11

Relazione quadro sui Relazione quadro sui trattamenti del ciclo fanghitrattamenti del ciclo fanghi

Giuseppe MininniGiuseppe MininniCnr Cnr –– Istituto di Ricerca Sulle AcqueIstituto di Ricerca Sulle Acque

mininni@irsa.cnr.itmininni@irsa.cnr.it

22

Articolazione della Articolazione della presentazionepresentazione

Produzione e caratteristiche dei fanghi urbaniProduzione e caratteristiche dei fanghi urbaniInformazioni generali sul trattamento dei fanghiInformazioni generali sul trattamento dei fanghiForme di smaltimento nei paesi europeiForme di smaltimento nei paesi europeiLa normativa tecnica in Italia su recupero e La normativa tecnica in Italia su recupero e smaltimentosmaltimentoUtilizzazione agricolaUtilizzazione agricolaSmaltimento in discaricaSmaltimento in discaricaMinimizzazione della produzione dei fanghi Minimizzazione della produzione dei fanghi

33

Produzione e caratteristiche dei Produzione e caratteristiche dei fanghi urbanifanghi urbani

Il volume dei fanghi estratti dai sedimentatori primari e secondIl volume dei fanghi estratti dai sedimentatori primari e secondari ari èè pari pari a circa il 2% del volume dello scarico trattato.a circa il 2% del volume dello scarico trattato.A dispetto di tale volume trascurabile, il trattamento e lo smalA dispetto di tale volume trascurabile, il trattamento e lo smaltimento timento dei fanghi comportano costi di gestione, che possono essere stimdei fanghi comportano costi di gestione, che possono essere stimati ati pari al 50% del costo totale del trattamento, ciopari al 50% del costo totale del trattamento, cioèè 2525--35 35 €€/(ab. /(ab. ×× anno).anno).Produzione complessiva di fanghi trattati: 45Produzione complessiva di fanghi trattati: 45--65 g di secco/(ab. 65 g di secco/(ab. ××giorno);giorno);Concentrazione di solidi volatili di fanghi trattati: 50Concentrazione di solidi volatili di fanghi trattati: 50--70 % di SS;70 % di SS;Abbattimento di solidi volatili nella stabilizzazione biologica Abbattimento di solidi volatili nella stabilizzazione biologica aerobica o aerobica o anaerobica: 30anaerobica: 30--50 %;50 %;Produzione di fanghi disidratati al 20% di secco: 80Produzione di fanghi disidratati al 20% di secco: 80--120 kg/(ab. 120 kg/(ab. ××anno);anno);Codice Codice CerCer dei fanghi urbani: 19 08 05dei fanghi urbani: 19 08 05

44

Situazione in EuropaSituazione in Europa

1129151555Belgio

22545424242020Danimarca

602020Francia

1090Grecia

1612657Norvegia

201750<113Repubblica Ceca

1558 (incenerimento on-site + 27 (essiccamento termico)

Paesi Bassi

390.860Ungheria

1.85.26719.51.5U.K.

101050535Spagna

171547 (export all’incenerimento)30Slovenia

111133<155Italia

25 (recuperi ambientali)

3220 (incenerimento on-site)+17 (altri trattamenti termici)

3-6Germania

373Finlandia

1288Fiandre

Pochi casi100Bulgaria

155035Austria

74572318Unione Europea

AltroUtilizzazione non agricola

Utilizzazione agricola

CompostaggioTrattamenti termiciDiscarica

55

Produzione fanghi proProduzione fanghi pro--capitecapite

54Valore medio60Turchia20Slovenia60Portogallo48Ungheria94Finlandia38Italia76Canada33Brasile55Austria

Sludge production g/(person × d)

66

Alternative di Alternative di utilizzazione/smaltimento in Italiautilizzazione/smaltimento in Italia

Recupero in procedura semplificata Recupero in procedura semplificata (DM 5 (DM 5 febbraio 1998 e febbraio 1998 e s.m.i.s.m.i.))Utilizzazione agricolaUtilizzazione agricola (D.Lgs. 99/92) (D.Lgs. 99/92) IncenerimentoIncenerimento (D.Lgs. 133/05)(D.Lgs. 133/05)Scarico controllatoScarico controllato (D.Lgs. 36/03 e DM 3 agosto (D.Lgs. 36/03 e DM 3 agosto 2005)2005)

77

Smaltimento fanghi in procedura Smaltimento fanghi in procedura semplificatasemplificata

PROCEDURE SEMPLIFICATE

PRODUZIONE BIOGAS USO BIOGAS RECUPERO ENERGETICO

COMPOSTAGGIO

ESSICCAMENTO TERMICO

IMPIANTI DEDICATI DI RECUPERO

ENERGETICO

COMPOST VERDE (D. LGS. 217/06)

88

Requisiti principali per Requisiti principali per ll’’utilizzazione agricolautilizzazione agricola

