IT202000007630A1

IT202000007630A1 - Metodo e sistema per il trattamento di liquidi di scarico

Info

Publication number: IT202000007630A1
Application number: IT102020000007630A
Authority: IT
Inventors: Marco Giglioli
Original assignee: Lmg Green S R L
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-09
Also published as: EP3892348A1

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

?Metodo e sistema per il trattamento di liquidi di scarico?

La presente invenzione ha per oggetto un metodo e un sistema per il trattamento di liquidi di scarico. Il campo di applicazione della presente invenzione ? relativo al trattamento delle acque reflue industriali provenienti dai residui dei processi quali vernici, lubrorefrigeranti, prodotti utilizzati nei lavaggi delle serigrafie, ecc.

Attualmente, le industrie che producono acque di processo possono procedere in due modi differenti: lo smaltimento attraverso societ? certificate, con costi che incrementano di giorno in giorno, oppure il trattamento dell?acqua esausta per ottenere la separazione dagli inquinanti.

Tra i sistemi industriali pi? utilizzati troviamo i floculatori, sistemi chimicofisici che attraverso reagenti chimici aggregano in fiocchi l?inquinante e lo separano tramite filtrazione. Ad esempio, vengono aggiunti additivi in polvere, tipo polielettroliti. Ci? comporta costi addizionali.

Un altro tipo di sistemi utilizzati sono gli evaporatori, sistemi che tramite distillazione in regime di sottovuoto (depressione) spinto separano l?acqua dall?inquinante tramite condensazione dei vapori d?acqua. Dovendo lavorare in sottovuoto, tali sistemi non raggiungono mai le temperature di sterilizzazione.

Il problema principale che affligge i sistemi sopra descritti ? il fatto che le acque ricavate mediante tali trattamenti non posseggono i requisiti necessari per essere smaltite nelle reti fognarie. Pertanto, anche se separate dagli inquinanti principali, mantengono al loro interno sostanze, principalmente idrocarburi, che costringono a procedere al loro smaltimento.

In pi?, non ? possibile intervenire durante il processo per effettuare intercettazioni e/o separazioni.

Esiste un processo di tipo noto che permette un trattamento delle acque reflue con risultati soddisfacente, l?osmosi. Tale microfiltrazione, per?, ha una resa molto bassa, basti pensare che ogni 10 litri di acqua trattata con osmosi, vengono prodotti 2 litri di acqua fognabile e 8 litri di scarto. Inoltre, tale trattamento ? utilizzabile soltanto se l?inquinante ? presente in quantit? minori del 20%.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione ? quello di proporre un metodo e un sistema per il trattamento di liquidi di scarico, che superino gli inconvenienti sopra menzionati della tecnica nota. In particolare, ? scopo della presente invenzione proporre un metodo e un sistema per il trattamento di liquidi di scarico, che consentano di ottenere acqua avente caratteristiche microbiologiche e chimico-fisiche idonee allo smaltimento nella rete fognaria o al riutilizzo, senza vincoli legati alla percentuale di sostanze inquinanti presenti.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo e un sistema per il trattamento di liquidi di scarico, comprendenti le caratteristiche tecniche esposte in una o pi? delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un metodo e un sistema per il trattamento di liquidi di scarico, come illustrato negli uniti disegni in cui:

? la figura 1 illustra una vista schematica di un sistema per il trattamento di liquidi di scarico, secondo la presente invenzione; ? la figura 2 illustra un dettaglio (colonna) del sistema di figura 1, in vista frontale.

Con riferimento alle figure, con il numero 1 ? indicato un sistema per il trattamento di liquidi di scarico.

In particolare, con liquidi di scarico si intendono le cosiddette acque reflue, ossia acque utilizzate all?interno di processi industriali che vengono rese non idonee a essere immesse nella rete fognaria o ad essere riutilizzate da sostanze inquinanti collezionate durante detti processi. Pi? specificamente, le acque reflue si compongono di acqua e sostanze inquinanti. Queste ultime sono sostanzialmente di due tipologie: inquinanti sotto forma di particelle solide o semi-solide, ad esempio residui di vernice, e inquinanti sotto forma di solventi, come ad esempio gli idrocarburi.

