IT201900018404A1

IT201900018404A1 - Wastewater treatment apparatus

Info

Publication number: IT201900018404A1
Application number: IT102019000018404A
Authority: IT
Inventors: Alex Bettinardi; Erik Köster; Matthias Horn
Original assignee: De Nora Water Tech Italy S R L
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-10
Also published as: EP4041689B1; EP4041689A1; US20220371934A1; WO2021069677A1

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“Apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue”

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE CAMPO DELL’INVENZIONE

L'invenzione si riferisce al campo del trattamento delle acque reflue e, in particolare, a un’apparecchiatura e a un metodo per il trattamento delle acque reflue.

CONTESTO DELL'INVENZIONE

Il trattamento delle acque reflue per migliorare la qualità dell’acqua trattata e riciclare l’acqua utilizzabile è fondamentale per il complessivo sforzo globale di diminuzione dell'inquinamento e preservazione di preziose risorse idriche.

Una varietà di circostanze e applicazioni possono concorrere alla contaminazione dell'acqua con inquinanti fisici, chimici e biologici. In generale, le acque reflue racchiudono: acque reflue urbane da comunità, note anche come acque di scarico, acque reflue provenienti da attività industriali, commerciali o agricole, e acque reflue domestiche da unità abitative, edifici per uffici o imbarcazioni. In quest'ultimo caso, le acque reflue possono includere acque nere e/o grigie.

Le acque nere indicano le acque reflue da servizi igienici, mentre le acque grigie comprendono le rimanenti acque reflue generate, ad esempio, da flussi senza contaminazione fecale provenienti da lavandini di cucina e bagno, docce, vasche da bagno, lavatrici, lavastoviglie e altri elettrodomestici per la pulizia.

In generale, l'apparecchiatura nota nell’arte per il trattamento delle acque reflue tipicamente fa uso di processi biologici. Questi processi richiedono un funzionamento continuo e personale addestrato. Inoltre, i processi biologici non sono efficienti in termini di tempo, dal momento che le sostanze organiche richiedono tempo per essere completamente metabolizzate dai microrganismi biologici attraverso la digestione aerobica.

Viene osservato che sulle imbarcazioni, se le acque nere e facoltativamente quelle grigie sono trattate a bordo, questo viene compiuto di solito usando processi biologici.

WO2015193416 divulga un impianto per il trattamento delle acque reflue che non richiede processi biologici ed è adeguato per il trattamento di acque nere e grigie a bordo delle imbarcazioni. L'impianto comprende tre principali unità di trattamento dell'acqua sequenziali, che impiegano rispettivamente uno o più filtri a nastro, uno o più filtri di micro o ultra-filtrazione, e un modulo di trattamento con ozono.

Tuttavia, gli inventori hanno osservato che la disposizione divulgata nella tecnica nota menzionata può causare bio-incrostazione del modulo di trattamento con ozono e/o dei sistemi a membrana, cosa che in pratica richiede l'installazione di grandi moduli di trattamento con ozono e ulteriori trattamenti terziari, come le membrane a osmosi inversa. Questo dà come risultato una portata d'acqua ridotta e tempi di trattamento più lunghi.

In generale, il trattamento delle acque reflue, indipendentemente dalla sua fonte e dalla sua posizione, deve tener conto di vincoli in termini di costi, spazio e tempo, così come delle normative riguardanti la qualità delle acque prima dello smaltimento. Di conseguenza, è desiderabile un’apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue con una impronta ridotta, in termini di costi ridotti e impatto ambientale ridotto.

Le considerazioni di cui sopra sono particolarmente rilevanti a bordo delle imbarcazioni, dove si applicano limiti di spazio severi e requisiti internazionali stringenti per lo scarico dell'acqua.

Di conseguenza, sarebbe desiderabile fornire un’apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue che superi i limiti della tecnica nota, in particolare un’apparecchiatura che combini impronta, costi e tempi di trattamento ridotti, con portata d'acqua e qualità dell’acqua trattata elevate, adeguata allo smaltimento diretto e/o al riutilizzo come acqua potabile o tecnica.

