Effetto dell’incremento del pH sul trattamento di stabilizzazione mediante fosfato

Considerata l’efficacia del trattamento del rifiuto tal quale con l’utilizzo combinato del sale di fosfato e del cloruro ferrico, si è proceduto allo studio del processo di stabilizzazione incrementando il pH delle miscele mediante aggiunta di percentuali crescenti di idrossido di Calcio (0,05 – 0,1 – 1 – 2 %).

Sono state così realizzate sedici prove di stabilizzazione variando il contenuto di fosfato di potassio (0,15 – 0,25 – 0,5 – 1 %) e mantenendo costante la percentuale del secondo additivo (1%). La composizione delle miscele ed i risultati analitici sono esposti nelle tabelle seguenti.

Tabella 6.24: prove di stabilizzazione mediante fosfato monobasico di potassio (0,15%), cloruro ferrico (1%) e percentuali crescenti di idrossido di calcio.

Prova KH2PO4 FeCl3 Ca(OH)2 pH CE As Cd Cr Cu Fe Pb Zn P

(%) (%) (%) - μS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Limite I 0,01 0,005 0,05 1 - 0,01 3 - Limite II 0,5 0,02 2 0,1 2 0,2 0,5 10 1 0,15 1 0,05 7,66 1631 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,004 0,032 0,495 2 0,15 1 0,1 7,85 1651 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,009 0,063 0,451 3 0,15 1 1 11,21 2819 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,275 1,551 0,024 4 0,15 1 2 12,06 5670 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 24,21 1,581 0,012

Tabella 6.25: prove di stabilizzazione mediante fosfato monobasico di potassio (0,25%), cloruro ferrico (1%) e percentuali crescenti di idrossido di calcio.

Prova KH2PO4 FeCl3 Ca(OH)2 pH CE As Cd Cr Cu Fe Pb Zn P

(%) (%) (%) - μS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Limite I 0,01 0,005 0,05 1 - 0,01 3 - Limite II 0,5 0,02 2 0,1 2 0,2 0,5 10 5 0,25 1 0,05 7,64 1741 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,003 0,043 1,253 6 0,25 1 0,1 7,81 1755 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,006 0,055 0,818 7 0,25 1 1 10,57 1992 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,075 0,239 0,029 8 0,25 1 2 11,9 4660 < 0.001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 9,207 1,264 0,014

Tabella 6.26: prove di stabilizzazione mediante fosfato monobasico di potassio (0,5%), cloruro ferrico (1%) e percentuali crescenti di idrossido di calcio.

Prova KH2PO4 FeCl3 Ca(OH)2 pH CE As Cd Cr Cu Fe Pb Zn P

(%) (%) (%) - μS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Limite I 0,01 0,005 0,05 1 - 0,01 3 - Limite II 0,5 0,02 2 0,1 2 0,2 0,5 10 9 0,5 1 0,05 7,12 1773 0,005 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,001 0,055 10,96 10 0,5 1 0,1 7,37 1789 0,001 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,001 0,031 7,255 11 0,5 1 1 9,65 1794 0,002 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,006 0,012 0,035 12 0,5 1 2 11,68 3580 0,003 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 2,598 1,984 0,014

Tabella 6.27: prove di stabilizzazione mediante fosfato monobasico di potassio (1%), cloruro ferrico (1%) e percentuali crescenti di idrossido di calcio.

Prova KH2PO4 FeCl3 Ca(OH)2 pH CE As Cd Cr Cu Fe Pb Zn P

(%) (%) (%) - μS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Limite I 0,01 0,005 0,05 1 - 0,01 3 - Limite II 0,5 0,02 2 0,1 2 0,2 0,5 10 13 1 1 0,05 6,97 1783 0,002 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,001 0,055 59,96 14 1 1 0,1 7,12 1795 0,003 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,001 0,031 38,64 15 1 1 1 9,31 1816 0,002 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,002 0,012 0,058 16 1 1 2 11,23 2257 0,004 <0.001 <0.005 <0.010 <0.010 0,157 1,984 0,024

Figura 6.30: concentrazione del piombo in soluzione per contenuti crescenti di fosfato di KH2PO4 e Ca(OH)2. (*):

concentrazione soglia di contaminazione per acque sotterranee.

