IT202100002369A1 - Dispositivo per disidratazione ed essiccamento fanghi provenienti da depurazione acque reflue e relativo procedimento di trattamento - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO PER DISIDRATAZIONE ED ESSICCAMENTO FANGHI PROVENIENTI DA DEPURAZIONE ACQUE REFLUE E RELATIVO PROCEDIMENTO DI TRATTAMENTO
SETTORE DELLA TECNICA
Oggetto della presente invenzione ? un dispositivo per disidratazione ed essiccamento di fanghi provenienti dal trattamento delle acque reflue civili ed industriali e un relativo sistema di trattamento fanghi, nonch? il relativo procedimento. Detto dispositivo ? impiegabile in tutti gli impianti di depurazione sia di acque reflue sia di acque da potabilizzare. Ancora pi? in particolare, detto sistema di trattamento fanghi comprende una sola apparecchiatura principale deputata a svolgere sia il processo di disidratazione che di essiccamento del fango da trattare. STATO DELL?ARTE
Il settore della tecnica di riferimento ? quello del trattamento di fanghi provenienti dalla depurazione delle acque reflue civili ed industriali. In particolare, in Italia il riferimento normativo ? il Decreto Legislativo n.152 del 3 Aprile 2006 e successive modifiche ed integrazioni.
? noto allo stato della tecnica la presenza di due operazioni fondamentali nel procedimento di trattamento fanghi quali la disidratazione e l?essiccamento. Notoriamente la disidratazione e l?essiccamento sono due fasi tecnologicamente distinte e separate, ovvero la disidratazione si effettua solitamente mediante macchine di tipo centrifugo, nastro pressa o filtropressa mentre l?essiccamento si effettua solitamente mediante macchine quali essiccatori a nastro, a tamburo rotante, a tamburo rotante a film sottile e a piatti.
Sono note anche le problematiche connesse allo smaltimento del fango al termine del procedimento di depurazione dei fanghi. Il fango, come ben noto, ? il prodotto finale di tutte le tecnologie di depurazione delle acque reflue, sia civili che industriali e, come tale, necessita di essere smaltito in molteplici modi. Quelli pi? importanti vanno dallo smaltimento in discarica, all?utilizzo come fertilizzante sul suolo o, ancora, all?utilizzo in impianti di compostaggio come matrice compostabile.
A prescindere dal tipo di smaltimento di fango proveniente da depurazione di acque reflue, il costo di smaltimento dipende fortemente dal grado di secco del fango smaltito. Per esempio, un fango con il 2% di secco contiene il 98% di acqua, un metro cubo di fango, quindi, contiene 20 kg di fango e 980 lt (kg) di acqua; conseguentemente il costo di smaltimento valutato in peso va da 100 ad oltre 200 ? a tonnellata. Il passaggio dal 2% di fango al 80% (per esempio) porta a smaltire circa 25 lt (kg) di fango piuttosto che 1000 lt (kg) con un risparmio netto di smaltimento (considerando un costo medio di 150 ?/tonn) di oltre 146 ?.
Con le tecniche note allo stato dell?arte, relativamente alle fasi di disidratazione e essiccamento dei fanghi, non si riesce ad ottimizzare il grado di secco del fango in uscita dai procedimenti di depurazione delle acque reflue con notevole aggravio dei successivi costi di smaltimento del fango.
Inoltre, le attuali tecnologie risultano essere complesse dal punto di vista impiantistico oltre che svantaggiose dal punto di vista economico.
SCOPO DELL?INVENZIONE
Pertanto, scopo dell?invenzione ? quello di risolvere gli inconvenienti appena menzionati mediante un sistema di trattamento fanghi comprendente una sola apparecchiatura configurata per effettuare contemporaneamente le fasi di disidratazione e essiccamento di fanghi provenienti da depurazione acque reflue sia di origine civile che industriale.
Altro scopo che l?invenzione si propone di risolvere ? quello di ridurre i costi di smaltimento del fango in uscita da un procedimento di depurazione acque reflue comprendente il dispositivo oggetto della presente invenzione.
Ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di ridurre drasticamente costi di gestione e manutenzione dell?impianto rispetto allo stato della tecnica noto in materia.
Il trovato oggetto della presente invenzione raggiunge gli scopi dell?invenzione in quanto trattasi di un sistema per la disidratazione e essiccamento di fanghi provenienti da depurazione acque reflue comprendente un unico dispositivo secondo le caratteristiche tecniche riportate nella rivendicazione indipendente n.1 e nelle rivendicazioni dipendenti per quanto concerne aspetti preferenziali o particolarmente vantaggiosi dell?invenzione.
