Trattamento Percolato

Sepra propone svariate soluzioni tecnologiche per la purificazione dei percolati da discarica, compostaggio.

La produzione di percolato, nelle discariche RSU (rifiuti solidi urbani), è il risultato di fenomeni di infiltrazione e di lisciviazione.

Il percolato, costituito da un elevato carico di elementi che possono essere considerati nutrienti quali azoto e fosforo, ma anche idrocarburi e metalli pesanti, ammoniaca, COD, metalli pesanti, Salinità (cloruri e solfati).

Il D.Lgs. n. 36/2003, relativo alla gestione delle discariche, fornisce (art. 2 lettera m) la più recente definizione di percolato, quale “liquido che si origina prevalentemente dall’infiltrazione di acque nella massa dei rifiuti o dalla decomposizione degli stessi”.

Tale miscela liquida infatti si origina per mezzo delle reazioni chimiche, fisiche e biologiche, che s’instaurano all’interno del corpo discarica in funzione della composizione dei rifiuti e del regime idrico della discarica stessa.

L’impianto di trattamento percolato di discarica ha finalità di depurare tale liquido per lo scarico in acque superficiali fino ai limiti di concentrazione definiti alla tab. 3 del D. Lgs. 152/2008. La tecnologia di base utilizzata è quella della filtrazione tangenziale a membrana, che eventualmente viene coadiuvata da un trattamento biologico. Membrane per filtrazione tangenziale, scoperte nel 1959 e inizialmente utilizzate nel campo della dissalazione, hanno oggi raggiunto un grado di sofisticazione tale da essere applicate in molteplici utilizzi: trattamento acque di scarico, fluidi di processo, intermedi farmaceutici, ecc.Il grado di filtrazione dipenderà dalla combinazione fra la dimensione dei pori della membrana e le caratteristiche chimiche del fluido da trattare. La filtrazione a membrana si può dividere nelle quattro seguenti categorie in funzione della dimensione delle sostanze separate:

• OSMOSI INVERSA O IPERFILTRAZIONE (RO)
• NANOFILTRAZIONE (NF)
• ULTRAFILTRAZIONE (UF)
• MICROFILTRAZIONE (MF)

Le differenze tra i diversi tipi di membrana stanno nelle dimensioni dei pori e nelle caratteristiche del materiale, nelle membrane dell’osmosi inversa i pori sono i più piccoli. In ogni caso il liquido trattato viene separato in due frazioni: una detta permeato che ha attraversato la membrana ed una detta concentrato che invece non ha attraversato la membrana. Questa seconda frazione viene asportata in continuo per garantire un effetto “autopulente” sulla superficie della membrana. L'impianto di trattamento percolato è costruito in base alla logica del trattamento a barriera multipla, per garantire una maggiore sicurezza nel conseguimento dell'obiettivo di qualità dell'acqua purificata; esso è quindi costituito da quattro principali sezioni:

1) Vasca di stoccaggio ed equalizzazione

Tale vasca ha la funzione di garantire una adeguata capacità di accumulo per far fronte a fermate provvisorie dell'impianto per manutenzioni ordinarie e straordinarie ed al tempo stesso di garantire l'equalizzazione del refluo. Ciò rende più uniformi nel tempo le concentrazioni in ingresso alla seguente sezione di trattamento.

2) Sezione di aerazione e ossidazione biologica.

Nel caso di elevato rapporto BOD/COD (es. discariche "giovani"), il percolato viene prefiltrato su di un filtro grossolano ed alimentato ad una vasca di aerazione/ossidazione biologica; l’immissione di aria per mezzo di un sistema basato su eiettori ed ugelli miscelatori permette inoltre una parziale stabilizzazione del refluo e la trasformazione di parte dell’ammoniaca in nitrato, più facilmente trattenibile dalle seguenti membrane di osmosi inversa. Inoltre la parte di inquinanti organici più facilmente biodegradabile viene degradata a composti non inquinanti (CO2 ed acqua). La biomassa in eccesso può essere ricircolata alla discarica dove completa i processi di stabilizzazione naturale (prevalentemente digestione anaerobica).Questa sezione di trattamento può essere bypassata nel caso di percolato contenente una quantità trascurabile di sostanza biodegradabile. In tal caso la vasca svolge solamente funzione di accumulo e di omogeneizzazione.

3) Sezione di ultrafiltrazione (UF)

In tale sezione d’impianto si effettua una filtrazione molto spinta (i pori delle membrane hanno diametro nell'ordine di 0,01 micron) e quindi si garantisce una buona chiarificazione del refluo, necessaria ai fini di un corretto funzionamento dello stadio successivo di osmosi inversa. Inoltre l'ultrafiltrazione costituisce una barriera totale nei confronti del fango biologico, dei colloidi e delle macromolecole, che restano nella vasca di ossidazione completando i processi biologici che qui avvengono.L'ultrafiltrazione viene condotta per mezzo di membrane tubolari (polimeriche o ceramiche) in regime di filtrazione tangenziale.

