ITTV20000121A1

ITTV20000121A1 - Struttura di impianto di stoccaggio definitivo particolarmente per losmaltimento di rifiuti solidi urbani

Info

Publication number: ITTV20000121A1
Application number: IT2000TV000121A
Authority: IT
Inventors: Livio Puglierin
Original assignee: France Dechets Sa
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-02
Also published as: IT1316534B1; EP1193002B8; ITTV20000121A0; EP1193002A3; DE60117445D1; EP1193002A2; EP1193002B1; ATE318661T1

Description

“STRUTTURA DI IMPIANTO DI STOCCAGGIO DEFINITIVO, PARTICOLARMENTE PER LO SMALTIMENTO DI RIFIUTI SOLIDI URBANI”

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha per oggetto una struttura di impianto di stoccaggio definitivo, particolarmente una discarica per lo smaltimento di rifiuti solidi urbani.

Oggigiorno sono in uso discariche per rifiuti solidi urbani ottenute effettuando uno scavo che nel tempo viene riempito con l’accumulo successivo di strati dei rifiuti stessi.

Il deposito stratificato di tali rifiuti porta, dopo alcuni mesi, alla degradazione delle sostanze organiche presenti, con l’ottenimento di biogas, principalmente costituito da metano.

Tale biogas è captabile mediante opportuni condotti di aspirazione, così da poter essere inviato ad una centrale di smaltimento o di utilizzazione, solitamente comprendente almeno un bruciatore.

Nella maggior parte delle discariche di tipo noto la captazione del biogas viene effettuata durante la gestione passiva della discarica, dopo la chiusura e quindi la copertura della medesima con uno strato di terra.

Tale captazione del biogas si effettua mediante la realizzazione di una pluralità di pozzi verticali terminanti solitamente con un camino esterno: in ognuno di questi si effettua la combustione del biogas, con l’unico scopo di eliminare la possibilità di eventuali esplosioni dello stesso, e quindi senza trarre alcun vantaggio dalle qualità energetiche del medesimo.

Oltre al fatto di costituire un enorme spreco di combustibile, tale discarica di tipo noto presenta un primo inconveniente dato dalla elevata pericolosità connessa alla scarsa captazione del biogas ottenibile per mezzo dei pozzi verticali.

E’ stato dimostrato, infatti, che il biogas generato in profondità dalla degradazione anaerobica dei rifiuti solidi urbani, compressi dalla soprastante mole di altri rifiuti, può migrare per centinaia di metri sottoterra, seguendo vie di diffusione privilegiate in quanto ad alta permeabilità.

Questo porta a situazioni di elevata pericolosità, in quanto tale biogas può rnidare ad accumularsi in cavità od in ambienti parzialmente impermeabili al gas, quali ad esempio in cantine di abitazioni che sorgono a non molta distanza dalla discarica stessa: l’evidente pericolo di tali situazioni più volte ha condotto in passato ad esplosioni in prossimità od all’interno di abitazioni civili, con conseguente pericolo per l’incolumità degli abitanti. Inoltre, anche nel caso in cui il biogas migrato nel sottosuolo non si accumuli all’interno di un ambiente chiuso, ma riesca a raggiungere la superficie, si avrà il problema di dover comunque ovviare a tali pericolose fughe di gas, che per di più sono causa di fastidiosi odori dovuti alla presenza di sostanze quali ad esempio anidride solforosa, mercaptani o acidi grassi volatili, caratteristici delle decomposizioni anaerobiche ed avvertibili anche a bassissime concentrazioni.

Un altro svantaggio di tale discarica di tipo noto consiste nella elevata durata del periodo di attività della fermentazione anaerobica, con conseguenti ingenti costi relativi agli obblighi di gestione passiva deirimpianto, seguente la chiusura dello stesso dopo la sua coltivazione attiva.

Di conseguenza si ha anche l’inconveniente di avere lunghi tempi di attesa prima di una definitiva riqualificazione ambientale della zona adibita a discarica, nonché di una elevata pericolosità, prolungata negli anni, di detta discarica.

Una variante di tale discarica di tipo noto presenta un condotto di convogliamento del biogas che collega le estremità libere dei pozzi verticali.

A tale condotto di convogliamento è associato un compressore per l’aspirazione del biogas raccolto ed il suo invio ad un impianto di smaltimento o ad una centrale di utilizzazione.

Tale impianti solitamente comprendono uno o più bruciatori atti a trasformare l’energia prodotta dalla combustione del biogas, ad esempio mediante la produzione di energia elettrica o di una altra forma energetica.