Il sistema 1 comprende mezzi di riscaldamento 2 di detti liquidi di scarico. In particolare, i liquidi di scarico sono contenuti in un vano di riscaldamento 3 in modo tale da essere riscaldati e portati ad evaporazione. Tale riscaldamento comporta la generazione di vapori di un primo o di un secondo tipo. I vapori del primo tipo derivano dall?evaporazione dell?acqua presente nei liquidi di scarico; i vapori del secondo tipo derivano dall?evaporazione delle sostanze inquinanti. In particolare, i vapori del secondo tipo derivano dall?evaporazione dei solventi, ad esempio idrocarburi, presenti nei liquidi di scarico.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, i mezzi di riscaldamento 2 comprendono un evaporatore 13. Ad esempio, l?evaporatore 13 ? un bollitore. Il vano di riscaldamento 3 ? situato nell?evaporatore 13. Preferibilmente, l?evaporatore 13 comprende anche una camicia 19 in cui scorre un fluido di riscaldamento per riscaldare i liquidi di scarico mediante scambio di calore. Preferibilmente, la camicia 19 si sviluppa almeno in parte attorno al vano di riscaldamento 3. Preferibilmente, il fluido di riscaldamento ? olio diatermico. Preferibilmente, la pressione all?interno del vano di riscaldamento 3 ? maggiore o uguale a quella atmosferica. In particolare, la pressione si attesta intorno a quella atmosferica. Ad esempio, la pressione non supera 0.4 bar.

In tal modo, si pu? operare in condizioni nominali per l?evaporazione dei componenti presenti nei liquidi di scarico. Nel caso dell?acqua, ? noto che questa evapora sostanzialmente a 100?C in condizioni nominali. Operare in queste condizioni consente di ottenere acqua sterilizzata, a differenza delle soluzioni note che, operando in depressione, ottengono l?evaporazione dell?acqua a temperature inferiori a quella nominale.

Il sistema 1 comprende un primo canale 4 e un secondo canale 5, rispettivamente per i vapori del primo e del secondo tipo. Tali canali 4,5 sono disposti a valle dei mezzi di riscaldamento 2 e sono selettivamente comunicanti con essi.

La comunicazione selettiva tra i canali 4,5 e i mezzi di riscaldamento 2 avviene mediante mezzi di abilitazione 7. Preferibilmente, i mezzi di abilitazione 7 comprendono almeno una valvola di scambio 18, vantaggiosamente a due vie. Preferibilmente, detta valvola 18 ? una elettrovalvola.

Il sistema 1 comprende mezzi di acquisizione 6 di un parametro identificativo che permetta di distinguere tra i vapori del primo e del secondo tipo.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, i mezzi di acquisizione 6 comprendono un primo sensore di temperatura 15 vantaggiosamente posto a valle o in corrispondenza dei mezzi di riscaldamento 2. Opportunamente il primo sensore 15 si trova all?interno del primo evaporatore 13 e agisce sui vapori generati per rilevarne la temperatura. In questo caso, il parametro identificativo ? la temperatura dei vapori generati.

In particolare, l?acqua e le sostanze inquinanti presenti nei liquidi di scarico presentano temperature nominali di evaporazione differenti. Pertanto, in funziona della temperatura rilevata dal primo sensore 15, ? possibile identificare il tipo di vapori.

In particolare, il primo sensore 15 ? configurato per rilevare la temperatura dei vapori in una zona specifica dei mezzi di riscaldamento 2.

Il sistema 1 comprende mezzi di confronto 8 del parametro con un range di valori preimpostato per comandare i mezzi di abilitazione 7 in modo tale da abilitare il corretto canale 4,5 in funzione del tipo di vapori generati. Ad esempio, i mezzi di confronto 8 sono disposti all?interno di una centralina.

