ITMI990224A1 - Procedimento per la decontaminazione di fanghi in particolare sedimenti marini e lagunari o terre da microinquinanti organici e o inorganici - Google Patents

Procedimento per la decontaminazione di fanghi in particolare sedimenti marini e lagunari o terre da microinquinanti organici e o inorganici

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ITMI990224A1
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IT
Italy
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treatment
sludge
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organic
water
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IT1999MI000224A
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Ciro Cozzolino
Roberta Miglio
Savio Greganti
Luigi Volpe
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Snam Progetti
Ambiente S P A
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02—Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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    • B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally

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Description

“PROCEDIMENTO PER LA DECONTAMINAZIONE DI FANGHI, IN PARTICOLARE SEDIMENTI MARINI E LAGUNARI, 0 TERRE DA MICRO INQUINANTI ORGANICI E/O INORGANICI”
Descrizione
La presente invenzione riguarda un procedimento industriale per la detossificazione di fanghi, in particolare sedimenti marini, lagunari e fanghi di dragaggio, oppure terre contaminati da microinquinanti organici persistenti (ad es. diossine e furani (PCDD/F), policlorobifenili (PCB), idrocarburi policiclici aromatici (IPA)) ed inorganici (ad es. Hg, Cr, Cu, Zn, Pb, As, Cd etc . ) .
Il rischio per la salute dell ’uomo e dell ’ambiente connesso alla presenza di composti organici alogenati, principalmente diossine, furani e policlorobifenili o metalli pesanti come Hg, Cu, Cr, Zn, Pb, As, Ni, Cd è noto e documentato. I microinquinanti organici clorurati e bromurati sono risultati persistenti nell ’ambiente, mettendo in evidenza fenomeni di accumulo e generando siti con livelli di contaminazione decisamente elevati.
La procedura più largamente impiegata fino ad ora per mitigare gli effetti della contaminazione dei sedimenti lagunari e marini consiste nel dragaggio e conferimento finale dei materiali disidratati ed eventualmente stabilizzati in discariche controllate; tale via di smaltimento appare sempre meno praticabile date le crescenti difficoltà a reperire spazi adeguati ed inoltre non viene risolto il problema in modo definitivo ma, di fatto, viene spostato in aree in cui l’inquinamento arreca meno danno.
Di conseguenza sorge la necessità di tecnologie per la rimozione di tali contaminanti.
I processi da adottare vengono selezionati caso per caso ed adattati alla situazione specifica.
La scelta tra le possibili alternative di intervento si basa in genere sulla selezione della tecnologia che permetta il raggiungimento degli obiettivi dell’azione di risanamento, abbia le migliori garanzie ingegneristiche ed economiche e generi il minor impatto sul’ambiente, fattore che incontra il maggior consenso delle popolazioni interessate.
Sono numerosi i metodi per la rimozione dei microinquinanti organici ed inorganici dai fanghi contaminati riportati nello stato dell’arte e possono in generale rientrare nelle categorie di seguito specificate.
Trattamenti biologici
Le tecniche di trattamento biologico consistono in una degradazione dei contaminanti ad opera di microrganismi. L’attività biologica conduce alla trasformazione e detossificazione delle sostanze presenti in origine nei fanghi. Nel WO-95/22374 della British Nuclear Fuels viene descritta la rimozione di specie metalliche mediante acido solforico prodotto per via microbiologica.
Nel caso dei microinquinanti organici quali PCDD/F , IPA e PCB i trattamenti biologici richiedono l’accurata selezione di biomasse specifiche in grado di metabolizzare tali particolari substrati; i rendimenti epurativi risultano in ogni caso limitati sia a causa della tossicità intrinseca di tali composti, sia per la loro bassa solubilità in acqua ed affinità per le sostanze umiche presenti nei fanghi.
La contemporanea presenza nei fanghi di microinquinanti organici ed inorganici rende comunque necessario prevedere la sequenza di distinte fasi di trattamento biologico.
I processi di trattamento biologico applicati su tali matrici complesse sono caratterizzati da cinetiche lente, presentano limitate possibilità di controllo e risultano di modesta efficacia epurativa.
