BONIFICA DEI SITI CONTAMINATI 1 XXX uso frequente, XX uso meno frequente, X uso dimostrativo o...
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
XXX uso frequente, XX uso meno frequente, X uso dimostrativo o pilota
Tecnologie per la bonificaTecnologie per la bonifica
22
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
SoluzioniSoluzioni
Tecnologie di bonificaTecnologie di bonifica
Tecnologie di messa Tecnologie di messa in sicurezzain sicurezza
Eliminare o ridurre la concentrazione di inquinante nelle
matrici ambientali
Impedire la migrazione degli inquinanti dalla
sorgente ai bersagli
33
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Interventi di bonificaInterventi di bonifica
Classificazione delle tecnologie di bonifica Classificazione delle tecnologie di bonifica sulla base di:sulla base di:– PrincipioPrincipio
di trattamentodi trattamento
– MovimentazioneMovimentazionedella matricedella matricecontaminatacontaminata
• Trattamenti per la distruzione delle molecole dei contaminanti
• Trattamenti di mobilizzazione
• Trattamenti di inertizzazione o contenimento
• Escavazione e smaltimento in sito adeguato• in situ: se intervengono direttamente sulla matrice contaminata senza asportarla
• ex situ: richiedono l’asportazione della matrice contaminata ed il trattamento in altre aree.
• on-site: trattamento sull’area interessata
• off-site: trattamento in impianti all’esterno dell’area interessata
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Interventi di bonificaInterventi di bonifica
Il successo di un intervento di bonifica Il successo di un intervento di bonifica dipende da:dipende da:– Conoscenza del problema: caratterizzazione del Conoscenza del problema: caratterizzazione del
sito e dell’ambiente esternosito e dell’ambiente esterno
– Ricerca delle soluzioniRicerca delle soluzioni– Gestione del rischioGestione del rischio– Controllo sulla qualità delle stime effettuateControllo sulla qualità delle stime effettuate
MODELLO CONCETTUALE
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Caratterizzazione di un sitoCaratterizzazione di un sito
Caratterizzazione di Caratterizzazione di un sito al fine di un sito al fine di conoscere:conoscere:– Natura, estensione e Natura, estensione e
grado di grado di contaminazione di ogni contaminazione di ogni matrice ambientalematrice ambientale
– Condizioni ambientali, Condizioni ambientali, caratteristiche caratteristiche geologiche ed geologiche ed idrogeologiche del sito idrogeologiche del sito e dell’areae dell’area
individuazione delle tecnologie applicabili
definizione dell’applicabilità al sito in esame delle
tecnologie selezionate
66
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
Iniezione di sostanze chimiche ossidanti Iniezione di sostanze chimiche ossidanti (perossido di idrogeno, permanganato di (perossido di idrogeno, permanganato di potassio, ozono) in presenza o meno di potassio, ozono) in presenza o meno di catalizzatoricatalizzatori
Composti trattati: solventi aromatici, TCE, Composti trattati: solventi aromatici, TCE, TeCA, DCE, VC, MtBE, IPA e prodotti TeCA, DCE, VC, MtBE, IPA e prodotti petroliferipetroliferi
Si ottengono come prodotti finali acqua e anidride carbonica oppure
composti più semplici, come intermedi di reazione
77
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
Agenti ossidanti:Agenti ossidanti:– Permanganato di potassioPermanganato di potassio
– Perossido di idrogeno (genera radicali liberi). Perossido di idrogeno (genera radicali liberi). Per ottenere livelli di efficienza in un tempo Per ottenere livelli di efficienza in un tempo rapido si utilizzano catalizzatori metallici, il più rapido si utilizzano catalizzatori metallici, il più utilizzato dei quali è il ferroutilizzato dei quali è il ferro
– ozono: agisce direttamente o generando ozono: agisce direttamente o generando radicali liberi intermediradicali liberi intermedi
HCl3K2MnO2CO2HClCKMnO2 22324
Reagente di Fenton OHOHFeFeOH 32
22
88
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
Le condizioni che garantiscono il successo Le condizioni che garantiscono il successo del trattamento:del trattamento:– Efficacia della reazione di ossidazioneEfficacia della reazione di ossidazione– Controllo dello svolgimento della reazioneControllo dello svolgimento della reazione– Effettiva distribuzione dei reagenti nelle zone Effettiva distribuzione dei reagenti nelle zone
contaminatecontaminate
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
Permanganato, reagente di Fenton,
ozono
flusso delle acque sotterranee fase
dissolta
pennacchio contaminato
acquifero
superficie piezometrica insaturo
assorbito sul solido
substrato impermeabile
pozzi di iniezionepozzo di iniezione
sorgente contaminante
Permanganato, reagente di Fenton,
ozono
flusso delle acque sotterranee fase
dissolta
pennacchio contaminato
acquifero
superficie piezometrica insaturo
assorbito sul solido
substrato impermeabile
pozzi di iniezionepozzo di iniezione
sorgente contaminante
1010
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
1111
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
1212
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
Condizioni di applicabilità al sitoElementi necessari alla
progettazione
Tipologia del contaminanteAssenza di eterogeneità stratigraficheBuona permeabilitàBasso contenuto di sostanza organicaBasso contenuto di ferro in forma solubileCondizioni di pH adeguate2-4 per la Fenton7-8 per il permanganato pH tipici del suolo per l’ozono
Concentrazione dei contaminantiContenuto in sostanza organica
naturaleCODpH del suolo e/o dell’acqua di faldaPermeabilitàContenuto di ossigeno discioltoORP
Per il permanganato:concentrazione di manganese
solubileimpurezze del permanganato
Per il reagente di Fenton:contenuto in ferro solubilepH del suolo e/o dell’acqua di faldaalcalinità del suolo e/o dell’acqua di faldasi degrada facilmente
Per l’ozono:alcalinità del suolo e/o dell’acqua di
faldacontenuto d’acqua del suolo
1313
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Ossidazione chimica in situOssidazione chimica in situ
Vantaggi Svantaggi
Elevata velocità di trattamentoSemplicità di applicazioneNon necessita di escavazione del terreno contaminatoNon produce residui e/o rifiuti
Possibilità di reazioni incontrollate esotermiche con il reagente di FentonPossibilità di formazione di composti intermedi tossiciUn flusso eccessivo dei reagenti immessi può causare la mobilizzazione di contaminanti da porzioni dell’acquifero con possibilità di migrazione dei contaminanti al di fuori della zona di trattamentoComporta l’introduzione di reagenti chimici nell’ambientePuò risultare un trattamento costoso se le caratteristiche dei sito non sono idonee (elevata percentuale di carbonati o bicarbonato per il Fenton e di materia organica nel suolo e/o nelle acque sotterranee)
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Estrazione di Vapore (Soil Vapor Estrazione di Vapore (Soil Vapor Extraction)Extraction) Nella zona insatura viene introdotto un flusso Nella zona insatura viene introdotto un flusso
di aria e gli inquinanti a maggiore volatilità si di aria e gli inquinanti a maggiore volatilità si trasferiscono nella fase vaporetrasferiscono nella fase vapore
Il flusso di vapore viene estratto e trattatoIl flusso di vapore viene estratto e trattato Meccanismi che intervengono:Meccanismi che intervengono:
– Desorbimento dalla matrice solida e trasferimento Desorbimento dalla matrice solida e trasferimento nella fase gassosanella fase gassosa