In particolare, i mezzi di confronto 8 comandano i mezzi di abilitazione 7 in modo tale da:

? se il parametro ? all?interno del range, abilitare la comunicazione tra il primo canale 4 e i mezzi di riscaldamento 2;

? se il parametro ? al di fuori del range, abilitare la comunicazione tra il secondo canale 5 e i mezzi di riscaldamento 2.

Nel caso in cui il parametro identificativo sia la temperatura dei vapori generati, detta T1 la temperatura di evaporazione dell?acqua alla pressione p1, il range di valori preimpostato varia preferibilmente di ? 1 ?C rispetto a T1. Pi? preferibilmente, il range di valori varia di 0.5 ?C rispetto a T1.

Ad esempio, considerando una condizione di pressione sostanzialmente atmosferica, l?acqua evapora alla temperatura di sostanzialmente 100 ?C. Di conseguenza, il range impostato varia da 99 ?C a 101 ?C. Pi? preferibilmente, il range varia da 99.5 ?C a 100.5 ?C.

Infatti, le sostanze inquinanti sotto forma di solventi presenti nei liquidi di scarico presentano temperature di evaporazione che, in condizioni nominali, sono o inferiori o superiori al range preimpostato.

Preferibilmente, il sistema 1 comprende un secondo sensore di temperatura agente sul fluido di riscaldamento. I mezzi di confronto 8 comandano i mezzi di riscaldamento 2 in modo tale da regolare la temperatura del fluido di riscaldamento in funzione della temperatura dei vapori acquisita dal primo sensore.

Infatti, qualora la temperatura del fluido di riscaldamento fosse troppo alta, i vapori generati presenterebbero una elevata vorticosit? identificabile in sbalzi di temperatura letti dal primo sensore. In tal caso, i mezzi di confronto 8 comandano i mezzi di riscaldamento 2 in modo tale da abbassare la temperatura del fluido di riscaldamento.

Preferibilmente, i mezzi di riscaldamento 2 comprendono una colonna 10 attraversata dai vapori generati all?interno del vano di riscaldamento 3. La colonna 10 comprende una sezione di ingresso 10a comunicante con il vano di riscaldamento 3 e una sezione di uscita 10b selettivamente comunicante con i due canali 4,5.

Preferibilmente, il primo sensore 15 ? disposto in corrispondenza della sezione di uscita 10b per rilevare la temperatura dei vapori transitanti in questa zona.

Preferibilmente, la colonna 10 comprende una camicia 16 attraverso cui scorre un fluido di raffreddamento in modo tale da raffreddare parzialmente i vapori generati. Infatti, se nei liquidi di scarico sono presenti inquinanti sotto forma di particelle solide o semi-solide, cosiddetti residui, con l?evaporazione questi residui sono trascinati dai vapori. Generando uno shock termico nei vapori mediante un parziale raffreddamento, si ottiene la precipitazione di questi trascinamenti.

Preferibilmente, all?interno della camicia 16 ? disposta una serpentina conformata in modo tale che avvenga la precipitazione dei residui, ma non la condensazione dei vapori.

Preferibilmente, i mezzi di riscaldamento 2 comprendono una uscita 14 per i residui precipitati. Preferibilmente, tale uscita 14 ? disposta nell?evaporatore 13.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, il sistema 1 comprende un condensatore 9 interposto tra i mezzi di riscaldamento 2 e i due canali 4,5. Preferibilmente, il condensatore ? del tipo ad aria. In particolare, il condensatore 9 ? in comunicazione di fluido con la colonna 10.

La valvola di scambio 18 tra il primo e il secondo canale 4,5 ? posta a valle del condensatore 9. In questo modo, sia i vapori del primo tipo sia i vapori del secondo tipo sono condensati dal condensatore 9. Successivamente, i prodotti di condensazione sono smistati nel corretto canale 4,5 dalla valvola in base al comando ricevuto dai mezzi di confronto 8.