DESCRIZIONE DELLE FIGURE
In figura 1 si mostra uno schema dell?impianto di trattamento fanghi provenienti da depurazione di acque reflue comprendente l?unico dispositivo per l?effettuazione delle fasi di disidratazione e essiccamento del fango, nonch? i mezzi di pretrattamento del fango in ingresso al dispositivo. In figura 2 si mostra un dettaglio di detto dispositivo comprendente una coppia di coclee ad asse condiviso e mezzi di azionamento separati indipendenti. Nelle figure 3 e 4 si mostrano alcuni particolari della prima camera del dispositivo destinata alla fase di disidratazione del fango in cui ruota la prima coclea. In figura 5 si mostrano alcuni particolari della seconda camera del dispositivo destinata alla fase di essiccamento del fango in cui ruota la prima seconda coclea.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Con riferimento alle figure sopracitate si descriver? dettagliatamente un esempio di realizzazione preferenziale del trovato oggetto della presente invenzione, del tutto non limitativo.
Come gi? detto in precedenza, oggetto della presente invenzione ? un sistema di trattamento fanghi comprendente un dispositivo configurato per effettuare le fasi di disidratazione ed essiccamento di fanghi provenienti da depurazione di acque reflue sia di origine civile che industriale. In particolare, detto sistema comprende un?unica apparecchiatura (o dispositivo) configurata per effettuare in serie sia la fase di disidratazione che di essiccamento del fango all?interno di un unico macchinario, risolvendo il problema tecnico di dover ricorrere necessariamente a macchine separate per ognuna delle due fasi.
In figura 1 si mostra uno schema complessivo del sistema integrato di trattamento per fanghi provenienti da depurazione di acque reflue al cui interno si colloca il dispositivo (1) oggetto della presente invenzione. Preferibilmente, ma non limitativamente, i fanghi da trattare potrebbero provenire da:
- piccoli, medi e grandi impianti di depurazione delle acque reflue civili;
- impianti di depurazione delle acque reflue industriali dove si ha produzione di fanghi, sia di tipo biologico che di tipo chimico fisico;
- laddove si ? in presenza di un fango con elevato tenore di acqua con lo scopo di ridurre drasticamente volume e peso evitando costi di smaltimento in discarica elevati.
Con riferimento allo schema di figura 1, il fango in ingresso da trattare ? inviato in un primo stadio di condizionamento chimico, comprendente due fasi di flocculazione e addensamento. In particolare, per quanto riguarda la flocculazione il fango entra in un primo serbatoio (50) al cui interno ? presente un miscelatore (51) e all?interno del quale ? aggiunto un flocculante, preferibilmente un polielettrolita. Dopo la prima fase di flocculazione la fase di addensamento prevede che il fango passi all?interno di un secondo serbatoio (60) comprendente una pluralit? di mezzi drenanti (61) configurati per drenare l?acqua che si ? separata immediatamente dal fango. Detti mezzi drenanti comprendono una pluralit? di dischi accoppiati laddove la distanza tra due piatti consecutivi ? nell?ordine di 0,1 ? 0,2 mm al fine di consentire solamente il passaggio dell?acqua separata dal fango. In altri termini, la forza centrifuga generata dalle pale spinge il fango verso la periferia del serbatoio (60) mentre, nella parte centrale, l?acqua passa e viene ricircolata in testa all?impianto.
Le fasi di condizionamento chimico appena descritte (flocculazione e addensamento) sono da considerarsi una sorta di pretrattamento del fango prima dell?ingresso dello stesso all?interno del sistema di trattamento fanghi oggetto della presente invenzione.