In aggiunta, sarebbe desiderabile fornire un’apparecchiatura per il trattamento diretto di acque nere e grigie a bordo di imbarcazioni che soddisfi i requisiti di scarico fuori bordo, e che riduca lo smaltimento della biomassa così generata.

Sarebbe anche desiderabile fornire un’apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue che non richieda un funzionamento continuo e/o processi biologici e/o capace di lavorare meglio dell’apparecchiatura nota nell'arte pur impiegando una quantità ridotta di sostanze chimiche.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Sotto un aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un’apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue comprendente i seguenti elementi: (i) un modulo di trattamento primario comprendente almeno un filtro di separazione dei solidi, (ii) un modulo di trattamento secondario comprendente almeno un'unità di micro-flottazione e almeno un'unità di trattamento di ossidazione posta a valle di detta almeno un'unità di micro-flottazione, (iii) un modulo di trattamento terziario che include almeno un’unità di filtrazione a membrana, e mezzi per fare fluire sequenzialmente le acque reflue da elemento (i) a elemento (ii), e poi a elemento (iii).

Ciascun modulo di trattamento primario, secondario e terziario può essere equipaggiato di almeno un ingresso di acque reflue e almeno un'uscita di acque reflue per consentire alle acque reflue di essere alimentate dentro e fuori da ogni modulo, rispettivamente prima e dopo la corrispondente fase di trattamento.

I moduli sono connessi idraulicamente l’uno con l’altro in sequenza diretta o indiretta. Resta di conseguenza inteso, qui e nel seguito, che moduli intermedi addizionali possono essere inseriti tra i moduli di trattamento primario, secondario e terziario senza allontanarsi dall'ambito di applicazione della presente invenzione.

Facoltativamente, uno qualsiasi o tutti i moduli di trattamento primario, secondario e terziario possono comprendere filtri automatizzati e auto-pulenti e/o possono essere connessi mediante mezzi che sono adeguati per un funzionamento in continuo.

Le acque reflue da trattare possono includere acque reflue industriali, agricole, municipali, o domestiche, come, senza limitazione, fanghi municipali, o le acque grigie e nere prodotte a bordo di imbarcazioni, come barche, navi, yacht, traghetti, piattaforme o chiatte o altri mezzi di trasporto per aria, terra o acqua.

Durante il funzionamento, il modulo di trattamento primario può essere connesso ad uno scarico di acque reflue o a una o più unità di raccolta di acque reflue connesse con detto scarico di acque reflue.

Ad esempio, a bordo delle imbarcazioni, il modulo di trattamento primario può essere connesso a due unità di raccolta delle acque reflue: un'unità di raccolta delle acque grigie e un'unità di raccolta delle acque nere che ricevono rispettivamente le acque grigie e nere prodotte a bordo. L'unità di raccolta delle acque grigie può essere un contenitore connesso con uno scarico di acque grigie dalla cucina, dalla cambusa, dagli alloggi e/o dalla lavanderia. L'unità di raccolta delle acque nere può essere un contenitore connesso con uno scarico di acque nere e di qualsiasi altra acqua grigia non convogliata all'unità di raccolta delle acque grigie.

Indipendentemente dalla loro applicazione, su terra o su imbarcazioni, le una o più unità di raccolta delle acque reflue possono essere adattate per funzionare per aspirazione e/o esse possono essere connesse al modulo di trattamento primario mediante mezzi adeguati per alimentare in maniera continua le acque reflue al modulo di trattamento primario.

Facoltativamente, un separatore d'olio può essere inserito a valle delle una o più unità di raccolta delle acque reflue e a monte del modulo di trattamento primario, cosa che può contribuire alla rimozione di benzina, gasolio, petrolio greggio, olio vegetale e altri tipi di olio presenti nell'acqua. Quando le acque reflue vengono alimentate nel modulo di trattamento primario, quest'ultimo effettua una separazione di solidi preliminare. Durante questa fase, una rimozione parziale di materia solida particellare presente nell'acqua da trattare, e priva di olio se è presente un separatore d'olio, viene ottenuta facendo fluire le acque reflue attraverso uno o più filtri di separazione di solidi. Tipicamente, è stato osservato che un numero di filtri di separazione di solidi compreso tra 1 e 5 funziona bene nell'esecuzione dell'invenzione.