Per quanto riguarda la pericolosità dovuta alle fughe di biogas ed i tempi e i costi per una riqualificazione definitiva dell’area utilizzata, tali discariche di tipo noto presentano gli stessi problemi analizzati in precedenza.

Un ulteriore inconveniente è inoltre legato ad un utilizzo efficace e sicuro del biogas recuperato, in quanto tale biogas è costituito da una miscela di più gas, tra cui principalmente metano, uniti ad una non trascurabile quantità di ossigeno.

La pericolosità consiste nel fatto che quando la percentuale di ossigeno si avvicina al 15% circa del totale, il biogas non brucia correttamente ma tende ad esplodere, con rischi di danneggiamento dell’impianto e di pericolosità per gli eventuali operatori presenti.

Compito principale di quanto forma oggetto del presente trovato è quindi quello di risolvere i problemi tecnici evidenziati, eliminando gli inconvenienti di cui alla tecnica nota citata e quindi escogitando un trovato il quale consenta di ottenere una struttura di impianto di stoccaggio definitivo, per lo smaltimento di rifiuti solidi urbani, che presenti una elevata captazione del biogas, con una conseguente ridotta pericolosità di migrazioni incontrollate dello stesso.

Nell’ambito del compito sopra esposto, un altro importante scopo è quello di realizzare un trovato che permetta di captare un biogas di elevata qualità, con un basso tenore di ossigeno, in modo da consentire un ottimale ricupero ed utilizzo dello stesso in regime di massima sicurezza.

Ancora uri importante scopo è quello di realizzare un trovato che consenta di avere una bassa durata del periodo di attività della fermentazione anaerobica, con conseguente abbattimento dei costi relativi agli obblighi di gestione passiva della discarica.

Di conseguenza si otterrebbe lo scopo di ridurre ulteriormente i tempi di residenza del biogas e del percolato nell’impianto di stoccaggio definitivo, con complessivo aumento della sicurezza dello stesso.

Un altro scopo consiste nel realizzare un trovato che presenti un elevata velocità di assestamento dei rifiuti abbancati, con conseguente recupero e messa a disposizione di volumetria residua già durante la fase di gestione attiva deirimpianto.

Non ultimo scopo è quello di realizzare un impianto di stoccaggio definitivo i cui costi realizzativi siano contenuti rispetto ai benefici ambientali, economici e di sicurezza che il medesimo fornisce.

II compito e gli scopi accennati, nonché altri che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una struttura di impianto di stoccaggio definitivo, particolarmente per lo smaltimento di rifiuti solidi urbani, comprendente una pluralità di dreni orizzontali collegati tra loro e ad un dispositivo di aspirazione del biogas generato, che si caratterizza per il fatto che detti dreni orizzontali sono disposti a maglia, a formare uno o più livelli sovrapposti, detti dreni orizzontali essendo costituiti da un vespaio permeabile ai liquidi, internamente al quale sono presenti primi mezzi di veicolazione di biogas, secondi <'>mezzi per la veicolazione di percolato e terzi mezzi dì separazione tra detti primi e secondi mezzi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una particolare forma di realizzazione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle tavole di disegni allegate, in cui:

le figg. 1 e 2 illustrano, in una vista rispettivamente frontale e laterale la struttura di un dreno misto;

le figg. 3 e 4 illustrano, in una vista dall’alto, un primo ed un secondo livello nella realizzazione di una struttura di discarica; le figg. 5 e 6 illustrano, in una vista in sezione laterale, il primo ed il secondo livello della struttura di discarica;

la fig. 7 illustra, in una vista in sezione laterale, la struttura di discarica.

Con riferimento alle figure precedentemente citate, si è indicata con il numero 1 una struttura di impianto di stoccaggio definitivo e quindi una discarica, particolarmente utilizzabile per lo smaltimento di rifiuti solidi urbani.

Tale discarica 1 è usualmente realizzata a partire da uno scavo 2, nel quale viene posto un primo strato di rifiuti solidi urbani, indicato con il numero 3.

In corrispondenza di detto primo strato 3 vengono opportunamente ricavate una pluralità trincee, in ognuna delle quali viene posizionato un primo dreno orizzontale, indicato con il numero 4a.

La conformazione di tale primo dreno orizzontale 4a presenta una sezione trasversale vantaggiosamente trapezoidale o rettangolare o romboidale o quadrata, non escludendo però forme differenti, quale ad esempio una conformazione triangolare con vertice rivolto verso il basso.

I primi dreni orizzontali 4a sono collegati tra loro in modo da formare una maglia, preferibilmente mediante una disposizione lungo due direttrici perpendicolari tra di loro, in modo da costituire un primo livello, indicato con il numero 5.