Trattamenti di inertizzazione
L’inertizzazione è un processo di decontaminazione applicato su matrici a base prevalentemente inorganica che, attraverso fenomeni fisici e reazioni chimiche, porta alla solidificazione del materiale contaminato ed alla sua stabilizzazione, inglobando le componenti tossiche in esso presenti che risultano fissate ed immobilizzate nella massa solida. L’inertizzazione a mezzo di leganti idraulici ed additivi acceleranti i fenomeni di presa è un procedimento applicato largamente per immobilizzare i metalli pesanti contenuti nelle ceneri volanti residuate dai processi di termotrattamento dei rifiuti, come descritto ad esempio nell’ IT-21560 A/89 della stessa richiedente.
I residui finali solidi presentano un peso circa doppio rispetto ai materiali di origine, con conseguente riflesso sui costi finali di smaltimento in discariche controllate.
Una alternativa al conferimento in discarica è rappresentata dalla possibilità di confezionare manufatti per arredo urbano, a fronte però di un sensibile incremento degli oneri di esercizio.
I procedimenti di inertizzazione di cui sopra risultano inadeguati e comunque scarsamente efficienti nel caso della immobilizzazione di inquinanti di natura organica.
Trattamenti di estrazione e di lavaggio
Questi trattamenti si basano sull’estrazione con mezzi chimici o fisici delle sostanze dannose utilizzando energia meccanica ed opportuni fluidi ed additivi per il lavaggio.
Le tecniche di estrazione consentono la rimozione di diversi tipi di contaminanti organici: olii, cianuri, idrocarburi policiclici aromatici e metalli pesanti.
Problematico è però in genere il successivo trattamento dei solventi di estrazione e le tracce residue di tale solvente nel materiale trattato. L’estrazione di metalli pesanti come Cu, Fe e Pb mediante attacco acido viene ad esempio descritta nell’US-5476994 della Greenfield Environmetal e nell’EP-853986 della Procter & Gable.
Trattamenti termici
I trattamenti termici eliminano i contaminanti attraverso il riscaldamento diretto o indiretto del fango. Il termotrattamento può essere condotto in ambiente ossidante, oppure in assenza di aria; come primo stadio del processo si ottiene l’evaporazione dell’umidità e dei composti organici più volatili. A temperature più alte (300-600‘C) avviene la volatilizzazione e/o la pirolisi dei composti organici più pesanti. Successivamente i contaminanti volatilizzati sono completamente ossidati con un processo di termodistruzione condotto in eccesso di ossigeno a temperature di 850-1200°C (post-combustore), in funzione della loro natura.
Alla base dei processi di termotrattamento c’è la piena conoscenza delle caratteristiche chimico-fisiche della materia prima; tali conoscenze condizionano le caratteristiche progettuali degli impianti: dimensioni, temperature di esercizio, tempi di permanenza e tipologia di abbattimento degli effluenti gassosi.
Un processo di trattamento termico per materiali contaminati da sostanze organiche viene ad esempio descritto nel WO-90/11475 della I.T. Corporation.
I composti inorganici quali metalli pesanti non vengono evidentemente distrutti nella combustione e si ritrovano come residui nelle ceneri volanti e negli effluenti liquidi residuati dai processi di trattamento dei fumi di combustione.
Trattamenti di vetrificazione
Quando il fango è contaminato contemporaneamente da più classi di inquinanti in generale diviene necessario applicare più tecnologie di decontaminazione. Tipicamente per detossificare il fango da sostanze di natura organica ed inorganica si deve selezionare un trattamento atto a rimuovere le sostanze organiche, quale ad esempio un trattamento termico o di estrazione, ed un trattamento atto ad eliminare la tossicità dovuta alla presenza di metalli pesanti, come ad esempio processi di stabilizzazione, innocuizzazione, inertizzazione.
Le due tipologie sono combinate nel processo di vetrificazione che portando la materia prima al di sopra del punto di rammollimento (1 100-1300'C) produce contemporaneamente l’incenerimento delle sostanze organiche e la stabilizzazione della frazione inorganica in una massa inerte di consistenza vetrosa. Il processo permette quindi una decomposizione completa della frazione organica contemporaneamente alla conseguente inertizzazione della parte inorganica come ad esempio riportato nel DE-3827086. Il processo di vetrificazione presenta elevati consumi energetici, non consente di ricollocare i materiali trattati nei siti di origine, ma solo in discariche controllate, ed in fase di trattamento dei gas di combustione residuano effluenti liquidi contaminati da metalli pesanti.
