Trattamento e smaltimento

Nel progetto di un impianto di trattamento del percolato si devono tenere in considerazione oltre che le caratteristiche del percolato da trattare, anche dei seguenti aspetti:

㻝㻣㻜㻌

- bassa richiesta di risorse ed energia; - limitata generazione di residui; - basso impatto ambientale;

- funzionamento semplice, affidabile, efficiente ed economico.

Esistono due tipologie di trattamenti: biologici e chimico-fisici. I primi, pur avendo lo svantaggio di essere dipendenti dalla temperatura e dal pH, sono molto efficaci nel ridurre i composti organici biodegradabili (BOD) e la maggior parte di quelli totali (COD). Anche nel caso di basse concentrazioni di sostanza organica e BOD5/COD < 0,2 si ha una riduzione del COD fino al 50%. In oltre si ha il vantaggio della ossidazione dello ione ammonio e la trasformazione ad Azoto gassoso dei nitrati e dello ione ammonio (nitrificazione e de-nitrificazione).

I trattamenti chimico-fisici, invece, agiscono principalmente nella separazione e concentrazione degli inquinanti. Il concentrato deve poi essere ulteriormente trattato (incenerito, depositato in discarica o altro trattamento). In generale non esiste un solo trattamento da solo efficace nel raggiungere gli obiettivi di scarico.

9.2.4.2.5.1 TRATTAMENTI BIOLOGICI

Il trattamento biologico del percolato è un processo a basso costo in cui la sostanza organica è convertita ad anidride carbonica, acqua e biomassa. In generale sé le sostanze inquinanti possono essere trattate con processi biologici, è sconsigliato l’uso di processo chimico-fisici, più costosi. In alcuni casi però difficile è il raggiungimento degli standard di legge solo tramite trattamento biologico e si deve prevedere un processo integrato. La trattabilità biologica del percolato dipende dal rapporto BOD5/COD (>0,5) e dalla presenza di sostanze inibenti l’attività batterica (Metalli,

Solfuri, Cloruri, Fenoli, Cianuri…) All’aumentare dell’età della discarica l’attenzione si sposta verso la rimozione dell’ammoniaca.

Per il dimensionamento di un impianto di trattamento biologico si devono tenere in considerazione i seguenti punti:

1 produzione di schiume nelle sezioni aerobiche;

2 sedimentazione di solidi e composti che possono ostruire parti dell’impianto; 3 bassa temperature dal percolato per la lunga permanenza nelle vasche biologiche; 4 bassa concentrazione di fosforo nei percolati;

5 bassa concentrazione di BOD5 e alta di ammoniaca nei percolati vecchi;

6 presenza di composti refrattari.

Trattamento biologico combinato con reflui urbani

Se entrambe le acque di rifiuto possono essere trattate separatamente con sistemi biologici, ogni loro combinazione può essere trattata con gli stessi sistemi. Si devono tener conto di alcuni accorgimenti. Se la portata di percolato è aggiunta alla portata di liquame trattato senza alcun cambiamento, si verifica un aumento di carico e un conseguente aumento della produzione di effluente e di fango. L’aumento in oltre potrebbe ridurre drasticamente il tasso di nitrificazione con tossicità da ammoniaca. Allora si devono mantenere le stesse condizioni di carico che si avrebbero senza l’aggiunta del percolato. Ancora una restrizione si può verificare nella fase di denitrificazione se il contenuto organico è usato come fonte di carbonio: il percolato di vecchie discariche ha basso contenuto organico biodegradabile. Il trattamento dei reflui urbani combinato con il trattamento del percolato è ormai una tecnologia collaudata e ben funzionante se l’impianto di trattamento è

㻝㻣㻝㻌 progettato e gestito accuratamente. Inoltre si evidenzia una maggiore stabilità e una maggiore funzionalità rispetto a sistemi di trattamento esclusivo del percolato.

Trattamento biologici aerobici

I lagunaggi aerobici si dimostrano sistemi semplici, economici ed affidabili, caratteristiche richieste per il trattamento del percolato. Tale tecnologia può portare a rendimenti di abbattimento del 98-99% per BOD e COD e superiori al 90% per l’ammoniaca. I lunghi tempi di ritenzione permettono uno sviluppo batterico anche a basse temperature e rimozione anche delle sostanze difficilmente biodegradabili. I trattamenti a fanghi attivi hanno tempi di ritenzione inferiori per la maggiore concentrazione di fango che comunque necessita di una successiva sedimentazione. Anche in questo caso vi sono i vantaggi della rimozione del BOD e dell’ammoniaca, che diventa parametro molto importante all’invecchiare della discarica. La gestione dell’impianto diventa difficoltosa all’invecchiare del percolato in quanto diminuiscono i carichi organici, rimangono alti i livelli di ammoniaca, varia il pH verso la basicità. Si deve pertanto considerare in maniera molto attenta le variazioni del pH, le fasi di nitrificazione e de-nitrificazione e le variazioni di temperatura. Gli impianti a dischi biologici e a letti percolatori richiedono minori consumi energetici e risultano più efficaci per la nitrificazione in presenza di biomassa adesso. Anche la temperatura può non interferire i processi perché normalmente questi impianti sono coperti.

