ITBS20120028A1 - Sistema di copertura di una discarica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di copertura di una discarica, in particolare una discarica adibita al recupero del gas prodotto dall’umificazione del rifiuto (biogas), ad esempio per alimentare una centrale elettrica.

E’ noto ricoprire l’ammasso di rifiuti che forma il corpo discarica con un telo impermeabile adatto ad impedire il contatto tra le precipitazioni atmosferiche e tale ammasso di rifiuti e quindi la formazione di percolato. Tuttavia, un tale isolamento del corpo discarica penalizza notevolmente l’umidificazione del rifiuto e quindi la produzione di biogas.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un sistema di copertura della discarica che permetta di ovviare ad un tale inconveniente, e quindi, in particolare, di far affluire sull’ammasso di rifiuti una corretta quantità di acqua, necessaria e sufficiente a causare le reazioni biologiche volte alla creazione di biogas.

Detto scopo à ̈ conseguito con un sistema di copertura secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell’invenzione.

Le caratteristiche e i vantaggi del sistema di copertura secondo l’invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

la figura 1 illustra schematicamente una porzione del sistema di copertura secondo l’invenzione;

la figura 2 à ̈ una vista ingrandita di un nodo di ingresso dell’acqua nell’ammasso di rifiuti;

la figura 3 illustra, in vista prospettica, un tratto di una tubazione delle griglia di tubazioni del sistema di copertura, e i suoi mezzi di collegamento al telo di copertura;

la figura 4 Ã ̈ una sezione trasversale della tubazione e dei mezzi di collegamento della figura 3; e

la figura 5 Ã ̈ uno schema idraulico che illustra il funzionamento della griglia di tubazioni.

In detti disegni, con 1 à ̈ stato indicato un sistema di copertura di una discarica secondo l’invenzione nel suo complesso. La discarica comprende un corpo discarica formato da un ammasso di rifiuti 2 per il quale si può definire una sommità, una base, ed una superficie inclinata avente una certa pendenza.

Il sistema di copertura 1 comprende una copertura di impermeabilizzazione della discarica. In una forma di realizzazione illustrata nei disegni, detta copertura di impermeabilizzazione comprende un telo impermeabile 10.

In una variante di realizzazione, la copertura di impermeabilizzazione comprende strati di copertura della discarica, anche di materiale diverso, che concorrono a formare un pacchetto di impermeabilizzazione superficiale della discarica.

Il telo impermeabile 10 isola quindi l’ammasso di rifiuti 2 dall’ambiente esterno. Il sistema di copertura 1 comprende anche una rete di raccolta 20 dell’acqua piovana posta sopra il telo impermeabile 10. Detta rete di raccolta 20 comprende una griglia 21 di tubazioni 22 adatta a raccogliere e canalizzare l’acqua piovana battente sul telo impermeabile 10.

La griglia 21 di tubazioni 22 comprende nodi di ingresso acqua 24 nei quali confluisce l’acqua raccolta da dette tubazioni 22. Ogni nodo di ingresso 24 comprende un condotto di ingresso 26 dell’acqua adatto a far affluire l’acqua al di sotto del telo impermeabile 10, ovvero sull’ammasso di rifiuti 2. Ogni nodo di ingresso 24 comprende inoltre mezzi di controllo 28, 29, 30 operabili per regolare la quantità di acqua da far affluire sotto il telo impermeabile 10 attraverso detto condotto di ingresso 26.

In accordo con una forma di realizzazione, le tubazioni 22 della griglia di tubazioni 21 si estendono trasversalmente rispetto alla direzione di massima pendenza della discarica. La distanza tra le tubazioni 22 à ̈ ad esempio determinata dalla piovosità del sito. In una forma di realizzazione, le tubazioni 22 si intersecano tra loro. Ad esempio, la griglia 21 di tubazioni 22 divide la superficie del telo impermeabile 10 in rombi, eventualmente di dimensione variabile.

I nodi di ingresso acqua 24 sono posti in corrispondenza alle intersezioni tra le tubazioni 22. In una forma di realizzazione, alcuni nodi di ingresso acqua sono posti a capo di tubazioni 22 prive di intersezioni.