Per filtro di separazione di solidi viene inteso un filtro meccanico o fisico adeguato per rimuovere solidi da sospensioni liquide.

Il filtro di separazione di solidi può essere scelto vantaggiosamente fra quelli conosciuti nel ramo capaci di abbattere la quantità di solidi sospesi totali (TSS, “Total Suspended Solids”) nel filtrato a valle, incluse sia la richiesta chimica di ossigeno (COD, “Chemical Oxigen Demand”) che la richiesta biochimica di ossigeno (BOD, “Biochemical Oxigen Demand”). Esempi non limitanti di filtri di separazione di solidi che possono essere utilizzati a questo fine sono filtri per gravità, centrifughe, idrocicloni, chiarificatori, filtri di linea, filtri a pressione, filtri auto-pulenti, filtri a vagli, filtropresse, filtri a disco, sistema a flottazione, filtropresse a centrifuga e/o filtri a nastro.

I filtri di separazione di solidi che sono stati osservati funzionare bene nell'esecuzione dell'invenzione sono filtropresse a centrifuga e/o filtri a nastro. Questi filtri possono avere il vantaggio di rimuovere la quantità di TSS dopo la fase di trattamento primario in una misura pari o superiore al 50%. Questi filtri possono anche consentire una parziale rimozione di oli liberi presenti nelle acque reflue.

A valle della fase di trattamento primario, le acque reflue vengono alimentate dal modulo di trattamento primario al modulo di trattamento secondario. Il modulo di trattamento secondario dell'apparecchiatura secondo l'invenzione comprende almeno un’unità di micro-flottazione a monte di almeno un’unità di trattamento di ossidazione.

L'almeno una unità di micro-flottazione comprende uno o più sistemi di micro-flottazione, che rimuovono ulteriormente la materia sospesa come olio o solidi dal filtrato.

In tipici sistemi di micro-flottazione, l’aria viene dissolta in acqua sotto pressione, e successivamente rilasciata sotto forma di microbolle, tipicamente di dimensioni di 10–80 μm, quando l'acqua pressurizzata viene rilasciata in un serbatoio di galleggiamento contenente acque reflue. Le microbolle, saturando l'acqua, aderiranno alla materia sospesa e la indurranno a galleggiare sulla superficie dove essa può quindi essere rimossa mediante una qualsiasi tecnica adeguata, come scrematura.

L'uso di almeno un'unità di micro-flottazione nel modulo di trattamento secondario può fornire una fase di pre-filtrazione migliorata, con il vantaggio di: (i) garantire un affluente costante alla(e) unità di trattamento di ossidazione, (ii) rimuovere i carichi di solidi e batteri che formano sostanze organiche solubili in ricircolo, (iii) ridurre i carichi di richiesta chimica di ossigeno alla(e) unità di trattamento di ossidazione di oltre l'80% di ingresso rispetto all’uscita dell'unità. Questo permette di ridurre il tempo di contatto nelle unità successive, in particolare nell'unità di trattamento di ossidazione, e conseguentemente di ridurre le loro dimensioni e il rischio di incrostazioni. L'unità di micro-flottazione, e il suo posizionamento rispetto alle altre unità, garantiscono un funzionamento dell'apparecchiatura esente da manutenzione ed economico in termini di costi e consentono una separazione altamente efficiente di solidi da liquidi.

Un numero di unità di micro-flottazione tra 1 e 4 è stato riscontrato funzionare bene nell'esecuzione dell'invenzione.

L'almeno una unità di trattamento di ossidazione rimuove inoltre elementi organici e inorganici residui dall’effluente della micro-flottazione tramite reazione con ozono, radicali idrossile e/o ipoclorito. L'unità contribuisce alla degradazione di molecole organiche a catena lunga e corta e di conseguenza evita la formazione di incrostazioni nell'unità di filtrazione a membrana situata a valle, nella fase di trattamento terziario.

Nel complesso, il modulo di trattamento secondario comprendente le unità di micro-flottazione e ossidazione può avere il vantaggio di rimuovere una quantità di TSS di ingresso di modulo rispetto a uscita di modulo in una misura uguale o superiore al 90%.