– Trasferimento nel flusso di vapore dei componenti Trasferimento nel flusso di vapore dei componenti volatili già presenti nell’aria dei porivolatili già presenti nell’aria dei pori
– Volatilizzazione da un liquido organico in fase Volatilizzazione da un liquido organico in fase separataseparata
– Volatilizzazione dei composti disciolti in fase Volatilizzazione dei composti disciolti in fase acquosaacquosa
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Estrazione di Vapore (Soil Vapor Estrazione di Vapore (Soil Vapor Extraction)Extraction)
compressore
pozzo di insufflazione
superficie piezometrica
misuratori di pressione
separatore della condensa
compressore
unità di trattamento dei vapori
manometri della pressione e della
portata
pozzo di estrazione dei vaporipunti di monitoraggio
compressore
pozzo di insufflazione
superficie piezometrica
misuratori di pressione
separatore della condensa
compressore
unità di trattamento dei vapori
manometri della pressione e della
portata
pozzo di estrazione dei vaporipunti di monitoraggio
1616
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Estrazione di VaporeEstrazione di Vapore
Si ottiene un’ossigenazioneSi ottiene un’ossigenazione
Applicata a VOC, SVOC, composti Applicata a VOC, SVOC, composti alogenati (cloroetano, cloroformio, VC, alogenati (cloroetano, cloroformio, VC, clorobenzene, diclorometano, clorobenzene, diclorometano, dicloroetano, dicloroetilene, dicloroetano, dicloroetilene, diclorobenzene, TCE, tetracloroetano, diclorobenzene, TCE, tetracloroetano, TeCA, piombotetraetile) e non (BTEX, TeCA, piombotetraetile) e non (BTEX, fenoli, benzina)fenoli, benzina)
attivazione di processi biologici
1717
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Estrazione di VaporeEstrazione di Vapore
Condizioni di applicabilità al sitoElementi necessari alla
progettazione
Caratteristiche del sito:Permeabilità all’aria del suoloPermeabilità intrinsecaStratificazione ed omogeneità litologicaProfondità del livello di faldaUmidità del suoloPercentuale di sostanza organica
naturaleCaratteristiche dei contaminantiPressione di vaporePunto di ebollizioneCostante di Henry
Concentrazione iniziale dei contaminanti nel suolo e nella fase vapore
Volume di suolo da trattarePorosità efficacePresenza di strutture interrateRaggio di influenza di ogni pozzoDepressione da indurre alla testa del
pozzoPortata di insufflazionePortata di estrazioneImpianto di trattamento dei vapori
estrattiLimiti da rispettare per lo scarico in
atmosfera
1818
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Estrazione di VaporeEstrazione di Vapore
Vantaggi Svantaggi
Riduce efficacemente i contaminanti nella zona insatura e, in minor misura, anche il prodotto libero in galleggiamentoBrevi tempi di trattamento (da alcuni mesi a un paio di anni, in dipendenza della concentrazioni iniziali e delle caratteristiche del sito)Le attrezzature sono facilmente installabili;Si possono trattare vaste aree senza interrompere le normali attività svolte sul sito e può essere trattato anche il terreno al di sotto di edifici esistentiSono eliminati i rischi e i costi relativi al trasporto di notevoli quantità di suolo contaminatoI costi sono contenuti, in particolar modo quando vengono trattate ampie zone di terrenoPuò essere utilizzata in associazione ad altre tecnologie di trattamento, come il bioventing e l’air sparging
Difficilmente si raggiungono abbattimenti delle concentrazioni di contaminate superiori al 90%È applicabile solo alla zona insatura del terrenoNon è applicabile per il trattamento di terreni contaminati da composti a bassa volatilitàÈ fortemente influenzata dalle caratteristiche del sottosuolo trattato. Zone a bassa permeabilità, ad elevato contenuto organico o ricche di canali referenziali o fratture possono ridurre sostanzialmente l’efficacia complessiva di estrazionePuò richiedere alti costi per il trattamento dell’aria estratta
1919
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Air spargingAir sparging
Iniezione di aria atmosferica in pressione Iniezione di aria atmosferica in pressione nell’acquifero con passaggio degli nell’acquifero con passaggio degli inquinanti dalla fase liquida e solida alla inquinanti dalla fase liquida e solida alla fase vaporefase vapore
Meccanismi coinvolti:Meccanismi coinvolti:– Trasferimento in fase aeriforme per stripping Trasferimento in fase aeriforme per stripping
dei VOC disciolti in acquadei VOC disciolti in acqua– Volatilizzazione dei contaminanti disciolti in Volatilizzazione dei contaminanti disciolti in
acqua o assorbiti alla matrice solidaacqua o assorbiti alla matrice solida– Volatilizzazione di liquidi organici Volatilizzazione di liquidi organici
nell’acquifero o in fase separatanell’acquifero o in fase separata
2020
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Air spargingAir sparging
compressore
pozzo di insufflazione
superficie piezometrica
misuratori di pressione compressore
manometri della pressione e della
portata
pozzo di estrazione dei vapori
punti di monitoraggio
unità di trattamento dei vapori
compressore
pozzo di insufflazione
superficie piezometrica
misuratori di pressione compressore
manometri della pressione e della
portata
pozzo di estrazione dei vapori
punti di monitoraggio
unità di trattamento dei vapori
2121
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Air spargingAir sparging
Condizioni di applicabilità al sitoElementi necessari alla
progettazione
Caratteristiche del sottosuolo:Condizioni di porosità e permeabilità
all’aria, sia della zona satura che dello spessore insaturo
Struttura del suolo e stratificazioneTipo do acquiferoCaratteristiche dei contaminantiPressione di vaporePunto di ebollizioneCostante di HenrySolubilitàConcentrazione dei contaminanti
Presenza di surnatanteRaggio di influenza di ogni pozzoPortata di aria insufflataPressione di iniezione dell’ariaVolume della zona da trattareProfondità di iniezione dell’ariaLimiti dei manufatti, impianti ed
edificiLimiti di concentrazione per lo scarico
in atmosferaObiettivo di bonifica
2222
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Air spargingAir sparging
Vantaggi Svantaggi
Utilizza apparecchiature di semplice installazioneConsente il trattamento in situ della faldanon comporta problematiche di trattamento, stoccaggio o scarico di acque sotterraneeApportando ossigeno, promuove i processi di biodegradazione naturale aerobiciConsente un’implementazione con minimo disturbo per le operazioni in sitoÈ di breve durata (da 1 a 5 anni in condizioni ottimali)Consente l’utilizzo contemporaneo di altre tecnologieLa sua efficacia può aumentare in associazione con altre tecnologie come l’estrazione di vapore dal suolo
Non può essere applicata in terreni con permeabilità inferiore a 10-3 cm/sNon può essere impiegata, in prima approssimazione, se esiste prodotto in fase libera sulla falda (in tal caso tale prodotto deve essere prima rimosso)Non può essere usata in falde confinateIn presenza di stratificazione e forte eterogeneità del sottosuolo saturo può essere inefficace o generare l’allargamento del pennacchioRichiede l’esecuzione di accurate prove pilota per valutare il controllo dei vapori generati e gli effetti della loro migrazioneLe infrastrutture presenti nel sito possono essere danneggiate dalla presenza di vapori provenienti dall’impianto di insufflazione: è necessario considerare le azioni di messa in sicurezza
2323
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Il nome è esplicativo delle modalità di funzionamento:BARRIERA indica un
ostacolo fisico alla diffusione degli inquinanti.