In una forma preferita di realizzazione, i mezzi di controllo 28-30 sono operabili per far defluire almeno una parte dell’acqua confluita in un nodo di ingresso 24 verso almeno un nodo di ingresso 24 situato ad un livello inferiore nella griglia 21, o verso un nodo posto a capo di una tubazione o verso l’esterno della discarica. In quest’ultimo caso, l’acqua così deviata non va a contatto con l’ammasso di rifiuti coperto dal telo impermeabile 10.

In una forma di realizzazione preferita, il condotto di ingresso 26 dei nodi di ingresso 24 sfocia in un mezzo di diffusione 40, ad esempio un letto di ghiaia, adatto a consentire una dispersione lenta dell’acqua nell’ammasso di rifiuti. Vantaggiosamente, inoltre, detto condotto di ingresso 26 forma un sifone 27 adatto ad impedire il passaggio di cattivi odori dall’ammasso di rifiuti all’esterno attraverso il condotto di ingresso 26.

In una forma preferita di realizzazione, le tubazioni 22 della griglia di tubazioni 21 sono provviste di aperture 50 di raccolta dell’acqua ricavate nella semicirconferenza rivolta verso la sommità della discarica. Ad esempio, dette aperture 50 sono in forma di fessure circonferenziali, ad esempio ricavate lungo tutta l’estensione assiale delle tubazioni 22. In una variante di realizzazione, dette aperture sono a completa perforazione della tubazione su tutta la sua circonferenza. Le tubazioni sono quindi collegate al telo di copertura con fermi appositi adatti a garantire la tenuta idraulica.

In una forma di realizzazione, le tubazioni 22 sono collegate al telo impermeabile 10 per il tramite di fasce o bandelle di collegamento impermeabili 52 aventi un bordo 52’ fissato al telo impermeabile 10, ad esempio mediante saldatura, e avvolte attorno almeno ad una porzione circonferenziale della tubazione 22 rivolta verso la base della discarica. Una tale forma di accoppiamento tra telo e tubazioni permette di isolare idraulicamente tra loro le maglie della rete di raccolta acqua 20. In altre parole, l’acqua piovana (o la neve) che scende lungo la superficie del telo impermeabile 10 corrispondente ad una maglia della rete di raccolta acqua 20 viene completamente raccolta dalle due tubazioni 22 convergenti che formano i lati inferiori di detta maglia, e non può passare alle maglie inferiori. Pertanto, tutta l’acqua battente sulla porzione di telo impermeabile 10 corrispondente ad una maglia della rete di raccolta 20 viene fatta confluire in un nodo di ingresso acqua 24.

In una forma di realizzazione, le fasce o bandelle di collegamento impermeabili 52 sono trattenute sulle rispettive tubazioni 22 per il tramite di fermi di bloccaggio 54. Ad esempio, detti fermi di bloccaggio 54 hanno una forma sostanzialmente semicircolare, o ad “U†capovolta, in modo tale da accoppiarsi dall’alto alla tubazione 22 sulla quale à ̈ avvolta la fascia di collegamento 52.

In una forma vantaggiosa di realizzazione, la griglia di tubazioni 21 à ̈ ancorata all’ammasso di rifiuti sottostante 2 per il tramite di perni di ancoraggio 60 che attraversano il telo impermeabile 10. Pertanto, la griglia di tubazioni 21 ha anche la funzione di ancorare il telo impermeabile 10 all’ammasso di rifiuti 2, anche in caso di forte vento.

