IT202100025283A1 - Metodo per lo smaltimento di fanghi di scarto - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

?METODO PER LO SMALTIMENTO DI FANGHI DI SCARTO?

La presente invenzione riguarda il settore tecnico dei processi industriali con particolare attenzione ai processi di smaltimento di rifiuti.

In particolare, la presente invenzione riguarda un metodo per lo smaltimento di fanghi di scarto presentante particolari caratteristiche che lo rendono vantaggiosamente adatto ad essere integrato all?interno di processi produttivi sfruttanti energia termica da fiamma libera o comunque adatto alla generazione di prodotti che possono essere successivamente sfruttati all?interno di tali processi produttivi.

Specificatamente il presente metodo risulta essere integrabile in maniera estremamente performante all?interno di un processo per la produzione di laterizi.

Con l?espressione ?fanghi di scarto? si intende indicare in termini generali sia fanghi derivanti da produzione civile (ad esempio fanghi di risulta da trattamento ei reflui civili di depurazione delle acque) che fanghi derivanti da lavorazioni industriali (ad esempio fanghi risultanti da lavorazioni delle industrie conserviere del pesce).

Tali fanghi pur essendo classificati ed identificati dagli enti competenti come non pericolosi presentano dei considerevoli oneri di smaltimento che rappresentano un costo significativo difficilmente abbattibile.

In passato lo smaltimento dei fanghi di scarto poteva essere effettuato attraverso un processo di additivazione di composti azotati, al fine di renderli idoneo all?utilizzo in agricoltura come fertilizzante.

Tuttavia, recenti studi hanno evidenziato come tale utilizzo causi un significativo incremento nella concentrazione di metalli pesanti presenti all?interno degli alimenti fertilizzati con i fanghi di scarto quando quest?ultimi sono addizionati con azoto, rendendo tale strategia di smaltimento evidentemente non pi? perseguibile.

Pertanto, ? fortemente sentita la necessit? di individuare e sviluppare nuove metodologie e tecnologie tali da permettere lo smaltimento dei fanghi di scarto evitando per? al contempo l?insorgere di rischi per l?ambiente e per l?uomo.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione ? proporre un metodo per lo smaltimento dei fanghi di scarto che superi almeno alcuni degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, ? scopo della presente invenzione mettere a disposizione un metodo per lo smaltimento dei fanghi di scarto efficiente ed ecosostenibile.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un metodo per lo smaltimento dei fanghi di scarto tale da trasformarli in una risorsa utilizzabile per migliorare l?efficienza di processi industriali, in particolare processi industriali che sfruttano energia termica derivante da fiamma libera.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo per lo smaltimento dei fanghi di scarto, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o pi? delle unite rivendicazioni.

Secondo la presente invenzione viene mostrato un metodo per lo smaltimento di fanghi di scarto.

Tale metodo ? eseguito stoccando o pi? in generale acquisendo una predeterminata quantit? di fanghi di scarto.

I fanghi di scarto possono comprendere fanghi da depurazione civile e/o fanghi da lavorazione industriale.

I fanghi di scarto sono sottoposti ad un processo di essiccazione producendo fanghi disidratati.

Infine, i fanghi disidratati sono sottoposti ad un processo di pirolisi producendo biogas.

Vantaggiosamente, il metodo oggetto della presente invenzione permette quindi di smaltire un materiale di scarto trasformandolo in un utile combustibile gassoso che pu? essere utilizzato all?interno di un processo produttivo industriale.

? altres? oggetto della presente invenzione un impianto per lo smaltimento di fanghi di scarto.

Tale impianto di smaltimento comprende una stazione di stoccaggio, un essiccatoio ed un pirolizzatore.

L?essiccatoio ? configurato per rimuovere un contenuto acqueo dai fanghi di scarto producendo una predeterminata quantit? di fanghi disidratati. il pirolizzatore ? configurato per pirolizzare i fanghi disidratati generando biogas.

