Metodo semplificativo per lo studio di ricaduta degli inquinanti

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Italplafer s.r.l.
COMMITTENTE
Impianto di recupero rifiuti non
pericolosi
Comune di Giulianova
Zona Industriale Colleranesco
OGGETTO
APPLICAZIONE METODO SEMPLIFICATIVO PER STUDIO
DI RICADUTA INQUINANTI
Verifica di assoggettabilità
Modifica sostanziale
(ex Italfer di Sfoglia Giovina)
(Det. n. DR4/24 del 06/05/2009 e modifica sost. DA21/102 del
24/06/2014)
D.lgs n. 4 del 16.01.08 art. 20 “Verifica di assoggettabilità”
Allegato IV alla parte II
RIFERIMENTI
NORMATIVI
punto 7 – Progetti di infrastrutture, lettera zb
Impianto rifiuti non pericolosi
art. 208 d.lgs 152/06 “Procedure Ordinarie”
DATA E N. DI
REVISIONE
Revisione di Giugno 2016
IL PROGETTISTA
ING. Mariavittoria BRONICO
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INDICE
0. Premessa ____________________________________________________________ 1
1. Sistemi di aspirazione e convogliamento polveri dalle linee di macinazione__________ 1
2. valutazione degli impatti in atmosfera e studio di ricaduta degli inquinanti __________ 2
2.1 Ubicazione dei punti di emissione _________________________________________ 3
2.2 Applicazione del modello Gaussiano Plume _________________________________ 4
2.3 Calcolo dell’innalzamento del pennacchio __________________________________ 7
2.4 Calcolo della distanza a cui si verifica la concentrazione massima, della
concentrazione massima e della distanza a cui il pennacchio tocca il suolo ___________ 8
2.5 Calcolo della concentrazione nei punti “critici” ______________________________ 12
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0. PREMESSA
Visto il II Giudizio di sospensione n. 2660 del 19/05/2016 (vedi ALL. 1) nel quale si richiede una
valutazione degli impatti in atmosfera con studio di ricaduta degli inquinanti e l’installazione di un
sistema di aspirazione e convogliamento delle polveri sulla linea di macinazione al camino che
denomineremo E3, si redige la presente relazione con lo scopo di fornire un metodo semplificativo
ai fini della valutazione della dispersione delle polveri in atmosfera emessi dai tre camini in esame.
1. SISTEMI DI ASPIRAZIONE E CONVOGLIAMENTO POLVERI DALLE LINEE DI
MACINAZIONE
Per quanto concerne le polveri prodotte durante le attività di triturazione della plastica, sono previsti
e adottati sistemi di mitigazione:
Linea 1 lavorazione della plastica: il mulino è totalmente incapsulato con un box in lamiera
prefabbricato in modo da evitare la dispersione delle polveri e ridurre anche la rumorosità.
Dal box il materiale macinato viene prelevato per depressione all’interno di una centrifuga dotata di
un sistema automatico di insacco che abbassa ulteriormente la dispersione delle polveri in
atmosfera. L’aria prelevata dal box-mulino trascina le polveri generate e le convoglia in un impianto
di filtrazione a 49 maniche filtranti prima di immettere in atmosfera attraverso il punto E1.
Il punto di emissione è autorizzato alle emissioni in atmosfera secondo quanto previsto dall’art. 269
del Dlg.s 152/2006 e sottoposto a controlli periodici per la determinazione della concentrazione delle
polveri e il rispetto dei limiti previsti dal D.Lgs 152/06.
Linea 2 lavorazione della plastica: L’intera linea di triturazione è coperta da box prefabbricato in
lamiera che limita la dispersione delle polveri in atmosfera e l’impatto del rumore.
Tale linea sarà dotata di un sistema di aspirazione suddiviso in n° 4 linee separate che convogliano
in un unico camino E2, di cui:
1. una a servizio del mulino macinatore.
2. una a servizio del separatore magnetico a nastro e la coclea per la raccolta dei
materiali ferrosi.
3. una a servizio del separatore a correnti indotte.
4. un’ultima a servizio della coclea per la raccolta dell’alluminio.
