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

C A T A N I A

COMPOSTAGGIO

I.T.I. "S. Cannizzaro

FASI DEL COMPOSTAGGIO

MISCELAZIONE

BIOSSIDAZIONE

UMIFICAZIONE E MATURAZIONE

RAFFINAZIONE

TRITURAZIONE

PROCESSI DEGRADATIVI DELLA

MATERIA ORGANICA

Degradazioni aerobiche Degradazioni anaerobiche

C

P

S

N

CO2

PO4---

SO4--

NO-3

PH3

CH4

H2S

NH3

+O2 -O2

FATTORI CHE

INFLUENZANO

IL COMPOSTAGGIO

PRESENZA DI O2

POROSITÁ DEL SUBSTRATO

PRESENZA DI NUTRIENTI

TEMPERATURA

UMIDITÁ

pH

ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA NEL CORSO DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Tempo (settimane)

Tem

pera

tura

(°C

)

ANDAMENTO DEL pH NEL CORSO DEL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

4

5

6

7

8

9

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90

Giorni di processo

Uni

tà d

i pH

FASE II FASE IVFASE IIIFASE I

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

FASE I–Fase acidogenica dovuta all’ intensa produzione di CO2 e di acidi organici all’inizio della fase termofila

AERAZIONE DEI CUMULI

FINALITÁ

METODI

FABBISOGNO BIOCHIMICO

RIMOZIONE UMIDITÁ

CONTROLLO TEMPERATURA

SOLO RIVOLTAMENTO

SOLA AERAZIONE

( CUMULI STATICI )

RIVOLTAMENTO E

AERAZIONE

RIFIUTISOLIDI

VERDE FANGHIFORSU

TRITURAZIONE

MISCELAZIONE

BIOSSIDAZIONE ACCELERATA

MATURAZIONE

RAFFINAZIONE

COMPOST FINALE

MATERIALE ORGANICO

DA REINTRODURRE IN

CICLO

SCARTI

ACQUA

ARIA

SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DEL BIOFILTRO

ARIA DA TRATTARE

GRIGLIATO

PLENUM

MASSA FILTRANTE

ARIA DEPURATA

SCHEMA DI UN TRITURATORE A MARTELLI

USCITA DEL MATERIALE

CARICO 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.

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

IL TRATTAMENTO BIOLOGICO DELLE FRAZIONI ORGANICHE DI RIFIUTO

COMPOSTAGGIODI QUALITÁ

TRATTAMENTOBIOLOGIOCO

DIGESTIONEANAEROBICA

BIOESSICCAZIONEPRODUZIONE DI

MATERIALISTABILIZZANTI

STABILIZZAZIONE PRE-DISCARICA

LE CARATTERISTICHE OPERATIVE DEGLI IMPIANTI DI COMPOSTAGGIO

1. TRATTAMENTI BIOLOGICI DELLE FRAZIONI ORGANICHE

DIVERSI TIPI DITRATTAMENTO

BIOLOGICO

GENERALITÁ SULCOMPOSTAGGIO

DI QUALITÁ

TRATTAMENTOBILOGICO DELLE

FRAZIONIORGANICHE NONVALORIZZABILI

SCOPI DEITRATTAMENTI

BIOLOGICI

STABILIZZAZIONEDELLA

SOSTANZAORGANICA

IGIENIZZAZIONEDELLA MASSA

RIDUZIONE DELVOLUME E DELLA

MASSA DEIMATERIALI TRATTATI

SMALTIMENTOCONTROLLATO

APPLICAZIONECONTROLLATA

IN AGRICOLTURA

2. I FATTORI DI SCELTA DELLE TECNOLOGIE ELA COERENZA OPERATIVA DEGLI IMPIANTI

MASSIMIZZAREL’EFFICIENZA

DEL PROCESSO

MINIMIZZAREI DISTURBI

AMBIENTALI

PER FARE QUESTO VARICERCATA LA COERENZA TRA:

IL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO E’ UNPROCESSO AEROBICO ED ESOTERMICO

