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MESSA IN SICUREZZA DI VECCHIE DISCARICHE IL METODO
GEOFLUID – “I siti contaminati, problematiche di bonifica” 04 ottobre 2006 MESSA IN SICUREZZA DI VECCHIE DISCARICHE CON INTERVENTI DI BIOINSUFFLAZIONE AEROBICA: IL METODO BIOPUSTER® F. Seelmann, P. Manenti Bilfinger + Berger Ambiente Srl, Verona In Bilfinger + Berger Ambiente Srl collaborazione Via E. Fermi 13/A 37135 Verona con: ARGE Bio-Puster DISCARICHE NON CONTROLLATE PROBLEMA ATTUALE Dislocazione sul territorio italiano •10.000 siti contaminati • 5.000 discariche abusive F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® MOTIVI DI INTERVENTO L’analisi è stata condotta su 77 discariche con volume > 10.000 m3 a livello mondiale, sottoposte a trattamenti. 30% 25% 20% 15% motivi superiori (19 %) prevenzione pericolo (28 %) 3 utilizzo (33 %) 1 2 interventi diretti (29 %) costi (8 %) 10% 5% pr og et to in di on co da st zi ru on zi e on pr e og es ra te m tic m pr at a ot a am ez io b ne ie nt ac al qu e a pr di ot fa ez ld io a ne ci pe tta rd di ita pr ni ot d is ez ta io au bi ne m lit en an à to tin vo ce lu nd m io e pr di od sc m uz ar an io ic ut n a e en d zi 'e on ne e rg st ia r es ao te rd ns in io ar ne si ia st di em sc rid az ar uz io ic io n a e ne s ca co rp st at ip a os tm or te m 0% La percentuale complessiva >100% risulta dal fatto che di solito non vi era un motivo determinante, ma spesso una combinazione degli stessi F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® CONTAMINAZIONE DISCARICHE Le principali problematiche causate dalle discariche (non controllate) sono conseguenti alle condizioni di anossia che si sviluppano all’interno del corpo rifiuti e che fra l’altro causano: 9 Produzione di biogas (princip. CH4) 9 Percolato 9 Composti maleodoranti 9 Degradazione anaerobica, estremamente lenta Necessità di modificare, da anaerobico ad aerobico, il processo di conversione della sostanza organica biodegradabile contenuta nei rifiuti come F. M.K. Seelmann G. Fasolato ? Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® TECNOLOGIE DI INTERVENTO Le diverse tecnologie nell’ambito generale di intervento per siti contaminati possono essere classificate in funzione di: Obiettivi principali • Contenimento • Trattamento Localizzazione • In situ (on site) • Ex situ (on site) • Ex situ (off site) F. M.K. Seelmann G. Fasolato Processi utilizzati • Fisico • Chimico • Biologico • Termico Interventi sul posto senza movimentazione del terreno Trattamenti sul posto con impianti mobili previa estrazione del terreno Trattamenti in impianti fissi disponibili altrove Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® PRINCIPALI INTERVENTI PER DISCARICHE Rimozione ed allontanamento Messa in sicurezza Trattamenti in situ e on site I principali interventi per la bonifica e/o messa in sicurezza di vecchie discariche (siano solo RSU o miste RSU / rifiuti industriali) sono caratterizzati dai singoli o dall’insieme dei seguenti interventi F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® RIMOZIONE ED ALLONTANAMENTO CARATTERISTICHE Intervento di rimozione controllata, successivo trattamento e conferimento materiali in altro sito VANTAGGI Completa rimozione inquinante Versatilità rispetto alla tipologia inquinante SVANTAGGI Costi elevati Misure di sicurezza (ambiente, operatori, popolazione) F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® MESSA IN SICUREZZA F. M.K. Seelmann G. Fasolato CARATTERISTICHE Consente di isolare il contaminante per evitare (o meglio ritardare) la diffusione del contaminante nell’ambiente circostante VANTAGGI Costi contenuti solo per interventi di piccole dimensioni SVANTAGGI Non elimina l’origine del problema Necessita di monitoraggi e di controlli