ITME940001A1 - Dispositivo per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani e rifiuti speciali in ambiente controllato con recupero del biogas prodotto - Google Patents

Abstract

Il dispositivo trovato consiste nella realizzazione di un doppio involucro di materiali impermeabili. Il primo involucro è realizzato mediante escavazione, in situ, di terreni impermeabili. Il secondo involucro, posto in opera coassialmente al primo, consisterà nella posa in opera di una geomembrana polimerica perfettamente sigillata. Successivamente, nell'intercapedine tra il primo ed il secondo involucro, verrà iniettata a pressione controllata una miscela cementizia additivata in modo da saturare ogni vuoto esistente tra i due involucri e realizzare nel contempo una struttura protettiva rigida di sostegno della geomembrana. Il dispositivo sarà completato sigillando a perfetta tenuta stagna, tramite un collare ed un coperchio di materiale metallico, la parte superiore dei due involucri. Nel coperchio verrà installata una valvola di apertura - chiusura per il recupero del biogas.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo "Dispositivo per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani e rifiuti speciali in ambiente controllato con recupero del biogas prodotto"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato consiste nella realizzazione di un dispositivo per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani e rifiuti speciali in ambiente controllato con recupero del biogas prodotto.

Tale dispositivo consiste in un doppio involucro di materiali impermeabili di cui il primo realizzato direttamente in situ mediante perforazione di terreni argillosi o di altra natura aventi però caratteristiche di permeabilità tali che la velocità di spostamento di un qualunque liquido risulti inferiore ad un decimillesimo di cm/s, ed il secondo realizzato ponendo in opera coassialmente al primo una geomembrana di natura polimerica rinforzata, perfettamente sigillata sia sulle pareti laterali che sul fondo, in grado di resistere, senza contrasto laterale, a pressioni indotte pari a 6 atm senza deformazioni.

Nell'intercapedine tra il primo ed il secondo involucro verrà iniettata a pressione controllata una miscela autoindurente a base cementizia additivata, in modo da saturare ogni vuoto sigillando l'intercapedine tra i due involucri e realizzando nel contempo una struttura rigida di sostegno e protezione della geomembrana.

Il dispositivo verrà completato sigillando a perfetta tenuta stagna, tramite un collare ed un coperchio di materiale metallico, la parte superiore dei due involucri.

Nel coperchio verrà installata una valvola di apertura chiusura con tenuta a pressione in modo da poter collegare all'occorrenza il dispositivo realizzato alla rete di recupero del biogas prodotto.

Il dispositivo, così come precedentemente descritto, rappresenta una notevolissima innovazione nelle problematiche dello smaltimento dei rifiuti solidi urbani e speciali così come classificati dal D.P.R. n°915/82, in quanto rappresenta il sistema più semplice ed economico, al quale corrisponde un grado di sicurezza massimo, in funzione della preservazione delle caratteristiche ambientali, superficiali e sotterranee preesistenti nel luogo prescelto per la localizzazione dello stesso dispositivo.

In atto, le modalità di smaltimento dei rifiuti solidi urbani e speciali, pur con svariate metodologie e tecnologie, rappresentano sempre un grossissimo rischio di contaminazione ambientale.

Infatti, analizzando i diversi sistemi attualmente utilizzati è possibile evidenziare facilmente tali rischi.

Le discariche controllate attualmente utilizzate sono tutte a cielo aperto consistendo in ampissimi fossati realizzati artificialmente, impermeabilizzati sul fondo e sulle pareti e riempiti di volta in volta con i rifiuti che vengono successivamente compattati e ricoperti di terriccio.