Trattamento biologici anaerobici

I lagunaggi anaerobici sono buoni pre-trattamenti del percolato soprattutto per smorzare le punte quali-quantitative influendo positivamente sui successivi trattamenti. Garantiscono anche una buona rimozione del COD (80-90%) ma sono totalmente inefficaci nella rimozione dell’Azoto ammoniacale. I digestori anaerobici sono stati di recente oggetto di studio è si è dimostrato come temperature di 25°C consentano buone velocità di degradazione. Anche i reattori UASB permettono rendimenti di abbattimento del COD intorno al 90% con percolati giovani in ingresso con 10,000 - 20,000 mg COD/l. Il vantaggio principale di un pretrattamento o un trattamento anaerobico sono la bassa richiesta di energia. L’effluente dei processi anaerobici ha comunque residui ancora elevati di BOD5/COD (>0,3) e di COD( >1000-4000 mg/l) che spesso richiedono un successivo trattamento.

9.2.4.2.5.2 TRATTAMENTI CHIMICO-FISICI

I trattamenti di tipo chimico-fisici non costituiscono l’unità fondamentale depurativa del percolato; tuttavia le norme restrittive sugli scarichi rendono tali processi indispensabili. Infatti anche a valle di un trattamento biologico, il percolato contiene ancora alcune sostanze che ne impediscono lo smaltimento finale che potrebbe essere invece possibile mediante un ulteriore stadio di finissaggio. Una di queste tecniche di trattamento è rappresentata dalla chiariflocculazione. Si può affermare che la chiariflocculazione con sali di calcio, ferro e alluminio non è in grado di ridurre il carico organico del percolato, in particolare quando quest’ultimo risulta elevato. Buoni risultati può invece offrire sulla rimozione dei metalli della torpidità e del colore.

Una possibile spiegazione della scadente resa di tali trattamenti potrebbe risiedere nella presenza nel percolato di acidi grassi volatili a basso peso molecolare che presentano scarse caratteristiche di sedimentabilità. Solo nel caso di percolati provenienti da discariche in fase metanigena, è possibile ottenere rimozioni della sostanza organica che possono raggiungere anche il 60%. Simili risultati possono inoltre essere ottenuti anche per i composti organici alogenati. Per la riduzione del COD e

㻝㻣㻞㻌 degli AOX (Adsorbale Organic Halogen) sono applicate tecnologie quale l’adsorbimento su

carbone attivo. Per ottenere ottimi risultati è necessario ricorrere a pretrattamenti. Uno dei

principali parametri di processo da considerare è il tempo di contatto: l’esperienza indica che, a causa della complessa natura del percolato, per avere un’alta rimozione delle sostanze indesiderate risulta essere necessario un lungo tempo di contatto. Ciò porta ad avere costi di impianto più elevati compensati però da minor quantità di carbone necessaria. Studi effettuati su un sistema di trattamento a carboni attivi con pretrattamento biologico mostrano un’efficienza di rimozione del COD superiore al 94% e superiore all’85% per quanto riguarda gli alogenati.

Uno dei settori di ricerca più recenti e promettenti è rappresentato dalla filtrazione del percolato su particolari membrane. I processi a cui si fa riferimento quando si parla di separazione a membrana sono la microfiltrazione, l’ultra-fitrazione e l’osmosi inversa. In termini generali si può affermare che:

- la microfiltrazione: permette mediante l’impiego di membrane aventi un diametro dei pori

variabile tra 0,1 e 1 micron, la rimozione dei solidi sospesi non facilmente sedimentabili. L’impiego di tali membrane è risultato particolarmente efficace nella rimozione dei metalli da acque di scarico di origine industriale precedentemente soggette ad un trattamento di precipitazione chimica per la rimozione dei metalli tossici;

- l’ultrafiltrazione: trova il suo campo di applicazione con acque di scarico contenenti oli

emulsionati o contaminanti organici ad elevato peso molecolare;

- osmosi inversa: mediante l’impiego di membrane aventi un diametro di pori inferiore a

0,002 micron, è in grado di rimuovere dalle acque di scarico i solidi disciolti e i contaminati organici. Nata in tutt’altri settori l’osmosi esterna inversa è già stata applicata al trattamento dei percolati ottenendo permeati ad elevato grado di purezza, salvo il caso di percolati giovani in fase acetica. Le molecole organiche di piccola dimensione in essi contenute non riescono infatti ad essere trattenute dalla membrana e si trovano nel permeato. E’ necessario anche un pretrattamento biologico ad esempio mediante il semplice ricircolo del percolato nel corpo della discarica o trattamento a fanghi attivi.