I fanghi devono provenire dal trattamento di acque reflue I fanghi devono provenire dal trattamento di acque reflue domestiche e/o industriali, purchdomestiche e/o industriali, purchéé queste ultime siano queste ultime siano assimilabili a quelle domestiche;assimilabili a quelle domestiche;I fanghi devono essere stati preventivamente sottoposti I fanghi devono essere stati preventivamente sottoposti ad un trattamento biologico, chimico, termico o altro ad un trattamento biologico, chimico, termico o altro opportuno procedimento che abbia consentito di ridurre opportuno procedimento che abbia consentito di ridurre la la putrescibilitputrescibilitàà e gli inconvenienti sanitari;e gli inconvenienti sanitari;Le concentrazioni di metalli nei fanghi e nei terreni non Le concentrazioni di metalli nei fanghi e nei terreni non devono essere superiori a valori limiti;devono essere superiori a valori limiti;Devono essere rispettati alcuni requisiti relativi alle Devono essere rispettati alcuni requisiti relativi alle caratteristiche agronomiche dei fanghi.caratteristiche agronomiche dei fanghi.

99

Valori massimi di concentrazione di metalli Valori massimi di concentrazione di metalli pesanti nei fanghi destinati allpesanti nei fanghi destinati all’’utilizzazioneutilizzazione

62.50062.5002.5002.5002.5002.500ZnZn18.75018.750750750750750PbPb7.5007.500300300300300NiNi25025010101010HgHg

25.00025.0001.0001.0001.0001.000CuCu25.00025.0001.0001.000--CrCr

25025010102020CdCd

(mg/kg P)(mg/kg P)(mg/kg SS)(mg/kg SS)

III III draftdraft della Commissionedella CommissioneValore limite D. Valore limite D. LgsLgs. 99/92. 99/92(mg/kg SS)(mg/kg SS)

MetalloMetallo

1010

Valori massimi di concentrazione di metalli pesanti Valori massimi di concentrazione di metalli pesanti nei suoli destinati allnei suoli destinati all’’utilizzazione dei fanghiutilizzazione dei fanghi

pHpH≥≥7766≤≤pH<7pH<755≤≤pH<6pH<6

2002001501506060300300ZnZn10010070707070100100PbPb7070505015157575NiNi110,50,50,10,111HgHg

10010050502020100100CuCu10010060603030CrCr1,51,5110,50,51,51,5CdCd

III III draftdraft della Commissione della Commissione (mg/kg SS)(mg/kg SS)

Valore limiteValore limiteD.Lgs 99/92D.Lgs 99/92(mg/kg SS)(mg/kg SS)

MetalloMetallo

1111

Caratteristiche agronomiche e Caratteristiche agronomiche e microbiologiche nei fanghi ai fini microbiologiche nei fanghi ai fini

delldell’’utilizzazione agricolautilizzazione agricola

101033Salmonella MPN/g SS (valore massimo)Salmonella MPN/g SS (valore massimo)1,51,5Azoto totale % SS (valore minimo)Azoto totale % SS (valore minimo)0,40,4Fosforo totale % SS (valore minimo)Fosforo totale % SS (valore minimo)2020Carbonio organico % SS (valore minimo)Carbonio organico % SS (valore minimo)

Valore Valore limitelimite

ParametroParametro

1212

Valori massimi di concentrazione di Valori massimi di concentrazione di microinquinanti organici nei fanghimicroinquinanti organici nei fanghi

(III (III draftdraft della Commissione)della Commissione)

100 (ng/kg 100 (ng/kg secco)secco)

PCDD/FPCDD/F

0,80,8Somma dei composti PCB con numeri 28, 52, 101, 118, 138, 153, Somma dei composti PCB con numeri 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180180

66Somma dei seguenti IPA: Somma dei seguenti IPA: acenafteneacenaftene, fenantrene, fluorene, , fenantrene, fluorene, fluorantenefluorantene, pirene, , pirene, benzobenzo(b+j+k)(b+j+k)fluorantenefluorantene, , benzobenzo(a)pirene, (a)pirene, benzobenzo((ghighi)terilene, )terilene, indenoindeno (1, 2, 3(1, 2, 3--c,d)pirenec,d)pirene

5050NonilfenoloNonilfenolo e e nonilfenoloetossilatononilfenoloetossilato con 1 o 2 gruppi etossilicicon 1 o 2 gruppi etossilici100100Di(2Di(2--etilesil)ftalato (DEHP)etilesil)ftalato (DEHP)

2.6002.600AlchilbenzeniAlchilbenzeni solfonati lineari (LAS)solfonati lineari (LAS)500500Somma dei composti organici alogenati (AOX)Somma dei composti organici alogenati (AOX)

Limite Limite concconc. . (mg/kg secco)(mg/kg secco)

Classe di compostiClasse di composti

1313

Requisiti principali per lo scarico controllatoRequisiti principali per lo scarico controllato

