1. Da dove viene l'odore di un fango disidratato
Tutti i gestori lo constatano: un fango che all'uscita della centrifuga non odorava quasi per nulla diventa decisamente maleodorante da uno a pochi giorni dopo, nel cassone, nel silo o nel capannone. Questo ritardo è il segno di un odore che non è «portato» dal fango, ma prodotto nel fango disidratato dopo la disidratazione.
Questo meccanismo è stato descritto in dettaglio da un programma di ricerca nordamericano condotto su undici impianti dotati di digestori anaerobici (vedi riferimenti). Le sue conclusioni si riassumono in tre punti:
- La fonte è proteica. I principali composti odorigeni del fango disidratato sono composti solforati volatili — idrogeno solforato, metilmercaptano, solfuro e disolfuro di dimetile — derivanti dalla biodegradazione delle proteine del fango, e in particolare dei loro amminoacidi solforati. La stessa degradazione libera l'azoto sotto forma di ammoniaca e di ammine.
- L'innesco è meccanico. Lo sforzo di taglio subito nella centrifuga, nelle coclee e nelle pompe per fanghi disidratati rende disponibili proteine fino a quel momento protette nei fiocchi. I batteri che le degradano si sviluppano rapidamente, mentre i microrganismi capaci di consumare i composti solforati formati sono rallentati dalla disidratazione.
- L'emissione segue una curva. Negli undici fanghi disidratati studiati, la produzione di composti solforati volatili raggiunge il massimo tra 3 e 8 giorni di stoccaggio, poi diminuisce. La digestione anaerobica non elimina quindi il potenziale odorigeno del fango: lo lascia intatto fino alla disidratazione.
Due conseguenze pratiche. Primo, è il fango recente che emette: la parte superiore del cumulo, il cassone del giorno, e ogni ripresa con la pala che riporta materiale fresco all'aria. Secondo, i reagenti destinati al solfuro minerale — sali di ferro, nitrati — non interrompono questa via: un impianto può avere un biogas o una rete perfettamente sotto controllo e un capannone fanghi che disturba il vicinato.
2. Il principio di Enviro-Chem Cx: prevenire anziché captare
Enviro-Chem Cx è una formulazione acquosa acida di principi attivi organici e minerali, completamente miscibile con l'acqua. Non è né un mascherante, né un ossidante, né un biocida. La sua azione è preventiva: si fissa sulla materia proteica nel momento in cui diventa accessibile e frena il lavoro degli enzimi che ne liberano lo zolfo e l'azoto. Si parla di stabilizzazione temporanea della biomassa.
Temporanea, perché la sostanza organica non viene distrutta né resa refrattaria: il fango conserva il suo valore agronomico e resta compatibile con le destinazioni abituali, spandimento e compostaggio. L'obiettivo è appiattire il picco di emissione dei primi giorni, cioè il periodo durante il quale il fango viene convogliato, stoccato, caricato e trasportato.
Il prodotto è commercializzato da oltre vent'anni nella depurazione civile e industriale (birrifici, farmaceutica, agroalimentare). La stessa formulazione è utilizzata nella digestione anaerobica con il nome Enviro-Chem METHA.
3. Perché il polimero è il punto di iniezione giusto
Ogni disidratazione meccanica — centrifuga, nastropressa, filtropressa — passa per una stazione di preparazione del polielettrolita cationico. Aggiungervi Cx riunisce quattro vantaggi che nessun altro punto della linea fanghi offre insieme:
- Il momento giusto. Il prodotto arriva nel fango subito prima dello sforzo di taglio che libera le proteine.
- La miscelazione giusta. La soluzione di polimero è iniettata in linea e miscelata intimamente con la totalità del fango. Il prodotto beneficia di questa distribuzione, impossibile da ottenere per nebulizzazione su un fango disidratato già formato.
- Nessuna apparecchiatura pesante. Bastano una piccola pompa dosatrice e una tanica collocate accanto al preparatore. Sulla linea non viene modificato nulla.
- Una dose che si calcola. La sostanza secca prodotta è nota; la dose se ne ricava direttamente.