Nella particolare forma realizzativa qui descritta, superiormente a detto primo livello 5 viene successivamente collocato un secondo strato di rifiuti solidi urbani, indicato con il numero 6, in corrispondenza del quale viene ricavato un secondo livello 7, sovrapposto a detto primo livello 5, costituito da secondi dreni orizzontali 4b, vantaggiosamente uguali a detti primi dreni orizzontali.

La disposizione dei secondi dreni del secondo livello 7 può essere vantaggiosamente sfalsata rispetto alla disposizione dei primi dreni del primo livello 5; allo stesso modo possono essere previsti altri livelli di dreni, sovrapposti tra loro e a detto secondo livello 7.

Ciascuno di detti primi e secondi dreni orizzontali 4a e 4b, dei quali nelle figure 1 e 2 è rappresentata una forma realizzativa indicata genericamente con il numero 4, è preferibilmente costituito da un vespaio 8 di materiale permeabile ai liquidi, vantaggiosamente realizzato con ghiaia lavata, internamente al quale sono presenti primi mezzi di veicolazione del biogas, opportunamente costituiti da una prima conduttura, indicata con il numero 9, realizzata in materiale plastico.

Tale prima conduttura 9 presenta una molteplicità di prime fessurazioni, non illustrate nelle figure, ricavate lungo tutta la sua lunghezza, lungo tutta la circonferenza o solo sulla parte superiore e/o inferiore, atte alla captazione del biogas generato nella degradazione dei rifiuti solidi urbani.

Le fessurazioni possono presentare dimensioni anche non uniformi lungo la conduttura.

In corrispondenza della superficie superiore di detto vespaio 8 è opportunamente disposto uno strato di materiale protettivo, indicato con il numero 10, preferibilmente sintetico, atto ad impedire la migrazione della frazione fine dei rifiuti solidi urbani airintemo del vespaio 8.

Tale migrazione potrebbe infatti portare alla occlusione di dette prime fessurazioni, con conseguente aumento delle difficoltà di aspirazione del biogas.

Inferiormente a detta prima conduttura 9, vantaggiosamente in corrispondenza della superficie inferiore di detto vespaio 8, sono disposti secondi mezzi per la veicolazione del liquido di permeazione (percolato), preferibilmente costituiti da una seconda conduttura indicata con il numero 11.

La seconda conduttura 11 presenta lungo tutta la sua lunghezza, e solamente nella parte inferiore e al più laterale, una molteplicità di seconde fessurazioni atte alla veicolazione del percolato lungo detta seconda conduttura 1 1 stessa, in modo da effettuare un ricircolo controllato del percolato e quindi una umidificazione ottimizzata dei rifiuti solidi urbani.

Superiormente a detta seconda conduttura 11 possono essere vantaggiosamente disposti terzi mezzi di separazione, indicati con il numero 12, tra detti primi e secondi mezzi.

Tali terzi mezzi sono preferibilmente costituiti da un deflettore o da un setto, ad esempio realizzati mediante una membrana in materiale plastico, in modo da impedire una eventuale risalita del percolato verso detta prima conduttura 9.

In tal modo si mantengono separati i due sistemi di convogliamento del biogas e del percolato, ottenuti rispettivamente da dette prima e seconda conduttura 9 e 11.

Le maglie costituite da ciascuno di detti due o più livelli sovrapposti possono presentare una disposizione dei dreni orizzontali vantaggiosamente sfalsata, in modo da favorire l’aspirazione del biogas, generato nella degradazione dei rifiuti solidi urbani, operata da appositi condotti di aspirazione, indicati con il numero 13.

Tali condotti di aspirazione 13 del biogas generato comunicano con un dispositivo di aspirazione, indicato con il numero 14, opportunamente gestito in modo da aspirare la ottimale quantità di biogas.

Detto dispositivo di aspirazione 14 permette inoltre di svolgere una efficace azione di controllo del biogas presente nella discarica, e quindi di acquisire informazioni sullo stato di metanizzazione dell’ impianto di stoccaggio definitivo.

Alla conclusione della gestione attiva della discarica 1 si procederà con la riqualificazione ambientale, il cui primo passo prevede il posizionamento di uno strato di terra, indicato con il numero 15, a ricoprire la discarica stessa.

II funzionamento è quindi il seguente: con riferimento alla figura 1, si ha che la prima conduttura 9, immersa nel vespaio 8 ed opportunamente fessurata, può effettuare una efficace captazione del biogas presente nello strato di rifiuti solidi urbani associato al livello di dreni orizzontali 4 di cui detta prima conduttura fa parte.