Le emissioni di tutte le attività sopraindicate vengono convogliate in un sistema di filtrazione dotato
di 80 maniche filtranti e espulse in atmosfera dal camino denominato E2.
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Linea 3 lavorazione della plastica: come richiesto in sede di comitato la linea 3 sarà dotata di un
sistema di aspirazione e filtrazione a servizio del trituratore, del mulino e del serbatoio di carico della
trafila. L’impianto di filtrazione sarà dotato di n. 12 cartucce filtranti in tessuto poliestere aventi
ciascuna superficie filtrante pari a 10 mq con un grado totale di filtrazione pari al 99,4%.
2. VALUTAZIONE DEGLI IMPATTI IN ATMOSFERA E STUDIO DI RICADUTA DEGLI
INQUINANTI
Come già evidenziato nelle precedenti relazioni, nel caso in esame le azioni progettuali che possono
determinare una variazione delle attuali condizioni dell’atmosfera sono:
- produzione ed impatto da polveri convogliate in camini;
- emissioni atmosferiche inquinanti dai mezzi di trasporto e movimentazione dei rifiuti e dai due
gruppi elettrogeni installati nell’area A2.
Le azioni che possono comportare impatto sono relative alla fase di movimentazione del materiale,
al passaggio dei mezzi, di utilizzo dei gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica e di
utilizzo degli impianti di triturazione e compattazione.
Gli effetti più direttamente prodotti da questo impianto di recupero sono le emissioni di polveri.
Nel caso in esame non è possibile quantificare/discriminare l’apporto a priori di gas di scarico,
provenienti dai mezzi che trasportano e movimentano i rifiuti all’interno dell’impianto e dagli scarichi
dei due gruppi elettrogeni utilizzati per l’alimentazione elettrica dei macchinari; in ogni caso si ritiene
non particolarmente rilevante l’impatto dovuto alla gestione dell’impianto sulla qualità dell’aria.
Premesso quanto sopra, per lo studio degli inquinanti richiesto, prenderemo in esame le polveri
emesse dalle tre linee di macinazione.
Nella presente relazione si propone una valutazione teorica della dispersione delle polveri
generate dalle attività di macinazione dei rifiuti plastici dalla ditta Italplafer sulle tre linee di suddette,
basata sull’applicazione del “modello di tipo stazionario Gaussiano Plume”. Tale modello è
solitamente applicato a emissioni di gas o di particelle di dimensioni ridotte (es: max 10 µm). Nel
nostro caso, dato che le polveri sono prodotte da processi di macinazione meccanica, le particelle
risultanti saranno pesanti e dimensioni particellari non inferiori a 20 µm. Per questo motivo,
applicando questa teoria al nostro caso, avremo una importante sovrastima del fenomeno.
Tale modello di calcolo verrà applicato separatamente per ciascun camino al fine di determinare il
contributo in termini di emissione di ciascuno (determineremo la concentrazione massima e la
distanza rispetto al punto di emissione a cui questa si verifica), per poi sovrapporre gli effetti dei tre
camini verificandoli su alcuni punti che individueremo e considereremo “critici”.
2
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2.1 Ubicazione dei punti di emissione
Nella figura sottostante sono evidenziate le posizioni all’interno dello stabilimento dei tre camini in
esame :
E1
E1
E2
E2
E3
E3
Fig. 1 Localizzazione camini
Caratteristiche dei camini in esame:
Camino E1
hc= 5,50 m
Q= 6.500 Nmc/h = 7.309 mc/h (considerando una Tfumi=34°C)
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Camino E2
hc= 4,60 m
Q= 9.500 Nmc/h= 10.682,5 mc/h (considerando una Tfumi=34°C)
Camino E3
hc= 6,20 m
Q= 6.000 Nmc/h = 6.746,84 mc/h (considerando una Tfumi=34°C)
2.2 Applicazione del modello Gaussiano Plume
Tale modello può essere applicato per stime di prima approssimazione quando:
il suolo è privo di orografia significativa: il territorio in esame si presenta per lo più
pianeggiante
le sorgenti sono ciminiere che emettono in modo pressoché continuo inquinanti poco reattivi:
trattasi di camini che verranno impiegati per 12 h al giorno
parametri meteorologici presentano una variazione temporale abbastanza lenta
Nella foto è riportato un plume di una ciminiera per il quale possono essere distinte tre zone differenti:
Fig. 2 Caratterizzazione del plume
Nella foto è riportato un plume di una ciminiera per il quale possono essere distinte tre zone differenti:
Zona 1 (ascensionale) : Il plume esce verticale dalla sorgente per piegarsi sottovento con baricentro
orizzontale. Se h è l’altezza fisica del camino e hm è la quota del baricentro del plume, si definisce
plume rise: ∆h = hm-hc
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Zona 2 (dispersione senza interazione col suolo). Dopo il livellamento, il plume si dilata (più o meno
a seconda della turbolenza senza raggiungere il suolo).
