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LINEA PROGETTUALE 1
Caratterizzazione del materiale particolato emesso dagli inceneritori in esercizio nelle aree di indagine
LP1 – Caratterizzazione del materiale particolato emesso dagli inceneritori in esercizio nelle aree di indagine
• Linee guida per la sorveglianza degli impianti di incenerimento
• Sviluppo della metodologia di campionamento delle emissioni e campionamento
• Caratterizzazione chimica, fisica e morfologica del particolato e della condensa
• Bilancio di massa per metalli e diossine
• Elaborazione dati e reportistica finale
• Arpa ER• Università di Bologna• Università di Ferrara• Università Ca’ Foscari di Venezia• Politecnico di Milano• CNR-ISAC
Responsabile: dott. Valeria Biancolini
LP1 - OBIETTIVI
• definire uno standard operativo per il controllo delle emissioni ai camini che tenga conto delle norme vigenti e delle BAT (Best Available Techniques) attualmente disponibili
• progettare e realizzare le attività di campionamento e analisi volte alla caratterizzazione del materiale particolato emesso dagli inceneritori rilevando parametri di interesse ambientale e sanitario non determinati attraverso i sistemi di monitoraggio in continuo installati ai camini
• osservare l’intero processo produttivo dell’impianto
• quantificare il rilascio ambientale complessivo di inquinanti tossici in traccia
Concentrazione polveri totali, PM10, PM2.5 (valori medi)
Concentrazione PTS (mg/Nmc)
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
1/6 11/6 21/6 1/7 11/7 21/7 31/7
data fine campionamento
mg/
Nm
c
Linea 1 -impattore
Linea 2 -impattore
Linea 1 -PTS
Concentrazioni PTS: confronto con i valori limite
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
1/6 11/6 21/6 1/7 11/7 21/7 31/7data fine campionamento
mg/
Nm
c
Linea 1 -impattore
Linea 2 -impattore
Linea 1 -PTS
• Necessità di campionamenti lunghi (48 ore)
• Valori ampiamente entro i limiti autorizzati
• Valori in linea con i livelli prestazionali di impianti progettati e gestiti secondo le migliori tecniche disponibili (MTD)
• Particolato emesso composto prevalentemente da PM2.5
• Le due linee di incenerimento risultano, dal punto di vista qualitativo e quantitativo delle polveri emesse, uguali
mg/Nmc PM>10 ®
mg/Nmc PM2,5-10 ®
mg/Nmc PM<2,5 ®
mg/Nmc PTS ®
0,004 0,004 0,054 0,063
concentrazione valori limite
PCDD/PCDF pg I-TE/Nm3 0,303 100
IPA ng/Nm3 5,553 10000
PCB diossina simili ng/Nm3 0,062
altri PCB ng/Nm3 0,204
MICROINQUINANTI ORGANICI
PCDD/F e IPA risultano ampiamente al di sotto dei limiti normati
Considerando la percentuale di recupero del 30%, l’emissione stimata di PCDD/F è pari a 1pg I-TE/Nm3
PCDD/F sono presenti prevalentemente nella condensa e nella resina per la cattura degli incondensabili mentre paiono trascurabili sulla fase solida (polveri)
I PCB risultano equamente distribuiti nelle 3 fasi
Gli IPA risultano generalmente presenti nella fase solida e nella frazione incondensabile
La concentrazione dei metalli, se pur con una certa variabilità tra i campionamenti effettuati, risulta entro i limiti normati
fase solida fase gassosaBe 0 0V 0 0Co 0 0As 0 0Se 0 0Ba 0 0Tl 0 0Ag 0 0Ni 0 0,008Al 0 8,175Cr 0 0,01Cd 0,002 0Sn 0,017 0Sb 0,037 0Cu 0,027 0Fe 1,649 19,035Mn 0,012 60,558Zn 0,243 14,151Pb 0,06 0,605Sr 0,019 ---Ca 0 ---Hg --- 4,79
ug/Nm3
METALLI
analita >10µm 2,5-10 µm <2,5 µm condensa
F-1,85
Ac- 3,58
Pr-
Fo- 1,25
Ms- 0,05
Cl- 0,54 0,60 2,21 317,27
NO2- 41,85
Br- 0,03 19,34
NO3-35,00
Su2- 13,34
SO42-0,86 0,76 14,60 3138,41
Os2- 27,35
PO43-58,10
Na+4,17 22,02
NH4+ 0,14 0,12 0,32 1637,31
K+ 0,28 18,09
Mg2+ 0,47 12,46
Ca2+1,73 690,94
ANIONI e CATIONI
ug/Nm3