4) Concentrazione su membrane di osmosi inversa (OI) polimeriche a spirale avvolta

Tale sezione di dissalazione sarà a doppio stadio e doppio passaggio per garantire il più elevato rapporto di concentrazione possibile ed al tempo stesso ottenere un permeato di elevata qualità (scaricabile in acque superficiali conformemente alla tab. 3 del D. Lgs. 152/2008). Il filtrato del primo passaggio di osmosi inversa viene infatti rifiltrato su membrane ad altissima reiezione. L'ottenimento di una quantità ridotta di concentrato da ricircolare in discarica in accordo alle normative vigenti (vedere ad esempio Dlgs 13 gennaio 2003, attuazione della Direttiva 1999/31/CE relativa alle discariche di rifiuti) ottimizza questo ricupero. In relazione a quanto sopra esposto si sottolinea come la recente normativa incentivi il trattamento dei percolati in loco e sottolinei come i concentrati da essi derivanti, in quanto assimilabili al rifiuto già presente nella discarica, debbano primariamente essere destinati al riciclo nella discarica stessa, con ovvi vantaggi:

• assestamento accelerato della discarica;
• produzione di biogas più ricco in metano, particolarmente utile nei casi in cui tale biogas venga ricuperato ai fini energetici;
• mantenimento dei componenti inquinanti all'interno della discarica.

Si può affermare, anche in base a numerose esperienze sul campo, che il riciclo del concentrato in discarica è sostenibile nel lungo termine in quanto non si fa altro che riportare sul rifiuto i componenti che da esso provengono. Molti dei sali vengono depositati nella matrice del rifiuto in quanto poco solubili (es. solfato di calcio) o vengono incorporati nel ciclo vitale della discarica (es. alcalinità, sali azotati, ecc.).
La quantità di percolato trattato giornalmente viene determinata valutando da serie storiche i dati di produzione percolato relativi alle diverse stagioni ed ai periodi di diversa piovosità. Per quanto riguarda le caratteristiche del percolato grezzo, si fa pure fatto riferimento a dati recenti ed a dati storici, per i quali sono normalmente disponibili analisi dettagliate. In ogni caso, per far fronte alla variabilità quali-quantitativa del percolato, si prevede a monte dell'impianto l'installazione di una vasca di omogeneizzazione e stoccaggio. Essa consente di costituire un adeguato polmone atto a gestire situazioni impreviste (es. piovosità eccezionale, manutenzioni straordinarie impianto di trattamento, ecc.). Il trattamento su più sezioni consente di ottimizzare in ciascun passaggio la rimozione di contaminanti specifici, al tempo stesso rendendo più semplice la gestione. Il trattamento finale con membrane di osmosi inversa, infatti, che è il più spinto e che quindi più garantisce la qualità finale dell'acqua trattata, risulta “protetto” dalle sezioni a monte e non viene influenzato dai macrocontaminanti. Segnaliamo ancora come l'approccio a barriera multipla consenta di ottimizzare in ogni sezione la rimozione dei diversi tipi di contaminanti:

• nella fase biologica si eliminano i composti più facilmente biodegradabili ed una parte dell'ammoniaca
• per mezzo delle membrane di ultrafiltrazione si trattengono colloidi e macromolecole;
• per mezzo delle membrane di osmosi inversa si eliminano metalli e sali disciolti, oltre ai composti organici a basso peso molecolare.

L'integrità delle membrane di osmosi inversa, che rappresentano il componente più delicato del sistema, viene controllata in continuo per mezzo di un'analisi della conducibilità nei diversi punti dell'impianto. Un improvviso incremento di conducibilità segnala un problema generalmente collegato a fratture meccaniche del setto filtrante

Disposizione apparecchiature

Gli impianti tecnici vengono premontati su skid ed alloggiati all'interno di strutture fisse o di container da 20' in modo da facilitare l'installazione e garantirne la protezione da accesso non autorizzato. Container e modulo di ultrafiltrazione sono posizionati su di una platea in cemento, addossata alle vasche di ossidazione e di stoccaggio.

Per dare un idea, le caratteristiche tipiche del percolato tal quale trattato con questi sistemi:

• alti valori di BOD5 (>15.000 mg/l); 
• alti rapporti BOD5/COD (>0,7);
• pH in campo acido (5−6);
• NH3 (500−1000 mg/l) derivante dall’idrolisi e dalla fermentazione deicomposti proteici;
• odore sgradevole.  
  

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