In una forma preferita di realizzazione, i mezzi di controllo comprendono valvole pneumatiche 28-30 operabili per consentire/impedire il passaggio dell’acqua nelle tubazioni 22 e nei condotti di ingresso 26. In particolare, in una forma vantaggiosa di realizzazione illustrata nella figura 2, due valvole pneumatiche 28, 29 sono poste in rispettive tubazioni 22 immediatamente a valle della loro intersezione; il condotto di ingresso acqua 26 si estende da una delle due tubazioni 22, a valle del punto di intersezione delle tubazioni e a monte di una valvola pneumatica 28; 29; la terza valvola pneumatica 30 à ̈ posta nel tratto iniziale del condotto di ingresso acqua 26. Pertanto, quando le prime due valvole pneumatiche 28, 29 sono aperte e la terza valvola pneumatica 30 à ̈ chiusa, l’acqua raccolta dalle tue tubazioni 22 che si intersecano in un nodo di ingresso 24 oltrepassa detto nodo e prosegue verso i nodi al livello inferiore, senza affluire sotto il telo impermeabile 10. Quando una delle prime due valvole pneumatiche 28, 29 à ̈ chiusa e la terza valvola pneumatica 30 à ̈ aperta, parte dell’acqua raccolta dalle due tubazioni 22 affluisce nel condotto di ingresso acqua 26 e parte prosegue verso un nodo di ingresso inferiore. Quando entrambe le prime due valvole pneumatiche 28, 29 sono chiuse e la terza valvola pneumatica à ̈ aperta, tutta l’acqua raccolta dalle due tubazioni viene immessa nell’ammasso di rifiuti 2.

In una forma di realizzazione, le valvole pneumatiche 28-30 sono valvole a farfalla normalmente chiuse.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, i mezzi di controllo 28-30 sono comandati da un’unità centrale di elaborazione 70 cooperante con un sistema di monitoraggio delle condizioni ambientali. Detta unità centrale di elaborazione 70 à ̈ adatta ad esempio ad analizzare in continuo la piovosità e in funzione di parametri prestabiliti gestisce l’apertura e la chiusura dei nodi di ingresso acqua 24 per poter far entrare o far defluire verso l’esterno l’acqua piovana. I parametri sono configurabili dall’utente e lo stesso sistema in caso di necessità si può adattare a tutte le esigenze richieste e a tutte le superfici presenti sul corpo discarica.

In una forma vantaggiosa di realizzazione, i mezzi di controllo 28-30 sono collegati a detta unità centrale di elaborazione 70 per il tramite di linee di comando pneumatiche e/o elettriche 72 che corrono lungo le tubazioni 22 della griglia di tubazioni 21 e che sono ancorate ai fermi di bloccaggio 54 che trattengono le fasce di collegamento impermeabili 52 sulle rispettive tubazioni 22.

L’invenzione propone dunque un sistema di copertura provvisorio o definitivo per discariche, in particolare con impianti dedicati all’aspirazione del biogas con o senza recupero energetico, che consente l’ingresso alla sola acqua piovana necessaria per le reazioni biologiche, volte alla creazione del biogas, e fa defluire verso l’esterno quella non necessaria, prima che possa contaminarsi e diventare percolato.

Il sistema si basa su una copertura di impermeabilizzazione della discarica, ad esempio un telo di copertura impermeabile 10, su cui si attesta un sistema di raccolta e canalizzazione 20 delle acque piovane che fa confluire le acque in nodi di ingresso 24, dai quali possono essere fatte defluire all’interno dell’ammasso del rifiuto per mezzo di drenaggi 40 appositamente costruiti, favorendo le reazioni di degradazione e la conseguente produzione di biogas.

Nel caso in cui non sia più desiderato l’afflusso di acqua all’interno del corpo discarica si può farlo defluire verso l’esterno evitando ogni contaminazione con il rifiuto.

La rete di raccolta e canalizzazione 20, oltre a rendere solidale il telo con la superficie di appoggio, consente al telo di copertura di non risentire dell’azione del vento.

Il controllo della giusta quantità di acqua da far entrare all’interno della discarica consente di migliorare le reazioni di degradazione del rifiuto e permette di poter incrementarne la produzione.

Riassumendo, in una forma preferita di realizzazione illustrata nelle figure, il sistema di copertura 1 si basa sull’utilizzo delle seguenti componenti:

- Telo impermeabile 10 per la copertura del sito, che realizza in pratica una superficie di separazione fra ambiente esterno ed il sito. Il telo 10 Ã ̈ dotato di fasce o bandelle di collegamento 52 appositamente saldate per essere unite al sistema di raccolta delle acque.

- Sistema di diffusione 40, ad esempio realizzato con drenaggi in ghiaia e con conformazioni specifiche, ad esempio a pance, per la dispersione lenta del liquido nell’ammasso e sotto il telo impermeabilizzante.

