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C A T A N I A COMPOSTAGGIO I.T.I. "S. Cannizzaro.

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Presentazione sul tema: "C A T A N I A COMPOSTAGGIO I.T.I. "S. Cannizzaro."— Transcript della presentazione:

1 C A T A N I A COMPOSTAGGIO I.T.I. "S. Cannizzaro

2 F ASI DEL C OMPOSTAGGIO MISCELAZIONE BIOSSIDAZIONE UMIFICAZIONE E MATURAZIONE RAFFINAZIONE TRITURAZIONE

3 P ROCESSI D EGRADATIVI DELLA M ATERIA O RGANICA Degradazioni aerobicheDegradazioni anaerobiche C P S N CO 2 PO SO 4 -- NO - 3 PH 3 CH 4 H2SH2S NH 3 +O2+O2 -O2-O2

4 FATTORI CHE INFLUENZANO IL COMPOSTAGGIO PRESENZA DI O 2 POROSITÁ DEL SUBSTRATO PRESENZA DI NUTRIENTI TEMPERATURA UMIDITÁ pH

5 ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA NEL CORSO DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

6 ANDAMENTO DEL pH NEL CORSO DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO FASE IIFASE IVFASE IIIFASE I FASE II – Fase alcalina, con idrolisi batterica dellazoto proteico ed organico e produzione di ammoniaca FASE III – Fase di stabilizzazione del pH con perdita dellazoto in eccesso ed inizio della fase di umidificazione FASE IV – Fase di maturazione, lenta e con pH stabile FASE I – Fase acidogenica dovuta all intensa produzione di CO 2 e di acidi organici allinizio della fase termofila

7 AERAZIONE DEI CUMULI FINALITÁ METODI FABBISOGNO BIOCHIMICO RIMOZIONE UMIDITÁ CONTROLLO TEMPERATURA SOLO RIVOLTAMENTO SOLA AERAZIONE ( CUMULI STATICI ) RIVOLTAMENTO E AERAZIONE

8 RIFIUTI SOLIDI VERDEFANGHIFORSU TRITURAZIONE MISCELAZIONE BIOSSIDAZIONE ACCELERATA MATURAZIONE RAFFINAZIONE COMPOST FINALE MATERIALE ORGANICO DA REINTRODURRE IN CICLO SCARTI ACQUA ARIA

9 SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DEL BIOFILTRO ARIA DA TRATTARE GRIGLIATO PLENUM MASSA FILTRANTE ARIA DEPURATA

10 SCHEMA DI UN TRITURATORE A MARTELLI USCITA DEL MATERIALE CARICO DEL MATERIALE Il materiale, caricato su nastro trasportatore, passa attraverso un rullo dosatore crestato, e da qui viene alimentato alla camera di trinciatura. É composta da un rotore a martelli, caratterizzato da un regime di rotazione superiore ai 1000 giri/min, e da una griglia per la selezione dimensionale del prodotto trinciato.

11 TIPOLOGIE DI RIFIUTI COMPOSTABILI ( D.M. 5 FEBBRAIO 1998 – ALLEGATO 1 ) A) FORSU raccolta separatamente B) Rifiuti vegetali di coltivazioni agricole C) Segatura, trucioli, frammenti di legno e sughero D) Rifiuti vegetali da attività agro-industriali E) Rifiuti tessili di origine vegetale: scarti di cotone, lino, iuta e canapa F) Rifiuti tessili di origine animale: scarti di lana e seta G) Deiezioni animali H) Scarti di legno non impregnati I) Carta e cotone J) Fibre e fanghi di carta K) Contenuto di prestonaci L) Rifiuti ligneo-cellulosici derivanti da manutenzione del verde ornamentale M) Fanghi di depurazione N) Ceneri di combustione di sanse esauste

12 IL TRATTAMENTO BIOLOGICO DELLE FRAZIONI ORGANICHE DI RIFIUTO COMPOSTAGGIO DI QUALITÁ TRATTAMENTO BIOLOGIOCO DIGESTIONE ANAEROBICA BIOESSICCAZIONE PRODUZIONE DI MATERIALI STABILIZZANTI STABILIZZAZIONE PRE-DISCARICA