Secondo una forma di realizzazione dell’invenzione, il trattamento di ossidazione fa uso di ozono, perossido di idrogeno, ipoclorito o processi di ossidazione avanzati (AOP, “Advanced Oxidation Processes”). Questi ultimi possono garantire tempi di reazione ridotti.

I trattamenti di ossidazione sopra possono essere effettuati da soli o in combinazione. In alcuni casi, l'ipoclorito può essere generato tramite mezzi elettrochimici in un modulo di elettroclorazione, oppure può essere aggiunto come ipoclorito sfuso.

Tra i possibili AOP, gli inventori hanno riscontrato che i seguenti trattamenti, presi da soli o in combinazione, funzionano particolarmente bene nell'esecuzione dell'invenzione: trattamento con ozono e ipoclorito, trattamento con ozono e perossido di idrogeno o un trattamento con processo Fenton.

Altri AOP, come processi che includono perossido di idrogeno e luce ultravioletta (UV), ozonizzazione e UV, Photo-Fenton od ossidazione fotocatalitica (ad esempio con ossido di titanio), sono stati trovati meno efficaci, probabilmente a causa di un non ottimale assorbimento di luce dalla luce UV nelle acque reflue in questo stadio di trattamento.

Nell'unità di trattamento di ossidazione, in presenza di un trattamento con ozono, l'ozono può essere iniettato in stadi multi-iniezione, per un processo di ossidazione più efficace.

Un numero di unità di trattamento di ossidazione tra 1-4 è stato riscontrato funzionare particolarmente bene nell'esecuzione dell'invenzione.

L'apparecchiatura secondo l'invenzione può facoltativamente comprendere un’unità di trattamento di fanghi connessa al modulo di trattamento secondario da mezzi per convogliare i fanghi.

L’unità di trattamento dei fanghi processa il sottoprodotto residuo, semisolido dell'unità di micro-flottazione mediante riduzione o essiccazione del contenuto di acqua dei biosolidi presenti nei fanghi. I fanghi possono essere trattati secondo tecniche convenzionali, come addensamento, disidratazione o essiccazione di fanghi. Come esempio non limitante, l’unità di trattamento di fanghi può includere uno o più filtropresse, filtri a vuoto, presse a nastro, camere di essiccazione, centrifughe, addensanti per gravità, essiccatori diretti, essiccatori indiretti e sistemi di essiccazione a modalità combinata. Dopo il trattamento, i fanghi essiccati possono essere smaltiti (ad esempio, seppelliti sottoterra in una discarica sanitaria o inceneriti) o riutilizzati in differenti applicazioni, come applicazioni su terreni agricoli (come fertilizzanti, ammendanti, o sostituti del suolo). Il trattamento dei fanghi può ridurre vantaggiosamente il volume dei sottoprodotti del trattamento secondari fino al 50% e stabilizzare il loro contenuto organico.

L’effluente dal modulo di trattamento secondario viene alimentato nel modulo di trattamento terziario che comprende almeno un'unità di filtrazione a membrana.

La fase di trattamento terziario garantisce acque estremamente basse in solidi sospesi, torbidità e nutrienti dell’acqua trattata, così come COD e BOD. In combinazione con la prima e la seconda fase di trattamento, il trattamento terziario fornisce una produttività migliorata e una capacità migliorata per trattare l'intero flusso di concezione.

La filtrazione a membrana può comprendere, senza limitazione, microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa, così come loro combinazioni.

Secondo una forma di realizzazione, l'unità di filtrazione a membrana può comprendere una o più unità di ultrafiltrazione. Ogni unità di ultrafiltrazione può comprendere una membrana di ultrafiltrazione avente una dimensione dei pori compresa approssimativamente tra 0,002 e 0,1 micron, un cut-off di peso molecolare (MWCO, “Molecular Weight Cut Off”) compreso approssimativamente tra 10000 e 100000 dalton, e una pressione di esercizio compresa approssimativamente tra 200 e 700 kPa.

La membrana di ultrafiltrazione può essere fatta di qualsiasi materiale adeguato, come polimeri, ceramica, metalli e loro leghe, o materiali compositi come il carburo di silicio.

