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Gianni Bidini – Dipartimento di Ingegneria – Università di Perugia

IL POLO IMPIANTISTICO DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI DI

SAN ZENO: Stato attuale e sviluppi futuri alla luce delle BAT

Gianni Bidini

Dipartimento di Ingegneria

Università di Perugia

1San Zeno - Arezzo - 18 Settembre 2014


PRINCIPALI IMPIANTI DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI

PRESSO SAN ZENO: Termovalorizzazione e trattamento

meccanico biologico – Entrata in funzione 2000

Termovalorizzatore

42.000 t/anno RSU (max)


Selezione meccanica

Trattamento meccanico

-biologico aerobico e

compostaggio

-30.000 t/anno FOS

-10.000 t/anno FORSU

(max complessivo 35.000 t/anno)

Totale ingresso

Impianto (max)

- 86.000 t/anno RSU

- 10.000 t/anno FORSU

Comp. RSU (%)

Vetro 7.00

Tessile 1.50

Plastica 12.6

Organico 20.3

Cart-Carto. 35.5

Legno 3.60

Metalli 6.50

Altri 12.7

Valori medi


La taglia dell'impianto

Vantaggi di un impianto di taglia medio-piccola

serve solo il territorio

costi di realizzazione contenuti

facile accesso al credito

costi di gestione contenuti

gestione del territorio

impatto ambientale ridotto

San Zeno - Arezzo - 18 Settembre 2014 3


La taglia dell'impianto

Realtà industriale non esportabile

Impianto di tecnologia complessa

formazione di personale-scuola

occupazione

know-how del territorio



Interventi migliorativi e/o di manutenzione straordinaria

L’Impianto di San Zeno ha iniziato a svolgere la

propria attività in modo continuativo da gennaio

2000

Nel corso degli anni sulle linee di produzione sono

stati eseguiti i seguenti interventi migliorativi e/o di

manutenzione straordinaria

•Linea di selezione meccanica ed accettazione del

rifiuto




• Linea di incenerimento con produzione di energia

elettrica

• Linea di biostabilizzazione della frazione

organica proveniente dalla linea di selezione

meccanica

• Linea di compostaggio

• Linea di trattamento dei fumi provenienti dalla

linea di incenerimento




Hanno permesso un lieve ma costante incremento

delle capacità produttive dei reparti.

A dimostrazione di quanto affermato e delle buone

condizioni generali dei reparti produttivi dello, negli

ultimi anni la produttività, invece che diminuire,

come avviene di norma a causa dell’obsolescenza

delle attrezzature e degli impianti, è aumentata.

Infatti




il reparto di compostaggio e trattamento potature,

dalle iniziali 7.000 tonnellate annue autorizzate nel

2008, dal 2013 è in grado di trattare fino a 12.000

tonnellate annue di rifiuti compostabili. Inoltre è

stata presentata istanza alla Provincia di Arezzo per

poter trattare già dal corrente anno fino a 16.000

tonnellate annue di rifiuti compostabili senza

apportare modifiche impiantistiche;




la linea di termovalorizzazione negli anni 2012 e

2013 ha incenerito rispettivamente 39.029 e 39.073

tonnellate annue, a fronte delle 38.123 tonnellate del

2011;

a fronte di produzioni più elevate, i consumi totali

dello stabilimento negli ultimi due anni sono

diminuiti. Infatti nel 2011 si sono utilizzati 7.408

MWh, nel 2012 7.234 MWh



Vita utile residua



Valore economico



L’IMPIANTO ESISTENTE DI TRATTAMENTO MECCANICO

BIOLOGICO: Sezione di selezione meccanica


Scopo del processo: separare la frazione di RSU a maggiore potere calorifico da

inviare al termovalorizzatore da quella con un maggiore contenuto di umidità

da inviare a biostabilizzazione


L’IMPIANTO ESISTENTE DI TRATTAMENTO MECCANICO

BIOLOGICO: Sezione biologica


Scopo del processo: produzione di un fertilizzante organico (compost)

(FORSU) e/o riduzione della reattività biologica (FOS) mediante un processo

aerobico – Energia per ventilatori

Aria (30-50kWh/t)


TERMOVALORIZZATORE: Processo e finalità (1/2)