I fanghi devono essere stati trattati;I fanghi devono essere stati trattati;Concentrazione di sostanza secca > 25 %;Concentrazione di sostanza secca > 25 %;Concentrazione di PCB Concentrazione di PCB ≤≤ 10 mg/kg;10 mg/kg;Concentrazione di diossine+furani (calcolata sulla Concentrazione di diossine+furani (calcolata sulla tossicittossicitàà equivalente) equivalente) ≤≤ 2.000 ng/kg:2.000 ng/kg:Concentrazione delle sostanze cancerogene riportate Concentrazione delle sostanze cancerogene riportate nella Tab. 1 della disciplina sulle bonifiche in nella Tab. 1 della disciplina sulle bonifiche in concentrazione < 1/10 delle concentrazioni che concentrazione < 1/10 delle concentrazioni che renderebbero pericoloso il rifiuto e comunque con renderebbero pericoloso il rifiuto e comunque con una concentrazione totale < 1.000 ppmuna concentrazione totale < 1.000 ppm

1414

Secondo quanto riportato nel parere espresso dallSecondo quanto riportato nel parere espresso dall’’ Istituto Superiore Istituto Superiore di Sanitdi Sanitàà il 5 luglio 2006, il 5 luglio 2006, protprot. n. 0036565, il materiale contenente . n. 0036565, il materiale contenente "Idrocarburi Totali" (THC) "Idrocarburi Totali" (THC) èè da considerarsi pericoloso solo se la da considerarsi pericoloso solo se la concentrazione degli stessi concentrazione degli stessi èè maggiore di 1.000 mg/kg SS e contiene maggiore di 1.000 mg/kg SS e contiene almeno uno degli Idrocarburi Policiclici Aromatici, classificatialmeno uno degli Idrocarburi Policiclici Aromatici, classificati dalla dalla UE "UE "CarcCarc. Cat. 1" oppure ". Cat. 1" oppure "CarcCarc. Cat. 2" in base all'Allegato 1 direttiva . Cat. 2" in base all'Allegato 1 direttiva 67/548/CEE aggiornato al 2967/548/CEE aggiornato al 29°° ATP recepito con DM 28/02/2006, in ATP recepito con DM 28/02/2006, in concentrazione superiore a quella indicata in Tabella. concentrazione superiore a quella indicata in Tabella. Detta Detta concentrazione andrconcentrazione andràà riferita al peso secco dell'intero campione di riferita al peso secco dell'intero campione di rifiuto.rifiuto.In attesa di specifiche metodiche di riferimento, gli IdrocarburIn attesa di specifiche metodiche di riferimento, gli Idrocarburi Totali i Totali (THC) sono indicativamente da considerare come sommatoria di (THC) sono indicativamente da considerare come sommatoria di Idrocarburi leggeri (CIdrocarburi leggeri (C≤≤12) e di Idrocarburi pesanti (C>12).12) e di Idrocarburi pesanti (C>12).

Rifiuti contenenti idrocarburi, quale limite Rifiuti contenenti idrocarburi, quale limite per la classificazione come rifiuti pericolosi per la classificazione come rifiuti pericolosi

e per le per l’’accettabilitaccettabilitàà in discaricain discarica

1515

Limiti di concentrazione per gli IPA Limiti di concentrazione per gli IPA cancerogeni di categoria 2cancerogeni di categoria 2

Tali concentrazioni limite sono fissate in base allTali concentrazioni limite sono fissate in base all’’art. 2, della decisione art. 2, della decisione del Consiglio UE 2000/532/CE e del Consiglio UE 2000/532/CE e s.m.i.s.m.i. e alla direttiva 67/548/CEE e e alla direttiva 67/548/CEE e s.m.is.m.i..

Benzo(a)fenantrene1000Crisene218-01-9601-048-00-0

1000Benzo(a)antracene56-55-3601-033-00-91000Benzo(k)fluorantene207-08-9601-036-00-51000Benzo(j)fluorantene205-82-3601-035-00-X1000Benzo(e)pirene192-97-2601-049-00-6

Benzo(e)fluorantene1000Benzo(e)acefenantrilene205-99-2601-034-00-4100Dibenzo(ah)antracene50-70-3601-041-00-2

Benzo(def)crisene100Benzo(a)pirene50-32-8601-032-00-3Sinonimo

Valore limite

(mg/kg)Nome sostanzaNumero

CASNumerod'indice

1616

Limiti di concentrazione per gli Limiti di concentrazione per gli idrocarburi cancerogeni di idrocarburi cancerogeni di categoria 1 e mutageni di categoria 1 e mutageni di

categoria 2categoria 2

Benzene: 1.000 mg/kg di SSBenzene: 1.000 mg/kg di SS

1,3 Butadiene: 1.000 mg/kg di SS (1,3 Butadiene: 1.000 mg/kg di SS (newnewentry!)entry!)