Vantaggiosamente l?impianto per lo smaltimento dei fanghi di scarto pu? essere integrato all?interno di un impianto industriale, in particolare un impianto per la produzione di laterizi.

Tale impianto per la produzione di laterizi comprende ulteriormente un forno configurato per l?esecuzione di processi di cottura e/o essicazione di laterizi.

Vantaggiosamente, il biogas prodotto grazie all?impianto per lo smaltimento di fanghi di scarto pu? essere alimentato in maniera diretta od indiretta al forno in modo tale da ridurne il fabbisogno ed il consumo di combustibili di tipo tradizionale.

Le rivendicazioni dipendenti, qui incorporate per riferimento, corrispondono a differenti forme di realizzazione dell'invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un metodo per lo smaltimento dei fanghi di scarto, come illustrato negli uniti disegni in cui: - la figura 1 mostra in maniera sequenziale alcuni passaggi particolarmente significativi del metodo rivendicato illustrando i componenti essenziali di un impianto in grado di effettuarne l?esecuzione. Il metodo oggetto della presente invenzione viene eseguito acquisendo una predeterminata quantit? di fanghi di scarto S.

In particolare, tali fanghi possono essere stoccati in opportuni contenitori, per esempio delle vasche, prima di sottoporli ai processi che ne determinano lo smaltimento e che saranno approfonditi nel seguito.

Alternativamente la fase di stoccaggio pu? rappresentare ed essere eseguita semplicemente come fase di acquisizione dei fanghi di scarto S e loro alimentazione ai successivi passaggi del metodo.

Ai fini della presente descrizione con il termine ?fanghi di scarto S? si vuole indicare e ricomprendere sia fanghi da depurazione civile, i quali possono rappresentare ad esempio una sostanza di scarto di un impianto di depurazione, che fanghi da lavorazione industriale, i quali potrebbero rappresentare uno scarto derivante dall?esecuzione di uno o pi? processi industriali (per esempio processi dell?industria alimentare).

in maggiore dettaglio, e a titolo esemplificativo e non esaustivo, tali fanghi di scarto S possono essere fanghi che sono classificati con i codici CER020204 oppure CER190805 del Catalogo Europeo dei Rifiuti (CER). Tali codici identificano e fanno rispettivamente riferimento alla categoria dei fanghi prodotti dal trattamento in loco degli effluenti e a quella dei fanghi prodotti dal trattamento delle acque reflue urbane.

Tali fanghi di scarto S vengono quindi sottoposti ad un processo di essicazione tramite il quale ? possibile rimuoverne la maggior parte del loro contenuto acqueo.

Infatti, i fanghi di scarto S (in particolare quelli appartenenti alle categorie sopra delineate) possono presentare elevati valori di umidit?, compresi ad esempio tra il 50% e l?80%, i quali vengono ridotti mediante il processo di essicazione fino a raggiungere livelli compresi tra l?8% ed il 12%.

L?essicazione dei fanghi di scarto S permette quindi di rimuovere acqua dai fanghi generando una predeterminata quantit? di fanghi disidratati D.

Operativamente e a titolo indicativo, mediante l?operazione appena descritta ? possibile ottenere per ogni tonnellata di fango di scarto processata una quantit? di fanghi disidratati D compresa tra i 350 kg e i 550 kg.

In accordo con un aspetto della presente invenzione, il metodo prevede ulteriormente di compattare i fanghi disidratati D ottenuti al passaggio precedente in modo tale da produrre una pluralit? di elementi discreti E. In altre parole, i fanghi risultanti dal processo di essicazione vengono compattati e discretizzati in modo tale da produrre elementi solidi e distinti. In questo modo risulta particolarmente semplice ed efficiente sia il loro stoccaggio che il loro trasporto.

Infatti, a seconda delle necessit? del momento e della quantit? prodotta tali elementi discreti E possono essere immediatamente sottoposti agli stadi finali del processo di smaltimento oppure alternativamente essere immagazzinati e quindi messi da parte per un utilizzo successivo.