Questa metodologia presenta i seguenti gravi inconvenienti: - di essere a cielo aperto per cui con enormi problemi in relazione allo smaltimento delle acque meteoriche che ad ogni pioggia riempiono l'invaso artificiale realizzato, mescolandosi con i rifiuti e con il percolato prodotto dagli stessi. Tali notevoli quantitativi d'acqua oltre a dover essere raccolta e trattata in appositi impianti prima di essere smaltita, con un notevole aggravio di spese gestionali della discarica, rappresentano un notevole intralcio alle operazioni.giornaliere di costipamento e ricopertura in quanto rendono l'invaso in buona parte impraticabile;

- di rappresentare una notevole fonte di inquinamento atmosferico. I miasmi prodotti dalla putrefazione dei rifiuti saturano completamente l'area in corrispondenza della discarica e in relazione ai venti predominanti, si spandono in vaste aree circostanti provocando notevoli disagi alla popolazione residente. Questo fenomeno, aggravato spesso dalla presenza contemporanea di fumi prodotti da fenomeni di combustione della massa di rifiuti posti a dimora non cessa sino alla bonifica finale dell'area interessata dalla discarica;

- di rappresentare un pericolo costante per la pubblica salute in relazione alla proliferazione incontrollata di insetti ed animali nocivi quali ratti etc. sia all'interno dell'area della discarica che nelle aree circostanti, in quanto, la presenza dei rifiuti a cielo aperto, rappresenta una fonte inesauribile di cibo per gli stessi;

- di rappresentare una notevole fonte di inquinamento acustico in relazione alla presenza, nell'area della discarica, di mezzi pesanti in continuo movimento. Le operazioni di costipamento e ricopertura dei rifiuti, provocano inoltre, specialmente nelle stagioni secche, il formarsi di alte e spesse colonne di polvere che aggravano 1'inquinamento atmosferico in un ambito ben più ampio dei confini della stessa discarica.

- di non poter raccogliere, prima della ricopertura finale della discarica, tutto il biogas che viene prodotto costantemente dalla trasformazione bio-chimica dei prodotti presenti. La raccolta del biogas, alla fine della vita della discarica, è possibile solo con costose e particolari attrezzature per evitare che lo stesso si disperda. I mezzi attualmente utilizzati comportano una bassa efficienza dei sistemi di raccolta e convogliamento e di conseguenza una bassa efficienza dei sistemi di utilizzo del biogas. Gli stessi devono essere necessariamente tarati per condizioni medie di afflusso, perdendo così grosse quantità di biogas che invece di essere riutilizzato viene attualmente solo bruciato in atmosfera libera;

- di non permettere il riutilizzo dell'area impegnata dalla discarica sino al completamento della stessa. Inoltre, l'immancabile assestamento dei terreni costituenti il corpo della discarica, generato dalla perdita di volume dei rifiuti compattati, comporta 1'imposizione del vincolo di inedificabilità assoluta per l'intera area condizionando in tal modo il riutilizzo della stessa.

Altra metodologia di smaltimento è rappresentata dall'uso di inceneritori. E' superfluo rappresentare gli innumerevoli inconvenienti legati all'utilizzo di tali sistemi, sia in riferimento ai problemi legati all'alto tasso di inquinamento atmosferico sia per gli altissimi costi di installazione e gestione degli stessi impianti.

In ultimo si possono raggruppare tutte le altre più o meno nuove metodologie di riciclaggio dei rifiuti per la produzione dei più svariati prodotti quali fertilizzanti etc., in quanto tutte queste metodologie prevedono elevatissimi investimenti iniziali, grossi problemi nella differenziazione della raccolta in atto difficilmente praticabili su larga scala, con ritorni economici molto lontani nel tempo e con la necessità nella maggior parte dei casi di ampliare i bacini di influenza per ogni singolo impianto a scala interprovinciale e/o regionale.

Il nostro dispositivo sfrutta principalmente la dote naturale di certi terreni ad essere praticamente impermeabili ai liquidi ed alle sostanze gassose. Il primo involucro viene realizzato infatti direttamente nel terreno in situ e quindi con caratteristiche dello stesso in condizioni di massima stabilità.

Tramite la perforazione eseguita con macchine di potenza adeguata, si realizzano dei contenitori cilindrici di lunghezza variabile con pareti, vista la natura dei terreni interessati, autoportanti e di spessore compatto.