• TIPOLOGIA DELLE MATRICI DA COMPOSTARE

• SISTEMA DI PROCESSO

• SITUAZIONE TERRITORIALE

• CRITERI GESTIONALI

PROCESSO DI COMPOSTAGGIO

FASE ATTIVA(“BIOSSIDAZIONE ACCELERATA”

O “ACT-ACTIVE COMPOSTING TIME”)

FASE DIMATURAZIONE(O “FASE DI CURING”)

I FATTORI DI CONTROLLO DEL PROCESSO CHE GARANTISCONOLE CONDIZIONI OTTIMALI PER LO SVILUPPO DELLAMICROFLORA E CONSENTONO DI ACCELERARE LE REAZIONI DIDECOMPOSIZIONE – TRASFORMAZIONE SONO:

TABELLA

• CONCENTRAZIONE DI OSSIGENO ( RAPPORTO O2 / CO2 )

• TEMPERATURA

• UMIDITÁ

• NUTRIENTI ( 25 < C / N < 30 )

SVILUPPO DI CALORE ( FERMENTESCIBILITÁ )

DISPERSIONE DI CALORE ( DIMENSIONE MASSA , UMIDITÁ)

VALORI BASSI

VALORI ALTI

PERDITA DI N2

RALLENTAMENTO DELLE REAZIONI METABOLICHE

Settimana Range ottimale di umidità

1

2

3

4

5

6

7

successive

55 - 65

53 - 60

50 - 57

46 - 51

42 - 47

38 - 43

35 - 40

35 - 40

* Possibilità di scendere a 30 verso la fine per esigenze di raffinazione.

*

RANGE OTTIMALI (INDICATIVI) DI UMIDITÁ

DAL PUNTO DI VISTA QUALITATIVO LA SOSTANZA ORGANICA,TERMINATO IL PROCESSO DI COMPOSTAGGIO, SI PRESENTA :

1. STABILE ( PROCESSI DEGRADATIVI RALLENTATI )

CONTENUTO

RESIDUO

SOSTANZA

ORGANICA

3. UMIFICATA ( DOTATA DI MOLECOLE UMICHE )

2. MATURA ( NON PRESENTA FOTOTOSSICITÁ )

CONCENTRAZIONEDI AMMONIACAINDICE DI

RESPIRAZIONE

STATICO ODINAMICO

a. GARANTIRE L’AEROBIOSI DEL PROCESSO

LA DEFINIZIONE DELLE NECESSITÁ DI PROCESSO

AERAZIONE FORZATA

MISCELAZIONE

COLLOCAZIONE

RIVOLTAMENTO

(VELOCIZZAZIONE DELLE

ATTIVITÁ MICROBICHE)

40 – 50 °C

3 gg. a 55°C

(PASTORIZZAZIONE)

b. MANTENIMENTO DELLA STRUTTURA DEL MATERIALE

c. RICERCA DI CONDIZIONI TERMOMETRICHE OTTIMALI

d. GESTIONE, CONTROLLO ED ABBATTIMENTO DEI POTENZIALI IMPATTI DELLE FASI CRITICHE

OBIETTIVI:

3. CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMILE 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)

• PER BIOMASSE AD ALTA FERMENTESCIBILITÁ

• PER BIOMASSE A BASSO COEFFICIENTE DI DEGRADABILITÁ

SISTEMI INTENSIVI

SISTEMI ESTENSIVI

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

4. SISTEMI TECNOLOGICI: PROCESSI, CARATTERISTICHE ED USI

- Cumuli statici aerati (sistema Beltsville)

- Andane

- Biocontainer e Biocelle

- Cumuli rivoltati

- Trincee dinamiche

- Bacini dinamici

- Biotamburi

- Sili

CUMULI STATICI AERATI(sistema Beltsville)

Sistema statico,aerato e aperto

L’aerazione avviene perinsufflazione, e per la copertura

dei cumuli vengono usati telio membrane semi-permeabilie traspiranti per la perdita di

umidità.