Preferibilmente, il processo di compattazione viene eseguito in modo tale da produrre delle bricchette, in particolare delle bricchette presentanti un diametro compreso tra 50 mm e 60 mm ed un lunghezza compresa tra 40 mm e 60 mm.

Infine, i fanghi disidratati D (sotto forma di elementi discreti E o meno) vengono sottoposti ad un processo di pirolisi che permette di degradarne i legami chimici generando biogas B.

In questo modo, i fanghi di scarto S che richiederebbero l?esecuzione di complesse e costose operazioni per essere smaltiti sono invece processati trasformandoli in un utile combustibile che pu? essere sfruttato come alimentazione per l?esecuzione di una vasta gamma di processi industriali. Operativamente, il biogas B prodotto tramite il processo di pirolisi pu? anche essere stoccato per un suo futuro utilizzo oppure essere immediatamente trasferito ad un processo produttivo eseguito a valle dello smaltimento dei fanghi di scarto S.

In particolare, il metodo qui descritto pu? essere integrato all?interno di un pi? ampio processo industriale e prevedere pertanto l?esecuzione di una fase di convogliamento del biogas B in alimentazione come combustibile ad un processo produttivo, preferibilmente un processo produttivo a fiamma libera.

Infatti, in tale tipologia di processi il biogas B prodotto dallo smaltimento dei fanghi di scarto S pu? essere vantaggiosamente sfruttato come combustibile sostituendo altre fonti di tipo tradizionale.

Alla luce di quanto sopra un possibile contesto applicativo di particolare interesse ? quello dei processi di cottura di laterizi.

Infatti, quella della produzione di laterizi ? una tipologia di lavorazione che richiede quantit? di energia particolarmente elevate e l?alimentazione tramite biogas B prodotto dallo smaltimento dei fanghi di scarto S permette di trasformare un materiale di scarto in un utile risorsa che riduce i costi di produzione attraverso una riduzione del fabbisogno di combustibile tradizionale (usualmente metano).

In particolare, il biogas B viene utilizzato come alimentazione per i processi di cottura/essicazione dei laterizi.

Dal processo di smaltimento dei fanghi di scarto S unitamente al biogas B risulta essere prodotta anche cenere C, specificatamente come residuo del processo di pirolisi, la quale presenta comunque un volume significativamente inferiore (< 15%) a quello dei fanghi di scarto S processati risultando di pi? facile eliminazione.

Tuttavia, in accordo con un ulteriore aspetto della presente invenzione anche tale materiale ulteriore risulta vantaggiosamente utilizzabile ed integrabile all?interno di specifici processi industriali.

In particolare, facendo sempre riferimento all?industria dei laterizi, tali ceneri C possono essere addizionate ai laterizi stessi precedentemente alla loro cottura.

Operativamente quindi il processo di pirolizzazione del fango disidratato porta alla produzione di biogas B e cenere C e il metodo qui descritto pu? prevedere di addizionare tale cenere C ai laterizi, in particolare precedentemente ad una loro cottura o essiccazione.

In particolare, la cenere C ? sfruttabile come dimagrante per l?argilla che verr? utilizzata per la produzione dei laterizi.

Vantaggiosamente, l?aggiunta delle ceneri C permette di migliorare la qualit? finale dei laterizi prodotti in quanto ne aumenta la porosit?.

Complessivamente, l?esecuzione del metodo fin qui descritto permette quindi di superare gli inconvenienti lamentati nel settore in quanto ? possibile trasformare i fanghi di scarto S in utile combustibile utilizzando quindi integralmente i fanghi di scarto S senza disperdere nell?ambiente alcuna frazione liquida o solida.

Infatti, l?unico effluente generato ? dato dal vapore acqueo sottratto al fanghi di scarto S durante il processo di essiccazione, il quale evapora per effetto del riscaldamento della massa fangosa senza per? comportare evidentemente alcun rischio potenziale per l?ambiente o per l?uomo.

Forma altres? oggetto della presente invenzione un impianto per lo smaltimento 1 di fanghi di scarto S.