4. Messa in opera
| Parametro | Raccomandazione |
|---|---|
| Punto di iniezione | Vasca di preparazione del polimero, in un comparto agitato dove il polimero è già disciolto (vasca di maturazione o di miscelazione). In alternativa, in linea sulla soluzione di polimero. |
| Dose di riferimento | 1 litro di Cx per tonnellata di sostanza secca disidratata, da adattare in base al fango e al risultato. |
| Attrezzatura | Pompa dosatrice regolata sulla portata media (preparazione in continuo) o volume fisso per lotto (preparazione discontinua). Tanica o cisternetta IBC ai piedi del preparatore. |
| Compatibilità | I polimeri cationici (poliacrilammidi) sono stabili in ambiente acido; alla dose d'impiego, il prodotto rappresenta solo pochi centesimi di punto percentuale della soluzione di polimero. |
| Controllo di sicurezza | Tenore di secco del fango disidratato e consumo di polimero, seguiti come di consueto. A questa dose non abbiamo mai osservato effetti sulla disidratazione. |
5. Un prodotto polivalente: tutte le fasi, tutte le famiglie di odori
Su tutta la linea fanghi
Il polimero di disidratazione è il punto di ingresso più semplice, ma non è l'unico. Poiché agisce sulla materia e non sull'aria, lo stesso prodotto si applica a ogni fase in cui il fango sosta, e il suo effetto accompagna il fango a valle, là dove nessun trattamento dell'aria lo segue.
| Fase | Molestia | Applicazione di Cx |
|---|---|---|
| Ispessimento, vasche e serbatoi di stoccaggio dei fanghi liquidi | Odori all'apertura, durante la miscelazione e allo scarico | Dosaggio nel fango, all'ingresso della vasca o sul ricircolo |
| Digestione anaerobica | H₂S nel biogas, consumo del carbone attivo | Dosaggio nell'alimentazione del digestore (stessa formulazione, con il nome Enviro-Chem METHA) |
| Disidratazione | Odori del locale disidratazione, delle coclee e dei cassoni | Dosaggio nel polimero (capitoli 3 e 4) |
| Stoccaggio del fango disidratato: cassone, silo, capannone | Lamentele del vicinato, soprattutto durante le movimentazioni e i carichi | Il fango arriva già trattato tramite il polimero; possibile nebulizzazione integrativa durante le movimentazioni |
| Trasporto, compostaggio, spandimento | Odori fuori dall'impianto, là dove nessuna apparecchiatura può seguire | Il fango lascia l'impianto già trattato |
| Essiccamento solare in serra | Emissioni di odori verso il vicinato | Il fango fresco entra nella serra già trattato tramite il polimero |
| Fanghi industriali | Fanghi molto fermentescibili: birrifici, agroalimentare, farmaceutica | Stessi punti di applicazione di un impianto civile |
Conseguenza pratica: un impianto con più punti odorigeni sulla linea fanghi non deve moltiplicare le apparecchiature né i reagenti. Un solo prodotto, una pompa dosatrice per punto, e un ordine di priorità da fissare con il gestore, cominciando dalla molestia che disturba di più.
Sulle diverse famiglie di odori
L'odore di un fango non è mai un solo composto: è una miscela di molecole solforate e azotate, la cui proporzione cambia da un sito all'altro e da un giorno all'altro. I trattamenti classici mirano ciascuno a una famiglia: i sali di ferro fissano solo il solfuro, un lavaggio acido trattiene l'ammoniaca ma non i composti solforati, un lavaggio ossidante o un carbone attivo fa l'inverso. Da qui gli impianti a più stadi. Cx interviene prima che queste famiglie si separino, sulla degradazione delle proteine da cui provengono tutte.
| Famiglia di odore | Origine nel fango | Trattamento classico | Con Cx |
|---|---|---|---|
| Idrogeno solforato (uova marce) | Amminoacidi solforati | Sali di ferro, lavaggio con soda e ipoclorito | − 99,9 % (prova Certech) |
| Mercaptani (cavolo marcio) | Metionina | Lavaggio ossidante, carbone attivo | − 88 % (prova Certech) |
| Solfuri organici, DMS e DMDS (cavolo, aglio) | Derivati del mercaptano | Carbone attivo | − 64 % e − 26 % (prova Certech), per effetto a cascata |
| Ammoniaca e ammine (pungente, pesce) | Azoto delle proteine | Lavaggio acido, biofiltro | Stessa azione a monte, sul rilascio dell'azoto |
Le cifre Certech sono quelle della prova di laboratorio descritta al capitolo 7. Il solfuro di origine minerale (riduzione dei solfati) non è interessato: vedere il capitolo 9.
6. Illustrazione: l'impianto di Comodepur (Como, Italia)
L'impianto di depurazione di Comodepur, a Como, ha messo in opera Enviro-Chem Cx mediante aggiunta al polimero di disidratazione. Le foto seguenti mostrano l'installazione, così come è stata realizzata sul posto dal nostro distributore italiano.
