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Risultati delle prove di laboratorio di concentrazione ed essiccazione di un percolato di discarica

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Risultati delle prove di laboratorio di concentrazione ed essiccazione di un percolato di discarica

ESSICCAZIONE DI UN PERCOLATO DI DISCARICA

All’interno di attività promozionali e dimostrative sulle elettrotecnologie efficienti per i processi industriali, il CESI ha identificato la Compressione Meccanica del Vapore (CMV) come un sistema adatto e vantaggioso per concentrare ed essiccare con un basso consumo energetico, vari prodotti liquidi, e lo ha applicato con successo a prodotti alimentari (pomodoro), ottenendo consumi di energia primaria dell’ordine di 1/3 dei consumi di un evaporatore tradizionale a triplo effetto (1/10 rispetto ad un singolo effetto) utilizzante vapore vivo come fonte di calore. Il ridotto impatto ambientale di tale tecnologia ne rende interessante l’utilizzo per la concentrazione di reflui e fanghi, prima dell’eventuale smaltimento in discarica o incenerimento del residuo, esigenza in continuo aumento data la sempre maggiore difficoltà a cosmaltire il percolato coi reflui civili senza pretrattamenti. In Italia la produzione di percolato nelle discariche controllate di rifiuti solidi urbani viene stimata essere pari a 7 milioni di t/anno e rappresenta uno dei più importanti problemi ambientali. Il percolato, infatti, è uno dei reflui più difficili da trattare, non soltanto per la sua composizione, ma anche per la variabilità delle sue caratteristiche. La problematica di trattamento è complessa e coinvolge aspetti tecnici, economici e normativi, tra loro interconnessi ed in continua evoluzione: vi sono, quindi, varie soluzioni di trattamento. Allo stato attuale in Italia è vietato smaltire i reflui per diluizione. La maggior parte dei percolati di discarica viene smaltita in impianti biologici assieme alle acque urbane. In realtà l’impianto di depurazione biologica ha scarsa efficacia sul trattamento del percolato, in particolare per i metalli, gli AOX o altri composti organici biorefrattari: anzi, il percolato crea dei problemi alla durata della flora batterica, cosa di cui si tiene conto facendo pagare un prezzo più elevato per il trattamento dei percolati rispetto alle acque urbane. Quindi non sarebbe possibile il raggiungimento degli standard richiesti mediante i soli trattamenti di depurazione biologica sul percolato, però, essendo il rapporto tra acque urbane e percolati dell’ordine di 1000:1, di fatto si ottiene una diluizione, senza l’eliminazione degli inquinanti. Solo pochi percento di percolati di discarica vengono attualmente smaltiti coi reflui di tipo industriale ricorrendo ai più costosi stadi di depurazione chimico-fisico che rendono possibile l’abbattimento a valori di legge dei contenuti di inquinanti. Dato l’aumento delle resistenze alla possibilità di cosmaltire il percolato con le acque urbane i processi di evaporazione acquistano maggiore interesse. Questi si propongono di separare la frazione acquosa del percolato, originando un distillato depurato dal concentrato nel quale si addensa la maggior parte delle sostanze inquinanti. Il distillato prodotto non è scaricabile senza trattamenti (per esempio strippaggio dell’ammoniaca), quindi l’applicazione tipica di questo processo è in combinazione con altre tecniche, in particolare con uno stadio di osmosi inversa per un trattamento di preconcentrazione. La scelta del processo viene fatta sulla base delle caratteristiche del percolato ed in genere si sviluppano trattamenti in più fasi. Lo smaltimento in discarica del percolato come tal quale avviene a prezzi (2001) dell’ordine di 60/70 L/kg, mentre, per esempio, un percolato concentrato al 15% a prezzi dell’ordine di 140 L/kg (discarica nei pressi di Bolzano). Il costo energetico per concentrare a CMV è inferiore alle 10 L/kg sul tal quale, 4/5 volte meno rispetto ad un singolo effetto termico, circa la metà rispetto ad un triplo effetto utilizzante vapore vivo come fonte di calore, con un risparmio consistente di energia primaria.

Ai prezzi attuali utilizzare il processo evaporativo per concentrare il percolato e scaricarlo in discarica non è, in genere, conveniente coi multieffetto termici utilizzanti vapore vivo, mentre la CMV consentirebbe un certo risparmio di costo nello smaltimento in discarica del concentrato. I costi e le problematiche precedentemente esposte hanno limitato la diffusione di impianti di trattamento o di concentrazione del percolato. Nel mondo pochi impianti di concentrazione di reflui adottano la CMV: quindi la progettazione di un impianto evaporativo a CMV di percolati o fanghi richiede una precedente ricerca e sperimentazione che passa anche attraverso una caratterizzazione preliminare del percolato stesso, non essendo tale prodotto assimilabile ai prodotti alimentari concentrati con la CMV. In questo documento sono descritte le prove sperimentali, effettuate in laboratorio, di caratterizzazione di un percolato di discarica proveniente dall’impianto di trattamento di Cremona presso il quale era già prevista l’installazione e la messa a punto da parte del CESI di un impianto a membrana utilizzante l’ultrafiltrazione e l’osmosi inversa per il pretrattamento del percolato di discarica. Le prove di laboratorio si sono concentrate sul percolato tal quale prelevato a monte dell’impianto di trattamento a membrana e sul prodotto filtrato e preconcentrato prelevato a valle delle membrane dopo lo stadio ad osmosi inversa. Il primo tipo si è reso disponibile verso la fine di maggio, mentre il secondo verso la fine di giugno dopo l’entrata in funzione dell’impianto di trattamento a membrana. Con tali prove si è cercato di determinare: – la composizione chimica in termini di elementi principali presenti sia nel percolato tal quale che in quello ottenuto a valle dell’osmosi inversa e del condensato ottenuto per verificare la necessità di ulteriori trattamenti; – la possibilità di operare sul percolato tal quale; – la produzione di incondensabili e la possibilità di rimuoverli senza perdite eccessive di acqua evaporata; – l’andamento dell’ebollizione stessa e la verifica dell’innalzamento ebullioscopico (della temperatura di ebollizione del liquido) con la concentrazione; – le problematiche relative alla separazione liquido/vapore; – la formazione di depositi nella parte liquida, di schiume; – lo sporcamento lato vapore e l’eventuale acidità di tali vapori; – la consistenza e fluidità del prodotto col procedere della concentrazione del percolato e l’eventuale necessità di aggiungere degli olii fluidificanti; – la necessità di eventuali ulteriori pretrattamenti sul percolato prima dell’utilizzo in un impianto di concentrazione a CMV; – eventuali altri problemi tecnologici non facilmente preventivabili. Le analisi effettuate hanno confermato la variabilità della composizione del percolato (per esempio residuo secco del tal quale pari allo 0.7% contro il 2.8% fornito nell’analisi effettuata sul percolato della stessa discarica nel ’94), con caratteristiche da percolato proveniente da discariche “vecchie”, con basso COD, con elevati quantitativi di gas disciolto, in particolare sotto forma di ammoniaca e CO2. Le prove hanno evidenziato particolari problematiche relative all’elevata produzione di incondensabili per tutta la durata delle prove, in particolare di CO2 e ammoniaca, quest’ultima presente in grossi quantitativi anche nel condensato, alla presenza di ebollizione irregolare con improvvise “esplosioni”, legate alla presenza di tensioattivi e alla formazione di schiume, che causavano la risalita di una parte del concentrato attraverso lo scambiatore di calore, andando ad inquinare le condense: l’aggiunta di olii fluidificanti allo stato attuale non sembra necessaria né conveniente.

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