Academic literature on the topic 'Impianti trattamento rifiuti'

La combustione dei rifiuti ha sempre suscitato notevoli apprensioni e, in alcuni casi, ostilità da parte della popolazione a causa della emissione di microinquinanti organici e inorganici. Negli ultimi anni l’attenzione si è rivolta verso le frazioni più fini del materiale particellare (PM10 e PM2,5 e inferiori). La definizione di un limite alle emissioni in atmosfera, per una data tipologia di impianti industriali, deriva da considerazioni legate al ciclo tecnologico (es. uso materie prime, combustibili, modalità di conduzione, ecc.), ai sistemi di abbattimento ed anche alle modalità di conduzione dell'impianto stesso. Queste considerazioni definiscono la performance del ciclo tecnologico; tali aspetti vengono trattati nei documenti di referimento per le migliori tecniche disponibili (Best available techniques REFerence document), emanati dal gruppo europeo Integrated Pollution Prevention and Control Bureau-Direttiva 96/61/EC). Nelle determinazioni di emissioni da impianti di combustione, le alte temperature condizionano lo stato fisico di alcuni inquinanti. La scelta del metodo di misura può portare quindi a risultati diversi; nel caso del parametro materiale particellare. Nella pratica il rilevamento del materiale particellare si avvale di metodi manuali (UNICHIM, UNI EN, ISO) che prevedono una sonda di prelievo e un prelievo isocinetico. Pertanto, nell’ambito della ricerca si è proceduto ad effettuare uno studio delle metodiche fin qui esistenti in altri Paesi ed un rapporto sui dati ottenuti nelle ricerche più avanzate, e ad una definizione di procedure manuali di prelievo ed analisi in diverse frazioni granulometriche di materiale particellare da emissioni di incenerimento.
Waste combustion has always aroused great apprehension and, in some cases, hostility by population, cause of emission of organic and inorganic micro pollutants. In the last years attention has been oriented toward the particular matter’s more fine fractions (PM10 and PM2,5 and smaller). The need to define a limit for emissions in atmosphere, for a given typology of industrial plants, derive from considerations linked to the technological cycle (e.g. use of raw materials, fuels, modality conduction, etc.), to flue-gas treatment and control systems and also to working modalities of the plant. These considerations define the performance of the technological cycle; these aspects are treated in the reference documents for the best available techniques (Best available techniques REFerence document), released by the European group Integrated Pollution Prevention and Control Bureau Directive 96/61/EC). While measuring combustion plants emissions, high temperatures condition the physical state of some pollutants. For this reason the choice of measure method can lead to different results, in case of particular matter. In practice survey of particular matter is made by manual methods (UNICHIM, UNI EN, ISO) that a sampling probe and an isokinetic sampling. For this reason in the research field a study has been done of methods up to date existing in other Countries and a report on data obtained in the most advanced researches and a definition of manual procedures and analyses in different granulometric fractions of particular matter from incineration emissions.

Negli ultimi anni il territorio nazionale è stato interessato da numerosi incendi che hanno colpito i siti di stoccaggio dei rifiuti, ovvero quelle attività che svolgono la funzione di deposito, anche temporaneo, di materiali di scarto, in attesa o del trattamento ai fini del riutilizzo o del definitivo trasferimento in discariche controllate. Al fine di fronteggiare l’emergenza degli incendi nei siti di stoccaggio dei rifiuti, è necessario che i gestori degli impianti di stoccaggio e trattamento dei rifiuti si adeguino alle recenti novità normative introdotte dal Ministero dell’Ambiente mediante la Circolare n. 1121 del 21 gennaio 2019, che regolamenta la gestione del rischio di tali siti, e dal Governo, attraverso la Legge del 1° dicembre 2018, n 132, che obbliga sia la predisposizione di un “piano di emergenza interna”, sia la comunicazione al Prefetto delle informazioni necessarie a redigere il “piano di emergenza esterno”. Numerosi studi sperimentali sono stati condotti per determinare i fattori di emissione relativi alle specie di inquinanti emessi dagli incendi; tali fattori permettono di determinare, mediante un approccio analitico, la composizione dei fumi. Altri modelli matematici consentono di caratterizzare il termine sorgente, ovvero di determinare la portata, la temperatura e la velocità dei fumi. Il presente lavoro di tesi è stato sviluppato durante un tirocinio svolto presso lo Studio Associato C.L.E.A Ingegneria di Bologna. Lo scopo del presente elaborato è quello di descrivere un metodo per la valutazione delle portate di inquinanti emessi da un incendio di rifiuti, e per la caratterizzazione dei fumi di combustione, ovvero per la stima della portata complessiva dei fumi, della loro velocità e della loro temperatura.

