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Caratteristiche rifiuti e compostaggio

Appunti di fondamenti di chimica ambientale sulle caratteristiche rifiuti e compostaggio basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Giordano dell’università degli Studi della Calabria - Unical. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Fondamenti di chimica ambientale docente Prof. G. Giordano

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PROCESSI BIOCHIMICI IN DISCARICA

I rifiuti solidi immessi in discarica subiscono diverse trasformazioni:

degradazione biologica del materiale putrescibile, in condizioni aerobiche ed anaerobiche

ossidazione chimica del materiale organico ed inorganico

solubilizzazione e trasporto dei diversi composti in seguito ad infiltrazioni idriche

Sviluppo di gas biologico dalla superficie

Formazione di liquido della discarica e migrazione nel suolo

lisciviante ad elevato carico

organico BIOGAS

PERCOLATO 18

PROCESSO DI STABILIZZAZIONE DEL RIFIUTO

Ha inizio al momento della deposizione del rifiuto.

Legata alla presenza di batteri aerobi presenti nei rifiuti

freschi

FASE AEROBICA

Strati superficiali Produzione di gas con forti concentrazioni di CO , H

2 2

(fino al 30%) e notevoli quantità di acidi grassi volatili.

Modesta produzione di percolato 19

PROCESSO DI STABILIZZAZIONE DEL RIFIUTO

Si distinguono in essa:

una fase acida con idrolisi dei composti

organici e produzione di acidi organici

volatili

FASE ANAEROBICA una fase metanigena in cui gli stessi

acidi vengono usati come substrato per la

Strati più profondi formazione di metano e anidride

carbonica.

Massicia produzione di percolato

20

IL PERCOLATO

APPORTI ESTERNI APPORTI/CONSUMI INTERNI

­ umidità iniziale del rifiuto

infiltrazione di produzione/consumo di

­

­ acque meteoriche acqua durante i processi di

­ acque superificiali degradazione dei rifiuti

­ acque di falda Caratteristiche del rifiuto

Metereologia ed idrologia della zona (capacità di accumulo, umidità iniziale)

Caratteristiche costruttive e gestionali della discarica 21

BILANCIO IDROLOGICO 22

IL PER COLATO

TRATTAMENTO E SMALTIMENTO

Il trattamento del percolato risulta molto difficile a causa della grande variabilità in

volume e in concentrazione dello stesso.

Pretrattamento in situ

Obiettivi:

­ ridurre il contenuto di inquinanti per lo

scarico diretto in fognatura e/o impianti

di depurazione

­ fornire un serbatoio polmone e di

equalizzazione del percolato raccolto

che risulta così più omogeneo sia in portata

che in contenuto di inquinanti 23

TRATTAMENTI BIOLOGICI

TRATTAMENTI ANAEROBICI

TRATTAMENTI AEROBICI Utilizzati come trattamento preliminare prima

Lagunaggi aerati dello scarico in impianti di depurazione civili

Vasche a fanghi attivi

Vantaggi: Vantaggi:

maggiore rapidità del processo

­ ­ minori spese di gestione (energia)

maggiori rendimenti di depurazione

­ possibilità di recupero energetico

­ del biogas

Svantaggi: Svantaggi:

­ maggiori spese di gestione (energia) modesta velocità di crescita e

­ riproduzione dei batteri

­ bassi rendimenti di depurazione 24

TRATTAMENTI CHIMICI

Impiego di perossido di idrogeno

A temperatura ambiente

A caldo

Con o senza catalizzatore

Costi elevati 25

IL BIOGAS

La composizione del gas biologico è stimabile come:

metano 52­60%

anidride carbonica 39­45%

altri gas 5­13%

potere calorifico 4.400­5.100 kcal/Nmc

Lo sviluppo del gas avviene in circa 25 anni con andamento decrescente nel tempo

Recupero tecnicamente conveniente dopo 3­4 anni dal conferimento del rifiuto 26

IL COMPOSTAGGIO 27

IL COMPOSTAGGIO

processo controllato di decomposizione e stabilizzazione

della sostanza organica ad opera di diversi microrganismi,

in presenza di ossigeno 28

COMPOSIZIONE DELLA FRAZIONE

ORGANICA DI PARTENZA

(30-35% RSU)