1717

AmmissibilitAmmissibilitàà dei rifiuti in discarica (test delldei rifiuti in discarica (test dell’’eluato)eluato)

--550,5CianuriCianuri6650501511FluoruriFluoruri

1.2001.2002.5002.5001.5008080CloruriCloruri0,50,5202050,40,4ZincoZinco0,030,030,70,70,050,010,01SelenioSelenio

--0,50,50,070,0060,006AntimonioAntimonio0,20,25510,050,05PiomboPiombo224410,040,04NickelNickel--3310,050,05MolibdenoMolibdeno

0,0050,0050,05 (0,2)*0,05 (0,2)*0,0050,0050,0010,001MercurioMercurio0,10,11010550,20,2RameRame227710,050,05CromoCromo

0,020,020,2 (0,5)*0,2 (0,5)*0,020,020,0040,004CadmioCadmio202030301022BarioBario0,50,52,52,50,20,050,05ArsenicoArsenico

Discariche per Discariche per rifiuti rifiuti

pericolosipericolosi

Discariche per Discariche per rifiuti non rifiuti non pericolosipericolosi

Discariche per Discariche per rifiuti inertirifiuti inerti

Limiti (mg/L) allo Limiti (mg/L) allo scarico in acque scarico in acque

superficialisuperficiali(D.Lgs. 152/06 Tab. 3 (D.Lgs. 152/06 Tab. 3

Allegato 5 alla parte III)Allegato 5 alla parte III)

Concentrazione limite (mg/L)Concentrazione limite (mg/L)

InquinanteInquinante

1818

--10.00010.0006.0006.000400400Solidi disciolti (in alternativa a solfati e Solidi disciolti (in alternativa a solfati e cloruri)****cloruri)****

--10010080805050Carbonio organico disciolto***Carbonio organico disciolto***--0,10,1Indice fenoloIndice fenolo

1.0001.0005.0005.0002.000100100SolfatiSolfati0,10,1110,10,1Pesticidi totali fosforati**Pesticidi totali fosforati**0,050,050,50,50,050,05Pesticidi totali non fosforati**Pesticidi totali non fosforati**

11202022Solventi organici clorurati**Solventi organici clorurati**0,10,1220,20,2Solventi organici azotati**Solventi organici azotati**0,20,2440,40,4Solventi organici aromatici**Solventi organici aromatici**

Discariche Discariche per rifiuti per rifiuti pericolosipericolosi

Discariche Discariche per rifiuti non per rifiuti non

pericolosipericolosi

Discariche Discariche per rifiuti per rifiuti

inertiinerti

Limiti (mg/L) allo Limiti (mg/L) allo scarico in acque scarico in acque

superficialisuperficiali(D.Lgs. 152/06 Tab. 3 (D.Lgs. 152/06 Tab. 3

Allegato 5 alla parte III)Allegato 5 alla parte III)

Concentrazione limite (mg/L)Concentrazione limite (mg/L)

InquinanteInquinante

* tra parentesi i corrispondenti limiti della Decisione del Consiglio del 19 dicembre 2002 (quando non riportati i limiti sono coincidenti o non previsti)** parametri non previsti nella Decisione del Consiglio del 19 dicembre 2002. Le analisi di tali parametri possono essere disposte dall’autorità territorialmente competente qualora la provenienza del rifiuto possa determinare il fondato sospetto di un eventuale superamento dei limiti.*** Nel caso in cui i rifiuti non rispettino i valori riportati per il DOC al proprio valore di pH, possono essere sottoposti ai test con una proporzione L/S = 10 L/kg e con un pH compreso tra 7,5 e 8,0. I rifiuti possono essere considerati conformi ai criteri di ammissibilità per il carbonio organico disciolto se il risultato della prova non supera 100 mg/L. (E disponibile un metodo in corso di sperimentazione basato sulla norma prEN 14429).**** È possibile servirsi dei valori per il TDS (Solidi disciolti totali) in alternativa ai valori per il solfato e per il cloruro.

1919

Aspetti peculiari di recepimento della direttiva 99/31 Aspetti peculiari di recepimento della direttiva 99/31 e della decisione del 19/12/2002 ai fini dello e della decisione del 19/12/2002 ai fini dello smaltimento dei fanghi urbani di depurazionesmaltimento dei fanghi urbani di depurazione

LL’’art. 6 esclude dallo smaltimento in discarica le art. 6 esclude dallo smaltimento in discarica le seguenti tipologie di rifiuti, che non erano state seguenti tipologie di rifiuti, che non erano state previste nella Direttiva:previste nella Direttiva:

rifiuti che contengono o sono contaminati da diossine e rifiuti che contengono o sono contaminati da diossine e furani in quantitfurani in quantitàà superiore a 10 superiore a 10 μμg/kg (2 g/kg (2 μμg/kg per le g/kg per le discariche di rifiuti non pericolosi)discariche di rifiuti non pericolosi);;rifiuti con PCI (Potere calorifico inferiore) > 13.000 rifiuti con PCI (Potere calorifico inferiore) > 13.000 kJkJ/kg. /kg. Per questi ultimi vale la deroga al 31/12/2009 fissata con la Per questi ultimi vale la deroga al 31/12/2009 fissata con la L. 27 febbraio 2009, n. 13 (art. 6).L. 27 febbraio 2009, n. 13 (art. 6).

Obbligo del rispetto degli standard del test dellObbligo del rispetto degli standard del test dell’’eluato eluato per tutti i rifiuti non pericolosi.per tutti i rifiuti non pericolosi.