PERMEABILE indica la proprietà di lasciarsi
attraversare dal plume.
REATTIVA indica la capacità, propria del
materiale di riempimento, di reagire con i contaminanti
Barriera
Acqua contaminat
a
Acqua trattata
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
2424
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Zona di trattamento, costituita da Zona di trattamento, costituita da materiale reattivo, installata nel materiale reattivo, installata nel sottosuolo in modo da intercettare il sottosuolo in modo da intercettare il pennacchio contaminatopennacchio contaminato
2525
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
È un sistema relativamente semplice da un È un sistema relativamente semplice da un punto di vista concettuale e realizzativopunto di vista concettuale e realizzativo
E’ un sistema passivo (gli inquinanti vengono E’ un sistema passivo (gli inquinanti vengono trasportati verso la zona reattiva solo per trasportati verso la zona reattiva solo per effetto del gradiente idraulico) che non effetto del gradiente idraulico) che non richiede energia per il suo funzionamentorichiede energia per il suo funzionamento
Conducibilità idraulica del materiale reattivo Conducibilità idraulica del materiale reattivo maggiore o uguale a quella dell’acquiferomaggiore o uguale a quella dell’acquifero
Si riducono i costi e le operazioni
2626
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Configurazioni realizzative:Configurazioni realizzative:– Barriera continuaBarriera continua
– Sistema funnel&gateSistema funnel&gate
2727
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Tipologie realizzative:Tipologie realizzative:– Barriera sospesaBarriera sospesa– Barriera immorsata nel substrato Barriera immorsata nel substrato
impermeabileimpermeabile
2828
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Dimensionamento della barriera:Dimensionamento della barriera:– dimensione in direzione trasversale al flusso (L): dimensione in direzione trasversale al flusso (L):
determinata dall’estensione trasversale della determinata dall’estensione trasversale della contaminazionecontaminazione
– spessore (s) in direzione del flusso: prodotto tra spessore (s) in direzione del flusso: prodotto tra il tempo di residenza necessario al trattamento il tempo di residenza necessario al trattamento ((HH) e la velocità (v) delle acque sotterranee) e la velocità (v) delle acque sotterranee
– Altezza (h) in direzione verticale dettato dalla Altezza (h) in direzione verticale dettato dalla caratteristiche idrogeologiche (idealmente pari caratteristiche idrogeologiche (idealmente pari alla distanza tra il piano campagna e il alla distanza tra il piano campagna e il substrato impermeabile, per evitare fenomeni substrato impermeabile, per evitare fenomeni di underflow)di underflow)
2929
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Elementi per procedere Elementi per procedere all’implementazione:all’implementazione:– Idrologia: conducibilità idraulica, porosità del Idrologia: conducibilità idraulica, porosità del
terreno, gradiente idraulico, direzione e velocità terreno, gradiente idraulico, direzione e velocità delle acque sotterranee, cambiamenti stagionali, delle acque sotterranee, cambiamenti stagionali, stratigrafia, litologia, presenza di fratturestratigrafia, litologia, presenza di fratture
– Concentrazione e distribuzione spaziale dei Concentrazione e distribuzione spaziale dei contaminanticontaminanti
– Parametri chimici dell’acquifero: pH, Eh, Parametri chimici dell’acquifero: pH, Eh, ossigeno disciolto, temperatura, alcalinità, ossigeno disciolto, temperatura, alcalinità, conduttanza specifica, presenza di colloidiconduttanza specifica, presenza di colloidi
– Caratteristiche microbiologicheCaratteristiche microbiologiche
3030
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Tecniche di indagine:Tecniche di indagine:– Dirette: sondaggi, prelievi e analisi di Dirette: sondaggi, prelievi e analisi di
campioni, misure strumentali in situcampioni, misure strumentali in situ– Indirette: applicazione di tecniche geofisicheIndirette: applicazione di tecniche geofisiche
3131
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Le tecnologie di installazione devono:Le tecnologie di installazione devono:– Non alterare le dimensioni della barrieraNon alterare le dimensioni della barriera– Evitare l’estrazione delle acque contaminateEvitare l’estrazione delle acque contaminate– Contenere la produzione di materiale di risultaContenere la produzione di materiale di risulta– Assicurare fasi esecutive semplici e rapideAssicurare fasi esecutive semplici e rapide
Le tecnologie di installazione sono:Le tecnologie di installazione sono:– Convenzionali: prevedono lo scavo di trinceeConvenzionali: prevedono lo scavo di trincee– Innovative: non richiedono lo scavo, consentono Innovative: non richiedono lo scavo, consentono
di raggiungere profondità maggiori, evitando di raggiungere profondità maggiori, evitando inoltre i rischi per i lavoratoriinoltre i rischi per i lavoratori
3232
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Tecnologie di installazione convenzionali:Tecnologie di installazione convenzionali:– Escavatore a braccio rovescioEscavatore a braccio rovescio– Benna mordenteBenna mordente– CassoniCassoni– MandrinoMandrino– Escavatore a braccio continuoEscavatore a braccio continuo
3333
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Tecnologie di installazione innovativeTecnologie di installazione innovative– JettingJetting– Hydraulic fracturingHydraulic fracturing– Deep soil mixingDeep soil mixing
3434
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
I costi di installazione sono:I costi di installazione sono:– Costi di investimento: materiale reattivo, Costi di investimento: materiale reattivo,
installazione, licenze dei brevetti, trattamento installazione, licenze dei brevetti, trattamento e/o smaltimento dei materiali di risulta, e/o smaltimento dei materiali di risulta, ripristino ambientale del sitoripristino ambientale del sito
– Costi di esercizio e manutenzione: Costi di esercizio e manutenzione: monitoraggio, manutenzione periodicamonitoraggio, manutenzione periodica
3535
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
I controlli sono:I controlli sono:– In fase di esercizio per verificare:In fase di esercizio per verificare:
Assenza di by-pass e aggiramento della barrieraAssenza di by-pass e aggiramento della barriera Rispetto dei parametri progettuali (tempo di Rispetto dei parametri progettuali (tempo di
