FURIA s.r.l. - Provincia di Piacenza

FURIA s.r.l.
Fossadello di Caorso (PC)
PROGETTO DI CAPTAZIONE E TRATTAMENTO
EMISSIONI PRINCIPALI E SECONDARIE
LA
BO
R
- STUDIO DI RICADUTA DELLE EMISSIONI –
Giugno 2013
Medicina e Sicurezza lavoro
Igiene industriale
Ambiente Acustica
Ingegneria
PREMESSA
Nell’ambito della procedura di modifica A.I.A, è stato chiesto dalla Conferenza dei
Servizi, di presentare una visione complessiva della problematica delle emissioni.
Lo scopo del presente studio di ricaduta al suolo degli inquinanti emessi dallo
stabilimento pertanto è quello di valutare predittivamente gli eventuali vantaggi attesi
sulla qualità dell’aria della zona a seguito dell’entrata in esercizio del impianto di
aspirazione ed abbattimento in progetto.
La valutazione è effettuata considerando l’impianto completo, e cioè con la
captazione e trattamento delle emissioni principali e secondarie.
Verranno in seguito condotte 2 simulazioni relative ai seguenti scenari:

Situazione ante operam generata da tutte le emissioni in atmosfera
presenti, convogliate e diffuse

Situazione post operam prodotta da una sola nuova emissione
convogliata (3 torri abbattimento confluenti in un unico camino), non
essendo più previste emissioni diffuse significative.
I confronto dei dati ottenuti ci consentirà di valutare se l’ impianto proposto avrà o
meno un impatto positivo sulla qualità dell’aria della zona oggetto di studio.
Il quadro complessivo, che ne uscirà, sarà affetto da incertezza sicuramente molto
minore di quella caratteristica delle singole simulazioni.
Furia Caorso Ricaduta 2013
-1-
Verranno pertanto approfonditi gli aspetti legati alla diffusione in atmosfera ed alla
ricaduta al suolo degli inquinanti chimici immessi nell’ambiente dagli impianti
impiegati nell’attività.
Dagli studi già effettuati e presentati emerge che gli inquinanti più significativi sono:
PM10; NH3 e SOV (BTX); le varie simulazione a questi faranno riferimento.
Si ricorda che per inquinamento atmosferico si intende l’immissione nell’aria di
sostanze di qualunque natura, che possano alterarne negativamente la qualità sino a
renderla insalubre per cittadini e fauna nei luoghi di ricaduta; anche la deposizione al
suolo (umida o secca) riveste notevole importanza; da essi si dipartono infatti quei
percorsi indiretti di interazione che, attraverso l’accumulo degli inquinanti nel terreno,
nella vegetazione e nelle catene alimentari, possono risultare più efficienti
dell’inalazione diretta di aria contaminata nel convogliare l’inquinante verso il
soggetto esposto; la deposizione si sviluppa attraverso processi di rimozione degli
inquinanti dall’ atmosfera, che avvengono per via secca o umida.
Il primo, attivo in assenza di precipitazioni, trasporta l’inquinante sulla superficie di
deposizione tramite l’azione combinata di diffusione turbolenta, sedimentazione
gravitazionale ed impatto inerziale.
Il secondo coinvolge le precipitazioni (pioggia, neve, grandine) tramite processi di
inglobamento dell’inquinante nelle nubi (“rainout”) e di dilavamento atmosferico
(“washout”): quest’ultimo può considerarsi largamente prevalente su scale spaziali
ridotte, quali quelle locali dell’area di incidenza della sorgente, mentre il primo è
attivo soprattutto nel trasporto e la deposizione a grandi distanze.
Il livello di inquinamento dell’aria e l’entità della sua deposizione al suolo dipendono
dalla qualità e quantità di sostanza immessa, dalla interazione con l’atmosfera
(condizioni meteorologiche), nonché dalla orografia del territorio.
Furia Caorso Ricaduta 2013
-2-
CARATTERIZAZIONE METEOCLIMATICA E DIFFUSIVA DELL’AREA
