tutta la lunghezza del filo. Si noti che quando si parla di separazione dei materiali metallici dai rifiuti si intende quanto sopra esposto, il che nulla ha a che vedere con la contaminazione dei rifiuti da metalli, dizione con la quale si intende l assorbimento da parte di determinati rifiuti ( ad esempio vegetali ) di metalli in forma ionica. d) Forma e densità Sono sistemi basati sulla separazione generata dall attrito di un fluido sui rifiuti, attrito che sposta e separa i rifiuti in base alla loro superficie ed al loro peso. - Classificazione ad aria o aeraulica: all interno di una tubatura vengono immessi rifiuti ed aria ad alta pressione, lungo la tubatura si ha una biforcazione, verso l alto verranno trascinati i materiali più leggeri, mentre quelli più pesanti che l aria non riesce a trascinare finiranno nella diramazione verso il basso. I migliori sistemi di questo tipo sono quelli con tubi a zig zag ed aria immessa dal basso. La frazione pesante vincerà la resistenza dell aria precipitando nel tubo, quella più leggera verrà trascinata verso l alto in apposita condotta. Sono sistemi molto usati per recuperare rifiuti combustibili quali carta e tessuto. 4

5 - Pumper: è un sistema simile al precedente ma ad acqua. Derivato dai sistemi usati nelle cartiere per formare la pasta di carta, è costituito da una vasca piena d acqua in cui vengono immessi i rifiuti. La parte leggera ( carta ) forma una crosta superficiale recuperabile ai fini combustibili, mentre la parte pesante da smaltire come rifiuto si deposita sul fondo. Nel mezzo resta un acqua molto sporca da depurare. Metodo di scarso interesse. Infine un accenno ad un metodo tecnologicamente avanzato basato sulla separazione dei rifiuti in base al colore grazie ad un sistema ottico pneumatico simile a quello usato nel settore ortofrutticolo per la selezione di particolari tipi di frutti cromaticamente simili. Può essere usato ad esempio per separare vetri trasparenti da vetri colorati o scuri. 5