residenza e zona di cattura idraulicaresidenza e zona di cattura idraulica Efficienza di trattamentoEfficienza di trattamento Longevità della barrieraLongevità della barriera
– Post operam per valutare:Post operam per valutare: Intercettazione e trattamento del plumeIntercettazione e trattamento del plume Conformità tra le indicazioni di progetto e la Conformità tra le indicazioni di progetto e la
realizzazionerealizzazione Longevità della barrieraLongevità della barriera
3636
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Posizionamento dei pozzi di Posizionamento dei pozzi di monitoraggiomonitoraggio
3737
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Requisiti del materiale reattivo:Requisiti del materiale reattivo:– Non deve rivelarsi una fonte di Non deve rivelarsi una fonte di
contaminazione, originando reazioni chimiche contaminazione, originando reazioni chimiche indesiderate e prodotti intermedi pericolosiindesiderate e prodotti intermedi pericolosi
– Deve essere stabile nel tempoDeve essere stabile nel tempo– Deve essere reperibile a costi bassiDeve essere reperibile a costi bassi– Deve essere costituito da particelle di Deve essere costituito da particelle di
dimensioni uniformidimensioni uniformi– Deve garantire sicurezza per i lavoratoriDeve garantire sicurezza per i lavoratori– La conducibilità idraulica deve essere La conducibilità idraulica deve essere
maggiore di quella dell’acquiferomaggiore di quella dell’acquifero
3838
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Principali materiali reattivi utilizzati:Principali materiali reattivi utilizzati:– Metalli zero-valenti, come il FeMetalli zero-valenti, come il Fe00 (ZVI) (ZVI)– Matrici organicheMatrici organiche– Materiali calcareiMateriali calcarei– Zeoliti e resineZeoliti e resine– Matrici adsorbentiMatrici adsorbenti
Riduzione abiotica
Riduzione biotica
Precipitazione chimica
Adsorbimento e scambio ionico
3939
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Selezione dei mezzi reattiviSelezione dei mezzi reattivi
4040
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Test di laboratorio:Test di laboratorio:– Test in batchTest in batch
– Test in colonnaTest in colonna
Selezione del mezzo reattivo
Stima dei tempi di dimezzamento
del contaminante e
dei composti intermedi
5 cm
20 cm
80 cm
100 cm
port 1
port 2
port 4
Soluzione contaminata
pompa Sacca di Tedlar
in
out
5 cm
40 cmport 3
5 cm
20 cm
80 cm
100 cm
port 1
port 2
port 4
Soluzione contaminata
pompa Sacca di Tedlar
in
out
5 cm
40 cmport 3
mezzo reattivo
soluzione contaminata
4141
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Condizioni di applicabilità al sito
Elementi necessari alla progettazione
Scavabilità del terrenoNatura e tipologia della
contaminazioneEstensione, profondità, direzione e
velocità di flusso del pennacchio contaminato
Presenza, profondità e caratteristiche dello strato a bassa permeabilità
Possibilità di smaltimento del terreno di risulta della operazioni di scavo e dei materiali reattivi esausti
Scelta della configurazioneScelta del mezzo reattivo e
caratteristiche di efficienza nel tempo
Modellazione del flusso sotterraneo senza e con l’elemento permeabile
Permeabilità e spessore della zona reattiva: tempo di residenza
Profondità di installazioneImmorsamento della barriera in un
substrato a bassa permeabilità
4242
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Barriere permeabili reattive (PRB)Barriere permeabili reattive (PRB)
Vantaggi Svantaggi
Consente di trattare le acque sotterranee contaminate in situSi tratta di un sistema di trattamento passivo, che non richiede energia per convogliare le acque contaminate attraverso la zona di trattamento, come avviene per i sistemi di pump and treat: il flusso contaminato si muove attraverso la zona reattiva, richiamato dalla maggiore permeabilitàSi tratta di una tecnologia di implementazione relativamente semplice in quanto sono molto diffusi le metodologie realizzative e i processi chimici alla base delle reazioni di precipitazione, ossidazione, riduzione e adsorbimento sono definitiÈ applicabile ad un ampio spettro di contaminanti selezionando opportunamente il mezzo reattivo
La formazione di precipitati, legata alle reazioni tra contaminante e mezzo reattivo, potrebbe compromettere l’efficacia a lungo termine del sistemaOccorre controllare, soprattutto per i contaminanti di origine organica, l’eventuale formazione di sottoprodotti di degradazione tossiciPer le barriere in carbone attivo granulare occorre provvedere allo smaltimento del materiale reattivo esaustoI costi del materiale reattivo possono essere abbastanza elevati, soprattutto nel caso di impiego di ferro granulareLa continuità e quindi l’efficienza della barriera devono essere costantemente monitorate attraverso il controllo della conducibilità idraulica, dei movimenti del terreno circostante che potrebbero mettere in crisi la stabilità dell’opera, della qualità delle acque sotterranee a valle dell’opera stessa
4949
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti termiciTrattamenti termici
Desorbimento termico: si ha Desorbimento termico: si ha vaporizzazione/pirolisi dei composti volatili vaporizzazione/pirolisi dei composti volatili con T = 90con T = 90÷650°C÷650°C
Termodistruzione: ossidazione termica Termodistruzione: ossidazione termica convenzionale, con T = 850convenzionale, con T = 850÷1600°C (per ÷1600°C (per temperature superiori a 2000°C si parla temperature superiori a 2000°C si parla vetrificazione a caldo)vetrificazione a caldo)
Entrambi i processi sono completati da una Entrambi i processi sono completati da una fase di recupero e/o concentrazione degli fase di recupero e/o concentrazione degli inquinanti o dalla loro definitiva distruzioneinquinanti o dalla loro definitiva distruzione
5050
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti termiciTrattamenti termici
Il suolo si comporta in modo diverso in Il suolo si comporta in modo diverso in funzione della temperatura:funzione della temperatura:– T < 460°C T < 460°C
– T = 500T = 500÷900°C÷900°C
– T > 900°CT > 900°C
Parziale deterioramento in seguito alla mineralizzazione della frazione
organica. Non è pregiudicato il riutilizzo agronomico
Danni irreversibili alla struttura minerale ed alle caratteristiche
chimiche e nutrizionali. Non è idoneo all’uso agronomico, ma può essere
utilizzato come materiale da riporto o riempimento
Si ottiene un prodotto vetrificato, che perde le caratteristiche iniziale.