Il lavoro presentato in questa tesi è basato principalmente sullo sfruttamento dei processi termochimici in presenza di acqua supercritica per lo smaltimento dei rifiuti. Dipendentemente dalla tipologia di questi ultimi è possibile utilizzare processi diversi per scopi diversi. Nell’ottica di una completa distruzione delle componenti inquinanti presenti nel refluo è stato preso in considerazione un trattamento di ossidazione in acqua supercritica (SCWO); se invece l’obiettivo è quello di valorizzare uno scarto è possibile sfruttare il processo di gassificazione in acqua supercritica (SCWG). Dopo una breve introduzione per inquadrare il problema dei rifiuti con gli attuali metodi di trattamento e classificare i vari processi termochimici per il loro smaltimento, verranno analizzati in dettaglio i due processi sfruttati nei sistemi utilizzati per le prove sperimentali e quelli progettati nell’ottica di uno scale-up industriale. Su scala di laboratorio sono stati utilizzati dei reattori con volumi ridotti all’interno di configurazioni create appositamente per risultare compatibili fra loro e modificabili in funzione delle necessità e del miglioramento delle prestazioni. Le prove sperimentali sono state effettuate su percolato di discarica con l’obiettivo di sviluppare un impianto pilota per il suo trattamento direttamente nel centro di raccolta in cui viene prodotto. L’esperienza maturata ha permesso di scegliere le configurazioni ottimali per un trattamento ossidativo efficiente e sostenibile mediante l’utilizzo di acqua supercritica. Lo studio di progettazione è affiancato da una preliminare analisi del ciclo di vita, relativa ad un impianto pilota sperimentale, al fine di porre le basi per una più completa valutazione da redigere in caso di futuri sviluppi. La possibilità di valorizzare i rifiuti è stata anche studiata utilizzando un innovativo reattore combinato brevettato da Archimede s.r.l. in collaborazione con il gruppo di ricerca di Impianti Chimici e Biochimici dell’Università degli studi di Palermo. In esso vengono integrati sinergicamente i processi di ossidazione e gassificazione in acqua supercritica. È stato quindi progettato e costruito un sistema per effettuare delle prove sperimentali su scala di laboratorio. Nel capitolo finale verrà esposto un uso alternativo dei processi ossidativi approfondito durante il periodo di studio presso il Politecnico Federale di Zurigo. La generazione di calore è sfruttabile nei sistemi di perforazione del suolo mediante il fenomeno di spallazione termica associato alla convenzionale metodologia meccanica. Si sono quindi analizzate le condizioni necessarie e correlate all’utilizzo di combustibile e comburente liquidi per agevolarne il trasporto all’interno dei sistemi di perforazione. Sono state quindi selezionate le due migliori proposte ed effettuati dei test sperimentali.