Quest'ultimo può vantaggiosamente fornire BOD e rimozione di coliforme fecale migliorate.

Il modulo di trattamento terziario può avere il vantaggio di rimuovere la quantità di TSS rispetto all’affluente di sistema in una misura pari o superiore al 95%.

Per il processo di ultrafiltrazione possono essere utilizzate differenti concezioni di modulo come concezioni tubolari, a fibra cava, ad avvolgimento a spirale, a piastra e telaio.

Facoltativamente, il modulo di trattamento terziario può comprendere almeno un filtro a osmosi inversa o un'unità di nanofiltrazione a valle del trattamento di ultrafiltrazione.

Le membrane di nano-filtrazione o a osmosi inversa (RO, “Reversed Osmosis”) sono utilizzate per applicazioni avanzate post-trattamento delle acque reflue dove è necessario un permeato di alta qualità.

Facoltativamente, il modulo di trattamento terziario può comprendere inoltre almeno un’unità di disinfezione UV a valle dell'almeno una unità di filtrazione a membrana.

Questa fase di disinfezione UV può essere vantaggiosamente utilizzata per evitare la bioincrostazione prima dello scarico: su imbarcazioni, ad esempio, una bioincrostazione può verificarsi lungo il percorso prima dello scarico fuori bordo.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione, l'apparecchiatura secondo l'invenzione è caratterizzata dal fatto che i solidi sospesi totali rimossi dalle acque reflue a valle di detto ingresso di unità di micro-flottazione rispetto a uscita sono uguali a o superiori all'80%, preferibilmente uguali o superiori al 90%; e/o i solidi sospesi totali rimossi dalle acque reflue a valle di detto modulo di trattamento secondario, ingresso rispetto a uscita, sono uguali a o superiori al 90% ed è preferibilmente uguali a superiori al 95%; e/o i solidi sospesi totali rimossi dalle acque reflue a valle di detto modulo di trattamento terziario sono uguali o superiori al 95% rispetto all'intero affluente di sistema, e sono preferibilmente uguali o superiori al 98%.

In tutte le forme di realizzazione precedentemente descritte qui, l'apparecchiatura può facoltativamente funzionare in continuo usando mezzi di connessione e pompe di alimentazione appropriati.

Sotto un altro aspetto, l'invenzione si riferisce a un metodo per il trattamento delle acque reflue da eseguire nell'apparecchiatura precedentemente descritta qui, e comprendente il trattamento delle acque reflue alimentandole sequenzialmente attraverso il modulo di trattamento primario, quello secondario e quello terziario tramite mezzi per l'alimentazione delle acque reflue.

Secondo una forma di realizzazione, il metodo viene effettuato su una imbarcazione e comprende la fase successiva addizionale di scarico fuori bordo delle acque reflue trattate, vale a dire l’effluente, o permeato, dal modulo di trattamento terziario.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione, il metodo secondo l'invenzione comprende la fase successiva addizionale di riciclo di almeno parte delle acque reflue trattate come acqua tecnica.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione, il metodo secondo l'invenzione comprende la fase successiva addizionale di riciclo di almeno parte dell’acqua trattata dal modulo di trattamento terziario, o permeato, come acqua potabile, a condizione che il modulo di trattamento terziario comprenda almeno un filtro a osmosi inversa o un'unità di nanofiltrazione a valle dell'unità di ultrafiltrazione.

Facoltativamente, nel metodo secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedentemente descritte qui, le acque reflue possono essere alimentate sequenzialmente a e da ciascun detto modulo di trattamento primario, secondario e terziario in un modo continuo.

L'apparecchiatura e il metodo precedentemente descritti qui forniscono il vantaggio di precedere qualsiasi trattamento biologico, cosa che influisce sul costo e sull'efficienza dell'apparecchiatura di trattamento delle acque reflue, ed evita di doversi occupare dello smaltimento di fanghi biologici.