In particolare, l?impianto per lo smaltimento 1 qui descritto risulta essere specificatamente predisposto per l?esecuzione di un metodo di smaltimento presentante una o pi? delle caratteristiche tecniche sopra delineate.

Da un punto di vista strutturale tale impianto per lo smaltimento 1 comprende essenzialmente almeno una stazione di stoccaggio 2, un essiccatoio 3 ed un pirolizzatore 5.

All?interno della stazione di stoccaggio 2 ? immagazzinabile una predeterminata quantit? di fanghi di scarto S.

Tale stazione di stoccaggio 2 pu? essere realizzata mediante una o pi? vasche o analoghi contenitori in grado di accogliere i fanghi di scarto S e preferibilmente adatti a prevenire la dispersione di eventuali odori nell?ambiente.

Si osserva che in generale la stazione di stoccaggio 2 pu? essere definita da un qualunque elemento o componente dell?impianto per lo smaltimento 1 preposto alla raccolta e/o acquisizione dei fanghi di scarto S per poterli poi fornire in alimentazione ad ulteriori componenti.

In particolare, dalla stazione di stoccaggio 2 i fanghi di scarto S vengono trasferiti all?essiccatoio 3, il quale ? configurato per rimuovere un contenuto acqueo dei fanghi di scarto S producendo una predeterminata quantit? di fanghi disidratati D.

In accordo con una possibile forma realizzativa, l?essiccatoio 3 ? un essiccatoio 3 rotativo all?interno del quale i fanghi di scarto S vengono sottoposti ad un trattamento termico che permette di ridurre significativamente la loro umidit? (in particolare risulta ottimale l?esecuzione di una essiccazione secondo i parametri e con i risultati sopra descritti).

In accordo con un aspetto della presente invenzione, l?impianto per lo smaltimento 1 comprende ulteriormente una macchina compattatrice 4 alla quale possono essere alimentati i fanghi disidratati D per essere compattati e discretizzati.

In altre parole, la macchina compattatrice 4 agisce sui fanghi disidratati D compattandoli e permettendo la produzione di una pluralit? di elementi discreti E.

Preferibilmente, la macchina compattatrice 4 ? una bricchettatrice, risultando quindi configurata per compattare e discretizzare i fanghi disidratati D producendo una pluralit? di bricchetti.

Infine, i fanghi disidratati D (compattati e discretizzati o meno) sono alimentati al pirolizzatore 5, il quale ? configurato per pirolizzarli generando biogas B.

In questo modo l?impianto per lo smaltimento 1 trasforma i fanghi di scarto S in utile combustibile sfruttabile per ulteriori processi produttivi.

Ulteriormente, l?impianto per lo smaltimento 1 pu? comprendere uno o pi? serbatoi di accumulo all?interno dei quali ? possibile stoccare il biogas B prodotto qualora non sia necessario il suo immediato utilizzo.

Vantaggiosamente, l?impianto per lo smaltimento 1 di fanghi di scarto S pu? essere integrato e quindi far parte di un impianto industriale in grado di sfruttare come combustibile il biogas B prodotto.

In particolare, secondo un aspetto della presente invenzione, l?impianto per lo smaltimento 1 di fanghi di scarto S pu? essere integrato all?interno di un impianto per la produzione di laterizi.

Tale impianto per la produzione di laterizi comprende essenzialmente oltre all?impianto per lo smaltimento 1 anche un forno, preferibilmente un forno a tunnel, all?interno del quale possono essere eseguite operazioni di cottura/essiccazione dei laterizi.

Vantaggiosamente, il forno ? operativamente connesso al pirolizzatore 5 in modo tale da poter ricevere in alimentazione da quest?ultimo il biogas B prodotto come risultato del processo di smaltimento dei fanghi di scarto S. Tale biogas B viene quindi sfruttato dal forno riducendone di fatto il fabbisogno di alimentazione mediante le fonti tradizionali.