L’obiettivo di questo lavoro di dottorato è quello di valutare le maggiori opportunità di recupero energetico rappresentate dall’introduzione, nella legislazione italiana in materia di rifiuti, dei combustibili solidi secondari (CSS, definiti nella normativa comunitaria SRF, Solid Recovered Fuel) derivanti dai flussi di rifiuti in uscita da impianti di trattamento meccanico biologico. In particolare sono stati valutati tre flussi di rifiuti in uscita da due impianti di trattamento meccanico biologico operativi nella città di Roma, in termini di campionamento, classificazione e specificazione dei combustibili solidi secondari (CSS) previste dalle rispettive norme UNI. Il primo di questi flussi attualmente viene definito come combustibile derivato da rifiuti (CDR, definito nella normativa comunitaria RDF, Refuse Derived Fuel) sulla base delle norme UNI 9903 (2004); gli altri due, costituenti flussi di scarto, sono definiti scarti pesanti e scarti di raffinazione i quali entrambi, allo stato attuale, vengono conferiti in discarica. Tali considerazioni derivano dal fatto che la nuova norma sui combustibili solidi secondari ammette 125 possibili classi di CSS contro le sole 2 previste dalla precedente norma sul CDR, quindi l’obiettivo è stato di valutare se tali flussi possano essere sottratti al conferimento in discarica per poter essere valorizzati in impianti termici di incenerimento rifiuti (noti anche in letteratura come impianti Waste to Energy, WtE). In un primo momento è stata effettuata una prima classificazione del flusso da CDR in termini di CSS sulla base dei dati storici disponibili per i due impianti rappresentati dalle analisi fatte per il CDR, come ammette la stessa norma UNI relativa ai combustibili solidi secondari. È stata successivamente predisposta una metodica di campionamento propria rispondente alla norma UNI e calibrata sugli impianti oggetto di studio. Dall’applicazione della metodica di campionamento presso tali impianti, è stata effettuata una prima classificazione dei flussi in termini di combustibili solidi secondari; è stata inoltre valutata la rispondenza, in termini di parametri di classificazione e specificazione di tali flussi di rifiuti in uscita, alla norma relativa alla cessazione di qualifica di rifiuto (concetto noto in letteratura come End of Waste, EoW) definita dal Decreto Ministeriale n. 22 del 14/2/2013 relativo al combustibile solido secondario definito come CSS-combustibile. I risultati ottenuti mostrano che il potere calorifico inferiore (PCI) del flusso da frazione leggera (ex flusso CDR), calcolato sui campioni analizzati risulta sempre inferiore a quello ottenuto dalle elaborazioni relative ai dati storici. Per spiegare tali differenze, è stato quindi investigato il possibile ruolo delle diverse frazioni granulometriche (frazione più fine ϕ ≤ 2 mm e più grossolana ϕ > 2 mm) nelle fasi di classificazione e specificazione. È stato inoltre ipotizzato un accorpamento dei flussi in uscita ed effettuata una classificazione e specificazione degli stessi quali combustibili solidi secondari CSS. È stata quindi valutata la possibile gestione e valorizzazione dei flussi in uscita dagli impianti di trattamento meccanico biologico dei rifiuti urbani residuali da raccolta differenziata.

Il processo di digestione anaerobica dei rifiuti solidi urbani, è una tecnologia che si basa sul duplice concetto di riduzione dei rifiuti e recupero energetico. La ricerca di nuovi vettori energetici ha portato recentemente allo sviluppo di nuove tecnologie che si basano sulla produzione biologica di idrogeno utilizzando substrati organici, mediante processi di tipo fotosintetici o fermentativi. Questo lavoro di dottorato ha come obiettivo l’ottimizzazione del processo di digestione anaerobica termofila a fasi separate finalizzato alla produzione di bio-idrogeno, ottenuto nella prima fase del processo (fermentazione), e biogas ottenuto nella seconda fase di trattamento dell’effluente idrolizzato. Punto chiave del lavoro è l’applicabilità in piena scala dell’intero processo, infatti si è scelto di agire su parametri facilmente modificabili e che non comportino ulteriori spese di esercizio. Oltre a questo aspetto, nel lavoro di tesi è stata considerata anche la qualità dell’effluente da digestione anaerobica di rifiuti organici, testata mediante prove di Indice Respirometrico Dinamico e mediante la misura del potenziale di biometanizzazione.
The anaerobic digestion process is a well-known technology for organic waste treatment, and it met the necessity to treat wastes and recover energy from renewable sources. Recently, the urgent necessity of new energy vectors drove the scientific research to biological hydrogen production technology, through photosynthetic and fermentative processes. This PhD thesis deals with the optimization of a two-phase thermophilic anaerobic digestion process treating organic waste for hydrogen and methane production. Nor physical neither chemical pretreatment were used to treat the inoculum or the substrates in order to optimize the process for a sustainable scale-up. It was further verified the biologic stability of the digested material by means of aerobic tests, based on the dynamic respirometric index (DRI), where the oxygen uptake rate by the substrate was continuously monitored, and anaerobic tests that were based on the biochemical methane potential (BMP), where the biogas produced by digestate in long-term batch tests, was measured. These values can be used to define the stability of the reactors effluent to verify the possibility to reduce the treatment time