Grazie al tipo di unità utilizzate, e al loro posizionamento reciproco, l'apparecchiatura secondo l'invenzione esibisce una impronta ridotta e una qualità dell’acqua a valle del trattamento molto elevata. Ad esempio, quando fatta funzionare a bordo di imbarcazioni, l'apparecchiatura rivendicata consente di purificare l'acqua per un riutilizzo in svariati scopi. In aggiunta, o in alternativa, essa consente di scaricare fuoribordo in conformità con gli standard internazionali e le normative locali. In particolare, l'apparecchiatura secondo l'invenzione può essere concepita per soddisfare i severi requisiti di scarico della Risoluzione del Comitato per la protezione dell'ambiente marino (MEPC) 227 (64) - 2016 (incluso 4.2), nota anche come Standard Helcom, vale a dire lo standard dell'Organizzazione marittima internazionale per l'area speciale Mar Baltico e Alaska GP 20132015-2019.

In aggiunta, grazie alla scelta specifica e alla disposizione delle unità, l'apparecchiatura secondo l'invenzione garantisce una qualità dell’acqua a valle del trattamento molto alta e una portata elevata nel tempo, in quanto essa impedisce vantaggiosamente la bioincrostazione delle unità, che possono pertanto operare in un modo efficiente. Questo consente di ridurre il loro numero e/o le loro dimensioni per qualsiasi dato obiettivo di ingresso/uscita, rispetto all'apparecchiatura non biologica nota nell'arte.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L'invenzione può essere compresa facendo riferimento alla descrizione precedente presa congiuntamente alle figure allegate.

La figura 1 mostra schematicamente un'apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue, secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

La Figura 2 mostra schematicamente un'apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue, secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DEI DISEGNI

Le figure devono essere intese come illustrazioni schematiche dell’invenzione: il numero di parti mostrate qui e/o le loro relative dimensioni e proporzioni non sono raffigurate fedelmente, ma disposte e dimensionate solamente per scopi di chiarezza e convenienza.

Nelle figure seguenti, numeri di riferimento identici indicano parti che effettuano la stessa o sostanzialmente la stessa funzione.

La figura 1 illustra un'apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue comprendente i seguenti elementi: un modulo di trattamento primario (100) che effettua una separazione di solidi preliminare, un modulo di trattamento secondario (200) che effettua una ulteriore separazione di solidi tramite micro-flottazione e un trattamento di ossidazione, e un modulo di trattamento terziario (300) che effettua un trattamento post-filtrazione, noto anche come raffinamento. Viene anche mostrata un’unità opzionale di raccolta delle acque reflue (400), collegabile con uno scarico delle acque reflue. L'unità opzionale (400) e i moduli (100, 200, 300) sono connessi sequenzialmente, rispettivamente, mediante mezzi (401, 101, 201). Questi possono essere condutture o tubazioni adeguate per far scorrere sequenzialmente acque reflue da un elemento al successivo. Le acque reflue da trattare entrano nell'apparecchiatura attraverso i mezzi (010) e vengono scaricate dopo la fase di trattamento terziario attraverso la conduttura (301).

La figura 2 illustra una forma di realizzazione dell'apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue che può essere vantaggiosamente utilizzata, ad esempio, a bordo di imbarcazioni. L'unità di raccolta delle acque reflue (400) è costituita da un'unità di raccolta delle acque grigie (410) e un'unità di raccolta delle acque nere (420) connesse rispettivamente con uno scarico di acque grigie e uno scarico di acque nere attraverso mezzi (011, 012).

Entrambe le unità di raccolta (410, 420) sono connesse nell’unità di separazione di solidi (110), contenente uno o più filtri di separazione di solidi, del modulo di trattamento primario (100). L’unità di separazione di solidi (110) è connessa all’unità di micro-flottazione (210), che a sua volta alimenta l’effluente all’unità di trattamento di ossidazione (220) del modulo di trattamento secondario (200). Quest'ultimo è connesso ad un'unità di filtrazione a membrana (310) situata a monte di un filtro ad osmosi inversa (320), del modulo di trattamento terziario (300). Dopo il trattamento terziario, l’acqua purificata può essere scaricata fuori bordo tramite mezzi appropriati (321) o riutilizzata come acqua tecnica o potabile. L'unità di micro-flottazione (210) può essere ulteriormente connessa a un’unità opzionale di trattamento dei fanghi (230) per ridurre il contenuto di acqua nei fanghi, per facilitarne la loro manipolazione e il loro smaltimento.