Dopo la fase di addensamento il fango ? condotto per gravit? all?interno del dispositivo (1) di disidratazione e essiccamento, ovvero all?interno di un unico macchinario (1) comprendente un involucro a sviluppo pressoch? cilindrico, almeno due vani o camere (2, 3) poste in serie una di seguito all?altra, mezzi di movimentazione del fango (21, 31) e rispettivi mezzi di azionamento (22, 32) per detti mezzi di movimentazione (21, 31). Detti mezzi di movimentazione del fango sono costituiti da una prima coclea (21) operante nella prima camera (2) e una seconda coclea (31) operante nella seconda camera (3) aventi asse coincidente e condiviso tra le due camere (2, 3). L?azionamento della prima e della seconda coclea avviene mediante motori indipendenti e separati (22, 32) posti alle estremit? opposte del macchinario. Il fango ? caricato in ingresso al macchinario (1) mediante un condotto (10) per poi passare all?interno della prima camera (2) all?interno della quale ruota una prima coclea (21), ovvero una vita senza fine che agisce come una pressa. Con riferimento alle figure da 2 a 4, detta prima coclea (21) ? configurata per ruotare in un vano (2) comprendente una pluralit? di dischi fissi (23) e mobili (24) laddove detti dischi mobili (24) sono solidali alle volute della coclea (21) e si muovono, conseguentemente, secondo un moto ascendente/discendente. I dischi fissi (23) sono solidali al vano (2) all?interno del quale ? posta la prima coclea (21). Con particolare riguardo alle figure 3 e 4 ? possibile evincere che i dischi fissi (23) sono solidali alla camera (2) per mezzo di una pluralit? di barre di collegamento (25) inserite in opportune sedi forate ricavate su detti dischi fissi (23). La distanza tra i dischi mobili (24) e quelli fissi (23) ? nell?ordine di qualche centinaio di micron al fine di consentire all?acqua di passare in un vano sottostante di drenaggio. Detta distanza ? realizzata mediante l?inserimento di una pluralit? di distanziali (26) tra due dischi fissi (23) consecutivi intervallati da un disco mobile (24). Il movimento dei dischi mobili (24) rispetto a quelli fissi (23) consente, anche di mantenere puliti con continuit? gli interstizi riducendo cos? la necessit? di lavaggi frequenti. Detta prima coclea (21) viene mossa da un motore elettrico (22) il quale ? configurato per variare velocit? e senso di rotazione.
Il fango in uscita dalla prima camera (2), ovvero dopo la fase di disidratazione solitamente ? un fango avente una percentuale di secco che pu? oscillare tra il 15 e il 30%. Tale fango passa all?interno della seconda camera (3) del macchinario dove ? ubicata la seconda coclea (31), la quale, preferibilmente, ? configurata per muoversi all?interno di un ambiente riscaldato da opportuni mezzi riscaldanti (33). In via preferenziale e del tutto non limitativa, detti mezzi riscaldanti sono costituiti da una pluralit? di cavi elettrici (33) avvolti attorno alla superficie esterna del dispositivo (1) limitatamente alla porzione del macchinario corrispondente alla seconda camera (3) destinata alla fase di essiccamento del fango (figura 5). Il risultato ? la generazione di un campo elettromagnetico alternato e il conseguente riscaldamento controllato della camera e del fango contenuto in essa. A causa del riscaldamento indotto si ottiene l?evaporazione dell?acqua contenuta nel fango durante l?attraversamento della camera (3) in cui ruota la seconda coclea (31) e la realizzazione della fase di essiccamento del fango. Ovviamente, in via alternativa, ? possibile generare calore all?interno della camera (3) con mezzi riscaldanti di altro tipo quali, ad esempio, resistenze elettriche, vapore, olio diatermico. In uscita dalla seconda camera (3) comprendente la seconda coclea (31), il fango essiccato ? costretto a passare attraverso una serie di passaggi a sezione variabile (34) configurati per generare la necessaria contropressione al processo. Il vapore prodotto nella fase di essiccamento fuoriesce da un opportuno condotto (35) nella parte superiore del macchinario e inviato ad un sistema di depurazione dell?aria esausta (per comodit? non rappresentato graficamente) per l?abbattimento di eventuali composti organici maleodoranti. Sempre con riferimento alla figura 5, relativamente alla fase di essiccamento, la seconda coclea (31) ? dotata sulle sue volute di una pluralit? di aperture o scassi (36) configurati per consentire il rallentamento e il rivoltamento del fango durante l?avanzamento. Infatti, a causa del ricircolo generato da queste aperture, si agevola il contatto con del fango con la parete calda della camera (3) e la conseguente fuoriuscita del vapore prodotto dal condotto (35). Infine, il fango ormai disidratato ed essiccato ? scaricato e avviato allo smaltimento o al riutilizzo. Anche la seconda coclea (31) ? mossa da un secondo motore elettrico (32), diverso e separato dal primo motore (22) della prima coclea (21), detto secondo motore (32) essendo configurato anch?esso per poter variare velocit? e senso di rotazione.