Può essere utilizzato come sottofondo stradale e in edilizia
5151
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti termiciTrattamenti termici
Condizioni di applicabilità al sitoElementi necessari alla
progettazione
Presenza di sostanze organiche o contaminanti inorganiciPoco indicato per suoli contaminati da sole sostanze inorganicheRidotte concentrazioni dei composti organici del fosforo (qualche mg/kg)Modeste concentrazioni di metalli alcalini (centinaia di mg/kg)
Caratterizzazione dei terreni: granulometria, analisi elementale, umidità e perdita al fuoco per ciascuna delle classi granulometricheCaratterizzazione ed analisi merceologica di eventuali rifiuti presenti nei suoli contaminatiDeterminazione del potere calorifico dei suoli contaminati e dell’eventuale rifiuto in essi presenteEventuali prove di laboratorio o su scala pilota finalizzata alla individuazione delle condizioni operative ottimali e alla determinazione dell’entità degli inquinanti rilasciati in fase gassosa
5252
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti termiciTrattamenti termici
Vantaggi Svantaggi
Efficace ed efficiente per la rimozione e distruzione dei contaminanti organiciTecnologie consolidate ed affidabiliIdoneo al trattamento anche di considerevoli quantitativi giornalieri (da 15 a 300 m3/d)Costi di trattamento ridotti se confrontati con altre tecnologie (0.15-0.4 €/kg)
Poco idoneo per la rimozione di inquinanti inorganici, con conseguente ricorso ad eventuali ulteriori operazioni di trattamentoProduzione di residui di processo (solidi e liquidi) anche pericolosi, da avviare a successivi trattamenti e/o smaltimento finaleEmissione di inquinanti in atmosfera, seppure a valori di concentrazione limitati e controllatiProblemi di gestione del consenso per l’installazione di nuovi impianti fissi e di impianti mobili che possono significativamente influire sui tempi di interventoElevata competenza e professionalità del personale tecnico-operativo impiegato nella gestione dell’impianto
5353
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
Biorisanamento:Biorisanamento:– applicazione dei trattamenti biologici alla bonifica applicazione dei trattamenti biologici alla bonifica
del suolo, sottosuolo e acque sotterranee del suolo, sottosuolo e acque sotterranee inquinatiinquinati
– Basato sull’accelerazione o l’attivazione Basato sull’accelerazione o l’attivazione dell’attività microbica mediante controllo della dell’attività microbica mediante controllo della concentrazione di nutrienti (N, P) e l’aggiunta di concentrazione di nutrienti (N, P) e l’aggiunta di altri reagenti per ottenere la mineralizzazione del altri reagenti per ottenere la mineralizzazione del composto organico o la sua trasformazione in composto organico o la sua trasformazione in composti organici diversi meno nocivicomposti organici diversi meno nocivi
– Creazione delle condizioni ambientali ottimali per Creazione delle condizioni ambientali ottimali per la biodegradazionela biodegradazione
5454
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
Classi di percorsi metabolici:Classi di percorsi metabolici:– Ossidazione aerobica: l’ossigeno funge da Ossidazione aerobica: l’ossigeno funge da
accettore di elettroni:accettore di elettroni:
– Ossidazione anaerobica: altri composti fungono Ossidazione anaerobica: altri composti fungono da accettori di elettroni (nitrati, solfati, COda accettori di elettroni (nitrati, solfati, CO22))
– Declorurazione riduttiva anaerobica: Declorurazione riduttiva anaerobica: sostituzione di un atomo di cloro con un atomo sostituzione di un atomo di cloro con un atomo di idrogenodi idrogeno
– Cometabolismo: degrazione indiretta ad opera Cometabolismo: degrazione indiretta ad opera di un enzima prodotto da organismi impegnati in di un enzima prodotto da organismi impegnati in altre reazionialtre reazioni
OH6CO6O5.7HC 22266
OH62N3CO6NO6H6HC 22366
C2Cl4(PCE)
C2HCl3(TCE)
C2H2Cl2(1,2 DCE)
C2H3Cl(VC)
C2H4(etilene)
H2
HCl
H2
H2
H2
HCl
HCl
C2Cl4(PCE)
C2HCl3(TCE)
C2H2Cl2(1,2 DCE)
C2H3Cl(VC)
C2H4(etilene)
H2
HCl
H2
H2
H2
HCl
HCl
5555
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
Per stimolare l’attività dei microrganismi è Per stimolare l’attività dei microrganismi è possibile:possibile:– BiostimolazioneBiostimolazione: aggiunta di nutrienti (N, P), : aggiunta di nutrienti (N, P),
accettori di elettroni (ossigeno), donatori di accettori di elettroni (ossigeno), donatori di elettroni (metano, lattato)elettroni (metano, lattato)
– BioaugmentationBioaugmentation: aggiunta di microrganismi : aggiunta di microrganismi esogeni all’ambiente del sito contaminato; tali esogeni all’ambiente del sito contaminato; tali microrganismi possono essere selezionati da microrganismi possono essere selezionati da popolazioni già presenti sul sito oppure popolazioni già presenti sul sito oppure possono essere ottenuti da varietà isolate in possono essere ottenuti da varietà isolate in laboratorio da batteri noti per la capacità di laboratorio da batteri noti per la capacità di degradare specifici compostidegradare specifici composti
5656
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
CLASSE DI COMPOSTIFACILITÀ DI
BIODEGRADAZIONE
Composti monocromatici (BTEX, alcoli, fenoli, ammine)
Molto facile
Idrocarburi alifatici fino a C15 Molto facile
Idrocarburi alifatici C12-C20 Moderatamente facile
Idrocarburi alifatici > C20 Moderatamente facile
Idrocarburi monoclorurati Moderatamente facile
Idrocarburi policlorurati Moderatamente facile
Idrocarburi policromatici (IPA) Difficile
PCB Difficile
Pesticidi Difficile
5757
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
La possibilità di applicare un trattamento La possibilità di applicare un trattamento biologico dipende:biologico dipende:– Struttura molecolare dell’inquinanteStruttura molecolare dell’inquinante– Caratteristiche chimico-fisiche dell’inquinante: Caratteristiche chimico-fisiche dell’inquinante:
struttura chimica, distribuzione dei struttura chimica, distribuzione dei contaminanti tra le varie fasi, concentrazione, contaminanti tra le varie fasi, concentrazione, tossicità, solubilità, pressione di vapore, tossicità, solubilità, pressione di vapore, costante di Henry, punto di ebollizionecostante di Henry, punto di ebollizione
– Caratteristiche ambientali: nutrienti, ORP, Caratteristiche ambientali: nutrienti, ORP, ossigeno, accettori di elettroni, umidità, pH, ossigeno, accettori di elettroni, umidità, pH, temperaturatemperatura
5858
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
Necessità di effettuare test in scala di Necessità di effettuare test in scala di laboratorio, che consentono di:laboratorio, che consentono di:– Verificare la presenza di microrganismi Verificare la presenza di microrganismi
autoctoni in grado di degradare i contaminanti autoctoni in grado di degradare i contaminanti di interessedi interesse
– Definire le migliori condizioni operative con cui Definire le migliori condizioni operative con cui progettare l’interventoprogettare l’intervento
5959
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
Trattamenti in situTrattamenti in situ– Iniezione diretta di nutrienti, accettori di Iniezione diretta di nutrienti, accettori di
elettroni e donatori di elettronielettroni e donatori di elettroni– Bioventing/biospargingBioventing/biosparging– Ricircolo di acque sotterraneeRicircolo di acque sotterranee– Biobarriere permeabili reattiveBiobarriere permeabili reattive
