Incenerimento dei rifiuti urbani

 

La combustione dei rifiuti che residuano dalle operazioni di raccolta differenziata assolve i seguenti compiti:
  • Decomposizione termica e mineralizzazione delle molteplici sostanze organiche contenute nei rifiuti;
  • Trasformazione delle sostanze inorganiche in forme più facilmente separabili e ricuperabili o smaltibili a discarica in modo sicuro;
  • Riduzione del peso e del volume dei rifiuti;
  • Utilizzazione dell’energia termica sviluppata nella combustione.

Le sostanze emesse nei processi di combustione tradizionali sono: polveri, monossido di carbonio, anidride solforosa, ossidi di azoto, acido cloridrico o fluoridrico, metalli pesanti e sostanze cloroorganiche (diossine e furani).

Grazie ad un notevole miglioramento della tecnologia, si è osservato una notevole riduzione delle emissioni, con riferimento sia alle tecniche di combustione che a quelle di abbattimento dei fumi.

Le categorie di residui solidi prodotte dal processo di combustione sono riportate nella tabella sottostante:

  • Scorie: con questo termine si indicano i residui solidi della combustione che vengono estratti dal forno per via indipendente dai fumi.

composizione

% in peso della sostanza secca

sostanza organica o coke
variabile dal 3,5 % fino al 10-15%
silicati (SiO2)
50-70 %
ferro e alluminio (Fe2O3 + Al2O3)
10-30 %
ossidi di calcio e magnesio
10-13 %
metalli pesanti
0,7-2,4 %
solfati, cloruri e fluoruri
0,005-0,2 %
  • Ceneri e polveri volatili: questa parte dei residui solidi lascia il forno assieme ai fumi e viene abbattuta dagli impianti di depolverazione. La quantità varia in funzione dei sistemi di combustione e dei dispositivi installati lungo il percorso dei fumi. La composizione delle ceneri e delle polveri assomiglia a quella delle scorie.
  • Prodotti di reazione della depurazione dei gas di scarico.
Kg /t di rifiuti
Trattamento subito
Tipologia del rifiuto secondo il decreto Ronchi
Scorie della griglia circa 300
smaltiti in discarica
speciale
Polveri di filtrazione circa 30
smaltiti in discarica controllata, dopo adeguato pretrattamento
speciale
Prodotti di reazione della depurazione dei gas di scarico da 8 a 80
depurazione o evaporazione
speciale

 

Processo chimico-fisico della combustione

La combustione, dal punto di vista chimico, è un processo di ossidazione con sviluppo di calore; le sostanze inerti subiscono solo modifiche fisiche.

La componente combustibile dei rifiuti è costituita da sostanze organiche, contenti carbonio, idrogeno e zolfo, che vengono ossidati a anidride carbonica, acqua ed anidride solforosa.

Questo processo nel caso dei rifiuti solidi urbani non è completo, essenzialmente a causa della loro eterogeneità. Di conseguenza i fumi possono contenere ossido di carbonio ed idrocarburi leggeri e le scorie sostanze organiche fermentescibili e carbonio fisso (coke).

Durante la combustione, con il progressivo salire della temperatura, si svolgono diverse fasi, distinte dal punto di vista chimico-fisico:

  • Essiccamento;
  • Pirolisi;
  • Gassificazione;
  • Combustione;

Le caratteristiche dei rifiuti sono eterogenee, trattandosi di miscela di sostanze diverse. Le più importanti caratteristiche dei rifiuti, in relazione al processo di incenerimento, possono essere distinte in due gruppi:

  • Caratteristiche fisiche: dimensioni, peso specifico, resistenza alla penetrazione dell’aria;
  • Caratteristiche chimiche: potere calorifico, contenuto di sostanze combustibili, acque e ceneri.

Per l’incenerimento dei rifiuti solidi urbani ed assimilabili le tecnologie affermate sono:

  • Combustione in forni a griglia;
  • Combustione in forni rotanti.