Ciascuna prima conduttura 9 comunica inoltre con un dispositivo dì aspirazione atto a consentire il prelievo da uno o più livelli alla volta del biogas generato dalla discarica, in modo da inviarlo ad un generatore di energia atto allo sfruttamento termico dello stesso, nonché a fornire dati sulla sua composizione.

Inoltre la possibilità di controllare, ad esempio mediante opportune valvole di chiusura, il flusso del biogas nelle rispettive prime condutture 9, consente di prelevare un biogas molto omogeneo nella sua composizione e con un basso tenore di ossigeno, in quanto vantaggiosamente prelevato dal medesimo livello di dreni orizzontali, e quindi ottenuto da rifiuti solidi urbani che hanno subito il medesimo processo di fermentazione. L’umidificazione controllata dei rifiuti solidi urbani ad opera del percolato veicolato dalle seconde condutture 11 agevola la diffusione dei batteri che sono preposti alla fermentazione, garantendo una maggiore velocità nell’ottenimento del biogas.

La presenza dello strato di materiale protettivo 10 impedisce inoltre che, con il passare del tempo, la frazione fine dei rifiuti solidi urbani vada ad occludere le fessurazioni delle prime condutture 9, atte alla captazione del biogas.

II movimento del percolato, ovvero la reiniezione controllata dello stesso aU’intemo delle seconde condutture 11, può essere effettuato sia mediante gravità sia con l’uso di una o più pompe.

In corrispondenza dell’estremità terminale di dette seconde condutture posta in prossimità della superficie è vantaggiosamente disposta una valvola di regolazione della circolazione del percolato.

Tale valvola di regolazione, non illustrata nelle figure, è opportunamente ' comandata da una pluralità di contattori, vantaggiosamente di tipo meccanico o magnetico, atti a verificare il livello di portata all’intemo di ciascun dreno misto.

Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendosi escogitata una struttura di impianto di stoccaggio definitivo, per lo smaltimento di rifiuti solidi urbani, che presenta una elevata captazione del biogas, con una conseguente ridotta e meglio controllata pericolosità di migrazioni dello stesso.

Tale impianto di smaltimento permette di captare un biogas di elevata qualità, con un basso tenore di ossigeno, in modo da consentire un ottimale ricupero ed utilizzo dello stesso in regime di massima sicurezza.

L’aspirazione del biogas ed il trasporto controllato del percolato consentono di velocizzare l’attività di fermentazione anaerobica, riducendo i tempi e soprattutto i volumi di ingombro ancora in fase di gestione attiva della discarica, con conseguente abbattimento dei costi relativi agli obblighi di gestione della stessa.

Tale riduzione di tempi nella gestione, anche passiva, della discarica si traduce in un abbattimento dei tempi di residenza del biogas nelTimpianto di stoccaggio definitivo, con conseguente sostanziale aumento della sicurezza dello stesso.

Naturalmente il trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ ambito del medesimo concetto inventivo.

Così, ad esempio, la forma e la disposizione dei dreni orizzontali può essere differente da quella illustrata; altresì potranno essere utilizzati dreni obliqui o curvi, a seconda delle specifiche esigenze di ciascuna discarica.

E’ possibile prevedere inoltre il posizionamento di pozzi verticali di collegamento tra i vari dreni orizzontali, per una migliore circolazione del biogas.