Trattamenti in situ intrinseci: attenuazione Trattamenti in situ intrinseci: attenuazione naturalenaturale
Trattamenti ex situTrattamenti ex situ– BiopileBiopile– LandfarmingLandfarming– CompostaggioCompostaggio– Bioreattori in fase solida e semisolidaBioreattori in fase solida e semisolida
6060
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Trattamenti biologiciTrattamenti biologici
Tecnica Finalità Elementi progettuali
Bioventilazione
Favorire la biodegradazione nella zona insatura; trattare i contaminanti assorbiti al suolo nella zona vadosa
Per il trattamento delle acque sotterranee deve essere accoppiata ad altre tecnologie.Valutare la necessità di immissione di reagenti
Biosparging Favorire la degradazione nell’acquifero; trattare i contaminanti assorbiti al suolo dell’acquifero e dissolti nella falda
Valutare la profondità della fenestratura e la necessità di pozzi di estrazioneValutare la necessità di immettere reagenti
Biobarriere permeabili reattive
Contenere il pennacchio contaminato; trattare le acque sotterranee
Valutare la dimensione della barriera per definire quale porzione del pennacchio è intercettata
Iniezione diretta
Favorire la biodegradazione dei contaminanti nel suolo e nelle acque sotterranee. Possono essere aggiunti reagenti che favoriscono sia la biodegradazione aerobica che la declorurazione riduttiva
Devono essere valutate le condizioni per la dispersione dei reagenti nell’acquifero e per il controllo del flusso di acque arricchiteL’immissione dei reagenti deve essere approvata
Ricircolo delle acque sotterranee
Contenere il pennacchio delle acque contaminate e favorire la biodegradazione dei composti dissolti
La reimmissione dell’acqua deve essere autorizzata; le fenestrature dei pozzi possono otturarsi riducendo l’efficienza; il trattamento esterno deve essere progettato
6161
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BioventilazioneBioventilazione
Stimola ed ottimizza i processi spontanei Stimola ed ottimizza i processi spontanei di biodegradazione aerobica, apportando di biodegradazione aerobica, apportando aria e ossigeno ai microrganismi autoctoni aria e ossigeno ai microrganismi autoctoni nella zona vadosa (biosparging se nella zona vadosa (biosparging se l’insufflazione avviene nella zona satura)l’insufflazione avviene nella zona satura)
Il parametro significativo per Il parametro significativo per l’applicazione del trattamento è la l’applicazione del trattamento è la pressione di vapore dell’inquinante:pressione di vapore dell’inquinante:– < 10< 10-3-3 atm atm– > 1 atm> 1 atm– 1010-3-3÷1 atm÷1 atm
Rimossi facilmente per biodegradazione
Volatilizzano troppo rapidamente
Rimossi per biodegradazione e volatilizzazione
6262
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BioventilazioneBioventilazione
compressore
pozzo di insufflazione per biosparging
superficie piezometrica
compressore
pozzo di insufflazione per bioventing
trincea disperdente
serbatoio di nutrienti e reagenti
nutrienti e reagenti
compressore
pozzo di insufflazione per biosparging
superficie piezometrica
compressore
pozzo di insufflazione per bioventing
trincea disperdente
serbatoio di nutrienti e reagenti
nutrienti e reagenti
6363
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BioventilazioneBioventilazione
Applicabile a:Applicabile a:– Composti petroliferi e idrocarburi (benzina, oli Composti petroliferi e idrocarburi (benzina, oli
combustibili, oli lubrificanti, gasolio, IPA)combustibili, oli lubrificanti, gasolio, IPA)– Composti organici alogenati (PCB, cloruro di Composti organici alogenati (PCB, cloruro di
metilene, cloruro di vinile, tricloroetilene)metilene, cloruro di vinile, tricloroetilene)– Altri composti organici (fenoli, Altri composti organici (fenoli,
pentaclorofenoli, chetoni, alcoli)pentaclorofenoli, chetoni, alcoli) Necessità di ottimizzare la fornitura di Necessità di ottimizzare la fornitura di
ossigeno, minimizzando i rischi di ossigeno, minimizzando i rischi di volatilizzazione:volatilizzazione:– Aria scambiata ogni 1-2 giorniAria scambiata ogni 1-2 giorni– Basse portate (2-14 mBasse portate (2-14 m33/h)/h)
6464
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BioventilazioneBioventilazione
Condizioni di applicabilità al sito Elementi necessari alla progettazione
Caratteristiche del sito:permeabilità del suolo e geomorfologiaprofondità e fluttuazione della falda
Raggio di influenzaPressione alla testata del pozzoPortata di ariaVolume di suoloConcentrazione di contaminanti in
fase di vaporeConcentrazione finale dei
contaminantiLimiti da manufatti, impianti, edificiPorosità efficacePortata di estrazione
Caratteristiche dei contaminanti:struttura chimica e biodegradabilitàconcentrazione e tossicitàpressione di vaporepunto di ebollizionecostante di Henryripartizione dei contaminanti
Microflora:presenza sufficiente di microfloradonatori di elettronipHpotenziale redoxtemperaturanutrientibiodisponibilità
6565
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BioventilazioneBioventilazione
Vantaggi Svantaggi
Non richiede escavazione del terrenoÈ semplice da realizzare, non richiedendo apparecchiature particolarmente specializzateCrea un disturbo minimo al sitoPuò essere applicata anche in presenza di edificiPuò essere abbinata ad altre tecnologie, quali soil vapor extraction e air sparging
Potrebbe non essere applicabile a terreni con concentrazioni elevate di inquinantiNon è applicabile in terreni a bassa permeabilitàPuò portare alla formazione di intermedi di reazione sconosciuti o non biodegradabili
6666
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Biobarriere reattive (barriere Biobarriere reattive (barriere biologiche)biologiche) Una biobarriera è costituita da una zona di Una biobarriera è costituita da una zona di
trattamento formata nel sottosuolo mediante trattamento formata nel sottosuolo mediante aggiunta di microrganismi, di nutrienti e/o di aggiunta di microrganismi, di nutrienti e/o di reattivi, che favoriscono lo sviluppo in situ reattivi, che favoriscono lo sviluppo in situ dei batteri in grado di degradare i composti dei batteri in grado di degradare i composti organiciorganici
Il riempimento è costituito da materiale a Il riempimento è costituito da materiale a superficie specifica tale da consentire superficie specifica tale da consentire l’adesione della biomassal’adesione della biomassa
Questa tecnologia può utilizzare anche i Questa tecnologia può utilizzare anche i principi della bioaugmentationprincipi della bioaugmentation
6767
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Biobarriere reattiveBiobarriere reattive
E’ stata per idrocarburi di origine petrolifera E’ stata per idrocarburi di origine petrolifera (BTEX) e solventi aromatici, MtBE, TBA; in (BTEX) e solventi aromatici, MtBE, TBA; in condizioni riducenti si può applicare anche condizioni riducenti si può applicare anche per la declorurazione riduttiva di PCE, TCE, per la declorurazione riduttiva di PCE, TCE, DCEDCE
L’efficienza dipende da:L’efficienza dipende da:– Capacità di adattamento dei microrganismiCapacità di adattamento dei microrganismi– Omogeneità di distribuzione dell’ossigeno e degli Omogeneità di distribuzione dell’ossigeno e degli
altri reattivialtri reattivi– Capacità del sistema di intercettare il pennacchioCapacità del sistema di intercettare il pennacchio– Concentrazione iniziale dei contaminanti e Concentrazione iniziale dei contaminanti e