- Rete di raccolta delle acque 20 posta sopra il telo impermeabile 10 collegata allo stesso per mezzo di appositi fermi 54 che uniscono le fasce o bandelle 52 alle tubazioni 22.

- Un sistema di trasporto dell’aria compressa 72 consente il funzionamento delle valvole di intercettazione dei flussi idrici 28-30 per il corretto funzionamento dei nodi di ingresso acqua 24.

Come descritto, la rete di raccolta delle acque (posta sopra il telo impermeabile) à ̈ composta da una griglia 21 di tubazioni 22 trasversale alla massima pendenza del terreno, con distanze variabili in funzione della piovosità del sito, che dividono la superficie in rombi di dimensione variabile. I punti di intersezione di questa griglia corrispondono ai nodi di ingresso 24 del liquido all’interno dei drenaggi di diffusione, presidiati dalle valvole di intercettazione 28-30. La griglia 21 consente di deviare la acque piovane nei nodi 24 che sono posti in corrispondenza a rispettivi drenaggi di diffusione 40, per poi consentire di deviare le stesse a quello successivo, raggiunta la massima capacità di accumulo. Analogamente, questo à ̈ possibile per i nodi successivi, posti a quote inferiori.

Per maggiore chiarezza si rimanda allo schema della figura 5 che illustra il funzionamento dei flussi d’acqua lungo la rete di raccolta acqua 20. Lo schema descrive che l’acqua raccolta nelle aree “a†à ̈ convogliata ai nodi Na fino al loro riempimento nella quantità prestabilita, per poi passare ai nodi successivi inferiori Nb in cui si combina con l’acqua raccolta nelle aree “b†. Quando si sono raggiunti i quantitativi massimi si devia il flusso ai nodi successivi inferiori Nc in modo che l’acqua delle zone “a†e “b†si somma a quella raccolta nelle zone “c†. Il sistema si sviluppa sempre allo stesso modo fino ad avere la chiusura completa di tutti i nodi per mezzo delle valvole pneumatiche e a far defluire l’acqua all’esterno senza più nessun afflusso all’interno del sito. Si precisa anche che à ̈ possibile deviare il flusso non solo al punto nodale sottostante ma in caso di necessità si può deviare il flusso in qualunque nodo della linea di collegamento posta sulla tubazione sottostante se collegata idraulicamente.

Come detto, tutto il sistema à ̈ controllato da un’unità centrale di elaborazione 70 che à ̈ in contatto stabile con un sistema di monitoraggio ambientale che dà le informazioni per poter aprire o chiudere il sistema di valvole pneumatiche secondo i parametri impostati. Il sistema agisce per mezzo delle tubazioni dell’aria compressa. Il sistema à ̈ organizzato in modo da funzionare ad isola, quindi dotato di quanto necessario per l’alimentazione elettrica della strumentazione di controllo e comando.

Dalle analisi eseguite si possono riassumere i seguenti vantaggi dall’uso del sistema di copertura secondo l’invenzione:

1) Significativa diminuzione di produzione di percolato dal corpo discarica.

La diminuzione della produzione di percolato si attesta intorno al 25-33 % in funzione della piovosità dell’area e consente soprattutto di eliminare completamente l’ingresso anomalo causato da piogge persistenti e l’ingresso indesiderato di acqua a causa delle nevicate. Se le esigenze impiantistiche lo richiedono il sistema può isolare anche completamente la discarica in modo da rendere impossibile all’acqua l’ingresso e il conseguente incremento di produzione di percolato.

2) Aumento della quantità di biogas prodotto dal corpo rifiuti con conseguente aumento del recupero energetico di circa il 5-7%. Fondamentalmente questo à ̈ dovuto alle seguenti cause:

• Giusto apporto di umidità al rifiuto che si degrada in maniera costante e non risente delle inertizzazioni dovute alla assenza di umidità o alla presenza massiccia di percolato.

• Mantenimento dell’umidità all’interno del rifiuto grazie alla diminuzione dell’evaporazione naturale che si ha dalla discarica grazie all’azione del telo di copertura. Mantenere l’umidità anche agli strati più esterni della discarica aumenta la quantità di rifiuto interessata dal naturale degrado.