13 LE CARATTERISTICHE OPERATIVE DEGLI IMPIANTI DI COMPOSTAGGIO 1. TRATTAMENTI BIOLOGICI DELLE FRAZIONI ORGANICHE DIVERSI TIPI DI TRATTAMENTO BIOLOGICO GENERALITÁ SUL COMPOSTAGGIO DI QUALITÁ TRATTAMENTO BILOGICO DELLE FRAZIONI ORGANICHE NON VALORIZZABILI SCOPI DEI TRATTAMENTI BIOLOGICI STABILIZZAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA IGIENIZZAZIONE DELLA MASSA RIDUZIONE DEL VOLUME E DELLA MASSA DEI MATERIALI TRATTATI SMALTIMENTO CONTROLLATO APPLICAZIONE CONTROLLATA IN AGRICOLTURA

14 2. I FATTORI DI SCELTA DELLE TECNOLOGIE E LA COERENZA OPERATIVA DEGLI IMPIANTI MASSIMIZZARE LEFFICIENZA DEL PROCESSO MINIMIZZARE I DISTURBI AMBIENTALI PER FARE QUESTO VA RICERCATA LA COERENZA TRA: IL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO E UN PROCESSO AEROBICO ED ESOTERMICO TIPOLOGIA DELLE MATRICI DA COMPOSTARE SISTEMA DI PROCESSO SITUAZIONE TERRITORIALE CRITERI GESTIONALI

15 PROCESSO DI COMPOSTAGGIO FASE ATTIVA (BIOSSIDAZIONE ACCELERATA O ACT-ACTIVE COMPOSTING TIME) FASE DI MATURAZIONE (O FASE DI CURING) I FATTORI DI CONTROLLO DEL PROCESSO CHE GARANTISCONO LE CONDIZIONI OTTIMALI PER LO SVILUPPO DELLA MICROFLORA E CONSENTONO DI ACCELERARE LE REAZIONI DI DECOMPOSIZIONE – TRASFORMAZIONE SONO: TABELLA CONCENTRAZIONE DI O SSIGENO ( RAPPORTO O 2 / CO 2 ) TEMPERATURA UMIDITÁ NUTRIENTI ( 25 < C / N < 30 ) SVILUPPO DI CALORE ( FERMENTESCIBILITÁ ) DISPERSIONE DI CALORE ( DIMENSIONE MASSA, UMIDITÁ) VALORI BASSI VALORI ALTI PERDITA DI N 2 RALLENTAMENTO DELLE REAZIONI METABOLICHE

16 PROCESSO DI COMPOSTAGGIO FASE ATTIVA (BIOSSIDAZIONE ACCELERATA O ACT-ACTIVE COMPOSTING TIME) FASE DI MATURAZIONE (O FASE DI CURING) I FATTORI DI CONTROLLO DEL PROCESSO CHE GARANTISCONO LE CONDIZIONI OTTIMALI PER LO SVILUPPO DELLA MICROFLORA E CONSENTONO DI ACCELERARE LE REAZIONI DI DECOMPOSIZIONE – TRASFORMAZIONE SONO: TABELLA CONCENTRAZIONE DI O SSIGENO ( RAPPORTO O 2 / CO 2 ) TEMPERATURA UMIDITÁ NUTRIENTI ( 25 < C / N < 30 ) SVILUPPO DI CALORE ( FERMENTESCIBILITÁ ) DISPERSIONE DI CALORE ( DIMENSIONE MASSA, UMIDITÁ) VALORI BASSI VALORI ALTI PERDITA DI N 2 RALLENTAMENTO DELLE REAZIONI METABOLICHE

17 SettimanaRange ottimale di umidità successive * Possibilità di scendere a 30 verso la fine per esigenze di raffinazione. * RANGE OTTIMALI (INDICATIVI) DI UMIDITÁ