continui Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® TRATTAMENTI IN SITU E ON SITE Gli interventi “in situ”, possono essere così suddivisi: • Interventi estrattivi attraverso processi chimici-fisici e/o termici (estrazione di vapori, lavaggio chimico, desorbimento termico ecc.) • Interventi di stabilizzazione e solidificazione (ad iniezione e a trivellazione) • Interventi di biorisanamento (bioflushing, biosparging, bioventing e simili) F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® CONFIGURAZIONE DEL SISTEMA BIOPUSTER ® L’impianto è costituito da due unità operanti in parallelo Unità di compressione ad iniezione della miscela ariaossigeno, e relative lance di iniezione Unità di estrazione, con pompa da vuoto, lance di estrazione e rete di tubazioni e sistema filtrante compressore serbatoio ossigeno camera di miscelazione pompa per vuoto biofiltro lancia d‘aspirazione valvola lancia di pressione suolo contaminato e/orifiuti F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® COMPONENTI IMPIANTISTICHE Le componenti chiave di tale sistema sono: Le valvole che permettono l’iniezione impulsiva dell’aria nel corpo rifiuti e la cui regolazione consente di variare gli intervalli di insufflazione e la stessa miscelazione di ossigeno Apparato di aspirazione la cui capacità è almeno del 30% superiore alla capacità d’insufflaggio e che evita la fuoriuscita occasionale di gas Sistema di filtrazione (carboni attivi e/o biofiltrazione) che consente di trattare e depurare l’aria estratta dal sottosuolo Posizionamento Realizzato mediante una configurazione a maglia regolare, la cui dimensione è comunque funzione delle caratteristiche e della profondità del materiale da trattare Le componenti sono progettate per essere rapidamente trasportate, installate e spostate F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® TIPOLOGIA DI RIFIUTI TRATTATI Trattamenti con BIOPUSTER® (stima in m3) RSU, terreni contaminati e rifiuti pericolosi 32% RSU e rifiuti industriali 22% RSU, terreni contaminati e inerti 12% inerti e RSU 22% RSU 12% Più di 4.000.000 m3 di rifiuti complessivamente trattati F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® ESEMPIO DI DISPOSIZIONE IMPIANTO Confine discarica LINEE BLU sono tubazioni di mandata aria LINEE ROSSE sono tubazioni di aspirazione P= lance di mandata S= lance di aspirazione AERAZIONE • L’aerazione della massa di rifiuti consente • Accelerare i processi di degradazione • Migliorare in tempi brevi stabilità biologica • Abbattere potenziale inquinante • Rimuovere biogas presente • Produrre composti di reazione inerti • Tecnologie di trattamento Soil Vapor Extraction Bioventing, Airflow (Cossu et al., 2002b) BIOPUSTER® • Combinazione delle tecnologie precedenti (SVE e BV) • Originale processo di insufflaggio a “colpo d’ariete” F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® INSUFFLAGGIO ED ESTRAZIONE Nel SVE e BV, a causa della bassa pressione del gas raggiungibile (0,1 – 0,2 bar) si ottiene scambio di gas solo convettivo Nel BIOPUSTER®, si producono con singoli impulsi onde d’urto che escono alla velocità del suono dalla punta della lancia di immissione Vantaggi • Fenomeni di trasporto dei contaminanti per meccanismi di advezione e dispersione fluidodinamica • La forte pressione consente l’aerazione anche nelle zone più compatte del corpo rifiuti • La caratteristica modalità pulsante (pulsing) aumenta l’effetto di miscelazione F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® BIODEGRADAZIONE Per agevolare ed incrementare le cinetiche di degradazione Viene inserita aria arricchita di ossigeno Le concentrazioni variano fino ad arrivare ad una concentrazione max del 20% Vengono solitamente addizionati nutrienti ed altri additivi (spesso sono aggiunti anche emulsionanti appropriati per liberare i composti legati alle particelle colloidali) Si procede all’eventuale aggiustamento del pH, condizionando le condizioni di crescita degli eventuali microrganismi Solitamente, si ottiene un significativo incremento delle popolazioni microbiche F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® ABBATTIMENTO GAS Concentrazione di gas metano Dopo All’inizio 19 giorni del ditrattamento trattamento Valori relativi alla presenza di CH4 [Vol.