condizioni ambientalicondizioni ambientali
6868
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Biobarriere reattiveBiobarriere reattive
Condizioni di applicabilità al sito
Elementi necessari alla progettazione
Tipo e concentrazione delle sostanze inquinantiProfondità della contaminazioneCaratteristiche chimiche delle acque sotterraneeBuona permeabilità del sottosuolo all’acqua e all’ariaProfondità della faldaVelocità delle acque di faldaCondizioni di omogeneità stratigrafica
Cinetiche di degradazione dei contaminanti per definire il tempo di residenza nell’elemento reattivoLarghezza, profondità e spessore della biobarriera o localizzazione dei punti di immissionePunti di immissione dell’ossigeno e dei nutrientiLocalizzazione dei punti di monitoraggio delle acque sotterranee
6969
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Biobarriere reattiveBiobarriere reattive
Vantaggi Svantaggi
Ridotti costi di installazione, operazione e manutenzionePotenzialmente applicabile ad un ampio spettro di contaminanti, in base alla coltura batterica selezionata e alla possibilità di influenzare le condizioni di degradazioneConsente di trattare le acque sotterranee contaminate in situSi tratta di una tecnologia operativamente sempliceI processi biologici alla base delle reazioni sono abbastanza conosciuti
Verificare che nel sottosuolo i batteri immessi o autoctoni trovino adeguate condizioni di sviluppoControllare l’eventuale formazione e permanenza di sottoprodotti di degradazione tossici
7070
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BiopileBiopile
Il suolo inquinato viene escavato e disposto Il suolo inquinato viene escavato e disposto in cumuli in aree predisposte al trattamentoin cumuli in aree predisposte al trattamento
Per stimolare la degradazione aerobica sono Per stimolare la degradazione aerobica sono aggiunti nutrienti, minerali e altri reagentiaggiunti nutrienti, minerali e altri reagenti
Altezza del cumulo 1÷4 mAltezza del cumulo 1÷4 m La costruzione di una biopila prevede:La costruzione di una biopila prevede:
– Pretrattamento del terrenoPretrattamento del terreno– Messa in opera del sistema di aerazioneMessa in opera del sistema di aerazione– Predisposizione di sistema di distribuzione dei Predisposizione di sistema di distribuzione dei
nutrienti e dell’acquanutrienti e dell’acqua
7171
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BiopileBiopile
7272
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BiopileBiopile
Le condizioni di applicabilità riguardano:Le condizioni di applicabilità riguardano:– Caratteristiche chimico-fisiche dei Caratteristiche chimico-fisiche dei
contaminanti (sono trattabili gli oli contaminanti (sono trattabili gli oli combustibili, I lubrificanti e gli idrocarburi combustibili, I lubrificanti e gli idrocarburi alifatici, IPA, alcoli e fenoli)alifatici, IPA, alcoli e fenoli)
– Caratteristiche e proprietà chimico-fisiche del Caratteristiche e proprietà chimico-fisiche del suolo (permeabilità, umidità, pH)suolo (permeabilità, umidità, pH)
– Contenuto di metalliContenuto di metalli– Caratteristiche e quantità della biomassaCaratteristiche e quantità della biomassa
7373
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
BiopileBiopile
Vantaggi Svantaggi
È di semplice implementazioneI tempi di trattamento sono relativamente brevi (da 6 mesi a 2 anni)Efficace per i contaminanti organici con bassa velocità di biodegradazioneRichiede meno spazi per l’allestimento rispetto al landfarming
Non sempre è efficace su suoli ad alti livelli di contaminazioneDifficilmente si raggiungono abbattimenti superiori al 95%La presenza nel suolo contaminato di alte concentrazioni di metalli pesanti può inibire la crescita microbica
7474
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Fitorisanamento Fitorisanamento
Sfrutta la capacità delle piante di Sfrutta la capacità delle piante di rimuovere, immobilizzare o trasformare rimuovere, immobilizzare o trasformare composti inorganici ed organicicomposti inorganici ed organici
Le specie vegetali possono essere Le specie vegetali possono essere selezionate per la loro capacità di:selezionate per la loro capacità di:– Estrarre dal suolo e accumulare metalli pesanti Estrarre dal suolo e accumulare metalli pesanti
nei tessutinei tessuti– Modificare le caratteristiche del suolo o dei Modificare le caratteristiche del suolo o dei
metalli riducendo la mobilità degli inquinantimetalli riducendo la mobilità degli inquinanti– Estrarre dal suolo e decomporre chimicamente Estrarre dal suolo e decomporre chimicamente
selezionati compostiselezionati composti– Creare nel terreno un ambiente favorevole alla Creare nel terreno un ambiente favorevole alla
degradazione dei contaminanti con processi degradazione dei contaminanti con processi biochimici naturalibiochimici naturali
7575
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Fitorisanamento Fitorisanamento
La rimozione dei contaminanti organici La rimozione dei contaminanti organici avviene per:avviene per:– Prelievo diretto, trasformazione e accumulo Prelievo diretto, trasformazione e accumulo
dei metaboliti nei tessuti delle piantedei metaboliti nei tessuti delle piante– Modifica delle proprietà chimico-fisiche del Modifica delle proprietà chimico-fisiche del
suolo e rilascio radicale di fattori enzimatici suolo e rilascio radicale di fattori enzimatici che stimolano l’attività dei microrganismi che stimolano l’attività dei microrganismi autoctoniautoctoni
7676
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Fitorisanamento Fitorisanamento
La rimozione dei contaminanti inorganici La rimozione dei contaminanti inorganici (metalli pesanti) avviene per:(metalli pesanti) avviene per:– Stabilizzazione: immobilizzazione dei metalli Stabilizzazione: immobilizzazione dei metalli
pesanti mediante legami chimici con sostanze pesanti mediante legami chimici con sostanze prodotte dalle radici, al fine di rallentarne o prodotte dalle radici, al fine di rallentarne o inibirne la migrazione verticale verso la faldainibirne la migrazione verticale verso la falda
– Estrazione (o accumulo): accumulo nei tessuti Estrazione (o accumulo): accumulo nei tessuti vegetali (soprattutto nelle parti aeree) di alte vegetali (soprattutto nelle parti aeree) di alte concentrazioni. Al termine del trattamento la concentrazioni. Al termine del trattamento la biomassa vegetale deve essere raccolta e biomassa vegetale deve essere raccolta e smaltitasmaltita
7777
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
zona di prelievo e degradazione
rilascio dei composti chelanti e degli enzimi
prelievo radicale
accumulo nei tessuti vegetali
zona di prelievo e degradazione
rilascio dei composti chelanti e degli enzimi
prelievo radicale
accumulo nei tessuti vegetali
Fitorisanamento Fitorisanamento
7878
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Fitorisanamento Fitorisanamento
Condizioni di applicabilità al sito
Elementi necessari alla progettazione
Metalli pesanti:Forme solubili e disponibilitàProfondità della contaminazioneConcentrazione dei metalli assorbiti alle fasi solideTossicitàContaminanti organici:Concentrazione delle forme assorbite alle fasi solide e Kow
TossicitàProfondità della contaminazione
Scelta e selezione della specie vegetale
Velocità di prelievo dei contaminanti
Produttività vegetaleDisposizione della specie
vegetaleDensità della specie vegetaleSistema d irrigazioneSistema agronomicoSistema di monitoraggioTasso di traspirazione