E’ stato ora trovato uno schema di processo integrato che, combinando il desorbimento termico con la solubilizzazione dei metalli pesanti per attacco chimico, produce un sedimento completamente detossificato da inquinanti organici ed inorganici ricollocabile nel sito d’origine, fumi depurati a livello della migliore tecnologia disponibile, residui solidi stabili e chimicamente inerti e nessun effluente liquido.
La presente invenzione consente di eliminare completamente dai sedimenti lagunari e marini e dai fanghi di dragaggio la contaminazione dovuta a microinquinanti organici (es. PCDD/F, PCB, IPA) ed inorganici (es. Hg, Cr, Cu, Zn, Pb, As), rendendo al contempo possibile la ricollocazione dei materiali trattati nei siti di origine.
Il procedimento è assai versatile e permette di gestire fanghi contaminati dalla contemporanea presenza di materiale organico ed inorganico, come pure da solo materiale organico, o solo inorganico. Da un punto di vista economico il processo offre il vantaggio, rispetto all’incenerimento tradizionale, di effettuare il trattamento termico a temperature molto più basse, 450-max 700’C, contro gli 850-1000°C, e di generare un volume ridotto di fumi da depurare (per effetto del riscaldamento indiretto), con una conseguente riduzione delle dimensioni di tutte le apparecchiature.
L’aspetto di gran lunga più vantaggioso del processo, è però il contenuto impatto ambientale, poiché per come concepito, oltre ad un minor volume di fumi emesso, operando a basse temperature, consente di non alterare le naturali caratteristiche delle matrici solide e di poter, quindi, ricollocarle nei luoghi di prelievo.
Si produce un sedimento dall’aspetto pari a quello originale, (fango e non blocco di cemento o di vetrificato), ma completamente detossificato dagli inquinanti organici ed inorganici.
Dal procedimento non originano effluenti liquidi; residua una corrente di solidi inerti nella quale sono immobilizzati stabilmente in una matrice cementizia i metalli tossici separati dai sedimenti/fanghi di origine, secondo un processo di inertizzazione già brevettato dalla richiedente (IT-21560 A/89)
Il procedimento, oggetto della presente invenzione, per la decontaminazione di fanghi o terre da microinquinanti organici e/o inorganici è caratterizzato dal fatto di comprendere essenzialmente i seguenti stadi:
- desorbimento termico dai fanghi o dalle terre dei microinquinanti organici e dei metalli volatili in forno ad una temperatura compresa fra 300 e 700’C, ottenendo una corrente gassosa contenente gli inquinanti organici e i metalli volatili rimossi ed una corrente solida residuata;
estrazione dei metalli pesanti dalla corrente solida residuata mediante acidi inorganici o composti chetanti in soluzione acquosa, in uno o più stadi, solubilizzando per via chimica detti metalli pesanti, ottenendo fanghi o terre sostanzialmente detossificati con caratteristiche tali da essere ricollocabili nel sito di origine.
Il procedimento oggetto della presente invenzione può prevedere anche operazioni di processo tradizionali e già note, ma consigliate per completare il ciclo di decontaminazione, quali:
- essiccamento termico dei materiali da trattare;
- post-combustione dei gas desorbiti / depurazione dei fumi di combustione;
- trattamenti di chiariflocculazione per la precipitazione dei metalli in fase liquida;
- trattamenti di disidratazione dei fanghi di processo;
- trattamenti di inertizzazione delle polveri fini e dei fanghi di processo.
Vediamo in particolare dove e come tali stadi possono essere allocati nel procedimento in oggetto.
Il desorbimento termico può essere preceduto da uno stadio di essiccamento termico, effettuato preferibilmente per riscaldamento indiretto mediante olio diatermico o vapore, per concentrare i fanghi o le terre ad un residuo secco di almeno l'80 % in peso.
L’essiccamento termico può essere seguito da uno stadio di vagliatura e/o frantumazione.
La corrente gassosa contenente gli inquinanti organici e i metalli volatili generata dal desorbimento termico viene sottoposta ad un trattamento termico di post-combustione cui seguono trattamenti di depolverazione e di deacidificazione ed eventualmente di demercurizzazione.
