R IFIUTI PER ICOLOS IR IFIUTI PER ICOLOS I

Impianti per il trattamento chimico-Impianti per il trattamento chimico-fisico e biologico dei rifiuti liquidifisico e biologico dei rifiuti liquidi

Relazione a cura di:Relazione a cura di:Dott. Chim. Renato Bargna – CS A srlDott. Chim. Renato Bargna – CS A srle-mai: e-mai: r.bargna@ centrostudiambientali.comr.bargna@ centrostudiambientali.com

Firenze, 13 dicembre 2007

PremessaPremessa

La presente relazione affronta il tema degli La presente relazione affronta il tema degli impianti di trattamento dei rifiuti liquidi, impianti di trattamento dei rifiuti liquidi, esaminando brevemente gli aspetti esaminando brevemente gli aspetti normativi e impiantistici, focalizzando normativi e impiantistici, focalizzando l’attenzione sull’importanza, sia in fase di l’attenzione sull’importanza, sia in fase di adozione delle migliori tecnologie adozione delle migliori tecnologie disponibili che della successiva fase disponibili che della successiva fase gestionale, delle scelte chimiche di gestionale, delle scelte chimiche di processo. processo.

Normativa di riferimentoNormativa di riferimento

I Rifiuti Liquidi rientrano nel campo di applicazione I Rifiuti Liquidi rientrano nel campo di applicazione della parte quarta del Decreto Legislativo 3 della parte quarta del Decreto Legislativo 3 aprile 2006 n. 152 “Norme in materia aprile 2006 n. 152 “Norme in materia ambientale”.ambientale”.

Non ne fanno parte gli Non ne fanno parte gli scarichi idrici, scarichi idrici, definiti come definiti come “qualsiasi immissione di acque reflue in acque “qualsiasi immissione di acque reflue in acque superficiali, sul suolo, nel sottosuolo e in rete superficiali, sul suolo, nel sottosuolo e in rete fognaria”, che vengono regolamentati nella parte fognaria”, che vengono regolamentati nella parte terza del Decreto.terza del Decreto.

Normativa di riferimentoNormativa di riferimento

La direttiva 96/61/CE, nota come IPPC, recepita La direttiva 96/61/CE, nota come IPPC, recepita con il D.Lgs. 372/99, prevede la redazione di con il D.Lgs. 372/99, prevede la redazione di linee guida per l’individuazione delle Migliori linee guida per l’individuazione delle Migliori Tecniche Disponibili (BAT) per gli impianti di Tecniche Disponibili (BAT) per gli impianti di trattamento dei rifiuti, ai fini del rilascio da parte trattamento dei rifiuti, ai fini del rilascio da parte delle autorità competenti della Autorizzazione delle autorità competenti della Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA)Integrata Ambientale (AIA)

Normativa di riferimentoNormativa di riferimento

• Il Ministro dell’Ambiente con Dm Ambiente 29 Il Ministro dell’Ambiente con Dm Ambiente 29 gennaio 2007 ha emanato le linee guida per gennaio 2007 ha emanato le linee guida per l'individuazione e l'utilizzazione delle migliori l'individuazione e l'utilizzazione delle migliori tecniche disponibili in materia di gestione dei tecniche disponibili in materia di gestione dei rifiuti, per le attività elencate nell'allegato I del rifiuti, per le attività elencate nell'allegato I del decreto legislativo 18 febbraio 2005, n. 59decreto legislativo 18 febbraio 2005, n. 59

• L’allegato 5 del Dm contiene le linee guida per L’allegato 5 del Dm contiene le linee guida per gli Impianti di trattamento chimico-fisico e gli Impianti di trattamento chimico-fisico e biologico dei rifiuti liquidi biologico dei rifiuti liquidi

Classificazione dei rifiuti liquidi industrialiClassificazione dei rifiuti liquidi industriali

I rifiuti liquidi industriali consegnati a centri I rifiuti liquidi industriali consegnati a centri di trattamento, in genere polifunzionali, di trattamento, in genere polifunzionali, possono essere classificati, in base a:possono essere classificati, in base a:

- caratteristiche qualitativecaratteristiche qualitative- processo produttivo che li ha generatiprocesso produttivo che li ha generati- sostanze contenute sostanze contenute