7979
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Fitorisanamento Fitorisanamento
Vantaggi Svantaggi
Migliora e lascia inalterata l’attività biologica ed ecologica del suolo e delle piante rispetto ai trattamenti chimiciNon vi è impatto ambientale, la rimozione dei contaminanti avviene attraverso meccanismi naturaliRisparmio in termini di costi, energia e materiali;costi minori rispetto a trattamenti chimici di rimozione dei metalli
Lunghi tempi di risanamentoÈ applicabile solo alla contaminazione superficialeI dati di letteratura sono scarsi in applicazioni in scala realeIl trattamento dei metalli necessita di post-trattamento o smaltimento della biomassa vegetaleI meccanismi chimico-fisici e biologici che regolano i processi non sono conosciuti pienamenteInfestazioni di parassiti possono distruggere le colture vegetali e bloccare il processo
8080
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
MISE con barriere verticaliMISE con barriere verticali
Isolare le fonti primarie della Isolare le fonti primarie della contaminazione mediante setti a bassa contaminazione mediante setti a bassa permeabilitàpermeabilità
Controllare e limitare il movimento delle Controllare e limitare il movimento delle acque sotterraneeacque sotterranee
Possono essere:Possono essere:– Ad infissioneAd infissione– Ad escavazioneAd escavazione– Realizzate mediante jet-groutingRealizzate mediante jet-grouting– Ad iniezione (rock-grouting)Ad iniezione (rock-grouting)– A miscelazione in situ (soil mixing)A miscelazione in situ (soil mixing)
8181
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
MISE con solidificazione/stabilizzazione MISE con solidificazione/stabilizzazione (S/S)(S/S) E’ volta all’immobilizzazione degli E’ volta all’immobilizzazione degli
inquinanti, modificando la cinetica e la inquinanti, modificando la cinetica e la modalità di cessionemodalità di cessione
Obiettivi:Obiettivi:– Ridurre la superficie del materiale esposta al Ridurre la superficie del materiale esposta al
contatto con acque di percolazione o meteorichecontatto con acque di percolazione o meteoriche– Ridurre la permeabilità del materialeRidurre la permeabilità del materiale– Ridurre la solubilità dei contaminantiRidurre la solubilità dei contaminanti– Promuovere la formazione di legami chimici tra i Promuovere la formazione di legami chimici tra i
contaminanti e i reagenti utilizzati per il contaminanti e i reagenti utilizzati per il trattamentotrattamento
Formazione di una struttura cristallina, vetrosa o polimerica che ingloba le particelle di suolo
contaminato
8282
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
MISE con solidificazione/stabilizzazione MISE con solidificazione/stabilizzazione (S/S)(S/S) Solidificazione: conferisce al materiale Solidificazione: conferisce al materiale
caratteristiche di stabilità dal punto di vista caratteristiche di stabilità dal punto di vista fisico e dimensionalefisico e dimensionale
Stabilizzazione: trasformazione dei Stabilizzazione: trasformazione dei contaminanti in una forma più stabile dal contaminanti in una forma più stabile dal punto di vista chimicopunto di vista chimico
Per conseguire tali obiettivi si utilizzano:Per conseguire tali obiettivi si utilizzano:– Leganti inorganici: cemento, calce, argilla, Leganti inorganici: cemento, calce, argilla,
pozzolanapozzolana– Leganti organici: asfalto, bitume, resine Leganti organici: asfalto, bitume, resine
termoplastiche e termoindurentitermoplastiche e termoindurenti
8383
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
MISE con solidificazione/stabilizzazione MISE con solidificazione/stabilizzazione (S/S)(S/S)
Condizioni di applicabilità al sitoElementi necessari alla
progettazione
Caratteristiche del sitoPermeabilità e geomorfologiaDistribuzione granulometricaPresenza di strati compattiIndici di plasticitàProfondità della contaminazioneCaratteristiche degli acquiferiCaratteristiche dei contaminantiStruttura chimicaConcentrazionePressione di vaporePunto di ebollizioneCostante di HenryCompresenza di diversi contaminantiPresenza di specie interferenti
Volume di terreno da trattareProfondità degli strati contaminatiEstensione superficiale della
contaminazioneQuantitativo di reagenti e di additivi
8484
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Pump & Treat (P&T)Pump & Treat (P&T)
L’acqua viene emunta, trattata ed L’acqua viene emunta, trattata ed eventualmente reimmessa nel sottosuoloeventualmente reimmessa nel sottosuolo
Può essere inteso come:Può essere inteso come:– Misura di sicurezzaMisura di sicurezza
– Trattamento delleTrattamento delleacque sotterraneeacque sotterranee
Non agisce sulla sorgente di Non agisce sulla sorgente di contaminazionecontaminazione
Barriera idraulica in caso di contaminazione della matrice
solida
Se accoppiata ad un sistema di trattamento chimico o
biologico
8585
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Pump & Treat (P&T)Pump & Treat (P&T)
L’intervento può risultare inefficace a causa L’intervento può risultare inefficace a causa di:di:– Tailing: la velocità di diminuzione delle Tailing: la velocità di diminuzione delle
concentrazioni si riduce nel tempo, a causa degli concentrazioni si riduce nel tempo, a causa degli equilibri di adsorbimento-deadsorbimentoequilibri di adsorbimento-deadsorbimento
– Rebound: a seguito dell’interruzione Rebound: a seguito dell’interruzione dell’estrazione dell’acqua si osserva, alla ripresa dell’estrazione dell’acqua si osserva, alla ripresa delle operazioni, un aumento della concentrazione delle operazioni, un aumento della concentrazione dell’inquinante in soluzionedell’inquinante in soluzione
I tempi di trattamento si allungano
8686
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Pump & Treat (P&T)Pump & Treat (P&T)
8787
BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Pump & Treat (P&T)Pump & Treat (P&T)
Vantaggi Svantaggi
La relativa semplicità di esecuzione e la facilità di progettazione di un sistema di pozzi-barriera possono garantire la realizzazione di un intervento di messa in sicurezza a breve termineDurante le attività di bonifica condotte con altre tecniche si possono realizzare barriere di pozzi per controllare le attività svolte sul sito di intervento
Questa tecnica non riduce la concentrazione della sorgente quando questa è costituita da sottosuolo inquinatoGli svantaggi principali riscontrabili sono relativi agli effetti di tailing (con aumento dei tempi di funzionamento richiesti) e rebound (con un aumento della concentrazione all’interruzione della fase di pompaggio)Il raggiungimento degli obiettivi di bonifica può richiedere anni
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BONIFICA DEI SITI CONTAMINATIBONIFICA DEI SITI CONTAMINATI
Tecnologie di bonificaTecnologie di bonifica
Tecnica
Matrice a cui è applicabilesottosuolo acque
sotterranee
rifiuti
Estrazione di vaporeEstrazione di vapore XX
Air spargingAir sparging XX XX
Ossidazione chimicaOssidazione chimica XX XX
FitorisanamentoFitorisanamento XX
BiorisanamentoBiorisanamento XX XX
Barriere reattiveBarriere reattive XX
Desorbimento termicoDesorbimento termico XX
IncenerimentoIncenerimento XX XX
Messa in sicurezza permanenteMessa in sicurezza permanenteDiaframmi plasticiDiaframmi plastici XX XX XXStabilizzazione/Stabilizzazione/solidifcazionesolidifcazione
XX XX
Misure di sicurezzaMisure di sicurezzaPump&treatPump&treat XX