Immediatamente a valle del trattamento di post-combustione può seguire un recupero termico e/o un raffreddamento rapido (“quenching”) con acqua dei fumi.
Il procedimento sopra descritto può comprendere anche un ulteriore stadio per il trattamento delle acque provenienti dallo stadio di estrazione dei metalli pesanti e dagli stadi, quando presenti, di essiccamento, di deacidificazione e degli effluenti acquosi del procedimento stesso, ottenendo acqua di processo, che viene completamente ricircolata, e fanghi di risulta, in cui sono concentrati metalli pesanti, che possono eventualmente essere inviati ad un trattamento di inertizzazione, preferibilmente insieme alle polveri generate dal trattamento di depolverazione.
Il trattamento di demercurizzazione può essere effettuato in una torre (“scrubber”) ad umido in cui la corrente uscente acquosa contaminata dal mercurio viene inviata direttamente allo stadio di trattamento acque oppure sottoposta ad un trattamento specifico di demercurizzazione in cui si genera una corrente acquosa da ricircolare allo stadio di estrazione dei metalli pesanti ed una corrente solida contenente il mercurio.
La concezione modulare dell’impianto permette di processare cariche aventi diverse tipologie e concentrazioni di inquinanti saltando alcuni degli stadi descritti, come nel caso dello stadio di essiccamento termico che può essere escluso nei casi di trattamento di sedimenti caratterizzati da bassi tenori di umidità.
Illustriamo ora più in dettaglio i vari stadi.
Il trattamento termico può essere effettuato in forno a tamburo rotante riscaldato per via indiretta e gestito a temperatura più bassa rispetto alla temperatura tipica di incenerimento, tipicamente tra i 300 e i 700' C e preferenzialmente tra i 400 e i 650'C. In questo modo i componenti organici vengono rilasciati come vapori ed in funzione della loro stessa natura e del contenuto di 02 dell’atmosfera reagente possono o passare inalterati nella camera di post-combustione o in parte come pirolizzati o come gas di combustione. Il gas di trasporto (azoto, aria, aria diluita o parte del gas generato dal riscaldamento del desorbitore) viene alimentato preferibilmente a portata relativamente bassa, in modo da produrre una velocità lineare del gas di 2-50 cm/sec, adeguata a spostare i vapori desorbiti e minimizzare il trascinamento di polveri fini. La lunghezza e la velocità di rotazione del forno è regolata in modo da produrre tempi di residenza del materiale da trattare preferibilmente da circa 20 min a 90 min in funzione del tipo di condizionamento che il materiale ha già subito (granulometria) e dal grado di contaminazione.
Operando con il riscaldamento indiretto si mantiene separata la corrente di riscaldamento da quella generata per desorbimento, minimizzando i costi legati al livello termico e le richieste legate al trattamento degli off-gases.
I fumi prodotti per il riscaldamento sono puliti e non necessitano di ulteriore depurazione, inoltre se impiegati in step di recupero termico riducono notevolmente i problemi di interferenza con i materiali costruttivi.
Gli inquinanti contenuti nella carica, quali ad esempio diossine (PCDD), furani (PCDF), policlorobifenili (PCB) e idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e mercurio sono desorbiti termicamente dando origine ad una corrente gassosa (fumi) e ad una corrente solida depurata dagli inquinanti organici e dai metalli volatili.
La corrente gassosa può essere sottoposta ad un ulteriore trattamento termico (post-combustione) per la completa distruzione dei composti organici, seguito da una sezione di recupero energetico mediante circuito ad olio diatermico che viene utilizzato per il trasferimento di calore nella fase di essiccamento termico dei fanghi; immediatamente a valle della sezione di recupero termico, uno stadio di quenching rapido con acqua inibisce potenziali fenomeni di riformazione di diossine e furani.
Per la depurazione finale dei fumi di combustione può essere prevista la sequenza delle fasi: filtrazione delle polveri e lavaggio dei fumi su una colonna a doppio circuito acido-basico.
Al camino finale vengono emessi fumi perfettamente puliti garantendo il rispetto di limiti assai più restrittivi di quelli imposti dalle normative comunitarie ed internazionali.