Ridurre i quantitativi di rifiuti residuali a discarica e recuperare

energia mediante combustione


TERMOVALORIZZATORE: Processo e finalità (2/2)


Ridurre i quantitativi di rifiuti residuali a discarica e recuperare energia

mediante combustione

Calore

combustione RSU

Vapore

Turbina a vapore per

produzione elettricità


L’IMPIANTO DI SAN ZENO: Principali componenti per il recupero

di energia


Gustave-Adolphe Hirn (August 21, 1815 - January 14, 1890)


TERMOVALORIZZATORE: L’impianto di San Zeno


Forno Fosse

Caldai

a

Trattamento

fumi

Principali componenti


Torre di raffreddamento



L’IMPIANTO DI SAN ZENO: Attuali e futuri quantitativi di RSU

da trattare

Obiettivi piano inter-provinciale:

-42.000 t/anno RSU

-13.000 t/anno scarti RD

-PCI = 2700


Attuale:

-40.000 t/anno RSU

-PCI= 2.300-2.400 *kcal/kg

-Elettricità=18.000 MWh/anno

Maggiore energia recuperabile


RIFERIMENTI NORMATIVI PER LE BAT NEL SETTORE DEI

RIFIUTI


“BAT” Migliori tecniche disponibili dal punto di vista

Tecnico/tecnologico”, “Ambientale”, “Economico”

-Direttiva IPPC

-Documenti riportanti le Brefs

-D.M. 29 gennaio 2007


PRINCIPALI INTERVENTI DI ADEGUAMENTO E

MIGLIORAMENTO: Stato attuale (dal 2000) (1/2)


Linea di Termovalorizzazione

Componente Intervento BAT

Gru a carroponte per carico rifiuti Vari Si

Tramoggia alimentazione rifiuti Sostituzione Si

Videosorveglianza combustione Telecamera 3° griglia Si

Motori elettrici alto rendimento Sostituzione motori a basso rend. Si

Ventilatore combustione Sostituzione con maggiori prest. Si

Elettrovalvola portata aria comb. Installazione comm. frequenza Si

Scambiatori di calore caldaia Sostituzione, rivestimenti Si

Isolante vaporizzatore Sostituzione Si

Recupero energetico Sistema pulizia scambiatori Si





Linea di Termovalorizzazione


Riduzione rischi infortuni Sostituzione carpenterie metalliche Si

DCS Nuovi cablaggi, miglioramento Si

Acque di spurgo GV e TV Realizzazione cisterne per recupero Si

Condensatore Potenziamento Si

Trattamento fumi Motoventilatore di emergenza Si

Abbattimento inquinanti Ridondanza linea carboni attivi Si

Abbattimento gas acidi Potenziamento distribuzione

reagenti, altre varie

Si





Linea di Trattamento Meccanico Biologico


Pesatura rifiuto Installazione sistema automatico Si

Movimentazione ed alimentazione Sostituzione carroponte,

trasportatori, altre varie

Si

Pre-trattamenti Nuovo trituratore, nuovo vaglio, e

altre varie

Si

Sicurezza lavoratori Nuove strutture in carpenteria Si

Sistema di controllo Nuovi cablaggi e nuovo DCS Si

Processo biologico Nuovi ventilatori più efficienti e

silenziosi

Si





Linea di Trattamento Meccanico Biologico


Trattamento arie esauste Nuovi biofiltri e ventilatori Si

Separazione metalli Installazione nuova attrezzatura Si

Risparmio energetico Nuovi motori ad elevata efficienza Si


TERMOVALORIZZATORE: Stato attuale e possibili

implementazioni


Forno:

-Griglia

- Camera di comb.

Camera di

Post. Comb.