Il presente lavoro di tesi è stato sviluppato durante un tirocinio svolto presso lo Studio di Ingegneria “Zoppellari & Associati S.r.l” di Bologna. Lo scopo di questo elaborato è quello di delineare una procedura per la modellazione dello sviluppo e della dispersione dei fumi in atmosfera a seguito di incendi all’aperto. Dopo il Capitolo 1, avente carattere introduttivo, il Capitolo 2 fornisce il quadro normativo relativo alla classificazione dei rifiuti. Successivamente, nel Capitolo 3 si riporta una descrizione del metodo dei fattori di emissione per la stima della composizione dei fumi; sono mostrati i fattori di emissione per i rifiuti solidi urbani, per gli pneumatici, per i teli plastici agricoli, per i materiali plastici, per la carta, per i rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) e per i liquidi idrocarburici. Il Capitolo 4 è dedicato alla caratterizzazione del termine sorgente di un incendio all’aperto. Il calcolo della potenza termica rilasciata viene effettuato tramite il modello basato sulla “burning rate” e tramite il modello basato sull’andamento temporale della potenza termica; la portata massica e la temperatura dei fumi sono stimabili tramite il modello del pennacchio ideale ed il modello matematico implementato nel software FDS (Fire Dynamics Simulator), entrambi applicabili ad incendi che coinvolgono sia combustibili liquidi che solidi, e tramite 3 modelli sperimentali: il modello di Heskestad, di McCaffrey e di Thomas, utilizzabili solo nel caso di combustibili liquidi. Nel Capitolo 5 viene fornita una descrizione del software ALOFT-FT 3.10 che modella la dispersione dei fumi derivanti da un incendio all’aperto. Il Capitolo 6 è dedicato al caso di studio al quale si sono applicati alcuni dei modelli presentati nei capitoli 3, 4 e 5. Il Capitolo 7, infine, riassume le diverse fasi della procedura che consente di modellare lo sviluppo e la dispersione dei fumi e contiene le considerazioni conclusive.

La frequenza di incendi negli impianti di trattamento dei rifiuti e i numerosi interventi dei Vigili del Fuoco, hanno richiamato l’attenzione sulla sicurezza. L'incendio di rifiuti causa una notevole quantità di fumi che si disperdono in atmosfera. Il pennacchio può interessare ampie aree esterne agli impianti, evidenziando l’esigenza di modellare la dispersione dei fumi, al fine di pianificare opportunamente l’emergenza delle suddette aree. Di recente è stata introdotta una linea guida per la valutazione del rischio generato da incendi, al fine della predisposizione del piano di emergenza esterno per gli impianti di trattamento rifiuti. Tale norma consente di “standardizzare” le valutazioni delle aree di impatto, precedentemente determinate con modellazione matematica. L'elaborato di tesi è stato sviluppato presso lo Studio di Ingegneria “Zoppellari & Gollini Associati S.r.l.”. Scopo dell'elaborato è l’analisi di 2 software per la simulazione degli incendi e della dispersione dei fumi in atmosfera, e l’applicazione della linea guida. Il Capitolo 1 è l'introduzione. Il Capitolo 2 presenta il quadro normativo relativo al piano di emergenza esterno e alla valutazione del rischio negli impianti, e descrive il metodo ad indici suggerito dalla norma. Il Capitolo 3 descrive due software per la modellazione degli indici e della dispersione dei fumi: ALOFT-FT e EFFECTS. Il Capitolo 4 descrive l’azienda assunta come caso di studio, i 2 possibili scenari di incendio e le caratteristiche dell’impianto. Il Capitolo 5 è dedicato all’applicazione del metodo ad indici al caso di studio. Il Capitolo 6 è dedicato all’applicazione dei software per la dispersione dei fumi, all’analisi comparativa dei risultati ed al confronto tra i dati disponibili nella letteratura tecnica e i risultati dal software EFFECTS. Il Capitolo 7 è dedicato all’analisi comparativa dei risultati ottenuti mediante il programma EFFECTS e il metodo ad indici. Il Capitolo 8 contiene le conclusioni.