Preferibilmente, il primo canale 4 ? collegato a un primo serbatoio 11. Il primo serbatoio 11 ? destinato a contenere l?acqua originariamente presente nei liquidi di scarico e ora separata dalle sostanze inquinanti. Preferibilmente, il secondo canale 5 ? collegato a un secondo serbatoio 17. Il secondo serbatoio 17 ? destinato a contenere i liquidi di scarico contenenti le sostanze inquinanti, ora separate dall?acqua.

In una forma realizzativa alternativa, il condensatore 9 ? disposto a valle della valvola di scambio 18. In particolare, lungo ciascuno dei due canali 4,5 ? disposto un condensatore 9.

Preferibilmente, a valle del primo serbatoio 11 ? disposto un sistema di filtraggio 12 dell?acqua comprendente almeno un filtro a carboni attivi e un filtro a resine a letto misto. In tal modo, si eliminano eventuali tracce residue di idrocarburi e sali minerali che alzano i parametri di COD e BOD. Preferibilmente, l?acqua contenuta nel primo serbatoio 11 ? riutilizzata come fluido di raffreddamento della colonna 10.

Un metodo per il trattamento di liquidi di scarico, secondo la presente invenzione, ? descritto nel seguito. Tale metodo ? vantaggiosamente implementato da un sistema 1 presentante una o pi? delle caratteristiche descritte in precedenza.

Innanzi tutto, il metodo comprende la fase di riscaldare i liquidi di scarico in modo tale da generare vapori del primo tipo o del secondo tipo. Si acquisisce un parametro identificativo che permetta di distinguere tra i vapori del primo e del secondo tipo. Preferibilmente, la temperatura dei vapori generati ? il parametro identificativo.

Il parametro acquisito viene confrontato con un range di valori preimpostato in modo tale da stabilire se siano vapori del primo o del secondo tipo. Nel caso in cui il parametro identificativo sia la temperatura, se il parametro si trova all?interno del range, i vapori sono del primo tipo; se il parametro si trova al di fuori del range, i vapori sono del secondo tipo (o viceversa a seconda di come ? definito il range).

Una volta identificato il tipo di vapori, viene abilitato il passaggio di questi verso un canale 4,5 apposito.

In particolare, se i vapori generati sono del primo tipo, si abilita il passaggio dei vapori verso un primo canale 4. Preferibilmente, il primo canale 4 comunica con un primo serbatoio 11.

Se invece i vapori generati sono del secondo tipo, si abilita il passaggio dei vapori verso un secondo canale 5. Preferibilmente, il secondo canale 5 comunica con un secondo serbatoio 17. Dal secondo serbatoio 17, le sostanze inquinanti vengono poi smaltite.

Il metodo comprende una fase di condensare i vapori del primo o del secondo tipo.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, la fase di condensare i vapori avviene prima del passaggio dei vapori nel corretto canale 4,5. In una forma realizzativa alternativa, la fase di condensare i vapori avviene durante il passaggio dei vapori nel rispettivo canale 4,5.

Preferibilmente, la fase di riscaldare i liquidi di scarico avviene tramite scambio di calore con un fluido di riscaldamento. Il metodo comprende la fase di regolare la temperatura del fluido di riscaldamento in funzione della temperatura dei vapori del primo o del secondo tipo generati.

Preferibilmente, la fase di riscaldare i liquidi di scarico avviene tramite scambio di calore con un fluido di riscaldamento e i liquidi di scarico contenuti in un vano di riscaldamento 3. Il metodo comprende la fase di regolare la temperatura del fluido di riscaldamento in funzione del livello di liquidi di scarico nel vano di riscaldamento 3. In particolare, la temperatura di riscaldamento diminuisce proporzionalmente al livello di liquidi.