3) Copertura integrabile con sistemi automatici di ricircolo del percolato con il vantaggio di rendere il sistema non influenzabile dalla piovosità esterna, se non per la quantità di apporto voluta dal gestore.

4) Il sistema à ̈ modulare ed applicabile ad ogni superficie della discarica come copertura semiprovvisoria del rifiuto.

Alle forme di realizzazione del sistema di copertura secondo l’invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di copertura di una discarica, comprendente una copertura di impermeabilizzazione superficiale (10) della discarica ed una rete di raccolta (20) dell’acqua piovana posta sopra detta copertura, detta rete di raccolta comprendendo una griglia (21) di tubazioni (22) adatta a raccogliere e canalizzare l’acqua piovana battente sulla copertura di impermeabilizzazione, detta griglia di tubazioni comprendendo nodi di ingresso acqua (24) nei quali confluisce l’acqua raccolta da dette tubazioni, ogni nodo di ingresso comprendendo un condotto di ingresso (26) dell’acqua adatto a far affluire l’acqua al di sotto della copertura (10), e mezzi di controllo (28,29,30) operabili per regolare la quantità di acqua da far affluire sotto la copertura (10) attraverso detto condotto di ingresso (26).
2. 2. Sistema di copertura secondo la rivendicazione 1, in cui le tubazioni (22) della griglia (21) di tubazioni si estendono trasversalmente rispetto alla direzione di massima pendenza della discarica.
3. 3. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le tubazioni (22) della griglia (21) di tubazioni si intersecano tra loro, i nodi di ingresso acqua (24) essendo posti in corrispondenza alle intersezioni tra dette tubazioni
4. 4. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-2, in cui i nodi di ingresso acqua (24) sono posti a capo di tubazioni prive di intersezioni.
5. 5. Sistema di copertura secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detti mezzi di controllo (28,29,30) sono operabili per far defluire almeno una parte dell’acqua raccolta verso almeno un nodo di ingresso (24) della griglia di tubazioni situato ad un livello inferiore o verso un nodo posto a capo di una tubazione o verso l’esterno della discarica.
6. 6. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il condotto di ingresso (26) dei nodi di ingresso sfocia in un mezzo di diffusione (40), ad esempio un letto di ghiaia, adatto a consentire una dispersione lenta dell’acqua nell’ammasso di rifiuti.
7. 7. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le tubazioni (22) della griglia di tubazioni sono provviste di aperture di raccolta dell’acqua (50) ricavate nella semicirconferenza rivolta verso la sommità della discarica.
8. 8. Sistema di copertura secondo la rivendicazione precedente, in cui le tubazioni della griglia di tubazioni sono collegate alla copertura di impermeabilizzazione per il tramite di fasce di collegamento impermeabili (52) aventi un bordo fissato alla copertura (10) e avvolte attorno almeno ad una porzione circonferenziale della tubazione rivolta verso la base della discarica in modo da isolare idraulicamente tra loro le maglie della rete di raccolta (20) dell’acqua.
9. 9. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la griglia (21) di tubazioni à ̈ ancorata all’ammasso di rifiuti sottostante per il tramite di perni di ancoraggio (60) che attraversano la copertura di impermeabilizzazione.
10. 10. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di controllo comprendono valvole pneumatiche (28,29,30) operabili per consentire/impedire il passaggio dell’acqua nelle tubazioni e nei condotti di ingresso.
11. 11. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di controllo sono comandati da un’unità centrale di elaborazione (70) cooperante con un sistema di monitoraggio delle condizioni ambientali.
12. 12. Sistema di copertura secondo le rivendicazioni 8 e 11, in cui i mezzi di controllo sono collegati a detta unità centrale di elaborazione per il tramite di linee di comando pneumatiche e/o elettriche (72) che corrono lungo le tubazioni della griglia di tubazioni e che sono ancorate a fermi di bloccaggio (54) che trattengono le fasce di collegamento impermeabili (52) sulle rispettive tubazioni (22).
13. 13. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la copertura di impermeabilizzazione comprende un telo impermeabile (10).
14. 14. Sistema di copertura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, in cui la copertura di impermeabilizzazione comprende strati di copertura della discarica, anche di materiale diverso, che concorrono a formare un pacchetto di impermeabilizzazione superficiale della discarica.