Nell’effluente liquido originato dal lavaggio dei fumi è concentrato il mercurio per fenomeni di condensazione; tale effluente può essere sottoposto a trattamento specifico di demercurizzazione secondo processi noti: precipitazione mediante l’ausilio di composti solforati, o cattura su letti di resine selettive o di carboni attivi. L’effluente demercurizzato è riutilizzato integralmente, come acqua di processo, nello stadio di estrazione per la solubilizzazione dei metalli.
La corrente solida residuata dal processo di desorbimento termico e contenente a questo punto solo metalli pesanti, può essere sottoposta ad un processo di estrazione per la solubilizzazione dei metalli stessi per attacco chimico messo a punto dalla richiedente.
L’estrazione dei metalli può avvenire in reattori/vasche del tipo a completa miscelazione nelle quali la soluzione acquosa lisciviante viene mantenuta in contatto con i fanghi per un tempo stabilito, che in funzione della granulometria dei materiali in esame può variare preferibilmente da 1 a 20 ore, più preferibilmente da 1 a 4 ore.
Gli acidi preferiti risultano HC1 e H2SO4; l’HN03 come pure una miscela di HC1 e HNO3 sono ugualmente adatti, ed anche soluzioni neutre contenenti composti chelanti, quali ad esempio EDTA o citrati.
La selezione del reagente è legata principalmente alla tipologia ed ai livelli dei metalli pesanti che sono presenti. In particolare a titolo esemplificativo si evidenzia che quando Zn, Cr, Cu, As, Ni, Pb, Cd sono presenti contemporaneamente l’HCl risulta l’acido più idoneo; l' H2SO4 è più efficace dell’HCl nella rimozione di Ni, Zn e Mn, ma praticamente inefficace nei confronti del Pb. I composti chelanti come l’EDTA, in particolari intervalli di pH, sono più efficaci degli acidi nella rimozione di alcuni metalli pesanti bivalenti, come ad es. il Pb, ma rendono più onerosa la sezione di trattamento acque per la fase di riprecipitazione dei metalli e recupero dell’EDTA. Se la contaminazione da metalli pesanti è legata selettivamente alla presenza di Cr, la rimozione viene resa notevolmente più efficace introducendo uno stadio preliminare di ossidazione in fase acquosa con H202, seguita dal trattamento acido.
Una volta selezionato il reattivo più idoneo per la tipologia di contaminazione della carica, il rapporto liquido/solido, regolato in base all’obiettivo di rimozione da raggiungere, può variare preferibilmente nell’intervallo 3-10, più preferibilmente tra 4 e 8: più è elevato il rapporto più elevato risulta l’effetto di rimozione che si può raggiungere.
La soluzione acquosa nella quale sono stati solubilizzati i metalli può essere separata per decantazione dal solido ed inviata ad una apposita unità convenzionale di trattamento chimico-fisico per la riprecipitazione/ concentrazione dei metalli sotto forma di fanghi.
Di preferenza il solido viene sottoposto ad un lavaggio per spostare i metalli solubilizzati che rimangono nell’acqua di imbibizione del fango stesso; all’uopo viene impiegata acqua ricircolata dal processo di riprecipitazione dei metalli.
Il residuo solido disidratato e decontaminato sia dai microinquinanti organici (per desorbimento termico), sia dai metalli pesanti (per estrazione con attacco chimico), previa neutralizzazione, può essere riciclato nei siti di origine o essere inviato a smaltimento definitivo in discariche controllate per materiali inerti od, al massimo, per rifiuti speciali.
Come già evidenziato lo stadio di trattamento acque del presente procedimento, sia per la riprecipitazione dei metalli estratti dai solidi contaminati che per il trattamento delle acque di condensa dell’essiccatore, unitamente alla sezione di demercurizzazione degli effluenti provenienti dalla colonna di lavaggio fumi di combustione, comprende trattamenti chimico-fisici convenzionali ben noti.
Di rilievo, nel procedimento rivendicato, è l’assenza di effluenti liquidi: si opera infatti il riciclo integrale di tutte le acque trattate nella sezione di estrazione dei metalli pesanti e nella sezione di raffreddamento e depurazione finale dei fumi di combustione.
I fanghi di risulta dal trattamento degli effluenti liquidi sono in una forma adatta a subire trattamenti termici atti a recuperare i metalli pesanti relativamente puri per il riciclaggio oppure, insieme con le polveri raccolte dal dispositivo di depolverazione, possono essere inviati ad un apposito impianto di inertizzazione il cui processo di trattamento è stato già brevettato dalla richiedente.