2020

Gradi di libertGradi di libertàà per regioni e per regioni e province autonomeprovince autonome

il D.M. 3 agosto 2005 prevede (art. 7) che le Autoritil D.M. 3 agosto 2005 prevede (art. 7) che le Autoritààterritorialmente competenti (essenzialmente le Regioni e le territorialmente competenti (essenzialmente le Regioni e le Province autonome) possano autorizzare specifiche Province autonome) possano autorizzare specifiche sottocategorie di discariche per rifiuti non pericolosi, con sottocategorie di discariche per rifiuti non pericolosi, con deroga tra lderoga tra l’’altro al parametro DOC adibite allo altro al parametro DOC adibite allo smaltimento di:smaltimento di:

a)a) rifiuti con basso contenuto di sostanza organica;rifiuti con basso contenuto di sostanza organica;b)b) rifiuti prevalentemente organici (discariche apprestate come rifiuti prevalentemente organici (discariche apprestate come

bioreattoribioreattori o discariche per rifiuti organici pretrattati);o discariche per rifiuti organici pretrattati);c)c) rifiuti misti, con presenza sia di rifiuti solidi urbani sia di rifiuti misti, con presenza sia di rifiuti solidi urbani sia di rifiuti rifiuti

inorganici.inorganici.

2121

Il problema del trattamento dei fanghiIl problema del trattamento dei fanghiGeneralmente gli impianti di depurazione appaiono inadeguati sopGeneralmente gli impianti di depurazione appaiono inadeguati soprattutto rattutto nella linea fanghi;nella linea fanghi;

Gli impianti sono stati progettati secondo schemi convenzionali Gli impianti sono stati progettati secondo schemi convenzionali senza riguardo senza riguardo al destino dei fanghi;al destino dei fanghi;Molti digestori operano senza riscaldamento e senza agitazione eMolti digestori operano senza riscaldamento e senza agitazione ed il biogas d il biogas prodotto non prodotto non èè valorizzato energeticamente;valorizzato energeticamente;

LL’’uso agricolo non uso agricolo non èè considerato con favore dalle associazioni degli considerato con favore dalle associazioni degli agricoltori e dei portatori dagricoltori e dei portatori d’’interesse;interesse;

Può essere consentito lPuò essere consentito l’’uso agricolo solo per i fanghi prodotti dalla uso agricolo solo per i fanghi prodotti dalla depurazione di un refluo civile o ad esso assimilabile;depurazione di un refluo civile o ad esso assimilabile;In alcuni casi anche le norme regionali hanno determinato una prIn alcuni casi anche le norme regionali hanno determinato una progressiva ogressiva restrizione allrestrizione all’’uso dei fanghi in agricoltura;uso dei fanghi in agricoltura;ÈÈ stato verificato che il test di fitotossicitstato verificato che il test di fitotossicitàà èè positivo per molti fanghi non ben positivo per molti fanghi non ben stabilizzati;stabilizzati;

Lo smaltimento in discarica Lo smaltimento in discarica èè interdetto dal 30 giugno 2009 (si interdetto dal 30 giugno 2009 (si èè in attesa in attesa delldell’’emanazione di un nuovo DM di revisione del DM 3 agosto 2005);emanazione di un nuovo DM di revisione del DM 3 agosto 2005);Il costo dello smaltimento Il costo dello smaltimento èè perciò aumentato in modo considerevole negli perciò aumentato in modo considerevole negli ultimi anni. Una recente indagine di ultimi anni. Una recente indagine di FederutilityFederutility ha evidenziato che ha evidenziato che ll’’intervallo dei costi di smaltimento intervallo dei costi di smaltimento èè il seguente: discarica 70il seguente: discarica 70--150 150 €€/t, uso /t, uso agricolo 60agricolo 60--130 130 €€/t, compostaggio 95/t, compostaggio 95--125 125 €€/t./t.

2222

PrevenzionePrevenzione

LL’’obiettivo principale da perseguire oggi obiettivo principale da perseguire oggi nella gestione dei fanghi di depurazione nella gestione dei fanghi di depurazione èè la prevenzione, ciola prevenzione, cioèè ridurre al minimo ridurre al minimo la produzione.la produzione.Questo obiettivo Questo obiettivo èè ben evidenziato nella ben evidenziato nella gerarchia della gestione dei rifiuti nella gerarchia della gestione dei rifiuti nella recente Direttiva 2008/98.recente Direttiva 2008/98.

2323

Trattamenti biologici in linea Trattamenti biologici in linea acqueacque

Lisi cellulare;Lisi cellulare;Metabolismo di disaccoppiamento;Metabolismo di disaccoppiamento;Metabolismo di mantenimento.Metabolismo di mantenimento.