Zona 3 (interazione col suolo). La parte bassa del plume giunge al suolo dove subisce una riflessione
totale o parziale a seconda del tipo di suolo e di inquinante.
Nel modello gaussiano plume i fumi emessi da una sorgente punto vengono:
trasportati dal vento nella direzione sottovento
dispersi in senso trasversale (y) e questa dispersione, di tipo gaussiano, è regolata dal
parametro σy
dispersi in senso verticale (z) e questa dispersione, di tipo gaussiano, è regolata dal
parametro σ z
In questi due parametri si vengono a riassumere tutte le interazioni che i fumi hanno con la
turbolenza.
La formula base del modello Gaussiano Stazionario, che descrive la concentrazione degli inquinanti
in funzione delle coordinate spaziali, è la seguente:
Dove:
Q= tasso di emissione (g/s)
U= La velocità media del vento (m/s) supposta costante in orizzontale e verticale
σz e σy= le deviazioni standard
hm= la quota di livellamento del plume
Consente di determinare la concentrazione dell’inquinante in un punto di coordinate (x,y,z)
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Effettuando ulteriori semplificazioni:
concentrazione solo al livello del suolo
si trascurano tutte le riflessioni tranne quella al suolo
concentrazione al suolo e sottovento alla sorgente
L’ equazione della concentrazione al suolo si riduce, quindi, ad una espressione assai semplice che
ha solo bisogno di definire, preventivamente, l’altezza effettiva della ciminiera e delle condizioni di
stabilità o di instabilità dell’atmosfera. Il valore della velocità del vento in quota invece verrà ottenuta
da dati statistici; nel caso in esame faremo riferimento ai dati relativi alle misurazioni sperimentali
effettuate nella stazione metereologica più prossima all’area in esame (Giulianova Porto) tra il
01/2013 - 04/2016 giornalmente dalle 7 alle 19 orario locale.
Stazione meteo
Zona Industriale
Colleranesco
Fig. 3 Localizzazione stazione meteo
Di seguito si riporta la tabella dei dati statistici presi in esame (fonte www.windfinder.com):
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Considerando le mediane dei valori registrati nell’anno otteniamo un valore della velocità media del
vento= 4 Kts= 7.4 Km/h= 2 m/s
2.3 Calcolo dell’innalzamento del pennacchio
Emissioni gassose con temperature vicine a quelle dell'atmosfera in cui si immettono e con una
velocità di emissione significativa possono essere trattate con i criteri di un effetto jet in un vento
incrociato. In tal caso, per la valutazione di Δh si può applicare l’ espressione di Briggs:
∆
= ,
Dove
Vs = velocità di uscita dei gas dalla ciminiera (m/s)
U = velocità del vento (m/s). Si considera la velocità dei dati statistici sopra riportati e quindi
pari a 2 m/s
D= diametro interno della ciminiera (m).