Preferibilmente, il metodo comprende la fase di raffreddare i vapori del primo tipo o del secondo tipo generati. Preferibilmente, tale fase avviene prima della fase di acquisire un parametro identificativo.

Infatti, se nei liquidi di scarico sono presenti inquinanti sotto forma di particelle solide o semi-solide, cosiddetti residui, con l?evaporazione questi residui sono trascinati dai vapori. Generando uno shock termico nei vapori mediante un parziale raffreddamento, si ottiene la precipitazione di questi trascinamenti.

Preferibilmente, la fase di raffreddare i vapori del primo o del secondo tipo generati avviene mediante scambio di calore con l?acqua recuperata dai liquidi di scarico e separata dalle sostanze inquinanti. Preferibilmente, l?acqua ? prelevata dal primo serbatoio 11.

Preferibilmente, la portata di acqua per il raffreddamento ? regolata in funzione della caduta di temperatura desiderata durante la fase di raffreddare i vapori.

Preferibilmente, la fase di riscaldare i liquidi di scarico avviene a una pressione maggiore o uguale a quella atmosferica. Preferibilmente, la pressione si attesta intorno alla pressione atmosferica. Preferibilmente, la pressione non supera i 0.4 bar. In tal modo, si pu? operare in condizioni nominali per l?evaporazione dei componenti presenti nei liquidi di scarico. Nel caso dell?acqua, ? noto che questa evapora a 100?C in condizioni nominali. Operare in queste condizioni consente di ottenere acqua sterilizzata, a differenza delle soluzioni note che, operando in depressione, ottengono l?evaporazione dell?acqua a temperature inferiori a quella nominale. Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del metodo e del sistema di trattamento di liquidi di scarico, secondo la presente invenzione, cos? come chiari ne risultano i vantaggi.

In particolare, la predisposizione di mezzi di comando che abilitano il corretto canale per il tipo di vapori in funzione della loro temperatura consente di separare l?acqua dalle sostanze inquinanti presenti come solventi nei liquidi di scarico. Si ottiene cos? in uscita acqua avente caratteristiche che la rendono idonea ad essere fognabile o riutilizzata in processi industriali. In particolare, l?acqua ottenuta mediante questo processo ? acqua distillata. In particolare, mediante un sistema o un metodo come sopra descritto, data una quantit? di liquidi di scarico, ? possibile ottenere circa il 99,6% o 99,7% di acqua.

Inoltre, la predisposizione della colonna di raffreddamento e il raffreddamento parziale imposta ai vapori consentono di separare dai vapori i residui solidi inquinanti.

Inoltre, la regolazione della temperatura del fluido di riscaldamento in funzione della temperatura dei vapori del primo o del secondo tipo generati consente di migliorare l?efficienza del sistema o del metodo.

Inoltre, operando in condizioni nominali, ossia a pressioni vicine a quella atmosferica, si ottiene acqua anche sterilizzata.

