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

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

2 UMIFICAZIONE E MATURAZIONE
FASI DEL COMPOSTAGGIO TRITURAZIONE MISCELAZIONE BIOSSIDAZIONE UMIFICAZIONE E MATURAZIONE RAFFINAZIONE

3 PROCESSI DEGRADATIVI DELLA MATERIA ORGANICA
Degradazioni aerobiche Degradazioni anaerobiche +O2 -O2 CO2 C CH4 PO4--- P PH3 SO4-- S H2S NO-3 N NH3

4 POROSITÁ DEL SUBSTRATO
PRESENZA DI O2 UMIDITÁ FATTORI CHE INFLUENZANO IL COMPOSTAGGIO TEMPERATURA POROSITÁ DEL SUBSTRATO PRESENZA DI NUTRIENTI pH

5 ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA NEL CORSO DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

6 ANDAMENTO DEL pH NEL CORSO DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO
FASE I FASE II FASE III FASE IV FASE I–Fase acidogenica dovuta all’ intensa produzione di CO2 e di acidi organici all’inizio della fase termofila FASE II–Fase alcalina, con idrolisi batterica dell’azoto proteico ed organico e produzione di ammoniaca FASE III–Fase di stabilizzazione del pH con perdita dell’azoto in eccesso ed inizio della fase di umidificazione FASE IV–Fase di maturazione, lenta e con pH stabile

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

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

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

10 SCHEMA DI UN TRITURATORE A MARTELLI
CARICO DEL MATERIALE USCITA 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 STABILIZZAZIONE PRE-DISCARICA PRODUZIONE DI MATERIALI STABILIZZANTI BIOESSICCAZIONE

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 SMALTIMENTO CONTROLLATO APPLICAZIONE CONTROLLATA IN AGRICOLTURA STABILIZZAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA IGIENIZZAZIONE DELLA MASSA RIDUZIONE DEL VOLUME E DELLA MASSA DEI MATERIALI TRATTATI

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

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: CONCENTRAZIONE DI OSSIGENO ( RAPPORTO O2 / CO2 ) SVILUPPO DI CALORE ( FERMENTESCIBILITÁ ) TEMPERATURA DISPERSIONE DI CALORE ( DIMENSIONE MASSA , UMIDITÁ) UMIDITÁ VALORI BASSI PERDITA DI N2 NUTRIENTI ( 25 < C / N < 30 ) VALORI ALTI RALLENTAMENTO DELLE REAZIONI METABOLICHE TABELLA

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: CONCENTRAZIONE DI OSSIGENO ( RAPPORTO O2 / CO2 ) SVILUPPO DI CALORE ( FERMENTESCIBILITÁ ) TEMPERATURA DISPERSIONE DI CALORE ( DIMENSIONE MASSA , UMIDITÁ) UMIDITÁ VALORI BASSI PERDITA DI N2 NUTRIENTI ( 25 < C / N < 30 ) VALORI ALTI RALLENTAMENTO DELLE REAZIONI METABOLICHE TABELLA

17 RANGE OTTIMALI (INDICATIVI) DI UMIDITÁ
Settimana Range ottimale di umidità 1 2 3 4 5 6 7 successive * * Possibilità di scendere a 30 verso la fine per esigenze di raffinazione.

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

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

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 RICREAZIONE DI POROSITÁ E STRUTTURAZIONE
SISTEMI INTENSIVI PER BIOMASSE AD ALTA FERMENTESCIBILITÁ SISTEMI ESTENSIVI PER BIOMASSE A BASSO COEFFICIENTE DI DEGRADABILITÁ 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) Cumuli rivoltati Andane Biocontainer e Biocelle Trincee dinamiche Bacini dinamici Biotamburi Sili