La tipologia più diffusa è quella dei forni a griglia; di seguito vengono riportate le principali fasi del processo di incenerimento:

Conferimento dei RSU

  • Stoccaggio dei rifiuti urbani ordinari: i rifiuti conferiti all’impianto vengono stoccati in una fossa, che deve essere sufficientemente ventilata per allontanare i gas e l’acqua di condensa. In alcuni impianti , davanti alle porte di scarico, sono stati realizzati dei box di sosta dei veicoli, con dispositivi automatici di comando porte (chiusura del box e successivamente apertura della fossa); in tal modo anche l’isolamento acustico risulta migliorato. Nell'impianto di Piacenza è prevista una doppia porta. Per gli spostamenti dei rifiuti nella fossa ed il caricamento dei forni si usano in prevalenza gru a polipo.
  • Stoccaggio e pretrattamento dei rifiuti ingombranti: questa tipologia di rifiuti può provocare dei disturbi all’impianto. Per questo motivo, quando il quantitativo è rilevante, può essere realizzato uno spazio di conferimento separato. I rifiuti ingombranti recuperabili vengono inviati al recupero, quelli non combustibili vengono separati, gli altri sottoposti a frantumazione in un idoneo impianto adiacente.

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Combustione dei RSU

I prodotti principali della combustione sono: anidride carbonica, acqua, acido cloridrico e fluoridrico, anidride solforosa, ossidi di azoto e biossido di carbonio.

  • Caricamento dei forni: i rifiuti vengono caricati nella parte alta dei forni dalla gru che li ha prelevati dalla fossa di stoccaggio e li deposita entro una tramoggia; i rifiuti scendono per gravità in un pozzo di carico verticale od obliquo. In fondo al pozzo c’è il dispositivo di dosaggio.
  • Griglia: il dispositivo di dosaggio distribuisce i rifiuti sulla sottostante griglia.
  • Focolare: è costituito da una camera primaria di combustione e da una successiva secondaria, disposte in serie una dopo l’altra.
  • Bruciatori ausiliari: per l’accensione dei forni ed eventualmente il sostegno e la regolazione della combustione dei rifiuti, si ricorre ad un impianto ausiliario.

Abbattimento dei fumi

Il carico inquinante dei fumi provenienti dall’incenerimento è soggetto a forti oscillazioni, in relazione soprattutto alla composizione variabile dei rifiuti e secondariamente alle modalità del processo di combustione.

Per la riduzione dei carichi inquinanti dei fumi ai valori ammissibili, si sono affermati i seguenti processi:

  • Depolverazione elettrostatica, per l’abbattimento delle polveri;
  • Sistemi di lavaggio ad umido ed a secco, per l’abbattimento dei gas..

Camino

Deve avere un’altezza tale da favorire la dispersione degli inquinanti emessi e deve essere munito di un analizzatore in continuo del carbonio organico e dei cloruri.

Controllo delle diossine e dei furani

Questi prodotti sono stati riscontrati non solo nei processi di produzione ed uso di sostanze cloroorganiche, ma anche in processi di combustione, incluso l’incenerimento dei RSU, quando la combustione non è completa.

Per ridurne al minimo la formazione, il processo di combustione deve essere reso ottimale, mediante sufficiente presenza di ossigeno, temperatura alta e tempi di contatto lunghi.

Le diossine e i furani che si formano possono essere separati con l’aiuto di carbone attivo od altri sistemi di abbattimento.

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Trattamento delle scorie

Il rottame ferroso contenuto nelle scorie viene separato e condotto al recupero in metallurgia. Le scorie residue vengono sottoposte a vagliatura e separate in varie classi granulometriche, in funzione degli scopi di recupero. Il residuo di vagliatura, superiore ad una certa dimensione viene mandato a discarica.

Nell’impianto di trattamento le scorie vengono stoccate e poi caricate nei dispositivi per la separazione magnetica. Seguono la frantumazione e la vagliatura.

Recupero del calore di combustione

Si può produrre acqua calda, vapore surriscaldato o energia elettrica.

Le possibilità di recupero più interessanti sono il teleriscaldamento urbano, la produzione di energia elettrica e l’essiccamento dei fanghi di depurazione.

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