Il percolato di discarica è una miscela di acqua piovana e liquidi prodotti dalla biodegradazione dei rifiuti contenente grandi quantità di materia organica disciolta, sali, ioni di metalli pesanti e altri composti organici (ad esempio composti alifatici clorurati e pesticidi) (Liu et al. 2015).
Il percolato presenta una potenziale minaccia di tossicità per l’ambiente e gli ecosistemi circostanti (Baderna et al. 2019).
Proprietà e caratteristiche chimiche e fisiche
In generale, il percolato di discarica è caratterizzato da parametri convenzionali, tra cui la domanda chimica di ossigeno (COD), il carbonio organico totale (TOC), la domanda biochimica di ossigeno (BOD), i solidi sospesi, il pH, l’ammoniaca (NH4+-N) e le concentrazioni di metalli pesanti.
Biodegradabilità dei composti organici e lo stato ossidato del carbonio organico sono indicati attraverso i rapporti di BOD5/COD e COD/TOC.
Le caratteristiche del percolato di discarica presentano notevoli differenze dovute alle variazioni nella composizione dei rifiuti e nel contenuto di umidità, nonché a fattori stagionali come il clima e le precipitazioni (Costa et al. 2019).
Le temperature più elevate in estate si traducono in concentrazioni più basse di COD e DOC, mentre il pH, l’azoto totale e la conducibilità elettrica sono solitamente più alti in inverno che in estate.
L’età delle discariche è un ulteriore fattore chiave che può influenzare la composizione e le proprietà del percolato di discarica.
Il percolato con un’età inferiore ai 5 anni è classificato come giovane, mentre il medio ha un’età compresa tra 5 e 10 anni e il vecchio viene generato per più di dieci anni (Miao et al. 2019).
Il primo è composto principalmente da materia organica idrofila a basso peso molecolare, con un basso valore di pH e un elevato indice di biodegradabilità (BOD5/COD) a differenza del secondo e terzo che presentano un elevato valore di pH e basso indice di biodegradabilità.
In particolare, le concentrazioni di metalli pesanti tendono a diminuire con l’invecchiamento, poiché l’aumento del valore del pH riduce la solubilità dei metalli.
Trattamenti
Per il trattamento del percolato di discarica sono state sviluppate varie tecnologie, tra cui trattamenti biologici (ad esempio, fanghi attivi e processi di reattori a letto fluido), trattamenti chimici (ad esempio, processo Fenton, precipitazione chimica) e trattamenti fisico-chimici (ad esempio, processi di adsorbimento e membrana).
Un approccio conveniente ed economico per lo smaltimento del percolato di discarica è lo scarico negli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP). (Fig.1)
Tuttavia, l’aggiunta di percolato contenente alte concentrazioni di materia organica disciolta ha un impatto significativo sull’efficacia dei processi di trattamento a valle e riduce l’efficienza complessiva del trattamento (Deng et al. 2018).
Inoltre, i composti organici risultano resistenti alla degradazione biologica e passano attraverso gli impianti di depurazione.
I composti organici non degradati che assorbono i raggi UV, possono interferire in modo significativo con la disinfezione UV negli impianti di depurazione (Zhao et al. 2012).
Di conseguenza, si ha la necessità di utilizzare un pretrattamento efficace per rimuovere le sostanze temprate dai raggi UV.
Trattamento biologico
Il trattamento biologico del percolato di discarica trova il suo massimo impiego per via dei suoi bassi costi economici e impatti ambientali.
Tuttavia, un numero considerevole di materiale refrattario rimane nell’effluente e diverse sostanze organiche, sali inorganici e metalli hanno effetti inibitori sui fanghi attivi. Pertanto, l’efficacia del trattamento biologico dipende in gran parte dal tipo e dalla composizione del percolato di discarica, infatti i trattamenti biologici sono solitamente selezionati per trattare il percolato di discarica giovane con elevata biodegradabilità.
Recentemente, la tecnologia Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) è emersa come un metodo promettente per il trattamento del percolato di discarica, utilizzando una combinazione di separazione a membrana e processi di biodegradazione.
MBBR presenta molti vantaggi come: l’elevata qualità dell’acquisizione degli effluenti, l’elevata stabilità del processo, il basso impatto ambientale, l’aumento della ritenzione della biomassa di solidi sospesi misti e la bassa produzione di fanghi.
Trattamento chimico
La precipitazione chimica è ampiamente utilizzata come approccio di pretrattamento per la rimozione di metalli pesanti e dell’ azoto ammoniacale NH4+-N, entrambi i quali incidono negativamente sul trattamento biologico del percolato di discarica.
La struvite, cioè il fosfato di magnesio e ammonio (MAP), e la calce sono tipicamente usati come precipitanti per l’ammoniaca.
Il trattamento chimico ha trovato ampiamente applicazione grazie alla sua elevata capacità, semplicità e bassi costi economici.
Tuttavia, questa tecnica presenta alcuni ovvi inconvenienti che ne limitano l’applicazione pratica:
– bassa efficienza di rimozione del COD;
– elevata dipendenza dal pH;
– il requisito di grandi volumi di precipitanti;
– la produzione di quantità eccessive di fanghi.
Tuttavia, queste limitazioni possono essere affrontate attraverso la ricerca di nuovi agenti precipitanti e nuove tecnologie a fanghi attivi.
Conclusioni e prospettive future sul percolato
Le caratteristiche del percolato di discarica come il COD, il rapporto BOD/COD e l’età della discarica sono necessarie per determinare la selezione delle tecnologie di trattamento adatte. Tuttavia, le composizioni chimiche dei diversi percolati di discarica variano notevolmente, anche quando hanno lo stesso valore di COD. Tutto ciò con conseguenti differenze nelle prestazioni durante il processo di trattamento.
Pertanto, bisogna comprendere le caratteristiche strutturali delle sostanze organiche disciolte e le variazioni indotte durante il trattamento, al fine di selezionare la tecnologia di trattamento più economica ed efficace.
Nonostante l’esistenza di vari approcci per il trattamento del percolato di discarica, nessun singolo metodo è sufficientemente efficace ed economico per soddisfare i requisiti standard degli effluenti. Data l’applicazione e lo sviluppo delle tecnologie di trattamento per gli studi sul percolato di discarica, si prevedono direzioni e prospettive future.
(1) Riduzione dei concentrati di membrana
(2) Integrazione di più tecnologie di trattamento
(3) Recupero e riutilizzo di sostanze organiche come fonti di carbonio.
Per concludere, l’evoluzione degli strumenti e delle metodologie analitiche sono modi importanti per guidare lo sviluppo nella caratterizzazione e nel monitoraggio del percolato di discarica. L’efficienza del trattamento, i costi e le conseguenze ambientali sono i criteri primari per lo sviluppo di tecnologie di trattamento sostenibili per i percolati di discarica.
Fonti
- Liu et al. 2015 https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117525
- Baderna et al. 2019 https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117525
- Costa et al. 2019 https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117525
- Deng et al. 2018 https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117525
- Zhao et al. 2012 https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117525
Crediti immagini
- Immagine in evidenza: https://alvearia.net/wp-content/uploads/2021/09/discariche-rifiuti.jpg
- Figura 1 Impianto di trattamento del percolato di discarica – Genova – SIMAM ; Trattamento percolato di discarica 100 m³/h – Genova – SIMAM (simamspa.it)