L’atmosfera, nonostante la sua grande dimensione e la sua capacità di miscelazione
e movimento, non può essere utilizzata come contenitore inesauribile; a livello locale
possono verificarsi pertanto fenomeni di inquinamento a causa di immissioni di
sostanze inquinanti troppo elevate rispetto alla capacità locale di diluizione e/o
dispersione.
Le condizioni meteo caratteristiche della zona, soprattutto i movimenti d’aria su
microscala, sono determinanti nei fenomeni di inquinamento atmosferico.
I suddetti movimenti investono zone di qualche chilometro quadrato in tempi
dell’ordine di pochi minuti; su tempi più lunghi la dispersione è dovuta a fenomeni
meteorologici su mesoscala (aree di centinaia di chilometri in tempi di giorni).
Per valutare predittivamente gli effetti inquinanti della attività di trattamento rifiutii, il
presente studio si riferirà alla microscala (normalmente definita nell’ordine di qualche
chilometro).
L'area oggetto di studio è caratterizzata da morfologia pianeggiante, che determina
una diffusione degli inquinanti legata principalmente alla direzione e velocità dei
venti, quota di mescolamento e classe di stabilità atmosferica.
I dati climatologici, che caratterizzano in genere l’area in oggetto, possono essere
così riassunti:
 L’attività anemologica in generale è molto ridotta: la velocità media mensile non
supera i 2 m/s; le direzioni del vento prevalenti risultano quelle dell’ asse
principale della valle del Po, cui si sovrappongono le componenti N-S dovute al
regime locale di brezza delle valli appenniniche
 La temperatura media annuale può essere assunta pari a ~ 15 °C; quella media
estiva pari a ~ 20 °C.
 L’altezza di rimescolamento può essere assunta in:
- Periodo estivo 1000 m
- Periodo invernale
300 m
 La precipitazione media può assumersi pari a:
- Periodo estivo 400 mm
- Periodo invernale
Furia Caorso Ricaduta 2013
150 mm
-3-
La classificazione delle varie situazioni meteo in classi di stabilità dipende dal
gradiente verticale di temperatura,dallo stato del cielo,dalla radiazione solare.
Dai dati CALMET-SMR (2010) si evince che la classe di stabilità più ricorrente
durante l’anno è la F+G (30-40% delle ore) con altezza di rimescolamento < 200 m
(50-60 % delle ore).
Si ricorda che la classificazione più utilizzata è quella di Pasquill; essa è riportata in
seguito:
A
instabilità forte (hrimesc.= 1500 m)
B
instabilità moderata (hrimesc.= 1500 m)
C
instabilità debole (hrimesc.= 1000 m)
D
neutralità o adiabaticità (hrimesc.= 500 m)
E
stabilità debole
F
stabilità moderata
G stabilità forte
Si ricorda che le atmosfere stabili inibiscono il mescolamento dell’aria e quindi
favoriscono l’accumulo di sostanze inquinanti, viceversa quelle instabili propiziano la
loro dispersione.
Premesso quanto sopra, verrà effettuata una simulazione relativa all’intero anno,
utilizzando una sequenza di medie orarie giornaliere dei parametri meteo; verranno
poi utilizzati i dati relativi al 98° percentile, che meglio descrivono le situazioni più
critiche.
I dati meteo sono stati acquisiti da Arpa-SIM Emilia Romagna; essi si riferiscono
all’anno 2005 e ad un’area sita nelle immediate vicinanze del fiume Po, applicabili
quindi anche alla zona in oggetto.; i dati sono stati pre elaborati al fine di ottenere la
tabella seguente, che riporta i dati statistici orari medi relativi a tutto l’anno (Giorni
con dati validi: 343)
Furia Caorso Ricaduta 2013
-4-
Ora
Temp (°K) Dir-wind (°)
Mod-wind (m/s) Classe Stab. Mixing-H (M)
1
283.6
212.6
1.0
F+G
59
2
283.3
220.5
0.9
F+G
59
3
282.9
219.2
0.9
F+G
58
4
282.6
220.7
0.9
F+G
57
5
282.4
220.8
0.8
F+G
58
6
282.2
217.4
0.8
E
71
7
282.2
208.1
1.2
E
201
8
283.2
200.6