Per cui si avrà:
hm = hc+ ∆
(m)
Il calcolo verrà effettuato per ciascun camino, per cui:
CAMINO E1
Q=6.500 Nmc/h = 7.309 mc/h
D=0,30 m
Vs=28,7 m/s
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∆H1 = 1,5
28.7
0,3 = 6,46 m
2
hm1 = hc+ ∆ (m)= 5,50 + 6,46 = 11,96 m
CAMINO E2
Q= 9.500 Nmc/h = 10.682 mc/h
D= 0,45 m
Vs= 18,7 m/s
∆H2 = 1,5
18.7
0,45 = 6,31 m
2
hm2 = hc+ ∆ (m)= 4,60 + 6,31 = 10,91 m
CAMINO E3
Q= 6.000 Nmc/h = 6.746,84 mc/h
D= 0,35 m
Vs= 19,5 m/s
∆H2 = 1,5
19,5
0,35 = 5,11 m
2
hm3 = hc+ ∆ (m)=6,20 + 5,11 = 11,31 m
2.4 Calcolo della distanza a cui si verifica la concentrazione massima, della
concentrazione massima e della distanza a cui il pennacchio tocca il suolo
Sviluppi ulteriori del criterio di gaussiana applicata alla diffusione atmosferica dell’equazione di
Sutton consentono di ottenere semplici relazioni per il calcolo della concentrazione massima al
suolo, della distanza a qui tale massimo si verifica e del punto (in metri) a valle della emissione
secondo l’asse x, in cui il pennacchio tocca il suolo. Tale ultima equazione appare di uso immediato
per vedere e, nella zona ove noi vogliamo verificare l’inquinamento (ad esempio nell’applicazione di
casi di VIA) il pennacchio é arrivato al suolo o lo sta sorvolando (per quella specifica classe di
stabilita’ atmosferica, ovviamente)
Il problema è invece l’accurata scelta delle condizioni di stabilità atmosferica ossia delle classi di
Pasquill. Tali classi si possono desumere una volta che si abbia il valore del gradiente termico
ottenuto con i palloni sonda oppure, empiricamente, da semplici osservazioni visive del cielo
abbinate alla velocità del vento al suolo secondo al tabella seguente:
8
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Cons
Tabella 1 – Categorie di stabilità proposte da Pasquill – Fonte “Ecologia applicata” – Renato Vismara- Ed.
Hoepli
Nel caso in esame è stato considerato un valore del vento in quota derivante da dati statistici pari a
2 m/s. Considerando che la velocità del vento aumenta con la quota è possibile dedurre al suolo un
valore inferiore a 2 m/s ed entrare nella tabella con valori di velocità del vento al suolo <2. Definendo
un livello di insolazione moderato per l’area in esame la tabella restituisce classe A-B di stabilità
atmosferica .
Per i calcoli sarà considerata la classe A relativa a condizioni di forte instabilità per cui peggiorative.
A questo punto per ciascun camino è possibile determinare:
1. Distanza a cui si verifica la massima concentrazione
É la distanza per la quale il valore di:
=
e la c onc entrazione mas sima r elati va é data da:
√!
calcolando per gli hm ricavati per ciascun camino si ha:
"#1 = 8,45 m
"#2 = 7,71 m
"#3 = 7,99 m
Sapendo che :
σz= c*Xd +f
σy= aXb
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Per ciascun camino si ricava :
(
()* /*
+
$ %& = (
I coefficienti a,b,c,d, sono dati in funzione della classe di instabilità atmosferica considerata (Fonte
“Ecologia applicata” – Renato Vismara- Ed. Hoepli)
Calcoliamo i valori per la Classe A
a= 213
b= 0,894
c=459,7
d= 2,094
f= - 9,6
(Fonte “Ecologia applicata” – Renato Vismara- Ed. Hoepli)
sostituendo tali valori nella formula, la distanza a cui si raggiunge la massima concentrazione
dell’inquinante per ciascun camino è di:
X1max= 213 m
X2max= 209 m
X3max= 210 m
2. la massima concentrazione
Il valore di tale concentrazione è pari a :
. %& =
01
!/
!
2
Dove Q (portata dell’emissione) viene assunta pari al flusso di massa massimo corrispondente ad
un limite di concentrazione pari a 50 mg/Nmc (limite definito nell’allegato IV alla Parte V del dlgs
152/06).
I dati relativi ai tre camini sono i seguenti:
Q1= 0,325 Kg/h = 0,09 g/s
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Q2= 0,475 Kg/h = 0,13 g/s
Q3= 0,3 Kg/h = 0,083 g/s
Sapendo che
σy= aXb
"345 213 (0,213*6,789 = 53,45 :
"3;5 213 (0,209*6,789 = 52,55 :
"3<5 213 (0,210*6,789 = 52,77 :
"= 1
= 0.158
"34
"= 2
= 0.146
"3;
>? <
>@ <
= 0.151
Sostituendo si ottiene:
C1max= 0,011 mg/mc
C2max= 0,019 mg/mc
C3max= 0,011 mg/mc
pari alla concentrazioni massime dell’inquinante sui tre camini.