2424

Lisi cellulareLisi cellulareLa lisi può portare ad una riduzione globale della produzione La lisi può portare ad una riduzione globale della produzione di fango;di fango;La lisi del fango può essere favorita da trattamenti La lisi del fango può essere favorita da trattamenti meccanici, termici e chimici, basati sullmeccanici, termici e chimici, basati sull’’aumento della aumento della concentrazione di ossigeno;concentrazione di ossigeno;Il processo di Il processo di biolisibiolisi, messo a punto da ONDEO , messo a punto da ONDEO DegremontDegremont, , si basa su uno stress della biomassa, con ozono o con si basa su uno stress della biomassa, con ozono o con enzimi. Il meccanismo si basa sul danneggiamento della enzimi. Il meccanismo si basa sul danneggiamento della membrana cellulare che i batteri sono cosmembrana cellulare che i batteri sono cosìì costretti a costretti a ricostituire traendo lricostituire traendo l’’energia a spese del substrato organico energia a spese del substrato organico presente in fase disciolta con conseguente riduzione della presente in fase disciolta con conseguente riduzione della produzione di biomassa.produzione di biomassa.LL’’azione chimica ed enzimatica si esercita piazione chimica ed enzimatica si esercita piùù efficacemente efficacemente sui batteri filamentosi consentendo perciò di risolvere anche sui batteri filamentosi consentendo perciò di risolvere anche i problemi di bulking.i problemi di bulking.Secondo Secondo DegremontDegremont i suddetti processi consentono di i suddetti processi consentono di ridurre la produzione di fanghi secondari fino allridurre la produzione di fanghi secondari fino all’’80%. 80%.

2525

Metabolismo di Metabolismo di disaccoppiamento (processi disaccoppiamento (processi

in fasi alternate)in fasi alternate)Catabolismo: insieme di processi metabolici che Catabolismo: insieme di processi metabolici che presiedono lpresiedono l’’abbattimento del substrato;abbattimento del substrato;Anabolismo: uso dellAnabolismo: uso dell’’energia libera prodotta energia libera prodotta nellnell’’ossidazione del substrato per la produzione di ossidazione del substrato per la produzione di nuova biomassa;nuova biomassa;Il disaccoppiamento tra consumo di substrato e crescita Il disaccoppiamento tra consumo di substrato e crescita della biomassa può essere realizzato ricorrendo:della biomassa può essere realizzato ricorrendo:

allall’’uso di composti chimici specifici;uso di composti chimici specifici;alla conduzione dei processi biologici con elevati rapporti tra alla conduzione dei processi biologici con elevati rapporti tra concentrazione di substrato e di biomassa;concentrazione di substrato e di biomassa;inducendo nella biomassa uno stress metabolico mediante inducendo nella biomassa uno stress metabolico mediante ll’’alternanza di fasi aerobiche e anossiche.alternanza di fasi aerobiche e anossiche.

2626

Riduzione produzione biomassa Riduzione produzione biomassa

Il coefficiente di crescita passa da 0,28 Il coefficiente di crescita passa da 0,28 --0,47 kg SS/kg COD rimosso (sistema 0,47 kg SS/kg COD rimosso (sistema convenzionale) a 0,13 convenzionale) a 0,13 -- 0,29 kg SS/kg 0,29 kg SS/kg COD rimosso (sistema OSA).COD rimosso (sistema OSA).

2727

Processo Processo CannibalCannibal

2828

Processo Processo CannibalCannibalII cuore del processo II cuore del processo èè un reattore biologico detto di un reattore biologico detto di ““interscambiointerscambio””, realizzato a lato della tradizionale vasca , realizzato a lato della tradizionale vasca di ossidazione, che può operare parallelamente a di ossidazione, che può operare parallelamente a qualsiasi impianto a fanghi attivi municipale o qualsiasi impianto a fanghi attivi municipale o industriale.industriale.Nel bacino di interscambio sono create e mantenute Nel bacino di interscambio sono create e mantenute condizioni che comportano la conversione della condizioni che comportano la conversione della popolazione batterica dominante da aerobica a popolazione batterica dominante da aerobica a facoltativa con conseguente rallentamento dellfacoltativa con conseguente rallentamento dell’’attivitattivitààdei batteri aerobici.dei batteri aerobici.I batteri facoltativi, divenuti dominanti nella vasca I batteri facoltativi, divenuti dominanti nella vasca dd’’interscambio, sono quindi interscambio, sono quindi ricircolatiricircolati alla vasca alla vasca dd’’ossidazione dove trovano condizioni sfavorevoli alla ossidazione dove trovano condizioni sfavorevoli alla loro sopravvivenza. Grazie al continuo ricircolo tra le loro sopravvivenza. Grazie al continuo ricircolo tra le due vasche, si crea un regime ddue vasche, si crea un regime d’’equilibrio tra equilibrio tra distruzione e sviluppo batterico con conseguente distruzione e sviluppo batterico con conseguente riduzione della produzione di fanghi.riduzione della produzione di fanghi.

2929

ProcessoProcesso CannibalCannibal

Secondo Siemens la riduzione annua Secondo Siemens la riduzione annua della produzione di fango sarebbe della produzione di fango sarebbe superiore al 50% anche nelle applicazioni superiore al 50% anche nelle applicazioni pipiùù sfavorevoli.sfavorevoli.Il funzionamento del processo Il funzionamento del processo èè stato stato verificato in numerosi impianti americani verificato in numerosi impianti americani di differenti potenzialitdi differenti potenzialitàà. In alcuni casi per . In alcuni casi per oltre tre anni non sono state operate oltre tre anni non sono state operate estrazioni di fango di supero. estrazioni di fango di supero.