Lo scopo di questo studio è quello di valutare come sono variati gli impatti dell’impianto di compostaggio Romagna Compost a seguito dell’intervento di ampliamento e adeguamento, che ha portato ad un’evoluzione impiantistica notevole: dal processo di compostaggio tradizionale ad un sistema integrato anaerobico-aerobico. Per fare ciò si è scelto di utilizzare la metodologia di valutazione del ciclo di vita Life Cycle Assessment (LCA). Il vantaggio di questa analisi, è quello di riuscire a considerare tutti gli aspetti del ciclo di vita dei diversi sotto-processi considerati, dal compostaggio vero e proprio, all’utilizzo di reagenti, combustibili e materiali ausiliari, dal trasporto e smaltimento dei flussi di rifiuti finali al recupero energetico. A tal proposito si è rivelata utile una ricerca bibliografica per individuare studi LCA applicati al campo d’interesse.Inoltre, è stato effettuato un riesame delle tecnologie utilizzate negli impianti di recupero dei rifiuti organici e del concetto di Best Available Techniques (BAT). Mediante l’analisi di inventario, è stato studiato in maniera approfondita l’impianto e le attività svolte al suo interno. Per quanto riguarda la valutazione degli impatti, eseguita con il metodo Recipe 2014, è stato preso in esame il periodo temporale dal 2007 al 2013, esaminando tutti gli anni di funzionamento. Nello specifico, ci si è posto l’obiettivo di valutare se e quanto l’introduzione del sistema di recupero energetico abbia portato ad un reale miglioramento del processo con una diminuzione complessiva degli impatti. Nella seconda fase dello studio, sono stati estesi i confini del sistema per valutare gli impatti associati al trasporto del rifiuto dal luogo di raccolta all’impianto Romagna Compost e alla diversa gestione dei rifiuti nell’ambito nazionale. La modellazione è stata effettuata con il programma di calcolo SimaPro e il database Ecoinvent, Infine, per convalidare i dati ottenuti è stato effettuata un’analisi di incertezza mediante il metodo Monte Carlo.

In questa tesi è analizzato il progetto di un nuovo impianto per la gestione di rifiuti provenienti da attività industriali, focalizzando l’attenzione sul sistema centralizzato di trattamento aria poiché ne rappresenta la principale sorgente di emissioni atmosferiche. Tale sistema tratta le correnti aspirate dalle diverse unità della piattaforma, contenenti polveri e COV, tramite scrubber e/o biofiltri. Sulla base dei dati di progetto relativi ai livelli di contaminazione delle correnti in ingresso al sistema e alle prestazioni garantite per le apparecchiature installate, vengono calcolate le emissioni dai due camini S1 ed S2, variabili nell’arco della giornata. In seguito, sono applicati i software MMS Calpuff e MMS RunAnalyzer per modellare i fenomeni di trasporto e dispersione degli inquinanti in atmosfera e stimare le concentrazioni medie nel nuovo scenario. Lo scopo è verificare la conformità dell’impianto alla normativa ambientale vigente, nonché individuare quali fattori possono determinare un aumento delle concentrazioni di contaminanti in aria, con conseguente pericolo per la salute umana.