Nel contesto della presente domanda, il termine "modulo" o "elemento" non viene inteso necessariamente significare un involucro fisico contenente una o più unità che effettuano compiti specifici per il trattamento delle acque reflue. I termini possono anche riferirsi ad uno spazio fisico in cui un'unità, o un insieme di unità di tipo uguale o differente, sono situate, ed effettuano i compiti descritti in connessione a questo “modulo” o “elemento”. Il "modulo" o "elemento" può essere costituito dalla singola unità o da un insieme di unità interconnesse.

I seguenti esempi sono inclusi per dimostrare modi particolari di riportare l'invenzione alla pratica, la cui praticabilità è stata ampiamente verificata nell'intervallo di valori rivendicato.

Dovrebbe essere apprezzato dai tecnici del ramo che l’apparecchiatura, le composizioni e le tecniche divulgate nel seguito rappresentano apparecchiature, composizioni e tecniche scoperte dall'inventore per funzionare bene nella pratica dell'invenzione; tuttavia, i tecnici del ramo dovrebbero, alla luce della presente divulgazione, rendersi conto che molti cambiamenti possono essere apportati nelle forme di realizzazione specifiche che sono divulgate, e continuare a ottenere un risultato uguale o similare senza allontanarsi dall'ambito di applicazione dell'invenzione.

ESEMPIO

Un’apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue è stata installata su una nave da crociera per il trattamento delle acque nere e grigie in una quantità di 1000 metri cubi al giorno.

L'apparecchiatura comprendeva un'unità di raccolta delle acque reflue che riceve acque nere e acque grigie da serbatoi a doppio fondo di navi e che consisteva in un contenitore di acque nere e un contenitore di acque grigie. Ogni contenitore è stato connesso al modulo di trattamento primario mediante pompe di alimentazione che alimentano l'acqua da trattare a due filtri di separazione di solidi del tipo filtropresse a centrifuga, con maglie di 250 micron.

L’acqua effluente dall’unità di separazione dei solidi ha presentato una riduzione della quantità di TSS del 50% e ha subito la fase di trattamento secondario. L’effluente è stato convogliato a 4 unità di micro-flottazione, ciascuna unità essendo in grado di trattare 10 metri cubi all'ora, e quindi a un'unità di trattamento di ossidazione. L'unità di ossidazione ha effettuato una multi-iniezione di ozono e ipoclorito.

Dall'unità di ossidazione, l'acqua effluente è stata convogliata al trattamento terziario: essa è stata diretta in un'unità di ultrafiltrazione comprendente membrane ceramiche e un'unità di nano-filtrazione.

L'apparecchiatura è stata fatta funzionare per 4 mesi con una portata di produttività di 40 metri cubi all'ora.

Non è stata osservata alcuna incrostazione della membrana di ultrafiltrazione e i TSS rimossi dalle acque reflue sono stati misurati essere > 99% a valle del modulo di trattamento secondario e terziario, e 99% a valle del modulo di trattamento terziario.

Le acque reflue trattate sono state analizzate e le prestazioni per quanto riguarda la presenza di contaminanti comuni è riportata in Tabella 1.

TABELLA 1

La descrizione precedente non deve essere intesa come limitante l'invenzione, che può essere utilizzata secondo differenti forme di realizzazione senza discostarsi dai suoi ambiti di applicazione, e la cui estensione è definita esclusivamente dalle rivendicazioni allegate.

In tutta la descrizione e tutte le rivendicazioni della presente domanda, il termine "comprendere" e sue varianti come "comprendente" e "comprende" non sono intesi escludere la presenza di altri elementi, componenti o fasi di processo addizionali.