18 DAL PUNTO DI VISTA QUALITATIVO LA SOSTANZA ORGANICA, TERMINATO IL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO, SI PRESENTA : 1. STABILE ( PROCESSI DEGRADATIVI RALLENTATI ) CONTENUTO RESIDUO SOSTANZA ORGANICA 3. UMIFICATA ( DOTATA DI MOLECOLE UMICHE ) 2. MATURA ( NON PRESENTA FOTOTOSSICITÁ ) CONCENTRAZIONE DI AMMONIACA INDICE DI RESPIRAZIONE STATICO O DINAMICO

19 a. GARANTIRE LAEROBIOSI DEL PROCESSO LA DEFINIZIONE DELLE NECESSITÁ DI PROCESSO AERAZIONE FORZATA MISCELAZIONE COLLOCAZIONE RIVOLTAMENTO (VELOCIZZAZIONE DELLE ATTIVITÁ MICROBICHE) 40 – 50 °C 3 gg. a 55°C (PASTORIZZAZIONE) b. MANTENIMENTO DELLA STRUTTURA DEL MATERIALE c. RICERCA DI CONDIZIONI TERMOMETRICHE OTTIMALI d. GESTIONE, CONTROLLO ED ABBATTIMENTO DEI POTENZIALI IMPATTI DELLE FASI CRITICHE OBIETTIVI:

20 3. CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI LE CATEGORIE GENERALI SISTEMI INTENSIVI ED ESTENSIVI (PER PROCESSI DI TIPO AEROBICO) SISTEMI CHIUSI O APERTI SISTEMI STATICI O DINAMICI (MECCANISMI PERIODICI O CONTINUI) SISTEMI AREATI E NON AREATI (BASSA CONSISTENZA ED ELEVATA FERMENTESCIBILITÁ) SISTEMI IN CONTINUO ED IN BATCH (SOLO SOTTO PROFILO ERGONOMICO)

21 PER BIOMASSE AD ALTA FERMENTESCIBILITÁ PER BIOMASSE A BASSO COEFFICIENTE DI DEGRADABILITÁ SISTEMI INTENSIVI SISTEMI ESTENSIVI SISTEMI APERTI BASSA FERMENTESCIBILITÁ DELLE MATRICI DIMENSIONI LIMITATE SISTEMI CHIUSI IN SPAZI CONFINATI O COPERTI E TAMPONATI SISTEMI STATICI PRETRATTAMENTO: MISCELAZIONE ED OMOGENEIZZAZIONE DELLA BIOMASSA IMMOBILITÁ DELLA BIOMASSA NON VI È RIMESCOLAMENTO NÉ RISTRUTTURAZIONE SISTEMI DINAMICI MOVIMENTAZIONE DELLA BIOMASSA RIMESCOLAMENTO RICREAZIONE DI POROSITÁ E STRUTTURAZIONE

22 4. SISTEMI TECNOLOGICI: PROCESSI, CARATTERISTICHE ED USI - Cumuli statici aerati (sistema Beltsville) - Andane - Biocontainer e Biocelle - Cumuli rivoltati - Trincee dinamiche - Bacini dinamici - Biotamburi - Sili

23 CUMULI STATICI AERATI (sistema Beltsville) Sistema statico, aerato e aperto Laerazione avviene per insufflazione, e per la copertura dei cumuli vengono usati teli o membrane semi-permeabili e traspiranti per la perdita di umidità. Bioessiccazione (traspirabilità alta) Compostaggio/stabilizzazione (traspirabilità bassa)

24 CUMULI RIVOLTATI Sistema senza aerazione e aperto, gestito in batch o in continuo per materiale lignocellulosico (residui verdi) Rivoltamenti rari con pale meccaniche o con rivoltatrici apposite Adottato per biomasse biostabilizzante

25 ANDANE Sistema per aerazione forzata Allaperto - Maturazione - Fermentescibilità residua Rivoltamenti frequenti per agitazione o per traslazione (scavallatrici, pesilatrici o rulli a fresa laterale) Usate Al chiuso -Fermentescibilità elevata