Un altro problema può essere costituito dalla eccessiva presenza di azoto nel percolato. Si può ovviare o tramite una correzione del pH o tramite l’inserimento di un successivo ulteriore stadio di osmosi inversa. Un trattamento che da buoni risultati consiste nella combinazione della microfiltrazione e dell’osmosi inversa. Tale accoppiata consente il trattamento completo del percolato con una buona rimozione dei contaminanti sia organici che inorganici. Il primo stadio di microfiltrazione rimuove i solidi sospesi, i metalli e la durezza. Nel secondo stadio si concentra la sostanza organica residua (98%), i composti organici (97%) salvo il boro, ed i solidi disciolti (98%). Va tuttavia sottolineato che l’osmosi inversa presenta il notevole inconveniente di produrre un rifiuto liquido, il concentrato, dalle difficili caratteristiche di trattabilità. I trattamenti termici sono basati su processi di evaporazione e distillazione. Tali impianti possono poi essere corredati di ulteriore stadi di depurazione nel caso se ne presentasse la necessità. L’ovvia richiesta di energia termica può essere parzialmente soddisfatta dalla combustione del biogas prodotto in discarica. Il principale vantaggio di tale processo è la compattezza dell’impianto che in un'unica fase ed indipendentemente dal percolato, permette di ottenere alti livelli di concentrazione. Uno dei nodi principali da risolvere è la presenza dell’ammoniaca nel percolato. Si prevede quindi un abbassamento del pH, in modo da comportare il passaggio alla forma salina dell’ammoniaca gassosa. L’abbassamento del pH porta contemporaneamente all’aumento della presenza dell’acido

㻝㻣㻟㻌 carbonico che si scinde in acqua e anidride carbonica. Quest’ultima deve essere eliminata in un apposito stadio di strippaggio. Vi sono poi sistemi di trattamento che prevedono l’impiego di ozono concepiti per la disinfezione delle acque in sostituzione dei tradizionali sistemi di clorazione. La proprietà ossidante dell’ozono si esplica fondamentalmente in tre forme:

- ossidazione diretta per addizione del substrato attraverso un processo di ozonolisi; - ossidazione diretta del substrato per perdita di un atomo di ossigeno;

- ossidazione catalitica per effetto dell’ossigeno presente nell’aria ozonizzata.

Nel caso del percolato l’ozonizzazione può essere efficace nella riduzione degli alogenati e della componente biorefrattaria del COD. Sono stati inoltre sviluppati sistemi combinati ozono-raggi UV. Si realizza una ossidazione a umido in cui l’ozono reagisce con le sostanze organiche con doppio legame sul carbonio. Poiché tuttavia altre sostanze tra cui gli idrocarburi clorurati, non vengono attaccate del solo ozono, si ricorre all’accoppiamento con i raggi UV che sono invece in grado di degradarle. Come risultato delle reazioni si ottengono molecole biodegradabili, anidride carbonica e acidi minerali.

9.2.4.2.5.3 IL RICICLO DEL PERCOLATO

Tale procedimento costituisce senz'altro uno degli aspetti tecnici più importanti della progettazione e conduzione di una discarica controllata di rifiuti; esso garantisce iinfatti:

- un maggiore trasferimenti di microbi e nutrienti attraverso i rifiuti che incrementa l’attività

microbiologica e la produzione di biogas;

- la diminuzione, per effetto dei quantitativi evaporati il volume del liquame da addurre al

successivo sistema di trattamento finale;

- la diminuzione della concentrazione di alcuni inquinanti sia organici che inorganici, in

particolare l’azoto, che porta alla riduzione del carico organico totale del percolato;

- raggiungimento più rapido della fase metanigena di degradazione dei rifiuti per effetto del

conseguente incremento di umidità;

- una dinamica più rapida degli assestamenti che consente di raggiungere abbassamenti del

colmo della discarica fino al 30% in tempi rapidi;

- un inferiore tempo di monitoraggio dopo la chiusura della discarica dovuto alla più rapida

stabilizzazione dei rifiuti.