3030

Incremento dellIncremento dell’’etetàà della biomassadella biomassaLL’’incremento nel reattore biologico dellincremento nel reattore biologico dell’’etetàà della biomassa della biomassa (SRT) e quindi la riduzione del carico organico sul fango (SRT) e quindi la riduzione del carico organico sul fango può consentire di ridurre la produzione di fango nei processi può consentire di ridurre la produzione di fango nei processi aerobici;aerobici;Una riduzione della produzione di biomassa di circa il 12% Una riduzione della produzione di biomassa di circa il 12% èè possibile aumentando la concentrazione in vasca di possibile aumentando la concentrazione in vasca di aerazione da 3 a 6 g/L, mentre con un incremento da 1,7 a aerazione da 3 a 6 g/L, mentre con un incremento da 1,7 a 10,3 g/L la riduzione di produzione raggiunge il 44%;10,3 g/L la riduzione di produzione raggiunge il 44%;Non Non èè possibile però aumentare indefinitamente la possibile però aumentare indefinitamente la concentrazione in vasca in quanto da questa dipendono le concentrazione in vasca in quanto da questa dipendono le caratteristiche di sedimentabilitcaratteristiche di sedimentabilitàà: quando la concentrazione : quando la concentrazione aumenta oltre un certo limite i solidi sono perduti con aumenta oltre un certo limite i solidi sono perduti con ll’’effluente.effluente.Questo problema può essere superato mediante lQuesto problema può essere superato mediante l’’adozione adozione di di bioreattoribioreattori a membrana.a membrana.

3131

Trattamenti di disintegrazione del Trattamenti di disintegrazione del fango: prefango: pre--trattamenti termicitrattamenti termici

La fase controllante nella digestione anaerobica La fase controllante nella digestione anaerobica èèll’’idrolisi del substrato.idrolisi del substrato.Questa fase può essere accelerata mediante processi Questa fase può essere accelerata mediante processi di disintegrazione che possono essere condotti per via di disintegrazione che possono essere condotti per via meccanica, termica o chimica.meccanica, termica o chimica.Il processo Cambi avviene a 170Il processo Cambi avviene a 170--190190°°C a 8 bar per 30C a 8 bar per 30--60 minuti.60 minuti.Il processo termico consente di migliorare Il processo termico consente di migliorare ll’’abbattimento di solidi volatili in digestione di almeno il abbattimento di solidi volatili in digestione di almeno il 50%.50%.ÈÈ possibile ottenere anche una sensibile riduzione possibile ottenere anche una sensibile riduzione della viscositdella viscositàà del fango che consente di operare nel del fango che consente di operare nel digestore anche con concentrazioni di solidi del 10%.digestore anche con concentrazioni di solidi del 10%.

3232

Fasi del processo CambiFasi del processo Cambi1)1) PrePre--disidratazionedisidratazione meccanica fino al 15meccanica fino al 15--20% di secco;20% di secco;2)2) Omogeneizzazione e preriscaldamento nel Omogeneizzazione e preriscaldamento nel PulperPulper

dove dove èè alimentato il vapore prodotto nel reattore e nel alimentato il vapore prodotto nel reattore e nel serbatoio di flash (serbatoio di flash (vdsvds. successivi punti 2 e 3); . successivi punti 2 e 3);

3)3) Dissoluzione nel reattore ad elevata pressione e Dissoluzione nel reattore ad elevata pressione e temperatura per effetto di alimentazione diretta di temperatura per effetto di alimentazione diretta di vapore vivo; vapore vivo;

4)4) Raffreddamento nel serbatoio di flash per riduzione Raffreddamento nel serbatoio di flash per riduzione della pressione a 4 bar da cui della pressione a 4 bar da cui èè recuperato vapore da recuperato vapore da utilizzare nel reattore;utilizzare nel reattore;

5)5) Ulteriore raffreddamento a temperatura di 35Ulteriore raffreddamento a temperatura di 35--3838°°C in C in uno scambiatore prima delluno scambiatore prima dell’’alimentazione al digestore alimentazione al digestore anaerobico anaerobico mesofilomesofilo convenzionale.convenzionale.

3333

Processo CambiProcesso Cambi

3434

Trattamenti di Trattamenti di sonicazionesonicazione: : risultati di prove di laboratoriorisultati di prove di laboratorio

0,280,7739436S

0,250,7236235N21.200310764

0,260,6716339S

0,210,6512932N42.5001,410633

0,270,678340S

0,210,566436N85.0001,410342

0,360,9711637S

0,260,768534N85.0000,720671

Nm3/kg SV alim

Nm3/kg SV abbNL%*%kJ/kg STg

SV/(L×d)dd

Produzione specifica biogas

Prod. tot.

biogas

AbbSV

Grado disint.

Energia Carico org.