Figura 6.31: concentrazione del piombo in soluzione per contenuti crescenti di fosfato di KH2PO4 e Ca(OH)2. (*):

concentrazione limite per acque superficiali.

All’aumentare della percentuale di Ca(OH)2 si osserva l’incremento progressivo del pH e della concentrazione del piombo in soluzione. Per percentuali di Ca(OH)2 pari al 2%, tutti i valori di concentrazione di tale contaminante sono al di sopra dela concentrazione soglia di contaminazione per acque sotterranee, mentre per percentuali pari all’1%, sono necessari contenuti di fosfato di potassio non inferiori allo 0,5% per poter rispettare il limite normativo. La concentrazione del fosforo mostra un rapido decremento attestando con ciò la reazione dei

(*)

fosfati con il Calcio liberato dalla idrolisi della calce, costituendo così prodotti a bassa solubilità, quali: fosfato bicalcico (CaHPO4), fosfato tricalcico (Ca3(PO4)2), idrossiapatite (Ca5(PO4)3(OH)).

Percentuali crescenti del sale fosfatico determinano la riduzione del pH e della concentrazione di piombo in soluzione, mentre danno luogo all’incremento della concentrazione di Fosforo.

Uno studio analogo è stato effettuato utilizzando, al posto dell’idrossido di Calcio, il cemento Portalnd 32,5R in percentuali pari al 5%, così da simulare le effettive condizioni che si instaurano durante la fase di idratazione di una miscela di solidificazione.

Tabella 6.28: prove di stabilizzazione mediante fosfato monobasico di potassio, cloruro ferrico (1%) e cemento Portland C32,5R (5%). Prova KH2PO4 FeCl3 C32 pH CE As Cd Cr Cu Fe Pb Zn P (%) (%) (%) - μS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l Mg/l mg/l mg/l mg/l Limite I 0,01 0,005 0,05 1 - 0,01 3 - Limite II 0,5 0,02 2 0,1 2 0,2 0,5 10 1 0,15 1 5 11,72 3923 <0,001 <0,001 <0,005 <0,010 0,028 0,498 0,019 0,009 2 0,25 1 5 11,70 3740 <0,001 <0,001 <0,005 <0,010 0,022 0,240 0,017 0,013 3 0,5 1 5 11,64 3440 <0,001 <0,001 <0,005 <0,010 0,021 0,064 0,014 0,017 4 1 1 5 10,9 2155 0,003 <0,001 <0,005 <0,010 0,017 0,007 0,021 0,030

Figura 6.32: prove di stabilizzazione con additivi chimici e cemento Portland 32,5R. Concentrazione del Pb al variare del contenuto di KH2PO4. (*): CSC per acque sotterranee (G.U.R.I., 2006).

Il grafico in Figura 6.32 mette in evidenza come, all’aumentare della percentuale del fosfato utilizzato nelle miscele, la concentrazione di Pb presente negli eluati segue un andamento esponenziale negativo, raggiungendo valori al di sotto del limite per le acque sotterranee, per contenuti di additivo pari all’1%.

Inoltre, non si osserva il rilascio di altri contaminanti. In particolare, le concentrazioni di arsenico risultano, in genere, al di sotto del limite di rilevabilità strumentale o, comunque sempre inferiori al limite per le acque sotterranee. Il fosforo raggiunge il valore massimo di 0,030 mg/l nella miscela realizzata con 1% di sale fosfatico, attestando dunque una concentrazione abbondantemente inferiore al limite di legge sulle acque superficiali (10 mg/l).

Alla luce di quanto emerso dalle prove sperimentali di stabilizzazione, l’uso combinato di fosfato monobasico di potassio e cloruro ferrico risolve i problemi di rilascio di arsenico e fosforo, emersi nel trattamento con il solo fosfato.

La miscela ottimale che si intende adottare nelle prove di solidificazione mediante cemento Portland 32,5R è costituita da: 1% di fosfato monobasico di potassio ed 1% di cloruro ferrico esaidrato.

Tale composizione infatti assicura l’assenza di rilascio di contaminati metallici (Pb, As, Zn ecc.) durante la fase critica di idratazione e maturazione del cemento. Inoltre, la concentrazione di fosforo è mantenuta abbondantemente al di sotto dei limiti previsti per le acque superficiali, evitando così l’insorgere di eventuali processi di eutrofizzazione.