Inoltre, il sistema o il metodo sono applicabili indipendentemente dalla percentuale di sostanze inquinanti presenti nei liquidi di scarico.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il trattamento di liquidi di scarico, comprendente le fasi di: ? riscaldare detti liquidi di scarico in modo tale da generare vapori, detti vapori essendo di un primo tipo o di un secondo tipo, detti vapori del primo tipo derivando dall?evaporazione di acqua presente nei liquidi di scarico, detti vapori del secondo tipo derivando dall?evaporazione dei liquidi di scarico contenenti sostanze inquinanti; ? acquisire un parametro identificativo che permetta di distinguere tra i vapori del primo e del secondo tipo; ? confrontare il parametro acquisito con un range di valori preimpostato in modo tale da stabilire se siano vapori del primo o del secondo tipo; ? se i vapori generati sono del primo tipo, abilitare il passaggio verso un primo canale (4); ? se i vapori generati sono del secondo tipo, abilitare il passaggio verso un secondo canale (5) in modo tale da essere smaltiti; ? condensare i vapori del primo o del secondo tipo.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto parametro identificativo ? una temperatura dei vapori generati.
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la fase di stabilire se siano vapori del primo o del secondo tipo avviene nel seguente modo: ? se il parametro ? all?interno del range, i vapori generati sono del primo tipo; ? se il parametro ? al di fuori del range, i vapori generati sono del secondo tipo.
4. Metodo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui la fase di riscaldare detti liquidi di scarico avviene tramite scambio di calore con un fluido di riscaldamento, detto metodo comprendendo la fase di regolare la temperatura del fluido di riscaldamento in funzione della temperatura dei vapori generati.
5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui la fase di riscaldare detti liquidi di scarico avviene in un vano di riscaldamento (3), detta fase di regolare la temperatura del fluido di riscaldamento avvenendo in funzione del livello dei liquidi di scarico nel vano di riscaldamento (3).
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una parte delle sostanze inquinanti dei liquidi di scarico sono particelle solide o semi-solide, detto metodo comprendendo la fase di raffreddare i vapori generati prima della fase di acquisire un parametro in modo tale da favorire la precipitazione di dette particelle dai vapori generati.
7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di riscaldare detti liquidi di scarico avviene a una pressione maggiore o uguale a quella atmosferica.
8. Sistema (1) per il trattamento di liquidi di scarico, comprendente: ? mezzi di riscaldamento (2) di detti liquidi di scarico, comprendenti un vano di riscaldamento (3) destinato a contenere detti liquidi di scarico in modo tale da riscaldarli e generare vapori di un primo o di un secondo tipo, detti vapori del primo tipo derivando dall?evaporazione di acqua presente in detti liquidi di scarico, detti vapori del secondo tipo derivando dall?evaporazione dei liquidi di scarico contenenti sostanze inquinanti; ? un primo canale (4) per i vapori del primo tipo e un secondo canale (5) per i vapori del secondo tipo selettivamente comunicanti con detti mezzi di riscaldamento (3); ? mezzi di acquisizione (6) di un parametro identificativo che permetta di distinguere tra i vapori del primo e del secondo tipo; ? mezzi di abilitazione (7) della comunicazione tra uno dei due canali (4,5) e i mezzi di riscaldamento (3) di detti liquidi di scarico; ? mezzi di confronto (8) di detto parametro con un range di valori preimpostato per comandare i mezzi di abilitazione (7) in modo tale da abilitare il corretto canale (4,5) in funzione del tipo di vapori generati.
9. Sistema (1) secondo la rivendicazione 8, in cui i mezzi di acquisizione (6) di un parametro comprendono un primo sensore di temperatura agente sui vapori generati, detto parametro identificativo essendo una temperatura di detti vapori.
10. Sistema (1) secondo la rivendicazione 9, in cui detti mezzi di confronto (8) comandano i mezzi di abilitazione (7) in modo tale da: ? se il parametro ? all?interno del range, abilitare la comunicazione tra il primo canale (4) e i mezzi di riscaldamento (2); ? se il parametro ? al di fuori del range, abilitare la comunicazione tra il secondo canale (5) e i mezzi di riscaldamento (2).
11. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, comprendente un condensatore (9) interposto tra i mezzi di riscaldamento (2) e detti primo e secondo canale (4,5).
12. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 11, comprendente: ? un fluido di riscaldamento agente sul vano di riscaldamento (3); ? un secondo sensore di temperatura attivo sul fluido di riscaldamento, detti mezzi di confronto (8) comandando i mezzi di riscaldamento (2) in modo tale da regolare la temperatura del fluido di riscaldamento in funzione della temperatura dei vapori acquisita dal primo sensore.
13. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 12, in cui i mezzi di riscaldamento (2) comprendono una colonna di raffreddamento (10), detto primo sensore essendo attivo su una sezione di uscita (10b) della colonna (10) per rilevare la temperatura dei vapori in uscita da essa.