-%] F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® CONTROLLO DEL PROCESSO Durante il trattamento vengono eseguite misurazioni di gas nell’aria aspirata dal sottosuolo • per ciascuna lancia di aspirazione • con cadenza settimanale Concentrazione di CO2 e CH4 e temperatura nell'aria aspirata dal suolo 4,0 40 temperatura 2,0 20 10 1,0 CH4 Data (mesi) 0,0 F. M.K. Seelmann G. Fasolato 9 ge n9 -9 8 di c no v98 98 ot t- se t -9 8 8 ag o9 lu g98 gi u98 98 m ag - ap r -9 8 0 CH4 (Vol.-%) 3,0 30 CO2 (Vol.-%) Temperatura (°C) CO2 Esempio di stabilizzazione dicarica RSU a Feldbach, Austria Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® TEMPI DI APPLICAZIONE E’ possibile quindi avere un preciso quadro sull’andamento del processo degradativo nel tempo Situazione di attenuazione dei processi di degradazione aerobica Fase di pieno sviluppo processo biologico Concentrazione di CO2 e CH4 e temperatura nell'aria aspirata dal suolo 4,0 CO2 30 3,0 temperatura 20 10 2,0 1,0 CH4 Data (mesi) 9 ge n9 -9 8 di c -9 8 no v 98 ot t- se t -9 8 8 ag o9 gi u98 lu g98 ag - 98 0,0 m ap r -9 8 0 F. M.K. Seelmann G. Fasolato CO 2 (Vol.-%) CH 4 (Vol.-%) Temperatura (°C) 40 Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® RENDIMENTI DI STABILIZZAZIONE stabilizzazione completa Stabilizzazione [%] 100% 80% post biopuster 60% rendimento del trattamento BIOPUSTER 40% 20% 0% 0 150 300 450 600 750 900 Giorni di trattamento L’aerazione attraverso BIOPUSTER® conviene fino raggiungimento di livelli di stabilizzazione a progresso rapido In una seconda fase conviene utilizzare sistemi meno costosi: • insufflaggio continuo e a bassa pressione; • diminuire l’impiego di ossigeno. F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® al VANTAGGI • Assenza di operazioni di scavo e movimentazione materiale • Possibilità di intervento anche a profondità elevate • Minori vincoli connessi ad infrastrutture esistenti • Limitato impatto apparecchiature di intervento • Coesistenza attività produttive limitrofe • Ridotta esposizione alle sostanze inquinanti e limitato rischio igienico sanitario • Costi limitati rispetto alle operazioni di scavo e movimentazione F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® LIMITAZIONI in caso di discariche non controllate Monitoraggio continuo ed adattamento del trattamento alla evoluzione della “risposta” Necessità di interventi particolari su “hot spots” non sensibili al trattamento Durata di intervento condizionata dalla “risposta” del corpo dei rifiuti al trattamento Difficoltà di previsione dei costi F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® FASI DI INTERVENTO RADICALE C a r a tte r iz z a z io n e d e l c o rp o rifiu ti In d iv id u a z io n e d e i tip i d i rifiu ti, q u a n tità e lo c a liz z a z io n e 1. Caratterizzazione del corpo rifiuti R is c h io S tu d io d i fa ttib ilità e p ia n o d i s ic u r e z z a 2. Studio di fattibilità e piano di sicurezza P ro te z io n e a m b ie n ta le , s ic u r e z z a e p r o te z io n e d e i c itta d in i Fuoco G a s /P o lv e r i P e r c o la to D is c a r ic a p e r in e r t i M o n ito ra g g io m e d ic in a li P ro n to S o c c o rs o D is c a r ic a p e r r if iu t i in d u s tr ia li D is c a r ic a p e r R S U M e s s a in s ic u re z z a te m p o r a n e a b a r r ie r a id r a u lic a 3. Messa in sicurezza temporanea