Principali classificazioniPrincipali classificazioni

• • reflui organici biodegradabilireflui organici biodegradabili• • reflui contenenti sostanze organiche reflui contenenti sostanze organiche

biorefrattarie;biorefrattarie;• • reflui contenenti solidi sospesi;reflui contenenti solidi sospesi;• • acque di verniciaturaacque di verniciatura• • acque di lavaggioacque di lavaggio• • reflui contenenti metalli pesantireflui contenenti metalli pesanti• • reflui contenenti solventi;reflui contenenti solventi;• • reflui contenenti cianuri;reflui contenenti cianuri;

• • reflui contenenti Crreflui contenenti CrVIVI;;• • emulsioni oleoseemulsioni oleose• • percolati di discaricapercolati di discarica• • reflui contenenti ammoniaca;reflui contenenti ammoniaca;• • reflui contenenti oli;reflui contenenti oli;• • soluzioni acide esauste;soluzioni acide esauste;• • soluzioni alcaline esauste;soluzioni alcaline esauste;• • fanghi pompabili provenienti da fanghi pompabili provenienti da

trattamento chimico-fisico;trattamento chimico-fisico;• • fanghi pompabili provenienti da fanghi pompabili provenienti da

trattamento biologico trattamento biologico

• La classificazione soprastante si basa su criteri tecnologici La classificazione soprastante si basa su criteri tecnologici e trae origine dalla considerazione che l’effettiva e trae origine dalla considerazione che l’effettiva processabilità di un rifiuto in un centro dotato di processabilità di un rifiuto in un centro dotato di specifiche linee di trattamento chimico-fisiche e/o specifiche linee di trattamento chimico-fisiche e/o biologiche, è direttamente connessa alle caratteristiche biologiche, è direttamente connessa alle caratteristiche qualitative del rifiuto stesso, spesso ancor più che qualitative del rifiuto stesso, spesso ancor più che all’identificazione dell’attività produttiva di provenienza.all’identificazione dell’attività produttiva di provenienza.

• Il vigente Catalogo Europeo dei RifiutiIl vigente Catalogo Europeo dei Rifiuti(*)(*) classifica i rifiuti classifica i rifiuti in funzione dell’attività di provenienza, identificandoli con in funzione dell’attività di provenienza, identificandoli con un codice CER, che assume particolare rilevanza di tipo un codice CER, che assume particolare rilevanza di tipo amministrativo e che, nel caso di processi produttivi amministrativo e che, nel caso di processi produttivi chiaramente individuati, può consentire di definire la chiaramente individuati, può consentire di definire la linea di trattamento più idonea e di sottoporla a linea di trattamento più idonea e di sottoporla a successiva verifica.successiva verifica.

• In tutti gli altri casi il codice CER conserva il suo chiaro In tutti gli altri casi il codice CER conserva il suo chiaro significato di natura amministrativa, ma la trattabilità del significato di natura amministrativa, ma la trattabilità del rifiuto all’interno di un centro specializzato non può rifiuto all’interno di un centro specializzato non può prescindere dalla determinazione analitica delle sostanze prescindere dalla determinazione analitica delle sostanze che caratterizzano il rifiuto stesso e da test di laboratorio che caratterizzano il rifiuto stesso e da test di laboratorio propedeutici all’accettazione.propedeutici all’accettazione.

Impianti di trattamentoImpianti di trattamento

• Il corretto funzionamento di un depuratore Il corretto funzionamento di un depuratore chimico-fisico e ancor più di uno biologico, chimico-fisico e ancor più di uno biologico, dipendono dalla costanza quali-quantitativa della dipendono dalla costanza quali-quantitativa della sua alimentazione; se tale condizione può essere sua alimentazione; se tale condizione può essere realizzata con attenzione presso i depuratori di realizzata con attenzione presso i depuratori di acque reflue urbane o presso i depuratori al acque reflue urbane o presso i depuratori al servizio di specifiche linee di produzione servizio di specifiche linee di produzione industriali, molta più cura richiede un depuratore industriali, molta più cura richiede un depuratore destinato a ricevere reflui estremamente diversi destinato a ricevere reflui estremamente diversi tra loro, come nel caso dei centri polifunzionali.tra loro, come nel caso dei centri polifunzionali.