Dal dato si evince che si tratta di concentrazioni molto piccole considerando inoltre che, per
calcolarle, è stato assunto un valore del flusso di massa di gran lunga sovradimensionato e relativo
ad una concentrazione emessa per ogni camino pari al valore limite di 50 mg/Nmc come da Dls
152/06.
3. Distanza a cui il pennacchio tocca il suolo (touching the ground)
Il valore della distanza (in metri) discende dalla definizione di gaussiana dell’andamento della
concentrazione dell’inquinante nel pennacchio. Poiché il pennacchio si espande ad un certo punto,
come é ovvio, dovrebbe toccare il suolo. Avendo assunto che il suo comportamento é gaussiano
possiamo assumere che il toccare il suolo corrisponde a quando il valore del punto della curva
corrisponde al 10% del valore massimo centrale. Questo si ha a 2.15 _ ossia alla distanza alla quale
:
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"
=5
AB
;,4C
Quindi avremo:
"
=645
, E
"
44,8D
5
;,4C
=6;5
,FG
"
46,84
5
;,4C
=6<5
44,<4
5 C,;D
;,4C
(
$F = (
(
$F! = (
(
$FJ = (
F
+
F!
()*
+
FJ
+
*
− )*
− )*
*
/-
*
= HE
/-
/-
= HJ
= HK,
pari alle distanze a cui i tre pennacchi toccano rispettivamente il suolo.
2.5 Calcolo della concentrazione nei punti “critici”
Con i valori di cui sopra, il passo successivo consiste nel verificare dove tali concentrazioni massime
ricadono e i valori delle concentrazioni in punti definiti “critici” ubicati come da figura sottostante:
P1
P2
Figura 4 – Localizzazione delle concentrazioni massime – Classe A
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Nelle figure si evidenzia come i massimi per tutti e tre i camini interessino solo stabilimenti industriali
e comunque non recettori “sensibili”.
Nei punti P1 e P2, si registrerà la situazione peggiore poiché qui è possibile considerare una
sovrapposizione delle tre concentrazioni massime sopra calcolate.
Quindi si avrà un valore di concentrazione totale pari a :
.LMLN , N! = F, F
+ F, F H + F, F
= F. FK
P/ +
Volendo calcolare i valori presso i più prossimi ricettori sensibili (indicati con R1-R3 in figura si
ottiene:
Ricettore R1 (abitazione privata)
Contributo del camino E1
X1= 384 m
σz= c*Xd +f= 459.7 (0.384*;.689 − 9,6 = 52,35 :
σy= aXb = 213 (0.384*6.789 = 90,52 :
Sostituendo in
Ove Q= 0.09 g/s
hm1= 11,96 m
Si ottiene che
Q1R4 = 0,0029 :S/:T
Contributo del camino E2
X2= 404 m
σz= c*Xd +f= 459.7 (0.404*;.689 − 9,6 = 59,30 :
σy= aXb = 213 (0.404*6.789 = 94,72 :
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Sostituendo in
Ove Q= 0.13 g/s
hm2= 10,91 m
Si ottiene che
Q2R4 = 0,0036 :S/:T
Contributo del camino E3
X3= 428 m
σz= c*Xd +f= 459.7 (0.428*;.689 − 9,6 = 68,15 :
σy= aXb = 213 (0.428*6.789 = 99,74 :
Sostituendo in
Ove Q= 0.083 g/s
hm3= 11,31 m
Si ottiene che
Q3R4 = 0,0019 :S/:T
Sommando i tre contributi si ottiene che la concentrazione nel punto R1 è pari a:
.LMLU = F, FF!H + F, FFJE + F, FF H = F. FFVK
P/ +
Per quanto concerne i ricettori R2 ed R3 , è possibile affermare che trattasi di valori di concentrazioni
prossimi a quelli trovati per il ricettore R1 poiché le distanze dai camini sono pressochè simili
(nell’ordine di 390 - 400 m) .