26 BIOCONTAINER E BIOCELLE Reattori chiusi statici con aerazione forzata Le biocelle e i biocontainer vengono usati per la gestione della fase attiva del compostaggio della frazione organica da raccolta differenziata. Struttura in calcestruzzo Struttura metallica

27 BIOCONTAINER * Il ricircolo dellaria serve ad evitare - Amovibili BIOCELLEE - Non amovibili un aumento di flusso darie da inviare al trattamento finale di abbattimento odori di asportare lumidità drenata dalla biomassa, ricircolandola con le arie riutilizzate e mantenendo il sistema nello stato termoigrometrico ottimale per proseguire il processo - Non coibentati - Arie esauste generalmente non ricircolate - Costi favorevoli - Coibentate - Scambiatore di calore - Regolazione in feed-back dei flussi daria e del ricircolo - Sistemi di rivelazione dei parametri di stato (umidità, %O 2, temperatura) - Ricircolo dellaria *

28 TRINCEE DINAMICHE Reattori dinamici con aerazione forzata (movimentatrici) sistema in continuo in ambienti chiusi (capannoni) BACINI DINAMICI - Sistema dinamico - Aerato - Rivoltatrici a coclee a ruote dentate a tazze - Sistema chiuso - Impiegato per la fase attiva di biomasse ad elevata fermentescibilità

29 BIOTAMBURI - Sistema dinamico - Sistema chiuso - Reattori dotati di adduzione forzata di aria - Il carico e scarico possono essere in continuo in batch - Vengono usati come pre-trattamento dinamico di omogeneizzazione e pre-fermentazione accelerata SILI - Reattori chiusi - Carico e/o scarico continuo o discontinuo - Aerazione forzata - Carico dallalto e insufflazione dal basso - Sistema statico (in batch) o semi-dinamico

30 5. I PRE-TRATTAMENTI ED I TRATTAMENTI FINALI Pre-trattamenti Operazioni volte ad allontanare i corpi indesiderati dalle biomasse prima di avviarle al trattamento biologico o a condizionarne la natura fisico-chimica delle matrici Trattamenti finali Operazioni che condizionano il materiale finale prima di trasportarlo allesterno dellimpianto, con lobiettivo di uniformare la granulometria e allontanare i corpi indesiderati sfuggiti ai pre-trattamenti PezzaturaUmidità Consistenza Granulometria

31 A. condizionare la natura fisica dei materiali da sottoporre al processo biologico (pre-trattamenti) o quella merceologica dei prodotti finali (post-trattamenti) …Riassumendo B. separare i corpi estranei od indecomposti eventualmente presenti Pre-trattamenti - Triturazione / sfibratura - Miscelazione / omogeneizzazione - Inumidimento o asportazione dellumidità in eccesso Post-trattamenti - Essiccamento - Pellettizzazione Pre-trattamenti - Separazione dei corpi metallici Post-trattamenti - raffinazione dimensionale, densimetrica o aeraulica - Vagliatura / separazione (dimensionale, idrodinamica)

32 Consentono di aumentare la superficie di contatto e attivare il metabolismo microbico Miscelazione. Devono essere garantite le condizioni di strutturazione della biomassa, necessarie alla diffusione gassosa Gruppi operativi - a martelli (lignocellulosici) - a coltelli - a coclee TRITURAZIONE, LACERAZIONE E SFIBRATURA MISCELAZIONE ED OMOGENEIZZAZIONE Omogeneizzazione. Non vi sono effetti di miscelazione progressiva dei materiali garantiti dai sistemi di movimentazione

33 È opportuno il condizionamento delle miscele tramite laddizione di un agente di bulking (strutturante); lobiettivo è quello di conferire alla massa porosità sufficiente e di contenerne lumidità entro i limiti (70%) ASPORTAZIONE DELLUMIDITÀ IN ECCESSO VAGLIATURA E RAFFINAZIONE (1) Per la pre-separazione dei corpi estranei di dimensioni macroscopiche vengono adottati vagli primari a separazione dimensionale che consentono di abbassare la quota di tali corpi nell umido da raccolta differenziata impedendo lusura dei macchinari e garantendo, dopo la raffinazione finale, la purezza del prodotto.