Con l’ausilio della fig.l illustreremo ora una realizzazione preferita dell’invenzione, essendo inteso che non deve essere considerata una limitazione dell’invenzione.
I fanghi contaminati (1) vengono inviati ad essiccamento termico (E) per via indiretta mediante olio diatermico o vapore, indi a vagliatura (V) da cui il vagliato medio (4) viene inviato allo stadio di desorbimento termico in forno a tamburo rotante a riscaldamento indiretto (D), il sopra vaglio (2) passa alla frantumazione (F) quindi è reintrodotto in (V) ed il sottovaglio (5) viene riciclato in testa all’essiccatore (E) per controllare e regolare il tenore di umidità dei fanghi contaminati in alimentazione.
Dallo stadio (D) esce una corrente gassosa (6) contenente gli inquinanti organici e i metalli volatili rimossi ed una corrente solida residuata (7) che viene inviata allo stadio di estrazione (S) in cui vengono solubilizzati per via chimica i metalli pesanti ivi contenuti, cui segue una disidratazione (M) per la separazione dell’acqua in eccesso (8) dalla corrente solida residuata ed una neutralizzazione (N) per ottenere il fango decontaminato e stabile (9).
Le fumane (10) dello stadio di essiccazione (E) vengono parzialmente condensate in (C) ottenendo una corrente gassosa (11) ed una corrente acquosa (12).
La corrente gassosa (11) viene inviata in una camera di postcombustione (P) (in cui viene alimentata anche la corrente gassosa (6) uscente dal desorbitore (D)) con termodistruzione degli inquinanti desorbiti, cui segue un recupero termico dei gas combusti in (R), un raffreddamento rapido dei fumi mediante quenching (Q) con acqua, una filtrazione (G) per l’abbattimento delle polveri (13) ed un lavaggio acido-basico (L) dei fumi (14) con scrubber ad umido per l’abbattimento dei gas acidi e del mercurio.
Dallo scrubber (L) esce una corrente gassosa completamente depurata (20), che subisce un post-riscaldamento in (B) prima di essere inviata (21) in atmosfera, ed una corrente acquosa (22), contaminata essenzialmente da mercurio e gas acidi, che viene inviata ad un trattamento specifico di demercurizzazione (H), da cui esce una corrente acida (23) riciclata allo stadio di estrazione (S) ed una corrente di fanghi (24), contenente essenzialmente mercurio, inviata allo stadio di disidratazione (U).
La corrente acquosa (8) uscente da (M) viene inviata allo stadio di trattamento chimico-fisico delle acque (T) insieme alla corrente acquosa (12) uscente dal condensatore per far precipitare i metalli pesanti.
Da (T) escono due correnti: una corrente solida (15) (fanghi residuati dal trattamento acque), che può essere sottoposta a disidratazione in (U) e indi inviata al trattamento di inertizzazione (Z) insieme alle polveri (13) provenienti dalla filtrazione (G) prima di essere smaltita in discarica, ed una corrente acquosa (16), che viene in parte (17) ricircolata allo scrubber ad umido (L), in parte (18) al quenching (Q) ed in parte (19) allo stadio di estrazione dei metalli (S).
Vengono ora forniti alcuni esempi aventi lo scopo di meglio illustrare l’invenzione che non devono essere considerati una limitazione alla presente invenzione.
Esempi
In Tabella I sono specificati tre tipi di sedimenti con le relative caratterizzazioni chimico-fisiche che possono essere decontaminati mediante il procedimento oggetto della presente invenzione.
In detta tabella I il complemento del residuo a 105°C è indicativo del tenore di umidità del fango ed i valori in corsivo sono ricalcolati sull’essiccato a 105*C dall’analisi del sedimento tal quale (TQ)
I sedimenti analizzati risultano particolarmente inquinati da microinquinanti organici-clorurati soprattutto PCB e PCDDF e da Hg, Pb, Cu e Zn.