• E’ pertanto essenziale che E’ pertanto essenziale che ogni linea di ogni linea di depurazione dedicata al trattamento di rifiuti depurazione dedicata al trattamento di rifiuti liquidi sia dotata di adeguate sezioni di liquidi sia dotata di adeguate sezioni di stoccaggio ed omogeneizzazionestoccaggio ed omogeneizzazione, nelle quali , nelle quali attuare per partite omogenee, attuare per partite omogenee, secondo gli secondo gli indirizzi del laboratorio chimicoindirizzi del laboratorio chimico, opportune , opportune miscele dei reflui e regolarne il dosaggio ai miscele dei reflui e regolarne il dosaggio ai depuratori sia intermini di natura chimico-fisica, depuratori sia intermini di natura chimico-fisica, che di richiesta di carico e di nutrienti da parte che di richiesta di carico e di nutrienti da parte della biomassa.della biomassa.

• Anche se il trattamento chimico-fisico di Anche se il trattamento chimico-fisico di

chiariflocculazione e i trattamenti biologici di tipo chiariflocculazione e i trattamenti biologici di tipo

aerobio coprono la maggior parte del fabbisogno aerobio coprono la maggior parte del fabbisogno

di smaltimento, la gamma di trattamenti ai quali di smaltimento, la gamma di trattamenti ai quali

possono essere sottoposti i rifiuti liquidi possono essere sottoposti i rifiuti liquidi

industriali è molto vasta e tale da richiedere una industriali è molto vasta e tale da richiedere una

conoscenza chimica e una capacità di scelta e di conoscenza chimica e una capacità di scelta e di

conduzione dei processi decisamente elevata.conduzione dei processi decisamente elevata.

I trattamenti che il processista deve prendere in esame possono essere I trattamenti che il processista deve prendere in esame possono essere raggruppati in quattro tipologie correlate alle sostanze che devono raggruppati in quattro tipologie correlate alle sostanze che devono essere rimosse:essere rimosse:

• 1. 1. trattamenti per la rimozione delle sostanze inorganiche discioltetrattamenti per la rimozione delle sostanze inorganiche disciolte: : precipitazione, denitrificazione biologica, membrane, carbone attivo, precipitazione, denitrificazione biologica, membrane, carbone attivo, resine a scambio ionico, strippaggio, evaporazione;resine a scambio ionico, strippaggio, evaporazione;

• 2. 2. trattamenti per la rimozione delle sostanze sospesetrattamenti per la rimozione delle sostanze sospese: filtrazione, : filtrazione, flottazione, chiariflocculazione, sedimentazione, evaporazione;flottazione, chiariflocculazione, sedimentazione, evaporazione;

• 3. 3. trattamenti per la rimozione delle sostanze organiche disciolte trattamenti per la rimozione delle sostanze organiche disciolte biodegradabilibiodegradabili: ossidazione biologica e chimica, membrane, : ossidazione biologica e chimica, membrane, distillazione, strippaggio, adsorbimento su carboni attivi, distillazione, strippaggio, adsorbimento su carboni attivi, evaporazione;evaporazione;

• 4. 4. trattamenti per la rimozione delle sostanze organiche disciolte trattamenti per la rimozione delle sostanze organiche disciolte non biodegradabilinon biodegradabili: ossidazione chimica, carboni attivi, membrane, : ossidazione chimica, carboni attivi, membrane, strippaggio, evaporazione. strippaggio, evaporazione.

La scelta poi dovrà essere effettuata sulla base di valutazioni tecnico-La scelta poi dovrà essere effettuata sulla base di valutazioni tecnico-economiche atte a stabilire la miglior tecnologia applicabile.economiche atte a stabilire la miglior tecnologia applicabile.