Naturalmente i materiali impiegati nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti il ritrovato potranno essere più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Struttura di impianto di stoccaggio definitivo, particolarmente per lo smaltimento di rifiuti solidi urbani, comprendente una pluralità di dreni orizzontali collegati tra loro e ad un dispositivo di aspirazione del biogas generato, caratterizzato dal fatto che detti dreni orizzontali sono disposti a maglia, a formare uno o più livelli sovrapposti, detti dreni orizzontali essendo costituiti da un vespaio permeabile ai liquidi, internamente al quale sono presenti primi mezzi di veicolazione di biogas, secondi mezzi per la veicolazione di percolato e terzi mezzi di separazione tra detti primi e secondi mezzi.
2) Struttura come alla rivendicazione 1 in cui viene ricavato uno scavo per il posizionamento di uno strato di rifiuti solidi urbani, caratterizzata dal fatto che in corrispondenza di detto strato vengono opportunamente ricavate una pluralità di trincee, disposte a maglia, in ognuna delle quali viene posizionato ciascuno di detti dreni orizzontali.
3) Strutura come alle rivendicazioni 1 e 2 caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti dreni orizzontali è preferibilmente costituito da detto vespaio permeabile ai liquidi, internamente presentante detti primi mezzi di veicolazione del biogas, opportunamente costituiti da una prima conduttura, realizzata preferibilmente in materiale plastico.
4) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 3 caratterizzata dal fatto che detta prima conduttura presenta una molteplicità di prime fessurazioni, ricavate lungo tutta la sua lunghezza, lungo tutta la circonferenza o solo sulla parte superiore e/o inferiore, atte alla captazione del biogas generato nella degradazione dei rifiuti solidi urbani.
5) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 4 caratterizzata dal fatto che in corrispondenza della superficie superiore di detto vespaio è opportunamente disposto uno strato di materiale protettivo, preferibilmente sintetico, atto ad impedire la migrazione della frazione fine dei rifiuti solidi urbani all’ interno di detto vespaio, evitando il pericolo di occlusione di dette prime fessurazioni.
6) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 5 caratterizzata dal fatto di presentare, inferiormente a detta prima conduttura e vantaggiosamente in corrispondenza della superfìcie inferiore di detto vespaio, detti secondi mezzi per la veicolazione del percolato, preferibilmente costituiti da una seconda conduttura.
7) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 6 caratterizzata dal fatto che detta seconda conduttura presenta lungo tutta la sua lunghezza, preferibilmente nella parte inferiore e al più laterale, una molteplicità di seconde fessurazioni atte alla veicolazione del percolato lungo detta seconda conduttura stessa, in modo da effettuare un ricircolo controllato del percolato e quindi una umidificazione ottimizzata dei rifiuti solidi urbani.
8) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 7 caratterizzata dal fatto che superiormente a detta seconda conduttura possono essere vantaggiosamente disposti detti terzi mezzi di separazione, preferibilmente costituiti da un deflettore o da un setto, quale una membrana in materiale plastico, in modo da impedire una eventuale risalita del percolato verso detta prima conduttura.
9) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 8 caratterizzata dal fatto che a dette prime condutture sono associati uno o più condotti di aspirazione del biogas, di collegamento con detto dispositivo di aspirazione, vantaggiosamente atto ad inviare detto biogas ad una centrale di smaltimento e/o di utilizzo.
10) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti in cui superiormente a detto scavo viene posizionato un primo strato di rifiuti solidi urbani, caratterizzata dal fatto che in corrispondenza di detto primo strato vengono opportunamente ricavate una pluralità trincee, disposte a maglia, per il posizionamento di primi dreni orizzontali costituenti un primo livello.
11) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 10 caratterizzata dal fatto che -superiormente a detto primo livello viene successivamente collocato un secondo strato di rifiuti solidi urbani, in corrispondenza del quale viene ricavato un secondo livello, costituito da secondi dreni orizzontali, sovrapposto a detto primo livello.
12) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 11 caratterizzata dal fatto che detti secondi dreni orizzontali sono vantaggiosamente uguali a detti primi dreni orizzontali.
13) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 11 caratterizzata dal fatto di presentare successivi livelli di dreni orizzontali, opportunamente sovrapposti tra loro e a detto secondo livello.
14) Struttura come alle rivendicazioni 1 e 13 caratterizzata dal fatto che dette maglie costituite da ciascuno di detti due o più livelli sovrapposti presentano una disposizione di detti dreni orizzontali vantaggiosamente sfalsata, in modo da favorire l’aspirazione del biogas da parte di detti uno o più condotti di aspirazione.
15) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti dreni orizzontali sono collegati tra loro, in modo da formare detta maglia, preferibilmente mediante una disposizione lungo due direttrici perpendicolari tra di loro.
16) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti dreni orizzontali presentano una sezione trasversale vantaggiosamente trapezoidale.
17) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti dreni orizzontali presentano una sezione trasversale vantaggiosamente rettangolare.
18) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti dreni orizzontali presentano una sezione trasversale vantaggiosamente romboidale.
19) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti dreni orizzontali presentano una sezione trasversale vantaggiosamente conformata a triangolo, con vertice rivolto verso il basso. 21) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto vespaio permeabile ai liquidi è vantaggiosamente realizzato con ghiaia lavata. 22) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti dreni orizzontali presentano una disposizione obliqua e/o curva, a seconda delle specifiche esigenze di detto impianto di stoccaggio definitivo. 23) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di prevedere l’ottenimento di pozzi verticali atti al collegamento tra detti dreni orizzontali. 24) Struttura come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che in corrispondenza dell’estremità terminale di dette seconde condutture posta in prossimità della superficie è vantaggiosamente disposta almeno una valvola di regolazione della circolazione del percolato, opportunamente ' comandata da una pluralità di contattori, vantaggiosamente di tipo meccanico o magnetico, atti a verificare il livello di portata all’interno di ciascuno di detti di\eni_misti.