II sedimento (F6) è stato sottoposto al procedimento oggetto della presente invenzione comprendente il desorbimento termico e l’estrazione dei metalli pesanti in due diverse condizioni operative. Dagli esempi 1-2 seguenti si evince che il procedimento di decontaminazione proposto consente di recuperare un materiale solido con caratteristiche chimico-fisiche che lo classificherebbero nella più restrittiva classe A, secondo il Protocollo 93 (L. 360/91) relativo alla Laguna di Venezia, quindi pienamente idoneo ad essere reimpiegato per la ricostruzione di barene lagunari.
Esempio 1
Nella tabella II viene riportato il risultato dell’effetto combinato del desorbimento e della solubilizzazione dei metalli sulla carica F6 descritta in Tabella I.
In particolare il desorbimento è stato condotto in un forno a tamburo rotante della lunghezza di ca. 3 m e diametro di 26 cm, con una velocità di rotazione di 2,5 giri/minuto ed un’inclinazione dell’asse di 1 ,95 %. Il forno è stato riscaldato in modo indiretto per portare il fango a ca. 70 cm di distanza dallo scarico del forno a 450° C e percorso in controcorrente da aria. Al forno sono stati alimentati in testa 40 kg di fango in 5 ore e 15 min mentre in coda sono stati alimentati 7 Nmc/h di aria.
Il granulato prodotto (P4) è stato sottoposto ad analisi i cui risultati sono riportati nella tabella II. Le rimozioni sono state riferite ad un secco del 33%, simile a quello della carica alimentata.
I risultati evidenziano una rimozione elevata dei microinquinanti organici, praticamente completa per gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) superiore al 99% per i PCB e superiore al 97% per le diossine(PCDD/F). Il mercurio viene ridotto praticamente al di sotto di 2 ppm residue (misurate sul fango tal quale a 88,9% di residuo secco) mentre pressoché inalterati rimangono gli altri metalli pesanti. Risulta di un certo interesse che conducendo il trattamento termico con aria, ma a bassa temperatura, non si aumenta (se valutata a parità di residuo secco) la frazione di Cr(VI) già presente sul fango originale.
Il granulato prodotto (contenente il 10% di umidità) è stato in seguito sottoposto a solubilizzazione dei metalli pesanti mediante un trattamento a temperatura ambiente con HC1 3N con rapporto liquido/solido pari a 8, e tempo di contatto della sospensione, mantenuta sotto blanda agitazione, di 4 ore. Il tempo di contatto viene selezionato in base all’evoluzione del pH. A 4 ore risulta già stabilizzato. Alla fine del trattamento la soluzione acquosa in eccesso rispetto a quella che compete aH’imbibizione del fango viene separata ed analizzata e di conseguenza viene ricalcolata la frazione di metalli pesanti rimossa dal granulato originale. I risultati, riportati nella tabella 2 sotto la colonna P8, evidenziano una rimozione superiore al 50% per quasi tutti i metalli analizzati con valori che superano l'80% ad esempio per Hg, Cu ed As.
Esempio 2
Nella tabella 3 viene riportato il risultato dell’effetto combinato del desorbimento e della solubilizzazione dei metalli sulla carica F6, descritta in tabella I.
In particolare il desorbimento è stato condotto come riportato nell’esempio 1 , ma con azoto come gas di trasporto. Al forno sono stati alimentati in testa 50 kg di fango in 7 ore mentre in coda sono stati alimentati 7 Nmc/h di azoto.
Il granulato prodotto è stato sottoposto ad analisi i cui risultati sono riportati nella tabella III sotto la colonna P7. I risultati evidenziano una rimozione elevata dei microinquinanti organici, praticamente completa per gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) superiore al 98% per i PCB e superiore al 96% per le diossine (PCDD/F).
Per ottenere delle rimozioni di metalli pesanti più spinte rispetto all’esempio 1 il granulato prodotto (contenente il 10% di umidità) è stato in seguito sottoposto a solubilizzazione dei metalli pesanti mediante un trattamento a temperatura ambiente con HC1 3N con rapporto liquido/solido pari a 8, e tempo di contatto della sospensione, mantenuta sotto blanda agitazione, di 4 ore, seguito da un lavaggio di un’ora con pari volume di acqua. Alla fine del secondo trattamento la soluzione acquosa in eccesso rispetto a quella che compete all’imbibizione del fango viene separata ed analizzata e di conseguenza viene ricalcolata la frazione di metalli pesanti rimossa dal granulato originale. I risultati, riportati nella tabella III sotto la colonna S8+S9, sorprendentemente evidenziano una rimozione quasi completa per tutti i metalli analizzati. I livelli residui sono compatibili con quelli di fondo dell’ambiente.