La discussione di documenti, atti, materiali, dispositivi, articoli e simili è inclusa in questa descrizione specifica al solo scopo di fornire un contesto per la presente invenzione. Non viene suggerito o rappresentato che una qualsiasi o tutte queste materie abbiano formato parte della base della tecnica nota o siano state conoscenze generali comuni nel campo pertinente alla presente invenzione prima della data di priorità di ciascuna rivendicazione di questa domanda.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un’apparecchiatura per il trattamento delle acque reflue comprendente i seguenti elementi: (i) un modulo di trattamento primario comprendente almeno un filtro di separazione dei solidi; (ii) un modulo di trattamento secondario comprendente almeno un'unità di microflottazione e almeno un'unità di trattamento di ossidazione posta a valle di detta almeno un'unità di micro-flottazione; (iii) un modulo di trattamento terziario che include almeno un'unità di filtrazione a membrana; detta apparecchiatura essendo dotata di mezzi per fare scorrere in maniera sequenziale le acque reflue da elemento (i) a (iii).
2. L’apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 in cui l'almeno una unità di trattamento di ossidazione comprende almeno un modulo di trattamento a ozono, un modulo di trattamento al perossido di idrogeno, un modulo di processo di ossidazione avanzato, o un modulo di elettroclorazione, presi da soli o in combinazione.
3. L’apparecchiatura secondo la rivendicazione 2 in cui l’almeno una unità di trattamento di ossidazione comprende un modulo di processo di ossidazione avanzato e in cui detto modulo di processo di ossidazione avanzato effettua uno qualsiasi dei seguenti processi chimici, presi da soli o in combinazione: trattamento con ozono e ipoclorito, trattamento con ozono e perossido di idrogeno o un trattamento con processo Fenton.
4. L’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 in cui l'almeno una unità di filtrazione a membrana comprende una o più unità di ultrafiltrazione.
5. L’apparecchiatura secondo la rivendicazione 4 in cui detto modulo di trattamento terziario comprende inoltre almeno un filtro a osmosi inversa o unità di nano-filtrazione a valle di dette una o più unità di ultrafiltrazione.
6. L’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui detto modulo di trattamento terziario comprende inoltre almeno un'unità di disinfezione UV a valle di detta almeno un'unità di filtrazione a membrana.
7. L’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 comprendente inoltre un'unità di trattamento dei fanghi connessa a detto modulo di trattamento secondario mediante mezzi per convogliare fanghi da detto modulo di trattamento secondario in detta unità di trattamento dei fanghi.
8. L’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti che comprende inoltre - almeno un’unità di raccolta delle acque reflue collegabile con uno scarico delle acque reflue e situata a monte di detto modulo di trattamento primario; - mezzi per far fluire acque reflue da detta almeno un’unità di raccolta delle acque reflue a detto modulo di trattamento primario.
9. L’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui i solidi sospesi totali rimossi dalle acque reflue a valle di detto modulo di trattamento secondario sono pari o superiori al 90%, calcolati rispetto ai valori all’ingresso del modulo di trattamento secondario verso quelli in uscita dal modulo di trattamento secondario.
10. L’apparecchiatura secondo la rivendicazione 9 in cui i solidi sospesi totali rimossi dalle acque reflue a valle di detto modulo di trattamento terziario sono pari o superiori al 95% rispetto al contenuto totale di solidi sospesi nell’acqua da trattare prima del modulo di trattamento primario.
11. Un metodo per il trattamento delle acque reflue in un’apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10 comprendente il trattamento in maniera sequenziale delle acque reflue attraverso detto modulo di trattamento primario, detto modulo di trattamento secondario, e detto modulo di trattamento terziario.
12. Il metodo secondo la rivendicazione 11 in cui il metodo viene effettuato su un’imbarcazione e comprende la fase successiva addizionale di scarico fuori bordo delle acque reflue trattate a valle di detto modulo di trattamento terziario.
13. Il metodo secondo la rivendicazione 11 che comprende la fase successiva addizionale di riciclo di almeno parte delle acque reflue trattate a valle di detto modulo di trattamento terziario come acqua tecnica.
14. Il metodo secondo la rivendicazione 11 comprendente la successiva fase addizionale di riciclo di almeno parte delle acque reflue trattate a valle di detto modulo di trattamento terziario come acqua potabile, in cui detto modulo di trattamento terziario comprende almeno un filtro a osmosi inversa o unità di nano-filtrazione a valle di detta unità di ultrafiltrazione.
15. Il metodo secondo la rivendicazione 11 in cui le acque reflue sono alimentate in maniera sequenziale a e da ciascuno di detto modulo di trattamento primario, secondario e terziario in un modo continuo.