Trattamenti chimico-fisici Trattamenti chimico-fisici (punto 2 relazione allegata)(punto 2 relazione allegata)

• 1 Flottazione1 Flottazione• 2 Neutralizzazione2 Neutralizzazione• 3 Ossidazione chimica3 Ossidazione chimica• 4 Trattamenti di ossidazione avanzati4 Trattamenti di ossidazione avanzati• 5 Riduzione chimica5 Riduzione chimica• 6 Precipitazione chimica6 Precipitazione chimica• 7 Coagulazione/flocculazione7 Coagulazione/flocculazione• 8 Strippaggio con aria8 Strippaggio con aria• 9 Distillazione9 Distillazione• 10 Evaporazione10 Evaporazione• 11 Filtrazione11 Filtrazione• 12 Processi a membrana12 Processi a membrana• 13 Adsorbimento su carbone attivo13 Adsorbimento su carbone attivo• 14 Scambio ionico14 Scambio ionico

Trattamenti biologiciTrattamenti biologiciAEROBICIAEROBICI

• A fanghi attivi A fanghi attivi (biomassa sospesa)(biomassa sospesa)

• A biomassa adesaA biomassa adesa• Reattori sequenziali Reattori sequenziali

(SBR)(SBR)• Con rimozione Con rimozione

biologica dei nutrientibiologica dei nutrienti• Con rimozione Con rimozione

chimica dei nutrientichimica dei nutrienti

ANAEROBICIANAEROBICI• Convenzionali Convenzionali

(biomassa sospesa)(biomassa sospesa)• A biomassa adesaA biomassa adesa• A due fasi (biomassa A due fasi (biomassa

sospesa)sospesa)

Schema di un impianto a fanghi attiviSchema di un impianto a fanghi attivi

Strutture di servizio agli impianti di Strutture di servizio agli impianti di trattamento dei rifiuti liquidi trattamento dei rifiuti liquidi

• Stoccaggio Rifiuti LiquidiStoccaggio Rifiuti Liquidi• Linea fanghiLinea fanghi• Linea depurazione gas esaustiLinea depurazione gas esausti• Laboratorio di analisi (test propedeutici Laboratorio di analisi (test propedeutici

all’accettazione del conferimento; analisi di all’accettazione del conferimento; analisi di controllo alla consegna del rifiuto; analisi controllo alla consegna del rifiuto; analisi di controllo del processo depurativo)di controllo del processo depurativo)

Configurazioni impiantisticheConfigurazioni impiantistiche

Le citate linee guida del Dm 29/01/07, Le citate linee guida del Dm 29/01/07, indicano quali configurazioni impiantistiche indicano quali configurazioni impiantistiche per i trattamenti chimico-fisici e biologici per i trattamenti chimico-fisici e biologici dei rifiuti liquidi:dei rifiuti liquidi:

• impianti “dedicati” (fig.D1)impianti “dedicati” (fig.D1)• impianti “misti” (fig.D2) impianti “misti” (fig.D2)

Impianti “dedicati” e impianti “misti”Impianti “dedicati” e impianti “misti”

Il Dm 29/01/07 ponendo in alternativa la configurazione Il Dm 29/01/07 ponendo in alternativa la configurazione impiantistica “mista” a quella “dedicata” può ingenerare impiantistica “mista” a quella “dedicata” può ingenerare l’errata convinzione che esse siano di applicabilità l’errata convinzione che esse siano di applicabilità paragonabile.paragonabile.

In realtà un depuratore urbano, dimensionato per trattare In realtà un depuratore urbano, dimensionato per trattare scarichi prevalentaemente civili, può ricevere solo alcune scarichi prevalentaemente civili, può ricevere solo alcune tipologie di rifiuti liquidi industriali, che deve in ogni caso tipologie di rifiuti liquidi industriali, che deve in ogni caso sottoporre a pretrattamento chimico-fisico, affinchè i reflui sottoporre a pretrattamento chimico-fisico, affinchè i reflui alimentati all’impianto contengano concentrazioni in metalli alimentati all’impianto contengano concentrazioni in metalli pesanti, oli e solventi tali da rispettare i limiti per lo scarico in pesanti, oli e solventi tali da rispettare i limiti per lo scarico in fognatura e soprattutto siano caratterizzati da una buona fognatura e soprattutto siano caratterizzati da una buona biodegradabilità (rapporto BOD5/COD non inferiore a 0,4 , a biodegradabilità (rapporto BOD5/COD non inferiore a 0,4 , a fronte di un valore caratteristico del refluo fognario tra 0,55 e fronte di un valore caratteristico del refluo fognario tra 0,55 e 0,6) 0,6)

