Sezione di Trattamento a Resine Selettive

Lo scambio ionico è un processo in cui, ioni di una data specie sono sostituiti, sulla superficie di un materiale non solubile di scambio (resina a scambio ionico), da ioni di una specie differente disciolti in soluzione.

Le modalità operative di un impianto con resine selettive possono essere batch o in continuo. Nella modalità batch l’acqua da trattare viene messa in contatto con la resina in un reattore finché la reazione si completa. La resina esausta viene poi rimossa ed adeguatamente rigenerata per un successivo riutilizzo.

Nel processo in continuo le resine sono poste su un letto di scambio o più generalmente in colonne attraverso le quali viene fatto passare il liquido da trattare. Generalmente il refluo, immesso in pressione, fluisce dall’alto verso il basso della colonna.

Nel nostro caso, lo scopo è quello di rimuovere i residui di metalli pesanti che continuano a mantenersi in soluzione, dopo essere stati trasportati verso gli elettrodi dal fenomeno di elettromigrazione.

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Pertanto il trattamento avverrà ad intervalli regolari, disconnettendo i serbatoi di omogeneizzazione degli elettroliti dal circuito di condizionamento e ricircolando il loro contenuto all’interno delle colonne a resine mediante pompa dedicata.

Le resine impiegate saranno del tipo “AMBERLITE IRC86” caratterizzate da alta capacità di scambio, le quali possono essere sfruttate anche in linea, per il trattamento di tutta la portata dell’elettrolita. Per questo motivo il dimensionamento viene fatto considerando l’intera portata di 10 l/s.

Una volta che la capacità di scambio della resina si sarà esaurita, si provvede ad un contro lavaggio e si procede quindi alla rigenerazione della resina.

CONCLUSIONI

Il presente lavoro di tesi ha avuto come scopo ultimo il dimensionamento di alcune sezioni che compongono l’impianto di decontaminazione elettrocinetica dei sedimenti derivanti dal dragaggio del porto di Livorno.

Il progetto SEKRET “Sediment ElectroKinetic REmediation Technology for heavy metal pollution removal”, è inserito all’interno del programma LIFE+, il quale finanzia progetti che contribuiscono allo sviluppo sostenibile e all’attuazione della politica e del diritto in materia ambientale.

L’originalità del progetto risiede nel fatto che, l’impianto di trattamento elettrocinetico SEKRET, si colloca in un tassello mancante all’interno del quadro italiano degli impianti di recupero di rifiuti. Infatti ad oggi non sono presenti in Italia impianti fissi In-Situ dedicati al trattamento e recupero dei fanghi di dragaggio. Impianti di trattamento simili, sono stati adottati per la bonifica di suoli contaminati oppure per applicazioni sperimentali, ma mai nell’ambito di sedimenti marini.

La complessità progettuale invece, deriva da una serie di incertezze associate a diversi fattori, quali: 1) il Porto di Livorno: il sito oggetto della sperimentazione rientra all’interno dei Siti di Interesse Nazionale (SIN), pertanto le richieste autorizzative spesso differiscono dalle normali procedure;

2) caratteristiche dei sedimenti: presenza di NaCl, questo rende il processo di trattamento piuttosto complesso, in quanto nella prima fase di avvio dell’impianto si assisterà soltanto alla rimozione del cloro, con la conseguente formazione di cloro gas, la quale dovrà forzatamente essere controllata; inoltre, il pH risulta neutro – basico, ma per la mobilizzazione dei metalli il pH deve essere acido;

3) l’istallazione dovrà essere completamente smontabile e rimovibile alla fine della sperimentazione;

L’identificazione di queste incertezze e, quindi, il lavoro per cercare di gestirle, ha portato a delle soluzioni efficaci e ragionevoli.

Per quanto riguarda il primo punto, l’intera area portuale risulta fortemente antropizzata, al suo interno insistono, infatti, oltre ad attività di tipo commerciale legate al trasporto marittimo, attività produttive di tipo chimico, aree dedicate al traffico di rame e materiali non ferrosi ed aree specializzate nel trattamento di rifiuti tossici.

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In particolare, l’area portuale di Livorno è caratterizzata dalla presenza di importanti insediamenti produttivi classificati come “industrie a rischio di incidente rilevante” e da uno scalo ferroviario con movimentazione di sostanze pericolose. Ciò ne ha determinato il riconoscimento dalla legge 137/97, come “area critica ad elevata concentrazione di attività industriali”, nonché l’inserimento all’interno dei SIN – Siti di Interesse Nazionale, i quali rappresentano delle aree contaminate molto estese classificate più pericolose dallo Stato Italiano e che necessitano di interventi di bonifica per evitare danni ambientali e sanitari. Per questo motivo, preliminarmente è stata fatta un’attenta valutazione dell’area d’intervento, risultando idonea in termini di spazio circa il punto in cui istallare la vasca di trattamento e quindi con la possibilità di attuare la messa in sicurezza operativa del sito. Cosa non di poco conto, considerando le numerose attività lavorative svolte all’interno dell’area portuale.