1.2
D
340
9
284.4
197.2
1.3
C
509
10
285.7
185.8
1.4
C
693
11
286.9
184.2
1.5
C
878
12
287.7
179.4
1.5
C
1026
13
288.4
170.0
1.6
C
1123
14
288.9
172.0
1.7
C
1241
15
289.2
173.6
1.7
C
1313
16
289.1
164.4
1.7
C
1329
17
288.6
169.6
1.6
C
1225
18
288.0
168.0
1.5
D
1023
19
287.1
165.1
1.4
E
735
20
286.2
181.4
1.1
E
184
21
285.4
183.7
1.0
F+G
70
22
284.9
187.3
1.0
F+G
69
23
284.4
189.6
1.0
F+G
65
24
284.0
200.4
1.0
F+G
62
Si fa notare che i suddetti dati indicano che ogni ora del giorno (medie annuali) è
caratterizzata da vento che spira in direzione delle case situate a nord oltre la strada
statale.
Di seguito sono stati diagrammati direzione e velocità del vento, temperatura
Furia Caorso Ricaduta 2013
-5-
Grafico provevienza vento
Grafico velocità vento (m/s) – ore giorno
Grafico temperatura (°K) – ore giorno
Furia Caorso Ricaduta 2013
-6-
LOCALIZZAZIONE DELL’ IMPIANTO E DEI RICETTORI
L’ area oggetto dello studio di ricaduta degli inquinanti ha una estensione di 2000 m x
2000 m, con baricentro l’impianto stesso.
Nella foto seguente sono riportati oltre all’impianto anche quella dei ricettori discreti
inclusi nell’area di studio.
R1
R2
(C.na Fornace)
(C.na Rossa)
~3
10
m
0m
0
~3
R3
FURIA s.r.l.
~465 m
80
~5
m
R4
(Cà Matta)
Furia Caorso Ricaduta 2013
-7-
SCENARIO EMISSIVO ANTE OPERAM
Le emissioni di sostanze chimiche attive attualmente sono le seguenti:
Emissioni convogliate - dati 2007
Emissione
Fase produttiva
Portata
3
(Nm /h)
Funz.
(h)
Conc.
3
(mg/Nm )
Pm10 COV (BTX)
Flusso massa
(µg/s)
Pm10
COV (BTX)
P1
Serbatoi stoccaggio rifiuti n. 1/6
180
24
=
2
100
P2
Vasca 21 e 23
180
24
=
1,5
75
P3
Cisterne stoccaggio rifiuti n. 7/16
e Vasche G
180
24
=
1,8
90
P4
Silos
Poco significativa
P5
Silos
Poco significativa
P6
Silos
Poco significativa
P7
P8
P9
P10
P11
P12
Vasche stoccaggio rifiuti n. 25 –
26 -27
Silos
reagenti
chimici
stabilizzazione
Silos
reagenti
chimici
stabilizzazione
Serbatoio stoccaggio rifiuti n. 58
e Impianto stabilizzazione
Silos reagenti chimici linea
disidratazione
Impianto svuota Big-Bags
180
24
=
2
100
Poco significativa
1080
1
1
1080
19
1
1080
1
1
1260
1
1.5
Totale
300
525
825
265
Emissioni diffuse
Le emissioni diffuse principali scaturiscono dalle 2 aperture frontali del capannone,
dall’impianto di inertizzazione, mentre quelle definite secondarie scaturiscono
dall’impianto di vagliatura e lavaggio: si trascurano le emissioni diffuse prodotte dagli
autotreni al servizio dell’impianto.
Aperture frontali (ED1 e ED2)
I flussi di massa inquinante sono prodotti solo dalla apertura frontale del capannone,
che viene a trovarsi sottovento; essi sono stati caratterizzate a suo tempo dal Distart
dell’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna (vedasi allegato 3 relazione di
screening - Rapporto finale valutazione della qualita’ dell’aria nell’area dell’impianto
Furia di Fossadello di Caorso (PC); essi vengono di seguito riassunti:
Furia Caorso Ricaduta 2013
-8-
Emiss.
Fase produttiva
ED1
Fronte Nord capannone
Portata
3
(m /s)
Conc.
3
(µg/m )
Flusso massa
(µg/s)
Pm10
NH3
SOV
(BTX)
Pm10
NH3
(SOV)
BTX
100
451
33
16
45100
3300
1600
100
451
33
16
45100
3300
1600
(200 m2 – 0.5 m/s)
ED2
(alternativa
a ED1)
Fronte Sud capannone
(200 m2 – 0.5 m/s)
Prendendo atto che la direzione prevalente del vento su base annua è da SUD,
l’emissione statisticamente più attiva sarà solo ED1 (fronte capannone Nord).
Impianto raffinazione scorie (ED3)
Per potere valutare ED3, si ricorre a dati di letteratura relativi agi ’impianti di
vagliatura ed all’assimilazione al processo di raffinazione scorie.
La linea di raffinazione scorie permette il recupero del rifiuto secondo un processo