L'area di influenza di ogni singola perforazione sarà tale da determinare uno spessore minimo in corrispondenza della parete laterale pari a 100 cm, mentre lo spessore in corrispondenza della parete di fondo del cilindro varierà in funzione della potenza del banco di terreno impermeabile prescelto ed in ogni caso non sarà inferiore a mt 10.

All1interno di questo contenitore naturale, avente le caratteristiche sopra descritte, verrà posto in opera in maniera coassiale, il secondo involucro, consistente in un cilindro costituito da una geomembrana fabbricata con prodotti polimerici, saldata in fabbrica, in maniera da costituire un contenitore,a perfetta tenuta stagna sia in corrispondenza delle pareti che sul fondo.

Le caratteristiche chimico-fisiche della geomembrana utilizzata sono tali da garantire non solo la perfetta impermeabilità della stessa, ma fondamentalmente, garantire le caratteristiche di resistenza a pressioni indotte sia interne che esterne sino ad un valore massimo di 6 atm, senza lo insorgere di deformazioni irreversibili.

Il cilindro costituito dalla geomembrana avrà un diametro di almeno 20 cm inferiore al diametro di perforazione del primo involucro.

L'intercapedine fra i due cilindri verrà completamente saturata iniettando, a pressione controllata, dal basso verso l'alto, una miscela autoindurente a base cementizia, additivata con prodotti fluidificanti ed antiritiro, in modo da realizzare nel contempo anche una struttura portante rigida a protezione della geomembrana.

Verrà così a costituirsi il corpo del contenitore nel quale verranno in seguito depositati i materiali di rifiuto. Un corpo unico formato dal terreno impermeabile, dalla malta e dalla geomembrana.

Operativamente, una volta eseguita la perforazione (fig.l), vernano calati all'interno del primo cilindro una serie di doppi anelli coassiali di materiale metallico (fig.2) distanziati radialmente tra loro di 8 cm. L'anello esterno avrà la funzione di giuda per la centratura rispetto alla perforazione, della geomembrana, mentre l'anello interno confinerà la geomembrana distanziandola correttamente in maniera radiale.

Gli anelli metallici saranno collegati tra loro con quattro fili metallici ad una distanza di 2 metri l'uno dall'altro in modo da disporsi e centrare il secondo cilindro, costituito dalla geomembrana, lungo tutta la lunghezza di perforazione. I vari anelli e il cilindro costituito dalla geomembrana verranno calati contemporaneamente all'interno del 1° cilindro tramite un peso collegato all'anello di fondo foro.

Una volta posto in opera il sistema sopradescritto, che poggerà inferiormente in corrispondenza del fondo foro, lo stesso verrà fissato superiormente ad un collare metallico (fig.3) che poggiando in testa foro sul terreno sosterrà l'intero sistema composto dagli anelli metallici e dalla geomembrana.

Nello spazio tra i due anelli di centratura posti ad intervalli lungo tutta la lunghezza del cilindro costituito dalla perforazione, verrà calata la manichetta che partendo dal fondo foro inietterà la malta cementizia atta a sigillare e riempire l'anello tra il primo ed il secondo cilindro.

Per permettere la realizzazione di tale operazione, all'interno del cilindro costituito dalla geomembrana verrà iniettata aria sino al raggiungimento di un valore pari a 4-5 atm di pressione interna, in modo da far costituire alla membrana stessa una sorta di cassero e permettere così il getto dell'anello intermedio.

Una volta consolidato il getto la geomembrana verrà liberata dall'aria.

L'insieme del dispositivo rappresenterà così un elemento monolitico assolutamente impermeabile, in cui, l'involucro intermedio rappresentato dalla malta iniettata, oltre che elemento di collegamento tra le parti, rappresenterà l'elemento di contrasto al rilassamento delle pareti del primo involucro, in modo da garantirne, in maniera perpetua, le caratteristiche geomeccaniche iniziali.

In ultimo si procederà a sigillare la parte terminale del dispositivo inglobando il collare metallico in un getto di cls.

Il dispositivo così realizzato potrà essere integrato, all'occorrenza, con un sistema per la raccolta e l'allontanamento del percolato prodotto dalla massa di rifiuti collocati al suo interno.