SCARTI VEGETALI E ANIMALI (RESTI DI CIBO)

RESIDUI VEGETALI PROVENIENTI DA ZONE BOSCHIVE E

URBANE

FANGHI DEI DEPURATORI CIVILI

RESIDUI DI PRODUZIONI AGROINDUSTRIALI 29

CARATTERISTICHE DEL COMPOST

terriccio di colore scuro, caratterizzato da

 un contenuto di sostanza secca superiore al

50-60%

modesto volume, struttura fisica omogenea e

 facilmente stoccabile

ottime garanzie di carattere igienico-sanitario grazie alle elevate temperature

 raggiunte durante il processo 30

IMPIEGHI DEL COMPOST

Da frazioni organiche selezionate alla fonte

COMPOST DI QUALITA’

Ammendante ad alto tenore di sostanza organica

IMPIEGHI AGRICOLTURA 31

IMPIEGHI DEL COMPOST

Da frazioni organiche meno pure selezionate in impianto

COMPOST GRIGIO

Materiale stabilizzato ottenuto da rifiuti indifferenziati

IMPIEGHI RIPRISTINO E/O MANTENIMENTO DEL TENORE DI SOSTANZA

ORGANICA NEL SUOLO CONTRO FENOMENI DI EROSIONE E

DEGRADO DEL TERRITORIO 32

BIOLOGIA DEL COMPOSTAGGIO

Il compostaggio si realizza grazie all’attività di una vasta popolazione di

microrganismi di cui nessuna specie domina il processo a causa della

variazione spazio-temporale della matrice organica in trasformazione e

delle condizioni chimico-fisiche all’interno di essa

La matrice viene a costituire un ecosistema formato da una moltitudine

di ambienti localizzati, popolati da una differente specie di

microrganismi

La diversità e complessità delle popolazioni di microrganismi

assicurano la continuità del processo di stabilizzazione anche a seguito

dei continui cambiamenti di condizioni chimico-fisiche 33

COMPOSIZIONE DELLA POPOLAZIONE DEI

MICRORGANISMI

BATTERI EUMICETI

ATTINOMICETI Funghi

Sono i più numerosi

 Agiscono più

Batteri aventi forma

Sono i decompositori a

 lentamente

filamentosa tipica dei funghi

più rapida crescita Agiscono

Agiscono per primi

 successivamente

decomponendo le sostanze sulle sostanze meno

più facilmente degradabili facilmente

quali zuccheri, decomponibili

amminoacidi, proteine, (cellulosa)

grassi Specie termofile

Specie mesofile

CRESCITA OTTIMALE 25 – 37°C CRESCITA OTTIMALE 55°C

LIMITE SUPERIORE 45 – 50°C LIMITE SUPERIORE > 60°C 34

EVOLUZIONE DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

Introduce l’ossigeno necessario

Miscelazione iniziale della all’attivazione dell’azione decompositrice

matrice organica dei microrganismi presenti

Disposizione della massa in Consente la ritenzione del calore,

indispensabile il processo di stabilizzazione

cumuli Decomposizione della sostanza organica ad

Bio-ossidazione o fase attiva di opera dei microrganismi presenti

compostaggio Non inferiore a 20 giorni

Maturazione o finissaggio Non inferiore a 45 giorni 35

FASE DI COMPOSTAGGIO ATTIVO

(bio-ossidazione)