34 VAGLIATURA E RAFFINAZIONE (2) Per i RU indifferenziati vengono adottati sistemi di vagliatura che permettono di allontanare il sopravvaglio con scarso contenuto di sostanze fermentescibili, reso quindi idoneo allo smaltimento in discarica per il recupero energetico. Se lobiettivo è la produzione di biostabilizzati per applicazioni paesistico-ambientali, vincolati al rispetto di precisi limiti si adotta una vagliatura a doppio stadio, in modo da ottenere: - una frazione fine, in cui si concentrano macerie e polveri, da sottoporre a stabilizzazione pre-discarica - una frazione intermedia, da sottoporre a compostaggio per la produzione biostabilizzati per applicazioni controllate - una frazione grossolana, costituita dal sovvallo

35 VAGLIATURA E RAFFINAZIONE (3) Dal punto di vista del rendimento di separazione, risulta più efficace la separazione con sistemi idraulici (es. idropulpatori), che prevedono la dispersione del materiale in acqua e la separazione su basi densimetriche dei flussi di materiale leggero e pesante; il materiale organico, che rimane in sospensione, viene separato per centrifugazione. La separazione efficace è attestata dalla purezza totale dellorganico separato; inoltre la separazione in flusso acqueo consente un lavaggio di molti sali liberi dagli scarti alimentari. I costi di tali attrezzature non rendono possibile molte volte ladozione. La raffinazione finale, può essere dimensionale e/o densimetrica. La separazione densimetrico-aeraulica consente la separazione di piccoli corpi plastici o vetrosi e di sassi, dal prodotto finale.

36 6. GENESI E GESTIONE DEL PROBLEMA ODORI I processi di decomposizione, o di semplice dispersione dei composti più volatili, sono il problema strutturale negli impianti di compostaggio. Tuttavia è possibile intervenire sulla intensità e sul tono edonico degli odori rilasciati. Le emissioni odorose sono dovute alla presenza, nelle arie esauste di cataboliti ridotti (non completamente ossidati da S, N, C), e tale presenza è in contraddizione con le caratteristiche aerobiche che dovrebbero portare alla produzione ed al rilascio di cataboliti ossidati ed inodori (CO 2, SO 4, NO 3 ). I motivi di fenomeni odorosi intensi possono essere ricondotti alla presenza di situazioni critiche processuali o impiantistiche come: - presenza di sacche anaerobiche nei cumuli - scarso o intempestivo utilizzo dellaerazione forzata della biomassa - rivoltamenti inopportuni e/o intempestivi

37 LE POTENZIALI FONTI Mancata canalizzazione e trattamento delle arie esauste odorose Bassa efficienza dei sistemi di abbattimento Mancata tenuta in depressione dei capannoni di bioconversione Fuoriuscita di arie odorose da portali (es. fosse di scarico) Messa a parco in maturazione allaperto di materiale ancora fortemente odorigeno Stazionamento allaperto di sovvalli ad elevata componente fermentescibile Interruzione precoce dei processi aerobi a carico di biomasse non ancora mature; Presenza di estese pozze di percolato

38 BUONE PRATICHE GESTIONALI NEI PROCESSI NON PRESIDIATI: IL COMPOSTAGGIO DEGLI SCARTI VERDI (1) una inerente a processi di trasformazione della sostanza organica, in cui le molecole organiche coinvolte danno origine a cataboliti intermedi e prodotti ultimi della degradazione una accidentale dovuta ad errori o eventi fortuiti nella gestione dellimpianto, laddove tali eventi fanno allontanare la biomassa dalle condizioni aerobiche, determinando processi anaerobici, putrefattivi e fortemente odorigeni Nella gestione degli impianti di compostaggio la produzione di effetti odorigeni è dovuta alleffetto concomitante o disgiunto di due componenti: Va rammentato che lequilibrio aerobico del processo si consegue laddove vi è equilibrio tra velocità di consumo di O 2, determinata dalla fermentescibilità dei materiali organici, e rifornimento di O 2 determinato da: porosità dei materiali dimensioni dei cumuli interventi esterni (rivoltamento e/o aerazione forzata)