Tali valori risultano comunque molto bassi nonostante alcune approssimazioni fatte nei calcoli
abbiamo determinato una sovrastima del fenomeno.
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I calcoli verranno replicati per la classe di stabilità B
a= 156
b= 0,894
c=108,2
d= 1,098
f= 2
(Fonte “Ecologia applicata” – Renato Vismara- Ed. Hoepli)
I valori di hm e "# a cui si verifica il massimo sono gli stessi per cui
"#1 = 8,45 m
"#2 = 7,71 m
"#3 = 7,99 m
hm1 = 11,96 m
hm2= 10,91 m
hm3= 11,31 m
(
$ %& = (
()* /*
+
sostituendo tali valori nella formula, la distanza a cui si raggiunge la massima concentrazione
dell’inquinante per ciascun camino è di:
X1max= 76,8 m
X2max= 68,76 m
X3max= 71,83 m
Il valore di tale concentrazione massima è pari a
. %& =
01
!/
!
2
Ricordando che:
Q1= 0,325 Kg/h = 0,09 g/s
Q2= 0,475 Kg/h = 0,13 g/s
Q3= 0,3 Kg/h = 0,083 g/s
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Sapendo che
σy= aXb
"345 156 (0,0768*6,789 = 15,73 :
"3;5 156 (0,06876*6,789 = 14,25 :
"3<5 156 (0,07183*6,789 = 14,81 :
"= 1
= 0,537
"34
"= 2
= 0,541
"3;
>? <
>@ <
= 0,539
Sostituendo si ottiene:
C1max= 0,04 mg/mc
C2max= 0,069 mg/mc
C3max= 0,041 mg/mc
pari alle concentrazioni massime dell’inquinante sui tre camini.
P1
P2
Figura 5 – Localizzazione delle concentrazioni massime – Classe B
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Come è evidente dalla fig. 5 le concentrazioni massime in questo caso, seppur più alte, ricadono
nelle immediate vicinanze dell’impianto in esame dove non ci sono ricettori sensibili.
Nei punti P1 e P2, volendo considerare la somma delle tre concentrazioni massime, sebbene non
perfettamente coincidenti, si avrà la situazione peggiore per cui:
.LMLN , N! = F, FK + F, FEH + F, FK = F.
P/ +
Volendo calcolare i valori presso il più prossimo ricettore sensibile R1 si ottiene:
Contributo del camino E1
X1= 384 m
σz= c*Xd +f= 108,2 (0.384*4.687 + 2 = 39,82 :
σy= aXb = 156 (0.384*6.789 = 66,30 :
Sostituendo in
Ove Q= 0.09 g/s
hm1= 11,96 m
Si ottiene che
Q1R4 = 0,0052 :S/:T
Contributo del camino E2
X2= 404 m
σz= c*Xd +f= 108,2 (0.404*4.687 + 2 = 42 :
σy= aXb = 156 (0.404*6.789 = 69,37 :
Sostituendo in
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Ove Q= 0.13 g/s
hm2= 10,91 m
Si ottiene che
Q2R4 = 0,0068 :S/:T
Contributo del camino E3
X3= 428 m
σz= c*Xd +f= 108,2 (0.428*4.687 + 2 = 44,61 :
σy= aXb = 156 (0.428*6.789 = 73,05 :
Sostituendo in
Ove Q= 0.083 g/s
hm3= 11,31 m
Si ottiene che
Q3R4 = 0,0039 :S/:T
Sommando i tre contributi si ottiene che la concentrazione nel punto R1 è pari a:
.LMLU = F, FF ! + F, FFEV + F, FFJH = F. F E
P/ +
Per i recettori R2 ed R3 vale quanto detto per la situazione in classe di stabilità A.
Concludendo è possibile affermare che sia in classe A che in classe B si registrano valori molto
bassi: in classe B, seppur tali valori risultino più elevati che in A, si verificano nelle immediate
vicinanze dell’impianto stesso.
Nei i ricettori “critici” le concentrazioni calcolate considerando i contributi di tutti e tre i camini hanno
valori anch’essi molto bassi.
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