Bioessiccazione (traspirabilità alta)Compostaggio/stabilizzazione

(traspirabilità bassa)

CUMULI RIVOLTATI

Sistema senza aerazionee aperto, gestito inbatch o in continuo

per materialelignocellulosico(residui verdi)

Rivoltamenti rari conpale meccaniche o con

rivoltatrici apposite

Adottato

per biomassebiostabilizzante

ANDANE

Sistema per aerazioneforzata

All’aperto- Maturazione

- Fermentescibilità residua

Rivoltamenti frequentiper agitazione o per

traslazione (scavallatrici,pesilatrici o rulli a

fresa laterale)

Usate

Al chiuso-Fermentescibilità

elevata

BIOCONTAINER E BIOCELLE

Reattori chiusi staticicon aerazione forzata

Le biocelle e i biocontainervengono usati per la gestione

della fase attiva delcompostaggio della frazione

organica da raccoltadifferenziata.

Struttura incalcestruzzo

Strutturametallica

BIOCONTAINER

* Il ricircolo dell’ariaserve ad evitare

- Amovibili

BIOCELLEE

- Non amovibili

un aumento di flusso d’arie da inviare altrattamento finale di abbattimento odori

di asportare l’umidità drenata dallabiomassa, ricircolandola con le arieriutilizzate e mantenendo il sistemanello stato termoigrometricoottimale per proseguire il processo

- Non coibentati- Arie esauste generalmente non ricircolate- Costi favorevoli

- Coibentate- Scambiatore di calore- Regolazione in feed-back dei flussi d’aria e del ricircolo- Sistemi di rivelazione dei parametri di stato (umidità, %O2, temperatura)- Ricircolo dell’aria *

TRINCEE DINAMICHE

Reattori dinamicicon aerazione forzata

(movimentatrici)sistema in continuo in

ambienti chiusi (capannoni)

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

BIOTAMBURI

- Sistema dinamico- Sistema chiuso- Reattori dotati di adduzione forzata di aria- Il carico e scarico possono essere in continuo in batch- Vengono usati come pre-trattamento dinamico di omogeneizzazione e pre-fermentazione accelerata

SILI

- 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

5. I PRE-TRATTAMENTI ED I TRATTAMENTI FINALI

Pre-trattamentiOperazioni volte ad allontanare

i corpi indesiderati dallebiomasse prima di avviarle al

trattamento biologico o acondizionarne la natura

fisico-chimica delle matrici

Trattamenti finaliOperazioni che condizionano il

materiale finale prima ditrasportarlo all’esterno

dell’impianto, con l’obiettivodi uniformare la granulometria

e allontanare i corpiindesiderati sfuggiti ai

pre-trattamenti

Pezzatura Umidità

Umidità Consistenza

Granulometria

A. “condizionare” la natura fisica dei materiali da sottoporre al

processo biologico (pre-trattamenti)o quella merceologica dei

prodotti finali (post-trattamenti)

…Riassumendo

B. separare i corpi estranei od indecomposti eventualmente

presenti

Pre-trattamenti- Triturazione / sfibratura- Miscelazione / omogeneizzazione- Inumidimento o asportazione dell’umidità in eccesso

Post-trattamenti- Essiccamento- Pellettizzazione

Pre-trattamenti

- Separazione dei corpi metallici

Post-trattamenti- raffinazione dimensionale, densimetrica o aeraulica

- Vagliatura / separazione (dimensionale, idrodinamica)

Consentono di aumentare lasuperficie di contatto eattivare il metabolismo

microbicoMiscelazione. Devono essere

garantite le condizioni distrutturazione della biomassa,

necessarie alla diffusione gassosa

Gruppi operativi- a martelli (lignocellulosici)- a coltelli- a coclee

TRITURAZIONE, LACERAZIONEE SFIBRATURA

MISCELAZIONE EDOMOGENEIZZAZIONE

Omogeneizzazione. Non visono effetti di miscelazione

progressiva dei materiali garantiti dai sistemi di movimentazione

È opportuno il condizionamento delle miscele tramite l’addizionedi un agente di “bulking” (“strutturante”);

l’obiettivo è quello di conferire alla massa porosità sufficiente e dicontenerne l’umidità entro i limiti (70%)

ASPORTAZIONE DELL’UMIDITÀ IN ECCESSO

VAGLIATURA E RAFFINAZIONE (1)

Per la pre-separazione dei corpi estranei di dimensioni macroscopichevengono adottati vagli primari a separazione dimensionale checonsentono di abbassare la quota di tali corpi nell’ “umido” da

raccolta differenziata impedendo l’usura dei macchinari egarantendo, dopo la raffinazione finale, la purezza del prodotto.