Durata digestione

Durata test

Test #

3535

Trattamenti di Trattamenti di sonicazionesonicazione in in impianti in piena scalaimpianti in piena scala

Il pretrattamento di Il pretrattamento di sonicazionesonicazione del fango del fango èè stato applicato stato applicato anche in impianti in piena scala, soprattutto in Germania.anche in impianti in piena scala, soprattutto in Germania.LL’’impianto di depurazione di impianto di depurazione di BambergBamberg, avente una , avente una potenzialitpotenzialitàà di circa 330.000 di circa 330.000 a.e.a.e., , èè dotato di tre digestori dotato di tre digestori mesofilimesofili..

NellNell’’agosto 2004 sono stati istallati due agosto 2004 sono stati istallati due sonicatorisonicatori (2 x 5 kW) dove (2 x 5 kW) dove èè trattata una portata di fanghi ispessiti al 5,8% pari al 30% ditrattata una portata di fanghi ispessiti al 5,8% pari al 30% diquella complessiva in ingresso ai digestori.quella complessiva in ingresso ai digestori.ÈÈ stato possibile incrementare lstato possibile incrementare l’’abbattimento dei solidi volatili dal abbattimento dei solidi volatili dal 34% al 45% e la produzione di biogas del 16%.34% al 45% e la produzione di biogas del 16%.

LL’’applicazione della tecnica degli ultrasuoni sullapplicazione della tecnica degli ultrasuoni sull’’impianto di impianto di depurazione di depurazione di MeldorfMeldorf da 65.000 da 65.000 a.ea.e. ha consentito di . ha consentito di ridurre la concentrazione di SV dopo digestione dal 60 al ridurre la concentrazione di SV dopo digestione dal 60 al 45% di ST. 45% di ST.

3636

Digestione combinata con la Digestione combinata con la ForsuForsu

Fanghi (20% SS)80.000 t

Frazione seccanon riciclabile

120.000 t

Fanghi noncompostabili

5.000 t

Fanghi compostabili

45.000 t

Inceneritore/termovalorizzatore Discarica

Organico126.000 t

FORSU75.000 t

Verde51.000 t

Selezione

Scarti18.500 t

Digestione anaerobicaFORSU 56.500 t+Fanghi 45.000 t

Digestato80.000 t

Compostaggio

Biogas10.000.000 Nm3

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ConclusioniConclusioniSono numerosi gli esempi in letteratura di interventi Sono numerosi gli esempi in letteratura di interventi mirati sulla linea acque per stressare la biomassa dal mirati sulla linea acque per stressare la biomassa dal normale metabolismo in modo che il processo normale metabolismo in modo che il processo catabolico (consumo di substrato) prevalga su quello catabolico (consumo di substrato) prevalga su quello anabolico (produzione di nuova biomassa).anabolico (produzione di nuova biomassa).I processi brevettati hanno lI processi brevettati hanno l’’obiettivo di produrre un obiettivo di produrre un danneggiamento della membrana cellulare tale che i danneggiamento della membrana cellulare tale che i microrganismi siano costretti a consumare energia e microrganismi siano costretti a consumare energia e substrato per la ricostituzione della membrana stessa, substrato per la ricostituzione della membrana stessa, rallentando cosrallentando cosìì la crescita. Questi processi si basano la crescita. Questi processi si basano su trattamenti chimici, termici o enzimatici o su su trattamenti chimici, termici o enzimatici o su alternanza di fasi aerobica e anaerobica. I primi risultati alternanza di fasi aerobica e anaerobica. I primi risultati appaiono interessanti anche se lappaiono interessanti anche se l’’applicazione su scala applicazione su scala nazionale nazionale èè scarsa.scarsa.

3838

Altri approcci consistono nellAltri approcci consistono nell’’incremento molto incremento molto sensibile dellsensibile dell’’etetàà della biomassa in vasca con della biomassa in vasca con conseguente incremento della concentrazione. I reattori conseguente incremento della concentrazione. I reattori a membrana consentono di trattenere la biomassa nel a membrana consentono di trattenere la biomassa nel reattore realizzando teoricamente anche etreattore realizzando teoricamente anche etàà del fango del fango infinita. Naturalmente questo approccio si paga con un infinita. Naturalmente questo approccio si paga con un maggiore consumo di energia.maggiore consumo di energia.Infine meritano attenzione gli interventi in linea fanghi Infine meritano attenzione gli interventi in linea fanghi volti al miglioramento delle prestazioni della digestione volti al miglioramento delle prestazioni della digestione anaerobica (maggiore produzione di biogas) e delle anaerobica (maggiore produzione di biogas) e delle caratteristiche di stabilitcaratteristiche di stabilitàà dei fanghi. Tali obiettivi dei fanghi. Tali obiettivi possono essere conseguiti, anche in questo caso, possono essere conseguiti, anche in questo caso, mediante unmediante un’’azione di distruzione della membrana azione di distruzione della membrana cellulare per accelerare il processo di idrolisi che cellulare per accelerare il processo di idrolisi che èèappunto quello limitante in digestione. Sono stati appunto quello limitante in digestione. Sono stati applicati al riguardo processi termici e processi applicati al riguardo processi termici e processi meccanici, tra i quali si meccanici, tra i quali si èè senzsenz’’altro affermato il altro affermato il trattamento di disintegrazione con ultrasuoni.trattamento di disintegrazione con ultrasuoni.