Se non venissero rispettate queste condizioni, l'alimentazione a Se non venissero rispettate queste condizioni, l'alimentazione a un depuratore urbano potrebbe tradursi in una mera diluizione un depuratore urbano potrebbe tradursi in una mera diluizione delle sostanze inquinanti nel volume di gran lunga maggiore delle sostanze inquinanti nel volume di gran lunga maggiore dei reflui fognari,dei reflui fognari,

Impianti “dedicati” e impianti “misti”Impianti “dedicati” e impianti “misti”A quanto sopra vale aggiungere le seguenti considerazioni:A quanto sopra vale aggiungere le seguenti considerazioni:• La determinazione del La determinazione del BOD5 esprimeBOD5 esprime, attraverso il consumo di , attraverso il consumo di

ossigeno da parte della biomassa, la degradabilità biologica di una ossigeno da parte della biomassa, la degradabilità biologica di una sostanza in sostanza in un tempo pari a 5 giorniun tempo pari a 5 giorni..

• Per contro un Per contro un depuratore urbano depuratore urbano è normalmente dimensionato per è normalmente dimensionato per tempi di permanenza in vasca di ossidazione pari a tempi di permanenza in vasca di ossidazione pari a 5-6 ore5-6 ore, con un , con un tempo di ritenzione totale di 10-15 ore (considerando anche i volumi tempo di ritenzione totale di 10-15 ore (considerando anche i volumi dei sedimentatori primari e secondari). dei sedimentatori primari e secondari).

• Tale assunzione trae origine dal fatto che le sostanze organiche di Tale assunzione trae origine dal fatto che le sostanze organiche di natura antropica presenti nella fognatura, a differenza di numerosi natura antropica presenti nella fognatura, a differenza di numerosi rifiuti liquidi pericolosi, non sono particolarmente resistenti alla rifiuti liquidi pericolosi, non sono particolarmente resistenti alla degradazione biologica. Vale quindi sottolineare che, anche di fronte degradazione biologica. Vale quindi sottolineare che, anche di fronte a valori interessanti di rapporto BOD5/COD, se la degradazione della a valori interessanti di rapporto BOD5/COD, se la degradazione della sostanza disciolta non avviene nell'arco delle 5-6 ore la stessa sostanza disciolta non avviene nell'arco delle 5-6 ore la stessa raggiunge pressochè inalterata lo scarico finale.raggiunge pressochè inalterata lo scarico finale.

• Ben diversa è la situazione di specifiche installazioni di trattamento, Ben diversa è la situazione di specifiche installazioni di trattamento, quali quelle presenti presso alcune piattaforme polifunzionali, che, quali quelle presenti presso alcune piattaforme polifunzionali, che, accoppiando o alternando al trattamento nella vasca a fanghi attivi accoppiando o alternando al trattamento nella vasca a fanghi attivi quello altamente selettivo nella vasca SBR, sono dimensionate per quello altamente selettivo nella vasca SBR, sono dimensionate per garantire tempi di permanenza in fase ossidativa di 3-4 giorni. garantire tempi di permanenza in fase ossidativa di 3-4 giorni.

Centro polifunzionale trattamento rifiuti industriali Centro polifunzionale trattamento rifiuti industriali (un caso applicativo)(un caso applicativo)

A titolo esemplificativo della complessità gestionale dei A titolo esemplificativo della complessità gestionale dei trattamenti chimico-fisici e biologici dei rifiuti liquidi viene trattamenti chimico-fisici e biologici dei rifiuti liquidi viene illustrata la situazione di una piattaforma polifunzionale, nella illustrata la situazione di una piattaforma polifunzionale, nella quale emerge l’interconnessione tra i diversi trattamenti. Ad quale emerge l’interconnessione tra i diversi trattamenti. Ad es. l’impianto di depurazione biologico riceve sia i rifiuti liquidi es. l’impianto di depurazione biologico riceve sia i rifiuti liquidi pretrattati con una chiariflocculazione, che le acque pretrattati con una chiariflocculazione, che le acque provenienti dal trattamento delle emulsioni oleose, da quello provenienti dal trattamento delle emulsioni oleose, da quello delle scorie di combustione, dei fanghi ecc.delle scorie di combustione, dei fanghi ecc.

Appare evidente la necessità di saper gestire l’aspetto chimico di Appare evidente la necessità di saper gestire l’aspetto chimico di queste interconnessioni oltre a quello dei singoli impianti. queste interconnessioni oltre a quello dei singoli impianti.