Circa il secondo punto, i sedimenti rappresentano dei sistemi complessi, aventi caratteristiche molto diverse al variare del sito in cui si trovano; di conseguenza anche le forme di contaminazione in essi presenti sono molto eterogenee e multiforme, soprattutto nelle aree portuali. Numerosi altri parametri possono influire sulla riuscita del trattamento, in particolare il contenuto di sale e umidità.

Pertanto è stato necessario effettuare la caratterizzazione dei sedimenti, la quale ha fornito parametri fondamentali per la corretta progettazione dell’impianto; in particolare il materiale risulta caratterizzato, da una percentuale di materiale fine prevalente, circa il 49%, da bassa permeabilità dell’ordine di 1.2 x 10-9 _{m/s e da una resistività di circa 0,5 Ωm nella fase iniziale di}

trattamento e dell’ordine di 2 Ωm nelle condizioni di esercizio. Per quanto riguarda le analisi chimiche, hanno evidenziato concentrazioni di Cadmio (Cd = 1,2 mg/kg), Zinco (Zn = 890 mg/kg) e Rame (Cu = 522 mg/kg) con valori particolarmente elevati, superiori ai valori della tabella. 1 col. B all. 5 alla parte 4° titolo V del D.Lgs. 152/2006 e s.m.i; tuttavia i sedimenti non presentano le caratteristiche descritte negli allegati D ed I alla parte 4° del D.Lgs. 152/2006 e possono pertanto ritenersi come non pericolosi, benché contaminati.

In relazione ai suddetti parametri, la sezione elettrica dell’impianto consiste nell’allacciamento alla rete elettrica trifase, con potenza di picco 50 kW, densità di corrente fissata ad un valore di progetto pari a 5 A/m2_{, sviluppando una corrente totale di circa 680 A. In questo modo si prevede una durata}

del trattamento di circa 18 mesi.

Per quanto riguarda la produzione di rifiuti o scarti al termine della durata della sperimentazione, le scelte progettuali hanno portato ad una configurazione completamente smontabile e rimovibile delle sezioni componenti l’impianto. Lo stesso vale anche per le acque di ricircolo, le quali vengono

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continuamente trattate e reimmesse nel circuito, e solo una volta esauste verranno smaltite in siti dedicati.

In definitiva quindi, i primi risultati ottenuti dagli esperimenti di laboratorio e dalle scelte progettuali in fase preliminare, sebbene confermino la complessità progettuale, tuttavia presentano dati incoraggianti, quali:

 i sedimenti sono costituiti prevalentemente da materiale fine con bassa permeabilità;  mediante l’utilizzo di reagenti sarà possibile condizionare il pH all’interno dei valori di

progetto, permettendo la mobilizzazione dei metalli, con una percentuale di rimozione di circa l’80% per i metalli pesanti e del 90% per i PAH;

 l’impianto sarà completamente smontabile, rimovibile e riutilizzabile al termine della sperimentazione, quindi non si avrà materiale di scarto;

 verrà garantita l’assenza di emissioni di cloro gas in atmosfera;

 riduzione in volume dei sedimenti (circa il 40%), grazie alla disidratazione e consolidazione

La tecnica di bonifica elettrocinetica, risulta essere quindi un'opzione promettente per questo tipo di sedimenti, perché raggiunge efficienza massima in terreni con granulometria fine e bassa permeabilità, ed inoltre offre la possibilità di poterla applicare direttamente In Situ in apposite strutture dedicate (CDF), evitando i costi connessi al trasporto in discariche controllate e raggiungendo quindi disidratazione, consolidamento e rimozione degli inquinanti in un singolo stadio di processo.

L’impianto di trattamento elettrocinetico SEKRET, rappresenta il primo impianto italiano finalizzato al trattamento chimico – fisico di fanghi di dragaggio da attività portuale. Quando, alla fine dell’istallazione sperimentale, verranno confermati i risultati positivi attesi e descritti i precedenza, l’impianto potrà rappresentare un esempio da seguire per la progettazione di impianti simili in altre zone con diverse caratteristiche, valorizzando i sedimenti dragati come importante risorsa piuttosto che oneroso rifiuto. Una distribuzione capillare di tali impianti sul territorio italiano rappresenterebbe una soluzione ad esigenze di tutela ambientale e delle attività portuali.

CAPITOLATO D’APPALTO OPERE CIVILI

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