meccanico di selezione e separazione della componente metallica: in particolare
esso ha lo scopo di trasformare il rifiuto in materia prima seconda.
Il processo, privo di frantumazione, è assimilabile ad una selezione con vagliatura.
Per stimare il fattore emissivo di PM10 dell’impianto ci siamo riferiti a quanto riportato
da EPA in "Compilation of Air Pollution Emission Factros AP - 42 - Fith Edition,
Volume I, p. 11.19.2 “Screening stone processing’’, selezione “uncontrolled” di
materiale litoide; la tabella 11.19.2-1 del suddetto documento EPA ci indica che il
fattore di emissione di PM10 per la fase di selezione non controllate ammonta a
0,0043 kg/t di prodotto trattato.
Poiché l’impianto ha una produttività giornaliera max di ~ 120 ton, avremo la
seguente emissione giornaliera di polveri: 0,52 kg/g, pari a 7.5 mg/s (media 19 h/g).
Impianto vagliatura e lavaggio (ED4)
Le operazioni di separazione e lavaggio sono finalizzate a modificarne le
caratteristiche fisiche e dimensionali in modo da facilitarne il recupero o rimuovere
più facilmente materiali o parti pericolose; si articola nelle fasi di selezione e lavaggio
(media 19 h/g) ed anche in una fase di frantumazione preliminare frantumazione
(media 2 h/g).
Furia Caorso Ricaduta 2013
-9-
In termini emissivi per quanto concerne Le fasi di selezione e lavaggio, ci siamo
riferiti a quanto riportato da EPA in "Compilation of Air Pollution Emission Factros AP
- 42 - Fith Edition, Volume I, p. 11.19.2 “Screening stone processing’’, selezione
“controlled” di materiale litoide; la tabella 11.19.2-1 del suddetto documento EPA ci
indica che il fattore di emissione di PM10 per la fase di selezione controllata
ammonta a 0,00037 kg/t di prodotto trattato.
La fase di frantumazione (solo 2 h/g di attività) può essere assimilato ad un impianto
ad umido di frantumazione
inerti con aerodispersione di materiale particolato
(PM10).
Per stimare il fattore emissivo di PM10 di questa fase ci siamo riferiti a quanto
riportato da EPA in "Compilation of Air Pollution Emission Factros AP - 42 - Fith
Edition, Volume I, p. 11.19.2 Crushed stone processing controlled’’, di materiale
litoide; la tabella 11.19.2-1 del suddetto documento EPA ci indica che il fattore di
emissione di PM10 per la fase di frantumazione terziaria non controllate ammonta a
0,0012 kg/t di prodotto trattato.
Poiché l’impianto ha una produttività giornaliera max di ~ 380 ton, avremo la
seguente emissione giornaliera di polveri:
 fase selezione
: 0,140 kg/g
 fase frantumazione : 0.048 kg/g
 Totale
Il flusso di massa sarà:
: 0.188 kg/g
2.75 mg/s (media 19 h/g).
Celle da 39 a 45 (ED5)
Le celle al servizio dell’impianto di vagliatura e lavaggio possono emettere, come
quelle presenti all’interno del capannone: NH3 e COV (BTX).
Come illustrato in premessa non si prende in considerazione H2S.
L’emissione di queste celle (100 m2 di superficie media aerodisperdente) viene
calcolata con lo stesso metodo adottato da Distart per le vasche interne (vvento= 0.5
m/s).
Fase produttiva
Celle da 39 a 45
Furia Caorso Ricaduta 2013
Portata
3
(m /s)
50
Conc.
3
(µg/m )
Flusso massa
(µg/s)
NH3
SOV (BTX)
NH3
(SOV) BTX
43
24
2150
1200
- 10 -
Tali flussi, descriventi situazioni di massimo carico inquinante sono di seguito
riassunte:
Emiss.
Fase produttiva
Flusso massa (µg/s)
Pm10
NH3
SOV (BTX)
3300
1600
2150
1200
ED1
Fronte Nord capannone (200 m2 – 0.5 m/s)
45100
ED3
Impianto raffinazione scorie
7500
ED4
Impianto lavaggio e selezione
2750
ED5
Celle da 39 a 45
Nella planimetria riportata nella pagina seguente sono indicate le sorgenti emissive
considerate nel calcolo previsionale.
Furia Caorso Ricaduta 2013
- 11 -