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

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

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

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

27 * Il ricircolo dell’aria
BIOCONTAINER E BIOCELLE Non amovibili Amovibili Coibentate Non coibentati Scambiatore di calore Arie esauste generalmente non ricircolate Regolazione in feed-back dei flussi d’aria e del ricircolo Sistemi di rivelazione dei parametri di stato (umidità, %O2, temperatura) - Costi favorevoli - Ricircolo dell’aria * * Il ricircolo dell’aria serve ad evitare di asportare l’umidità drenata dalla biomassa, ricircolandola con le arie riutilizzate e mantenendo il sistema nello stato termoigrometrico ottimale per proseguire il processo un aumento di flusso d’arie da inviare al trattamento finale di abbattimento odori

28 ambienti chiusi (capannoni)
TRINCEE DINAMICHE 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 Reattori dinamici con aerazione forzata (movimentatrici) sistema in continuo in ambienti chiusi (capannoni)

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

30 5. I PRE-TRATTAMENTI ED I TRATTAMENTI FINALI
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 all’esterno dell’impianto, con l’obiettivo di uniformare la granulometria e allontanare i corpi indesiderati sfuggiti ai pre-trattamenti Pezzatura Umidità Umidità Consistenza Granulometria

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

32 TRITURAZIONE, LACERAZIONE
E SFIBRATURA MISCELAZIONE ED OMOGENEIZZAZIONE 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 Omogeneizzazione. Non vi sono effetti di miscelazione progressiva dei materiali garantiti dai sistemi di movimentazione a martelli (lignocellulosici) a coltelli a coclee

33 ASPORTAZIONE DELL’UMIDITÀ IN ECCESSO VAGLIATURA E RAFFINAZIONE (1)
È opportuno il condizionamento delle miscele tramite l’addizione di un agente di “bulking” (“strutturante”); l’obiettivo è quello di conferire alla massa porosità sufficiente e di contenerne l’umidità entro i limiti (70%) 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 l’usura 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 l’obiettivo 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 dell’organico 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 l’adozione. 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 (CO2, SO4, NO3). 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 dell’aerazione forzata della biomassa rivoltamenti inopportuni e/o intempestivi

37 Mancata canalizzazione e trattamento delle arie esauste odorose
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 all’aperto di materiale ancora fortemente odorigeno Stazionamento all’aperto 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 porosità dei materiali dimensioni dei cumuli
BUONE PRATICHE GESTIONALI NEI PROCESSI NON PRESIDIATI: IL COMPOSTAGGIO DEGLI SCARTI VERDI (1) Nella gestione degli impianti di compostaggio la produzione di effetti odorigeni è dovuta all’effetto concomitante o disgiunto di due componenti: 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 dell’impianto, laddove tali eventi fanno allontanare la biomassa dalle condizioni aerobiche, determinando processi anaerobici, putrefattivi e fortemente odorigeni Va rammentato che l’equilibrio aerobico del processo si consegue laddove vi è equilibrio tra velocità di consumo di O2, determinata dalla fermentescibilità dei materiali organici, e rifornimento di O2 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 all’aperto di materiali lignocellulosici da manutenzione del verde è bene dunque adottare una serie di comportamenti operativi volti a favorire l’equilibrio 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 all’impianto, 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 dell’aria “fresca” in ingresso e l’aria “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 l’esaurimento dei fenomeni di diffusione e l’instaurazione 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: condizioni di persistenti precipitazioni atmosferiche (eccessivo “carico” idrico sui cumuli) necessità di movimentare materiale compattato impedimenti pregressi a eseguire i rivoltamenti per congestionamento operativo Le prime movimentazioni del materiale devono essere svolte con una certa cautela, in periodi atmosferici favorevoli. 8. Bisogna avere cura nell’evitare 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 L’OTTIMIZZAZIONE 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 l’occorrenza di stati anaerobici all’interno della biomassa, la formazione di composti organici ridotti e con ciò stesso il potenziale odorigeno del sistema. L’AERAZIONE 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 Ammendante e correttivo
Fertilizzante 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. Concime Qualsiasi sostanza che, naturale o sintetica, minerale od inorganica, idonea a fornire alle colture l’elemento 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.