Il sistema sarà costituito da uno strato di materiale arido granulare, dello spessore di 70 cm, posto in corrispondenza del fondo foro all'interno del secondo cilindro, con funzioni di dreno del percolato.

In tale strato sarà inserita una tubazione di materiale plastico con la parte terminale microfessurata. Tale tubazione sarà completata con una colonna di tubi ciechi sino al raggiungimento della testa del dispositivo ed inserita in un apposito foro predisposto nel coperchio metallico.

Per il principio dei vasi comunicanti, la tubazione si riempirà sino ad un certo livello con il percolato prodotto dai rifiuti, che sarà saltuariamente aspirato meccanicamente e convogliato direttamente al centro di raccolta.

Il dispositivo, così completato, sarà immediatamente pronto a ricevere il materiale di rifiuto che verrà introdotto e costipato al suo interno.

Una volta riempito sino al livello desiderato, esso sarà sigillato mediante un coperchio a tenuta stagna fissato al collare precedentemente descritto.

Il dispositivo, così come descritto, rappresenta una mini discarica completa in tutte le sue funzioni. Le semplici metodologie realizzative e la sua estrema economicità ne permettono la realizzazione su larga scala, individuandone un numero elevato in un'area concentrata.

La realizzazione di un numero elevato di dispositivi per ettaro, consente di concentrare le funzioni di conferimento, triturazione e messa a dimora dei rifiuti con i seguenti enormi vantaggi:

- di non essere a cielo aperto, per cui con la mancanza assoluta di problemi inerenti alle acque meteoriche;

- di non produrre miasmi o fumi liberi, per cui con la assoluta mancanza di inquinamento atmosferico;

- di non produrre inquinamento di falde sotterranee per l'assoluta impermeabilità dell'accoppiamento dei due involucri.La scelta di operare, con perforazioni anche profonde, In terreni con la permeabilità prefissata nella descrizione, permette di operare in vaste aree territoriali senza interferire minimamente con il normale regime delle acque sotterranee di falda;

- di rappresentare la massima sicurezza in relazione alla presenza di animali ed insetti nocivi, in quanto, la rapidità delle operazioni di riempimento dei contenitori ed il loro definitivo sigillamento, non ne permettono in alcun modo il loro proliferare;

- di poter tranquillamente operare contemporaneamente in zone separate nella discarica, così come concepita, senza alcuna interferenza tra le diverse operazioni, in modo da poter utilizzare immediatamente i settori già completi per le più disparate attività, anche produttive, come ad esempio l'utilizzo di tali settori per la realizzazione di serre riscaldate con i biogas recuperati, per la coltivazione di piante e simili;

di poter recuperare immediatamente e con la massima efficienza, settore dopo settore, il biogas prodotto, per riutilizzarlo e trasformarlo in calore ed energia elettrica impiegandolo sia per usi esterni che per il soddisfacimento delle necessità energetiche degli stessi macchinari ausiliari della discarica (trituratori, nastri trasportatori, etc.). Il sistema di raccolta del biogas potrà essere facilmente regolato determinandone, quindi, il giusto flusso costante ai bruciatori, per cui, con la massima efficienza degli stessi e senza alcuna dispersione o spreco;

- di poter destinare settori della stessa discarica allo smaltimento di rifiuti speciali, senza per altro interferire in alcun modo con la natura degli altri rifiuti. Questo è reso possibile dal fatto che ogni singolo contenitore rappresenta, di per sè, una discarica controllata completa di tipo C o di terza categoria, così come stabilito dalle norme di attuazione del D.P.R. 915/85, in grado quindi di ricevere tutti i tipi di rifiuto classificati sia come speciali che come tossici e nocivi.In quest'ottica, ogni singolo dispositivo potrà essere riempito con uno qualunque dei prodotti classificati nel D.P.R. 915/85 senza interferire minimamente con quanto depositato nel dispositivo ad esso limitrofo;

- di poter avere la sistemazione finale della discarica nel momento stesso in cui essa viene attivata, per cui, con il massimo rispetto dell'ambiente preesistente sia all'interno dell'area della discarica che nel territorio limitrofo. La possibilità di utilizzare strutture non fisse per i macchinari addetti alle operazioni di ricevimento, triturazione e collocazione dei rifiuti, permetterà di liberare completamente i singoli settori della discarica per il più rapido ripristino delle condizioni originarie;

- di essere effettivamente integrabile, anche nel periodo di attività, con l'ambiente preesistente, modificandone in maniera minima le caratteristiche originarie.