39 BUONE PRATICHE GESTIONALI NEI PROCESSI NON PRESIDIATI: IL COMPOSTAGGIO DEGLI SCARTI VERDI (2) Per il compostaggio allaperto di materiali lignocellulosici da manutenzione del verde è bene dunque adottare una serie di comportamenti operativi volti a favorire lequilibrio aerobico del processo, preservando le caratteristiche di questo tipo di materiali: 1. Va posta la massima attenzione nel cercare di rispettare le proporzioni tra matrici legnose ed erbacee, avendo cura di riservare porzioni di scarto legnoso per le necessità primaverili-estive. 2. Nel caso di stoccaggio prolungato dei materiali in ingresso allimpianto, in attesa della loro frantumazione non vanno allestiti grossi quantitativi di soli scarti erbacei, che rappresentano la frazione più fermentescibile in quanto ricca di umidità e componenti proteiche e priva di porosità intrinseca. 3. La frantumazione deve evitare la riduzione delle matrici legnose a pezzature ridotte. 4. In caso di adozione di sistemi di frantumazione molto spinta, con produzione di legno di piccola pezzatura, vanno contenute le dimensioni verticali (max 3 metri) e trasversali dei cumuli (max 6 metri) onde favorire la diffusione dellaria fresca in ingresso e laria esausta in uscita.

40 BUONE PRATICHE GESTIONALI NEI PROCESSI NON PRESIDIATI: IL COMPOSTAGGIO DEGLI SCARTI VERDI (3) 5. Non va trascurato il rivoltamento periodico dei cumuli per prevenire lesaurimento dei fenomeni di diffusione e linstaurazione dei processi anaerobici, che alla movimentazione successiva del cumulo determinerebbero massicci effetti odorigeni. 6. È opportuno cercare di non concentrare le operazioni di movimentazione nei periodi con condizioni atmosferiche critiche (bassa pressione e venti moderati). 7. Laddove si ravvisino fattori di particolare criticità ambientale, quali: Le prime movimentazioni del materiale devono essere svolte con una certa cautela, in periodi atmosferici favorevoli. - condizioni di persistenti precipitazioni atmosferiche (eccessivo carico idrico sui cumuli) - necessità di movimentare materiale compattato - impedimenti pregressi a eseguire i rivoltamenti per congestionamento operativo 8. Bisogna avere cura nellevitare ristagni di acque di percolazione; tali acque contengono componenti organiche (COD mg/l), quindi sarebbe opportuno lavare con acqua pulita.

41 7. LA PREVENZIONE DEL PROBLEMA ODORI MEDIANTE LOTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO Se è vero che gli odori da processi di bioconversione sono dovuti ad intermedi di degradazione non completamente ossidati si può intervenire, minimizzando loccorrenza di stati anaerobici allinterno della biomassa, la formazione di composti organici ridotti e con ciò stesso il potenziale odorigeno del sistema. LAERAZIONE FORZATA È un fattore di forte implementazione delle condizioni di processo nei sistemi intesi al trattamento di materiali a bassa consistenza e elevata fermentescibilità.

42 Qualsiasi sostanza che, per il suo contenuto in elementi nutritivi oppure per le sue peculiari caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche contribuisce al miglioramento della fertilità del terreno agrario oppure al nutrimento delle specie vegetali coltivate o, comunque, ad un loro migliore sviluppo. Fertilizzante Concime Qualsiasi sostanza che, naturale o sintetica, minerale od inorganica, idonea a fornire alle colture lelemento o gli elementi chimici della fertilità a queste necessarie per lo svolgimento del loro ciclo vegetativo e produttivo, secondo le forme e le solubilità. Ammendante e correttivo Qualsiasi sostanza, naturale o sintetica, minerale od inorganica, capace di modificare e migliorare le proprietà e le caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche e meccaniche del terreno.


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