Con l?espressione ?operativamente connesso? si intende indicare che il forno pu? essere direttamente collegato al pirolizzatore 5 in modo tale da ricevere da quest?ultimo il biogas B direttamente in seguito alla sua produzione oppure che il forno ? connesso/connettibile al pirolizzatore 5 per tramite degli uno o pi? serbatoi di accumulo del biogas B o di opportuni condotti configurati per il convogliamento del biogas B.

Vantaggiosamente, l?impianto per la produzione di laterizi pu? ulteriormente comprendere delle macchine intermedie, preferibilmente dei bruciatori in fiamma libera, che sono interposti tra il pirolizzatore 5 ed il forno.

In maggiore dettaglio tali macchine intermedie possono essere alimentate oltre che con il biogas anche con combustibili tradizionali.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI

1. metodo per lo smaltimento di fanghi di scarto (S) comprendente le fasi di:

- stoccare una predeterminata quantit? di fanghi di scarto (S);

- sottoporre i fanghi di scarto (S) ad un processo di essicazione atto a rimuovere un contenuto acqueo di detti fanghi di scarto (S) generando una predeterminata quantit? di fanghi disidratati (D);

- sottoporre i fanghi disidratati (D) ad un processo di pirolisi producendo biogas (B).

2. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente una fase di stoccare detto biogas (B).

3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente una fase di convogliare detto biogas (B) in alimentazione come combustibile ad un processo produttivo, preferibilmente un processo produttivo a fiamma libera.

4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detto processo produttivo ? un processo di cottura di laterizi.

5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il processo di pirolizzazione del fango disidratato produce biogas (B) e cenere (C), detto metodo comprendendo la fase di addizionare la cenere (C) ai laterizi precedentemente al processo di cottura.

6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il processo di essicazione dei fanghi di scarto (S) ? eseguito in modo tale da generare fanghi disidratati (D) presentanti un?umidit? compresa tra l?8% ed il 12%.

7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di compattare detti fanghi disidratati (D) in modo tale da produrre una pluralit? di elementi discreti (E).

8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detti elementi discreti (E) comprendono delle bricchette, preferibilmente dette bricchette presentano un diametro compreso tra 50 mm e 60 mm ed una lunghezza compresa tra 40 mm e 60 mm.

9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i fanghi di scarto (S) comprendono fanghi da depurazione civile e/o fanghi da lavorazione industriale, preferibilmente fanghi presentanti una classificazione CER020204 o CER190805.

10. impianto per lo smaltimento di fanghi di scarto (S) comprendente:

- almeno una stazione di stoccaggio (2) configurata per ricevere una predeterminata quantit? di fanghi di scarto (S);

- un essiccatoio (3) configurato per rimuovere un contenuto acqueo di detti fanghi di scarto (S) producendo una predeterminata quantit? di fanghi disidratati (D);

- un pirolizzatore (5) configurato per pirolizzare i fanghi disidratati (D) generando biogas (B).

11. Impianto secondo la rivendicazione 10, in cui l?essiccatoio (3) ? un essiccatoio (3) rotativo.

12. impianto secondo la rivendicazione 10 o 11, comprendente una macchina compattatrice (4) configurata per compattare detti fanghi disidratati (D) producendo una pluralit? di elementi discreti (E), preferibilmente detto elemento compattatore comprendendo una bricchettatrice.

13. Impianto per la produzione di laterizi comprendente:

- un impianto per lo smaltimento (1) di fanghi di scarto (S) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13;

- un forno, preferibilmente un forno a tunnel, configurato per la cottura di laterizi;

detto forno essendo configurato per ricevere biogas (B) dal pirolizzatore (5) e per utilizzare detto biogas (B) come combustibile durante un processo di cottura di detti laterizi.

14. Impianto per la produzione di laterizi secondo la rivendicazione 13, comprendente almeno una macchina intermedia interposta tra il pirolizzatore (5) ed il forno, preferibilmente detta macchina intermedia comprendendo almeno un bruciatore.