 


P11








































ED5


ED4






P9





P1


P10












P7
















P12





ED3











































P2
P3





ED2








ED1
















P
Punto di emissione in atmosfera
Furia Caorso Ricaduta 2013
ED - Emissione Diffusa
- 12 -






SCENARIO EMISSIVO POST OPERAM
La realizzazione dell’impianto di aspirazione ed abbattimento in progetto consentirà
l’eliminazione di tutte le emissioni convogliate oggi presenti, nonché di ridurre al
minimo le emissioni diffuse (aperture di estremità del capannone e l’impianto di
frantumazione e lavaggio).
Gli inquinanti, che oggi si aerodisperdono all’esterno dello stabilimento, verranno
significativamente abbattuti.
Come illustrato sulla tavola di pagina seguente, rimarrà solo 1 emissione
canalizzata, costituita dalla confluenza degli scarichi dei 3 abbattitori ad umido
“Scrubber” in un unico camino.
Il carico inquinante in ingresso agli abbattitori è pertanto pari alla somma di tutti i
flussi di massa delle emissioni convogliate e diffuse come illustrato nello scenario
emissivo “Ante operam”.
Assumendo i seguenti rendimenti di abbattimento:

PM10
η = 90%

NH3
η = 90%

BTX
η = 60%
otterremo in uscita dal camino dei 3 Scrubber i seguenti flussi di massa mediati
sulle ore di attività giornaliera:
Flusso massa IN (µg/s)
Flusso massa OUT (µg/s)
Emiss.
Fase
produttiva
Pm10
NH3
(SOV) BTX
Pm10
NH3
(SOV) BTX
P1
Scrubber
1-2-3
55125
5450
2800
5500
550
1120
Conseguentemente la nuova emissione sarà caratterizzata dalle seguenti
concentrazioni:
Emiss.
P1
Fase
produttiva
Portata
3
(m /s)
Scrubber
1-2-3
50
Furia Caorso Ricaduta 2013
Conc. IN
3
(µg/m )
Conc. OUT
3
(µg/m )
Pm10
NH3
SOV (BTX)
Pm10
NH3
(SOV) BTX
2005
218
112
201
22
45
- 13 -
















CABINA
ELETTRICA


platea in cls
P1
















capannone in acciaio
tettoia in acciaio
S= 545,00 mq






































































































































P
Punto di emissione in atmosfera
Furia Caorso Ricaduta 2013
- 14 -






MODELLO DI RICADUTA UTILIZZATO
Viene utilizzato il modello matematico deterministico “gaussiano” Windimula 3,
sviluppato in ambito ENEA.
Esso assume condizioni di stazionarietà sia delle emissioni che delle condizioni
meteodiffusive; queste ipotesi ne limitano l’impiego solo ad alcune decine di Km dal
punto di emissione ed in ambiente pianeggiante.
In particolare, come esempio, nella soluzione gaussiana dell’equazione di continuità
si assume che, per sorgenti puntiformi , l’asse del pennacchio emissivo si evolva
nello spazio nel modo seguente:
Al fine di prevedere la concentrazione attesa al 95° percentile delle sequenze medie
orarie annuali è stata utilizzata la simulazione in modalità “Dimula SHORT TERM”.
RISULTATI
I dati di ricaduta attesi medi annuali (98° percentile) relativi a PM10, NH3, SOV nello
scenario “ante operam” e “post operam” sono riportati sulle 6 mappe allegate.
Da tali dati si evince che nello scenario ante operam entro un raggio 3-400 m ed
escludendo l’area su cui insiste l’impianto avremo:

PM10

NH3
5 – 10 µg/m3

SOV
2 - 5 µg/m3
80 - 100 µg/m3
Furia Caorso Ricaduta 2013
- 15 -
In quello post operam ci attendiamo:

PM10

NH3
0.05-0.10 µg/m3

SOV
0.5 - 1.0 µg/m3
0.5 - 1.0 µg/m3
Le concentrazioni sopra indicate possono essere utilizzate per descrivere anche la
qualità dell’aria presso i ricettori discreti considerati, essendo ubicati in un raggio di ~
500 m dal confine dell’impianto e potendo trovarsi anche sotto vento.
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Sulla base delle risultanze dello studio modellistico effettuato si può ragionevolmente
affermare che l’intervento in progetto influirà molto positivamente sulla qualità
dell’aria oggi presente nell’area in studio.
Le concentrazioni attese dopo l’installazione degli impianti di abbattimento sono
trascurabili o poco significative rispetto all’inquinamento di fondo; si tenga presente,
ad esempio, che l’inquinamento di fondo dovuto a PM10 (media annuale) rilevato da
ARPA in zona (2009-2011) è di ~ 40 µg/m3.
Si evidenzia inoltre che lo studio ha assunto flussi di massa mediati sia su base
giornaliera (ore funzionamento impianto) che su base annua (condizioni meteo
orarie); essi non possono quindi essere utilizzati ai fini della progettazione degli
impianti di abbattimento, che devo essere in grado di affrontare con buona efficienza
anche situazioni puntuali caratterizzate da flussi inquinanti molto più elevati.
Gli impianti di abbattimento dovranno essere idonei pertanto a controllare situazioni
critiche di breve durata con flussi di massa molto più elevati di quelli utilizzati nel
calcolo; il fattore “mean to peak” da assumere per avere garanzie contro tali
situazioni critiche, anche se brevi, dovrebbe essere almeno maggiore di 20 volte.
Piacenza, 14.06.2013
Lusignani ing. Stefano
Furia Caorso Ricaduta 2013
- 16 -
10
10
10
20
20
Mappa Ricaduta PM10
- Ante Operam -
40
20
40
10
FURIA s.r.l.
10
Ric. n.
100
20
80
Ricettore
LEGENDA:
150
100
80
40
20
10
- Calcolo
: Short Therm
LA
BO
R
- Dati Meteo : Sequenze orarie dati su base annua
1
1
2
1
Mappa Ricaduta NH3
- Ante Operam 2
1
2
FURIA s.r.l.
Ric. n.
Ricettore
5
10
LEGENDA:
- Isolinee Sostanze NH 3
30
20
10
5
2
1
- Calcolo
: Short Therm
LA
BO
R
- Dati Meteo : Sequenze orarie dati su base annua
1
0.5
0.5
Mappa Ricaduta SOV
- Ante Operam -
FURIA s.r.l.
2
2
0.5
1
1
Ric. n.
1
Ricettore
0.5
5
LEGENDA:
10
5
2
1
0,5
- Calcolo
: Short Therm
LA
BO
R
- Dati Meteo : Sequenze orarie dati su base annua
Mappa Ricaduta PM10
- Post Operam -
0.1
0.5
0.2
5
0.2
5
0.25
FURIA s.r.l.
0.1
Ric. n.
Ricettore
1
LEGENDA:
2
1
0,50
0,25
0,1
- Calcolo
: Short Therm
LA
BO
R
- Dati Meteo : Sequenze orarie dati su base annua
25
0.0
0.0
FURIA s.r.l.
5
Ric. n.
Ricettore
0.1
LEGENDA:
- Isolinee Sostanze NH 3
0,25
0,1
0,05
0,025
0,01
- Calcolo
: Short Therm
BO
R
- Dati Meteo : Sequenze orarie dati su base annua
LA
1
0.0
0.0
25
0.0
1
Mappa Ricaduta NH3
- Post Operam -
Mappa Ricaduta SOV
- Post Operam -
0.1
0.0
5
0.0
5
0.05
FURIA s.r.l.
Ric. n.
Ricettore
0.2
0.35
LEGENDA:
0,50
0,35
0,2
0,1
0,05
- Calcolo
: Short Therm
LA
BO
R
- Dati Meteo : Sequenze orarie dati su base annua