Pertanto, mediante il dispositivo (1) appena descritto e mediante i mezzi di condizionamento chimico o pretrattamento del fango (50, 60) ? possibile ottenere un sistema integrato di trattamento fanghi (100) proveniente da procedimenti di depurazione acque reflue sia civili che industriali secondo lo schema di impianto in figura 1.
Il procedimento per trattamento fanghi prevede principalmente le seguenti fasi: a. pretrattamento del fango all?interno di un primo serbatoio (50) per una fase di flocculazione mediante aggiunta di un flocculante (preferibilmente un polielettrolita) e azione di un miscelatore (51);
b. ulteriore pretrattamento del fango all?interno di un secondo serbatoio (60) comprendente una pluralit? di mezzi drenanti (61) configurati per drenare l?acqua che si ? separata immediatamente dal fango;
c. prima raccolta e smaltimento di acqua di drenaggio in testa all?impianto; d. disidratazione del fango all?interno della prima camera (2) del dispositivo (1) sotto azione della prima coclea (21) comprendente dischi fissi e mobili; e. seconda raccolta e smaltimento dell?acqua di drenaggio in testa all?impianto; f. essiccamento del fango all?interno della seconda camera (3) del dispositivo (1) sotto azione della seconda coclea (31) e del campo elettromagnetico indotto;
g. Applicazione di una fonte di calore alla seconda camera (3) mediante opportuni mezzi riscaldanti (33);
h. Trattamento e smaltimento dell?aria esausta tramite il condotto (35);
i. Smaltimento del fango disidratato e essiccato in uscita da detta apparecchiatura (1).
Il processo ? governato da mezzi logici programmabili PLC (5) configurati per raccogliere segnali in 4-20 mA da diversi punti della macchina (velocit? motori, pressioni, temperatura, ecc) implementarli e, conseguentemente, gestire l?intero processo per ottenere il massimo rendimento possibile.
Claims (16)
1. Dispositivo (1) per disidratazione ed essiccamento di fanghi provenienti dal trattamento delle acque reflue civili ed industriali, comprendente un involucro a sviluppo pressoch? cilindrico all?interno del quale si individuano almeno una prima camera (2) e una seconda camera (3), mezzi di movimentazione del fango (21, 31) attraverso dette camere (2, 3), mezzi di azionamento separati (22, 32) per detti mezzi di movimentazione del fango (21, 31), detto dispositivo caratterizzato dal fatto che
a. dette camere (2, 3) sono poste una in serie all?altra all?interno di detto unico dispositivo (1);
b. detti mezzi di movimentazione del fango comprendono una prima coclea (21) configurata per ruotare all?interno di detta prima camera (2) e una seconda coclea (31) configurata per ruotare all?interno di detta seconda camera (3);
c. l?asse di rotazione di detta prima coclea (21) e detta seconda coclea (31) sono coincidenti.
2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento per detti mezzi di movimentazione del fango (21, 31) comprendono un primo motore elettrico (22) associato a detta prima coclea (21) e un secondo motore elettrico (32) associato a detta seconda coclea (31), detti motori (22, 32) essendo configurati per effettuare variazioni di velocit? e senso di rotazione in maniera indipendente.
3. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che detta prima coclea (21) ? configurata per ruotare in una camera (2) comprendente una pluralit? di dischi fissi (23) e dischi mobili (24).
4. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detti dischi mobili (24) sono solidali alle volute della coclea (21) e detti dischi fissi (23) sono solidali alle pareti interne della camera (2) per mezzo di una pluralit? di barre di collegamento (25) inserite in opportune sedi forate (27) ricavate su detti dischi fissi (23).
5. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni 3 e 4 caratterizzato dal fatto che la distanza tra detti dischi mobili (24) e detti dischi fissi (23) ? nell?ordine di qualche centinaio di micron ed ? realizzata mediante l?inserimento di una pluralit? di distanziali (26) tra due dischi fissi (23) consecutivi.
6. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che detta seconda coclea (31) ? configurata per ruotare all?interno di detta seconda camera (3) riscaldata da mezzi riscaldanti (33).
7. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 6 caratterizzato dal fatto che detti mezzi riscaldanti comprendono una pluralit? di cavi elettrici (33) avvolti attorno alla superficie esterna del dispositivo (1) limitatamente alla porzione corrispondente a detta seconda camera (3) destinata alla fase di essiccamento del fango.
8. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 7 caratterizzato dal fatto che detta seconda coclea (31) ? dotata sulle sue volute di una pluralit? di aperture o scassi (36) configurati per consentire il rallentamento e il rivoltamento del fango durante l?avanzamento nella seconda camera (3).
9. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 8 caratterizzato dal fatto che detta seconda camera (3) alla sua estremit? comprende una pluralit? di passaggi a sezione variabile (34) configurati per generare la necessaria contropressione al processo.
10. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 9 caratterizzato dal fatto che detta seconda camera (3) comprende almeno un condotto (35) nella parte superiore del dispositivo (1) per lo smaltimento e trattamento del vapore prodotto nella fase di essiccamento.
11. Sistema integrato (100) per trattamento fanghi provenienti da depurazione delle acque reflue civili ed industriali comprendente un dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 10 per disidratazione ed essiccamento fanghi e comprendente, inoltre, mezzi di pretrattamento (50, 60) per il fango prima di essere trattato all?interno di detto dispositivo (1).
12. Sistema integrato (100) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di pretrattamento comprendono mezzi di flocculazione all?interno di un primo serbatoio (50) e mezzi di addensamento all?interno di un secondo serbatoio (60).
13. Sistema integrato secondo le rivendicazioni 11 e 12, caratterizzato dal fatto che detto primo serbatoio (50) comprende un miscelatore (51) all?interno del quale ? aggiunto un flocculante, preferibilmente un polielettrolita.
14. Sistema integrato secondo le rivendicazioni da 11 a 13, caratterizzato dal fatto che detto secondo serbatoio (60) comprende una pluralit? di mezzi drenanti (61) per la separazione dell?acqua dal fango.
15. Procedimento per trattamento fanghi provenienti da impianti di depurazione di acque reflue sia civili che industriali, comprendente un dispositivo (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 10 e mezzi di pretrattamento del fango (50, 60) secondo le rivendicazioni da 11 a 14 caratterizzato dalle seguenti fasi: a. Primo pretrattamento del fango all?interno di detto primo serbatoio (50) mediante mezzi di flocculazione (51); b. Pretrattamento del fango all?interno di detto secondo serbatoio (60) mediante mezzi di addensamento (61); c. Prima raccolta e smaltimento dell?acqua di drenaggio; d. Disidratazione del fango nel dispositivo (1) all?interno di detta prima camera (2) comprendente detta prima coclea (21);
e. Seconda raccolta e smaltimento dell?acqua di drenaggio; f. Essiccamento del fango nel dispositivo (1) all?interno di detta seconda camera (3) comprendente detta seconda coclea (31);
g. Applicazione di una fonte di calore a detta camera (3) mediante opportuni mezzi riscaldanti (33);
h. Trattamento e smaltimento dell?aria esausta tramite il condotto (35);
i. Smaltimento del fango disidratato e essiccato in uscita dal dispositivo (1).
16. Procedimento per trattamento fanghi secondo la rivendicazione 15 comprendente mezzi logici programmabili (PLC) (5) configurati per raccogliere segnali in 4-20 mA da diversi punti del dispositivo (1) implementarli e, conseguentemente, gestire l?intero processo per ottenere il massimo rendimento possibile.
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| IT102021000002369A IT202100002369A1 (it) | 2021-02-03 | 2021-02-03 | Dispositivo per disidratazione ed essiccamento fanghi provenienti da depurazione acque reflue e relativo procedimento di trattamento |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202100002369A1 true IT202100002369A1 (it) | 2022-08-03 |
Family
ID=75539790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| IT102021000002369A IT202100002369A1 (it) | 2021-02-03 | 2021-02-03 | Dispositivo per disidratazione ed essiccamento fanghi provenienti da depurazione acque reflue e relativo procedimento di trattamento |
Country Status (1)
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|---|---|
| IT (1) | IT202100002369A1 (it) |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| DE102010029826A1 (de) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Voith Patent Gmbh | Schneckenpresse |
| JP6639330B2 (ja) * | 2016-05-30 | 2020-02-05 | 水ｉｎｇ株式会社 | 脱水システム及び脱水方法 |
| US10662102B2 (en) * | 2016-04-14 | 2020-05-26 | Hyung Rak LEE | Sludge drying apparatus |
| US10780664B2 (en) * | 2014-04-22 | 2020-09-22 | Rio Tinto Alcan International Limited | Screw press with filter plates |
-
2021
- 2021-02-03 IT IT102021000002369A patent/IT202100002369A1/it unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102010029826A1 (de) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Voith Patent Gmbh | Schneckenpresse |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LEGISLATIVE DECREE, 3 April 2006 (2006-04-03) |
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