C o n tr o llo d e lla m ig r a z io n e liq u id a d e i c o n ta m in a n ti C o n fin a m e n to ( d ia fra m m a ) C o p e r tu r a ( s c h iu m a , te li, in e r ti) (confinamenti verticali, barriere idrauliche) A c q u a d i fa ld a S ta b iliz z a z io n e b io lo g ic a + A e r a z io n e d e l c o r p o r ifiu ti p e r l'e lim in a z io n e d e i g a s to s s ic i e c a n c e r o g e n i T ra tta m e n to G a s S ta to a n a e ro b ic o → A e r o b ic o + A e r a z io n e 4. Stabilizzazione biologica (aerazione ed aspirazione con trattamento) U lte r io r i s is te m i d i m e s s a in s ic u r e z z a P ro te z io n e d a m a te r ia li e s p lo s iv i e to s s ic i C o n fin a m e n to S o lid ific a z io n e D r e n a g g io N2 C o n g e la m e n to In c a p s u la m e n to 5. Ulteriori sistemi di sicurezza (drenaggi, confin., confin., incaps., incaps., solidif., solidif., congel.) congel.) A p e r tu r a d e l c o r p o r ifiu ti e r im o z io n e d e g li s te s s i 6. Apertura corpo rifiuti + rimozione F r a n tu m a z io n e e s e p a r a z io n e d e i rifiu ti in fr a z io n i p r e d e fin ite 7. Frantumazione e separazione rifiuti (in frazioni predefinite) C a r a tte r iz z a z io n e c h im ic a In d iv id u a z io n e d e l s u c c e s s iv o tra tta m e n to e /o s m a ltim e n to 8. Caratterizzazione chimica P e ak 100 100 e lu a to e p e r c o la to 100 G as 100 100 100 100 100 (eluato e percolato, sost. solide, gas) 100 S o s ta n z e s o lid e 100 100 100 100 T r a tta m e n to s p e c ific o p e r il s u c c e s s iv o tr a tta m e n to e /o s m a ltim e n to P r o d . te r r ic c io R ic ic la g g io C o m p o s ta g g io F. M.K. Seelmann G. Fasolato R e c u p e r o e n e r g e tic o S m a ltim e n to c o n tr o lla to in d is c a r ic a D e c o n ta m in a z io n e in d u s tria le In c e n e r im e n to 9. Trattamento e/o smaltimento (riciclaggio, compost., compost., recupero energ. energ. ecc.) Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “WIENER NEUDORF” Caratteristiche discarica • ex cava di ghiaia • composto da n°2 aree: “N39 Campo sportivo“ „N37 Discarica“ F. M.K. Seelmann G. Fasolato • profondità: fino a 9 m sotto liv. falda • sottosuolo: ghiaia sabbiosa, parzialmente fine e limosa Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “WIENER NEUDORF” F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “WIENER NEUDORF” • superficie: 13,4 ettari • quantità rifiuti: 870.000 m³ • utilizzo dell‘area: >1963: discarica per inerti, detriti, RSU e rifiuti industriali agricoltura • pericolo: contaminazione della falda con idrocarburi, fenoli, IPA, Hg e Al • lavori eseguiti: bonifica completa con - incapsulamento temporaneo con diaframma sottile - barriera idraulica - indagine preliminare - pretrattamento con BIOPUSTER - rimozione completa dei rifiuti - trasporto e smaltimento rifiuti - collaudo fondo scavo - reinterro con materiale non contaminato F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “WIENER NEUDORF” Pretrattamento con BIOPUSTER: n° 18 lotti superficie lotto: ca. 6.000 m² durata intervento: < 21 gg. F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “WIENER NEUDORF” Scavo in due livelli classificazione preliminare con benna a forchetta F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “WIENER NEUDORF” nastro trasportatore per la movimentazione dei rifiuti al capannone di stoccaggio temporaneo F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Caratteristiche discarica • superficie: 100m) ca. 8 ettari (800m x • indagini: ca. n° 750 sondaggi + carotaggi • q.tà rifiuti: ca. 850.000 ton • suoli cont.: ca. 950.000 ton • capacità trasporto: mind. 3.000 ton/gg. • rimozione fusti: n° 8.600 • sottosuolo: ghiaia sabbiosa • pericolo: bacino approvv. acqua potabile (Vienna) F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Lavori eseguiti: • indagini preliminari • drenaggio in-situ • trattamento in-situ con BIOPUSTER ® • confinamento verticale temporaneo • scavo, trasporto + recup./smalt. dei rifiuti • individuazione e rimozione fusti • scavo suolo contaminato • reinterro fino a 2 m sopra livello falda F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Indagini preliminari determinazione del corpo rifiuti ... ... attraverso sondaggi con maglia 25 x 25 m ogni 5 m di profondità F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Pretrattamento con BIOPUSTER® F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Scavo e movimentazione F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Stoccaggio temporaneo stoccaggio temporaneo dei rifiuti ... ... con dei box realizzati con palancole F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA “FISCHER” Rimozione fusti mappatura dei fusti con metal detector ... ... ed aspirazione dei rifiuti liquidi F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „NÖRDLINGEN“ Bonifica discarica per RSU ed inerti SCOPO DELL’INTERVENTO: ELIMINAZIONE DI EMISSIONI DI GAS NOCIVI E DI FORTI ODORI IN AMBIENTE ABITATO E DI PREGEVOLE NATURA, con: in-situ con BIOPUSTER® (con relativo studio dell‘efficacia del sistema) • trattamento •movimentazione all‘interno della discarica •ricollocazione dei rifiuti precedentemente scavati • sistemazione, impermeabilizzazione e copertura superficiale dell‘intera discarica F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „NÖRDLINGEN“ Trattamento con BIOPUSTER® F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „NÖRDLINGEN“ Scavo e movimentazione scavo dei rifiuti ... ... e trasporto interno cantiere con dumper F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® ABBATTIMENTO CATTIVI ODORI Concentrazione di sostanze odoranti Valori relativi alla discarica „Nördlingen“ rifiuti non trattati rifiuti trattati riduzione UO [n°/m3] min. max. medio 162 38.850 8.639 9 60 31 94,4% 99,8% 99,6% UO = unità d’odore F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® ABBATTIMENTO GAS Concentrazione di tracce di gas IVA [μg/m3] Valori relativi alla discarica „Nördlingen“ BTXE [μg/m3] min. max. medio min. rifiuti non trattati nn 110 60 1.405 rifiuti trattati nn 3 2 nn riduzione - 97,3% max. medio 36.900 16.077 1.470 97,5% 100,0% 96,0% 375 97,7% IVA = idrocarburi volatili alogeni BTXE = benzene, toluene, xilene, etilbenzene F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „FELBACH“ Caratteristiche discarica • tipi di rifiuto riscontrati: RSU, rifiuti industriali, inerti, detriti edili, residui di macelleria • periodo di conferimento: 1945 – 1974 • quantità rifiuti: 100.000 m3 • utilizzo successivo: zona residenziale ed area a verde con costruzioni realizzate sopra il corpo rifiuti • problemi riscontrati: notevoli assestamenti, infiltrazione di gas nocivi ed esplosivi negli interrati degli edifici soprastante il corpo rifiuti (metano da 5 %-Vol. a 60 %-Vol.) • proposta di bonifica: solidificazione del corpo rifiuti sottostante gli edifici attraverso iniezioni di miscele cementizie; stabilizzazione e mineralizzazione dei rifiuti biodegradabili ed organici attraverso un trattamento insitu con il BIOPUSTER® per 15 mesi F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „FELBACH“ confine discarica villette a schiera casa di riposo F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „FELBACH“ F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® DISCARICA „FELBACH“ Concentrazione CO2 F. M.K. Seelmann G. Fasolato Interventi di bioinsufflazione aerobica: il metodo BIOPUSTER® GRAZIE PER L’ATTENZIONE F. Seelmann, P. Manenti Bilfinger + Berger Ambiente Srl, Verona Bilfinger + Berger Ambiente Srl Via E. Fermi 13/A 37135 Verona