Per i RU indifferenziati vengono adottati sistemi di vagliaturache permettono di allontanare il sopravvaglio con scarso contenutodi sostanze fermentescibili, reso quindi idoneo allo smaltimento in

discarica per il recupero energetico.

Se l’obiettivo è la produzione di biostabilizzati per applicazionipaesistico-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


Dal punto di vista del rendimento di separazione, risulta più efficacela separazione con sistemi idraulici (es. idropulpatori), che prevedono

la dispersione del materiale in acqua e la separazione su basi densimetrichedei 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’organicoseparato; inoltre la separazione in flusso acqueo consente un

“lavaggio” di molti sali liberi dagli scarti alimentari. I costi di taliattrezzature non rendono possibile molte volte l’adozione.

La raffinazione finale, può essere dimensionale e/o densimetrica.La separazione densimetrico-aeraulica consente la separazionedi piccoli corpi plastici o vetrosi e di sassi, dal prodotto finale.

6. GENESI E GESTIONE DEL PROBLEMA ODORI

I processi di decomposizione, o di semplice dispersione dei composti piùvolatili, sono il problema strutturale negli impianti di compostaggio.

Tuttavia è possibile intervenire sulla intensità e sul tono edonico degli odoririlasciati. Le emissioni odorose sono dovute alla presenza, nelle arie esaustedi cataboliti ridotti (non completamente ossidati da S, N, C), e tale presenzaè 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 allapresenza 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

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

BUONE PRATICHE GESTIONALI NEI PROCESSI NON PRESIDIATI:IL COMPOSTAGGIO DEGLI SCARTI VERDI (1)

• 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

Nella gestione degli impianti di compostaggio la produzione di effettiodorigeni è dovuta all’effetto concomitante o disgiunto di due componenti:

Va rammentato che l’equilibrio aerobico del processo si consegue laddovevi 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)


Per il compostaggio all’aperto di materiali lignocellulosici da manutenzionedel verde è bene dunque adottare una serie di comportamenti operativi

volti a favorire l’equilibrio aerobico del processo, preservandole 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.


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:

Le prime movimentazioni del materiale devono essere svolte con una certa cautela, in periodi atmosferici favorevoli.

- condizioni di persistenti precipitazioni atmosferiche (eccessivo “carico” idrico sui cumuli)- necessità di movimentare materiale compattato- impedimenti pregressi a eseguire i rivoltamenti per congestionamento operativo

8. Bisogna avere cura nell’evitare ristagni di acque di percolazione; tali acque contengono componenti organiche (COD 1000-10.000 mg/l), quindi sarebbe opportuno lavare con acqua pulita.

7. LA PREVENZIONE DEL PROBLEMA ODORIMEDIANTE L’OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO

Se è vero che gli odori da processi di bioconversione sono dovutiad intermedi di degradazione non completamente ossidati si può

intervenire, minimizzando l’occorrenza di stati anaerobici all’internodella 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 processonei sistemi intesi al trattamento di materiali a bassa consistenza

e elevata fermentescibilità.

Qualsiasi sostanza che, per il suo contenuto in elementi nutritivi oppureper le sue peculiari caratteristiche chimiche, fisiche e biologichecontribuisce al miglioramento della fertilità del terreno agrario oppureal nutrimento delle specie vegetali coltivate o, comunque, ad un loromigliore sviluppo.

Fertilizzante

Concime

Qualsiasi sostanza che, naturale o sintetica, minerale od inorganica, idoneaa fornire alle colture l’elemento o gli elementi chimici della fertilità aqueste 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 dimodificare e migliorare le proprietà e le caratteristiche chimiche, fisiche,biologiche e meccaniche del terreno.

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

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