analita >10µm 2,5-10 µm <2,5 µm condensa
C 0,68 0,62 3,45 509,97
COMPONENTE CARBONIOSA
ug/Nm3
analita >10µm 2,5-10 µm <2,5 µm
nichel 0,45 0,45 3,35
rame 0,75 0,82 10,51
manganese 0,86 0,94 4,20
cromo 0,56 0,66 1,24
cadmio 0,05 0,03 0,60
piombo 0,35 0,23 8,04
alluminio 2,43 2,34 8,87ferro 4,63 3,90 67,18
antimonio <ldr 0,21 4,96
vanadio 0,17 0,47 0,77
arsenico <ldr <ldr <ldr
stronzio 0,64 0,69 21,00
zinco 97,61 34,07 622,75
ng/Nm3
METALLI IDROSOLUBILI
Per i cationi maggiormente presenti è possibile ipotizzarne un’origine nei reagenti utilizzati nell’impianto di abbattimento degli inquinanti presenti nei fumi
Gli anioni maggiormente presenti presumibilmente derivano dalla composizione del rifiuto
Confronto tra i risultati e i limiti autorizzati
ANALISI IN MICROSCOPIA ELETTRONICA
Classificazione morfologica
+
Analisi chimica elementare
sferica
allungate
con angoli
agglomerati
sferica
Distribuzione percentuale elementi chimici
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
S Na Ca P K Al Si Cu Fe Mg Cl Zn Sb Cr F
elemento
%
POLIMI
ARPA
0,010,0
20,030,0
40,050,0
60,0
70,080,0
90,0
%
allungata sferica con angoli aggregato
aspetto
Morfologia e natura delle particelle (0.4-2.5 um)
arpa org
polimi org
arpa inorg
polimi inorg
39%
61%organicoinorganico
Sostanziale omogeneità fra particelle di natura organica e inorganica
Prevalenza di elementi quali : zolfo, sodio, silicio e calcio
Per le particelle organiche prevale l’aspetto sferico in quelle più piccole mentre quelle più grandi si presentano sottoforma di aggregati
Per quanto riguarda le particelle inorganiche risulta non trascurabile la presenza di particelle, anche di piccole dimensioni, con aspetto sfaccettato e la presenza di angoli
ELPI: concentrazione numerica di particelle
campionamenti ELPI
00.000
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
giorni
num
ero
part
icel
le
emes
se/c
c
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0.01 0.1 1 10Dp [um]
Nu
mb
er
dN
/dlo
gD
p [
1/c
m³]
La concentrazione numerica delle particelle emesse è risultata soggetta a variazioni (anche di un ordine di grandezza) e con un andamento che pare ciclico
I picchi emissivi paiono caratterizzati dalla presenza di particelle di dimensioni leggermente superiori alla media
Non è stato possibile rintracciare una causa certa di tale variabilità ma si pensa possa essere imputabile alla sequenza di stadi di purificazione dei fumi e che ognuno contribuisca a generare tale variabilità
ELPI: indagine POLIMI
La concentrazione numerica delle particell e aumenta per effetto della diluizione dovuta all’aria ambiente e al raffreddamento dei fumi all’uscita dal camino
La moda dei diametri si colloca a 20nm: l’emissione è fortemente caratterizzata dalla frazione delle nanopolveri
Nel contesto delle limitate informazioni disponibili, i livelli di concentrazione dell’impianto in esame appaiono da 100 a 10000 volte inferiori all’emissione di caldaie alimentate a pellet di legna e gasiolio e solo circa 10 volte superiori ad analoghe utenze a metano
Ripartizione percentuale dei metalli
BILANCIO DI MASSA: indagine POLIMI
Il bilancio di massa ha evidenziato che la quantità totale di composti organoclorurati (diossine, furani e Pcb) emessa dall’inceneritore (34 microgrammi per tonnellata di rifiuti bruciata) è inferiore a quella presente in entrata (43,2 microgrammi per tonnellata di rifiuti bruciata).
Le diossine si ritrovano principalmente nelle polveri dei filtri a maniche: l’emissione gassosa al camino incide per uno 0.01% del totale emesso.
Per quanto riguarda i metalli, le polveri del flitro a maniche e le scorie sono risultati i principali veicoli di uscita.