Rapida demolizione della sostanza organica ad

opera dei microrganismi

Consumo Produzione Sviluppo di Assestamento della

di O di CO calore matrice organica

2 2

Necessità di Espulsione dell’aria

Aumento della

rivoltamenti o dagli spazi esistenti tra

temperatura fino a

aerazione le particelle del

70°C substrato

Necessità di Riduzione del volume

rivoltamenti o del cumulo

aerazione 36

FASE DI FINISSAGGIO (curing) O

MATURAZIONE

Lenta e progressiva diminuzione della temperatura

Degradazione delle componenti più resistenti (cellulosa e

lignina) ad opera dei microrganismi presenti nel cumulo

Utilizzazione delle molecole risultanti per la sintesi dell’humus

La matrice organica si La matrice microbica si avvia

arricchisce di composti humici verso una condizione di

equilibrio dinamico (climax)

37

FATTORI CHE INFLUENZANO IL

PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

TEMPERATURA

 CONCENTRAZIONE DI OSSIGENO ED AERAZIONE

 UMIDITA’

 POROSITA’, STRUTTURA E PEZZATURA DELLA MATRICE

 CONCENTRAZIONE DI NUTRIENTI NELLA BIOMASSA

 FORMA DEI CUMULI

 pH

 TEMPO DI MATURAZIONE

 38

TEMPERATURA

È un ottimo indicatore di processo in quanto il

rilascio di calore è direttamente correlato

all’attività microbica

Innalzamento particolarmente marcato nelle 12-24 ore successive alla

sistemazione del substrato in cumuli in relazione al consumo di composti

facilmente degradabili (55-60°C)

Temperature massime di 65-70°C (rivoltamenti ed areazione).

Dopo circa 20 gg si ha un lento ritorno alla temperatura ambiente 39

CONTENUTO DI OSSIGENO ED AERAZIONE

Il tenore di ossigeno non deve mai risultare eccessivamente basso perché la

concomitanza con alta umidità può generare fenomeni di ossidazione

anaerobica a cui sono associate sostanze maleodoranti ed acidificazione del

prodotto.

La massa in compostaggio deve sempre risultare ben aerata. A tale scopo

risultano fondamentali:

una efficace miscelazione, prima di realizzare i cumuli, di scarti con

 alto contenuto di acqua (che quindi tendono a compattarsi ed a marcire)

con altri asciutti e legnosi (foglie secche, ramaglie) mantenendo una rete

di interstizi in cui può circolare l’aria;

rivoltamenti frequenti durante il processo

 40

SISTEMI DI AERAZIONE

AERAZIONE PASSIVA

tramite diffusione e convezione, agevolata da miscelazione,

rivoltamenti, sistemazioni di tubazioni forate nei cumuli

AERAZIONE FORZATA

tramite l’utilizzo di ventilatori 41

UMIDITÀ

CONTENUTO OTTIMALE DI ACQUA 50 – 70%

Un adeguato tenore d’umidità è fondamentale per l’innesco delle

reazioni di biossidazione

Una quantità eccessiva di umidità appesantisce e compatta la

matrice impedendone l’areazione

MISCELAZIONE DI FRAZIONI UMIDE E FRAZIONI SECCHE 42

POROSITÀ, STRUTTURA E PEZZATURA

DELLA MATRICE

Per ottenere un buon compost è necessario che la frazione organica

umida sia ben mescolata con la frazione organica vegetale

sufficientemente secca in modo da mantenere una struttura fisica

porosa, permeabile all’aria, ed una opportuna umidità.

PROPORZIONI OTTIMALI

Frazione umida (65-70%)

frazione organica da RSU, scarti da mensa, ristorazione, mercatali,

fanghi di depurazione, reflui zootecnici;

Frazione secca (30-35%)

residui vegetali da sfalci erbosi, foglie e cortecce, residui di potature.

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PAGINE

59

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2.07 MB

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria per l'ambiente e il territorio
SSD:
Università: Calabria - Unical
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher toninorusso95 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di chimica ambientale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Calabria - Unical o del prof Giordano Girolamo.

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