- non ultima importante caratteristica, con riferimento ai rifiuti urbani, è quella di permettere, in maniera estremamente semplice, il recupero del prodotto finale di trasformazione dei rifiuti depositati.

Le trasformazioni chimico-fisiche che nel tempo intervengono nella massa posta a dimora, producono delle sostanze che possono essere tranquillamente riutilizzate in diversi settori per cui con una doppia resa economica, in quanto, da un lato il materiale estratto potrà essere commercializzato e dall'altro si recupererà spazio utile per la posa a dimora di altri rifiuti freschi.

Il ciclo produttivo della discarica potrà essere regolato a piacere per il raggiungimento di tale obiettivo senza per altro interferire su nessuna delle singole operazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI Dell'invenzione avente titolo "Dispositivo per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani e rifiuti speciali in ambiente controllato con recupero del biogas prodotto". 1) La natura del primo involucro in quanto realizzato tramite perforazione in situ di terreni con permeabilità tale che la velocità di spostamento di un qualunque liquido risulti inferiore ad un decimillesimo di cm/s.
2. 2) La possibilità di realizzare il primo involucro tramite perforazione in terreni di qualunque natura, anche permeabili, sottoposti a pre-trattamento o post-trattamento per il raggiungimento delle caratteristiche di impermeabilità necessarie per mezzo di iniezioni a pressione di miscele impermeabilizzanti di qualunque natura e composizione chimica.
3. 3) Il diametro di perforazione per la realizzazione del primo involucro compreso tra i 200 mm e i 5.000 mm.
4. 4) La profondità di perforazione a partire dal piano campagna naturale o da piani artificiali ricavati sia in scavo che in rilevato sino alla profondità di mt 200.
5. 5) La forma del primo involucro, intendendosi la possibilità di realizzarlo anche non cilindrico ma come setto a forma di parallellepipedo di qualunque dimensione.
6. 6) L'utilizzo degli anelli concentrici collegati tra loro per la centratura del 2° cilindro rispetto al 1° cilindro costituito dalla perforazione.
7. 7) L'utilizzo della geomembrana polimerica per la realizzazione del 2° involucro impermeabile.
8. 8) L'iniettare aria a pressione all'interno del 2° involucro per costituire con la geomembrana il cassero interno occorrente per la realizzazione del getto di malta intermedio tra il 1° ed il 2° involucro. 91 La possibilità di sostituire l'aria iniettata con un qualunque liquido per contrastare la spinta della malta iniettata esternamente al 2° involucro. 10) La realizzazione dell'involucro intermedio con malta cementiazia sia normale che addittivata con fluidificanti e prodotti antiritiro. 11) Le modalità di realizzazione dell'involucro intermedio con getto della malta dal basso verso l'alto. 12) L'utilizzo del collare metallico con relativo coperchio a tenuta stagna per la sigillatura superiore dell'insieme dei tre involucri. 13) La possibilità di realizzare il collare ed il relativo coperchio in materiale plastico. 14) La possibilità di realizzare il collare ed il relativo coperchio in materiale ligneo. 15) La predisposizione della valvola a pressione nel coperchio atta al collegamento del dispositivo con la rete di raccolta del biogas. 16) Il sistema di raccolta del percolato prodotto all'interno del dispositivo tramite il letto drenante, la tubazione microfessurata ed i tubi ciechi posti a colonna all'interno del dispositivo sino al coperchio a tenuta. 17) Il sistema operativo per la posa in opera contemporanea degli anelli concentrici e della geomembrana tramite il collare di fondo foro zavorrato.