7. Elementi di prova
- Letteratura indipendente. L'origine proteica degli odori del fango disidratato, il ruolo dello sforzo di taglio e la forma della curva di emissione sono stabiliti da lavori pubblicati, senza legame con il prodotto (riferimenti qui sotto). Giustificano la scelta del punto di iniezione e del bersaglio.
- Prove in laboratorio indipendente. Una prova comparativa su fanghi di depurazione, con testimone, è stata condotta dal centro di ricerca Certech (Belgio); i risultati sono descritti qui sotto. Certech ha inoltre verificato l'assenza di inibizione biologica alla dose d'impiego.
- Esperienza sul campo. Oltre vent'anni di utilizzo nella depurazione; la referenza più antica, l'impianto di Cordova (Spagna), utilizza il prodotto in continuo dal 2003.
La prova comparativa Certech (2013)
Certech, laboratorio accreditato dalla Regione Vallonia per le misure di odori, ha confrontato un fusto trattato e un fusto testimone: fusti da 6 litri caricati con 2 litri di fanghi liquidi e 500 g di fanghi solidi dello stesso prelievo, vapori prelevati dal setto e analizzati per cromatografia (GC-FPD) a undici scadenze su 360 ore.
| Composto | Testimone | Trattato | Scarto |
|---|---|---|---|
| H₂S — solfuro libero | 930,6 ppm | 0,3 ppm | − 99,9 % |
| Metilmercaptano — tiolo libero | 147,6 ppm | 17,8 ppm | − 88 % |
| Solfuro di dimetile — tioetere | 242,0 ppm | 87,6 ppm | − 64 % |
| Disolfuro di dimetile | 14,6 ppm | 10,8 ppm | − 26 % |
Valori al massimo del testimone, confrontati con il trattato nello stesso istante. Fonte: rapporto Certech 13/521, disponibile integralmente su richiesta.
Durante i primi tre giorni le due curve coincidono: l'idrolisi non è iniziata, non c'è nulla da prevenire. A partire dal sesto giorno il testimone si impenna e il fusto trattato non lo segue mai. Questo profilo è quello di una produzione rallentata, non di una cattura che avrebbe finito per saturarsi. La prova è condotta in reattore chiuso, a una concentrazione di laboratorio superiore alle dosi di esercizio: stabilisce il meccanismo e la sua cinetica, non fissa un dosaggio di campo.
8. Proposta di prova in impianto
Una prova si allestisce in mezza giornata e si valuta in poche settimane. Lo schema che proponiamo:
- Riferimento — 1 settimana. Misure senza prodotto, nello stesso punto e nelle stesse condizioni del seguito (per esempio durante un carico).
- Dosaggio — 4 settimane. Cx nel polimero a 1 L/t SS, tenore di secco seguito come di consueto.
- Arresto — 2 settimane. L'arresto serve da controprova: se l'odore ritorna con il fango non trattato, il risultato non può essere attribuito al meteo.
Le misure devono riguardare l'ammoniaca tanto quanto l'idrogeno solforato: un rilevatore di H₂S da solo può non cogliere l'essenziale. Basta un rilevatore portatile utilizzato nello stesso punto e nello stesso momento; conta anche il parere dei residenti e del personale.
Per il dimensionamento bastano tre dati: il tonnellaggio di fanghi disidratati e il loro tenore di secco, il consumo di polimero e la modalità di preparazione (in continuo o a lotti).
9. Campo di validità
Il prodotto agisce sugli odori di origine proteica: composti solforati organici, ammoniaca e ammine derivanti dalla degradazione del fango. Non tratta il solfuro di origine minerale (riduzione dei solfati), che è di competenza dei sali di ferro, e non capta, alla dose d'impiego, i composti già presenti nell'aria. Su un fango stoccato da diversi mesi e che ha finito di emettere non c'è più nulla da prevenire: è il fango prodotto durante il trattamento che ne beneficia.
Riferimenti
- Higgins M.J. et al. (2006). Cycling of volatile organic sulfur compounds in anaerobically digested biosolids and its implications for odors. Water Environment Research, 78(3), 243-252.
- Novak J.T. et al. (2006). Generation pattern of sulfur containing gases from anaerobically digested sludge cakes. Water Environment Research, 78.
- Higgins M.J. et al. (2008). Role of protein, amino acids, and enzyme activity on odor production from anaerobically digested and dewatered biosolids. Water Environment Research, 80.
Contatto: Yves Goldblatt — SARGO s.a., Bruxelles — +32 475 70 88 66