Claims (15)

  1. Rivendicazioni 1) Procedimento per la decontaminazione di fanghi, in particolare sedimenti marini e lagunari, o terre da microinquinanti organici e/o inorganici caratterizzato dal fatto di comprendere essenzialmente i seguenti stadi: - desorbimento termico dai fanghi o dalle terre dei microinquinanti organici e dei metalli volatili in forno ad una temperatura compresa fra 300 e 700°C, ottenendo una corrente gassosa contenente gli inquinanti organici e i metalli volatili rimossi ed una corrente solida residuata; - estrazione dei metalli pesanti dalla corrente solida residuata mediante acidi inorganici o composti chelanti in soluzione acquosa, in uno o più stadi, solubilizzando per via chimica detti metalli pesanti, ottenendo fanghi o terre sostanzialmente detossificati con caratteristiche tali da essere ricollocabili nel sito di origine.
  2. 2) Procedimento come da rivendicazione 1 dove il desorbimento termico viene effettuato in forno a tamburo rotante a riscaldamento indiretto.
  3. 3) Procedimento come da rivendicazione 1 dove il desorbimento termico viene effettuato ad una temperatura compresa fra 400 e 650°C.
  4. 4) Procedimento come da rivendicazione 1 dove l’estrazione mediante acidi inorganici o composti chelanti viene seguita da uno o più lavaggi con acqua.
  5. 5) Procedimento come da rivendicazione 1 dove l’acido inorganico è l’acido cloridrico.
  6. 6) Procedimento come da rivendicazione 1 dove il desorbimento termico viene preceduto da uno stadio di essiccamento termico per concentrare i fanghi o le terre ad un residuo secco di almeno Γ80 % in peso.
  7. 7) Procedimento come da rivendicazione 6 dove lo stadio di essiccamento viene effettuato per riscaldamento indiretto mediante olio diatermico o vapore.
  8. 8) Procedimento come da rivendicazione 1 dove l’essiccamento termico viene seguito da uno stadio di vagliatura e frantumazione.
  9. 9) Procedimento come da una rivendicazione 1 dove la corrente gassosa contenente gli inquinanti organici e i metalli volatili generata dal desorbimento termico viene sottoposta ad un trattamento termico di post-combustione cui seguono trattamenti di depolverazione e di deacidificazione.
  10. 10) Procedimento come da rivendicazione 9 dove oltre ai trattamenti di depolverazione e deacidificazione viene effettuato anche un trattamento di demercurizzazione.
  11. 11) Procedimento come da rivendicazione 9 dove immediatamente a valle del trattamento di post-combustione segue un recupero termico e/o un raffreddamento rapido (“quenching”) con acqua dei fumi.
  12. 12) Procedimento come da rivendicazione 1 dove è presente un ulteriore stadio per il trattamento delle acque provenienti dallo stadio di estrazione dei metalli pesanti e dagli stadi, quando presenti, di essiccamento come da rivendicazione 6, di deacidificazione come da rivendicazione 9 e degli effluenti acquosi del procedimento, ottenendo acqua di processo, che viene completamente ricircolata, e fanghi di risulta in cui sono concentrati metalli pesanti.
  13. 13) Procedimento come da rivendicazione 12 dove i fanghi di risulta dal trattamento acque vengono inviati ad un trattamento di inertizzazione ottenendo residui solidi stabili e chimicamente inerti.
  14. 14) Procedimento come da rivendicazione 13 e 9 dove i fanghi di risulta vengono inviati al trattamento di inertizzazione insieme alle polveri generate dal trattamento di depolverazione.
  15. 15) Procedimento come da rivendicazione 10 dove il trattamento di demercurizzazione viene effettuato in una torre (“scrubber”) ad umido in cui la corrente uscente acquosa contaminata dal mercurio viene inviata direttamente allo stadio di trattamento acque come da rivendicazione 12 oppure sottoposta ad un trattamento specifico di demercurizzazione in cui si genera una corrente acquosa da ricircolare allo stadio di estrazione dei metalli pesanti ed una corrente di fanghi contenente il mercurio.
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