Generatore di

vaporeLinea di

Trattamento Fumi

Presenza di BAT

Presenza di BAT

Presenza di BAT

Stato attuale


TERMOVALORIZZATORE: Possibili implementazioni


Attuale

Possibili implementazioni:

•Ricircolo dei fumi = BAT

•Pareti raffreddate ad acqua=BAT

•Riduzione eccesso d’aria=BAT

•Invio calore a sistemi terzi per

produzione di energia = BAT


TERMOVALORIZZATORE: Possibili implementazioni alla linea di

trattamento fumi


Reattore a semisecco=BAT Filtri a maniche=BAT

Carboni attivi=BAT

Fumi

Possibile implementazione

• SCR=BAT

•Ulteriori filtri a maniche=BATAttuale


TERMOVALORIZZATORE: Possibili implementazioni alla linea di

recupero energetico – Ciclo ORC


Scenario piano inter provinciale 42.000 t/anno RSU con PCI=2.700 kcal/kg

Incremento termico rispetto all’attuale = 50.000 MWh termici/anno


Ciclo ORC


William John Macquorn

Rankine (Edimburgo, 5 luglio 1820 –

Glasgow, 24 dicembre 1872)

Fondamentalmente i fluidi di lavoro

possono essere classificati in 3 categorie:

secchi, isoentropici e umidi. Le categorie

sono definite basandosi sulla pendenza

della curva T-S (dT/dS) a tangente

rispettivamente positiva, infinita e

negativa.


Ciclo ORC

Per l’uso nei cicli ORC, i fluidi di lavoro secchi e

isoentropici sono i più appropriati



Ciclo ORC



TRATTAMENTO MECCANICO BIOLOGICO: Possibili

miglioramenti - la digestione anaerobica


Criterio di riferimento: BAT (IPPC) D.M. 29/01/2007 – Linee guida per

l’individuazione delle migliori tecniche disponibili per la gestione dei rifiuti.

Definizione della lista delle migliori tecniche per la prevenzione integrata

dell’inquinamento dello specifico settore in Italia

Tabella 51 «Individuazione delle BAT» con riferimento al «Trattamento

meccanico biologico» si riporta la digestione anaerobica


TRATTAMENTO MECCANICO BIOLOGICO: Il pre-trattamento

anaerobico


Ammendante

o

BiostabilizzatoD.A. COMPOST.

Frazione organica

Energia

• Pre-stabilizzazione

• Minore consumo compostaggio (- kWh)



ABP

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

days

ml bio

gas

*gTS

-1Rifiuti organici

(Ingestato)

Digestato

Biogas

80-160 Nm3/t

60% CH4

40% CO2

Batteri

T=37-50°C

Digestore

Schema impianto

Trattamento biologico

aerobico esistente

Compost

o

Biostabilizzato

Recupero di Energia e

Materia€

IL PRE-TRATTAMENTO ANAEROBICO: Principali prodotti



Biogas (60%CH4 + 40 CO2)

Calore

Motori a combustione

(Tradizionale)

Biometano

(Innovativo)

Elettricità rinnovabile

120-320kWh/t

Scorie

Inceneritore

Biogas

60%CH4

40%CO2

Biometano

95%CH4

Rete Nazionale

GN

IL PRE-TRATTAMENTO ANAEROBICO: Il recupero di energia


IL PRE-TRATTAMENTO ANAEROBICO: Ulteriori vantaggi

ambientali


Carbon sink:

Compost maggiore

qualità !

Riduzione odori Parziale Stabilizzazione Nutrienti

Concentrazione

Agente Digestato Limiti legge

Coliformi fecali

(MPN/gST)

100 10.000

Salmonella Assente <100

Escherichia coli Assente Non indicata

Sanificazione


IL PRE-TRATTAMENTO ANAEROBICO: Stato attuale e stato di

progetto


Stato attuale

Compostaggio Biostabilizzazione

Stato di progetto

BiostabilizzazioneCompostaggio

Pre-trattamento

anaerobico


IL PRE-TRATTAMENTO ANAEROBICO: Impatto urbanistico



CONCLUSIONI


Dalle valutazioni effettuate sull’impiantistica esistente si può affermare:

1) Termovalorizzatore.

1.1) L’attuale impiantistica presenta diverse dotazioni rispondenti alle BAT;

1.2) E’ possibile introdurre nuove BAT con interventi di entità contenuta;

2) Trattamento meccanico biologico.

2.1) L’attuale impiantistica presenta diverse dotazioni rispondenti alle BAT;

2.2) L’introduzione del pre-trattamento di digestione anaerobica comporta notevoli

benefici energetici (biogas+minore durata compostaggio) ed ambientali (BAT);

2.3) Gli interventi necessari all’integrazione non comportano rilevanti impatti

urbanistici.

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