Tipologie di acque reflue trattate da un Tipologie di acque reflue trattate da un impianto tipo in un centro polifunzionale:impianto tipo in un centro polifunzionale:

• reflui conferiti da insediamenti produttivi a reflui conferiti da insediamenti produttivi a mezzo cisterna o autobottemezzo cisterna o autobotte

• acque di risulta impianto trattamento emulsioni acque di risulta impianto trattamento emulsioni oleoseoleose

• acque di risulta impianto disidratazione fanghiacque di risulta impianto disidratazione fanghi• acque di risulta piattaforma di stoccaggio e acque di risulta piattaforma di stoccaggio e

trattamento fanghi, scorie e pozzetti stradalitrattamento fanghi, scorie e pozzetti stradali• acque di prima pioggiaacque di prima pioggia• acque reflue servizi igieniciacque reflue servizi igienici

Schema a BlocchiSchema a Blocchi

GRIGLIATURA PARCO SERBATOI

reflui conferiti a terzi a mezzocisterna o autobotte

acque di risulta impianto trattamento emulsioni oleose

acque di risulta impianto disidratazione fanghi

acque di risulta trattamento pozzetti stradali

EQUALIZZAZIONEVASCA 1°PIOGGIA acque piovane

CHIARIFLOCCULAZIONE

TRATTAMENTO BIOLOGICO

DA CHIARIFLOCCULAZIONE

S B R

OSSIDAZIONEBIOLOGICA

SED.FIN.

FILTRAZIONE

EVENTUALESTOCCAGGIO

SCARICO

acque reflue da servizi igieniciA

LTR

ATTA

MEN

TO

FA

NG

HI

Trattamento biologico:Trattamento biologico:

• Sequencing Batch ReactorSequencing Batch Reactor• ossidazione a fanghi attiviossidazione a fanghi attivi• sedimentatore finale con separazione fanghi sedimentatore finale con separazione fanghi

attivi (inviati nelle vasche di ossidazione) e attivi (inviati nelle vasche di ossidazione) e acque destinate allo scaricoacque destinate allo scarico

• filtrazione mediante filtro a sabbiafiltrazione mediante filtro a sabbia• eventuale stoccaggio acque depurate per eventuale stoccaggio acque depurate per

controllo analiticocontrollo analitico• scarico nel collettore consortilescarico nel collettore consortile

Rendimenti SBRRendimenti SBR

• A titolo di esempio si riportano in seguito A titolo di esempio si riportano in seguito alcuni grafici relativi la rimozione degli alcuni grafici relativi la rimozione degli inquinanti nella sezione biologica a Batch inquinanti nella sezione biologica a Batch di recente implementazione.di recente implementazione.

Rimozione carbonio SBRRimozione carbonio SBR

Kg COD giorno IN-OUT SBR

050

100150200250300350400450500550600650

06/09/0208/09/0210/09/0212/09/0214/09/0216/09/0218/09/0220/09/0222/09/0224/09/0226/09/0228/09/0230/09/0202/10/0204/10/0206/10/0208/10/0210/10/0212/10/0214/10/0216/10/0218/10/0220/10/0222/10/0224/10/0226/10/0228/10/0230/10/0201/11/0203/11/0205/11/0207/11/0209/11/0211/11/0213/11/0215/11/0217/11/0219/11/02

CODinf (kg/giorno)CODeff (kg/giorno)

Rimozione ammoniaca SBRRimozione ammoniaca SBR

Kg NH4 giorno IN-OUT SBR

02468

1012141618202224

N-NH3infN-NH3eff

Rimozione Tensioattivi non ionici Rimozione Tensioattivi non ionici SBRSBR

KG BIAS IN-OUT SBR

0123456789

101112

06/09/0208/09/0210/09/0212/09/0214/09/0216/09/0218/09/0220/09/0222/09/0224/09/0226/09/0228/09/0230/09/0202/10/0204/10/0206/10/0208/10/0210/10/0212/10/0214/10/0216/10/0218/10/0220/10/0222/10/0224/10/0226/10/0228/10/0230/10/0201/11/0203/11/0205/11/0207/11/0209/11/0211/11/0213/11/0215/11/0217/11/0219/11/02

BIASinfBIASeff