ITBG20090054A1 - Impianto per la deumidificazione, mediante aria deumidificata e riscaldata, dei fanghi disidratati meccanicamente. - Google Patents

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Description

Descrizione di un brevetto d’invenzione avente per titolo: “Impianto per la deumidificazione, mediante aria deumidificata e riscaldata, dei fanghi disidratati meccanicamente”
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un impianto ed al relativo metodo per la deumidificazione, mediante aria (deumidificata e riscaldata), dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali. In particolare ad un impianto per la deumidificazione a bassa temperatura. Tale impianto può essere sia mobile che fisso.
Come è noto, le attività umane civili ed industriali producono acque inquinate che vengono inviate agli impianti di depurazione per renderle idonee al ciclo di scarico in acque superficiali.
Tale attività depurativa produce come scarto finale una sospensione di solidi in acqua denominata fango.
Tale fango è allo stato liquido pompabile e per ridurne la quantità sono utilizzati sistemi di disidratazione meccanica che estraggono una parte dell’acqua e rendono il fango solido paiabile.
Il solido paiabile è ammassato in container mobili adibiti al trasporto presso l’impianto di smaltimento finale.
In realtà il valore totale di acqua presente nel fango paiabile dopo la disidratazione meccanica è compreso tra il 55% ed il 85%.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto per la deumidificazione a bassa temperatura dei fanghi disidratati meccanicamente in grado di estrarre ulteriore acqua contenuta nel fango a pari costo o estrarre la stessa quantità a costi più contenuti.
Altro scopo è quello di provvedere ad un impianto che possa ridurre i costi di smaltimento e trasporto del rifiuto finale presso gli impianti autorizzati.
In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un impianto per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali comprendente un contenitore chiuso di detti fanghi avente un ingresso di detta aria ed una uscita di detta aria; un deumidificatore a condensazione di detta aria; mezzi di movimentazione di detta aria; caratterizzato dal fatto di comprendere uno scambiatore riscaldante in cui circola un liquido ad una temperatura superiore a 30° C.; detto scambiatore riscaldante è posto a valle di detto deumidificatore a condensazione.
Tali scopi vengono anche raggiunti da un metodo per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali comprendente la fase di deumidificare detta aria mediante un deumidificatore a condensazione caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di riscaldare detta aria a valle di detto deumidificatore a condensazione; detta fase di riscaldare detta aria comprende la fase di utilizzare un liquido ad una temperatura superiore a 30° C derivante dal recupero di calore residuo disponibile in sito.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:
la figura 1 mostra schematicamente un impianto per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali, in accordo ad una prima forma di realizzazione della presente invenzione; la figura 2 mostra schematicamente un impianto per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali, in accordo ad una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 3 mostra schematicamente un diffusore dell'aria di deumidificazione, in accordo alla presente invenzione.
Riferendosi alle figure allegate, un impianto per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali, secondo l'invenzione, comprende un contenitore mobile (ad esempio un container) 10 contenente fango 11 disidratato meccanicamente.
Una tubazione di uscita 12, posta nella parte alta del contenitore 10, porta l’aria carica di umidità verso una macchina 13 di deumidificazione a condensazione di tipo noto.
La macchina 13 è comprensiva, principalmente, di uno scambiatore evaporatore 14 e di uno scambiatore condensatore 15.
L’aria, proveniente dalla tubazione 12, viene a contatto con lo scambiatore evaporatore 14 si raffredda e condensa.
Le gocce di acqua condensata, provenienti dallo scambiatore evaporatore 14, precipitano per gravità in un serbatoio di raccolta 16 e successivamente evacuate tramite tubazione flessibile.
Quindi, l’aria attraversa lo scambiatore condensatore 15, dal quale esce con un lieve incremento di temperatura.
Nelle figure, le frecce sono indicative dei versi di transito dei fluidi.
Per semplicità raffigurativa le tubazioni non sono rappresentate completamente, ma è da intendersi che tutto il processo, in particolare la movimentazione deM’aria con il contenitore 10, è da ritenersi un processo ermeticamente chiuso.
L’aria proveniente dallo scambiatore condensatore 15 viene quindi convogliata verso uno scambiatore riscaldante 20 in cui circola un liquido ad una temperatura superiore a 30° C., e preferibilmente ad una temperatura compresa tra 60°C e 90°C. In particolare, si tratta di acqua calda proveniente da una struttura 21 nella quale si trova acqua derivante dal recupero di calore residuo da cogenerazione o da calore di recupero disponibile in sito, ad esempio da code di processi industriali.
L’acqua calda circola nello scambiatore 20 tramite una pompa 22, arriva mediante la tubazione 23 e viene restituita al circuito per essere riscaldata di nuovo tramite la tubazione 24 dopo aver subito un abbassamento di temperatura mediante cessione di calore all’aria di processo.
L’aria proveniente dallo scambiatore riscaldante 20 viene quindi inviata tramite la tubazione di ingresso 25 al contenitore 10, ed in particolare ad un sistema di diffusione 26 dell'aria. La tubazione accede al contenitore 10 nella sua parte bassa.
Mezzi di movimentazione 27 dell’aria sono posti all’interno del processo, in una tubazione predisposta allo scopo.
Preferibilmente, i mezzi dì movimentazione 27 dell’aria comprendono un ventilatore posto a valle della macchina 13 di deumidificazione, prima dello scambiatore 20.
Il sistema di diffusione 26 dell’aria comprende preferibilmente tre diffusori 28 (il numero dei diffusori può essere variabile in dipendenza della dimensione dell’impianto).
I diffusori 28 sono posizionati sul fondo del contenitore 10 per tutta la sua lunghezza, ed hanno una sezione a forma di semicilindro. Essi comprendono una pluralità di fori per l’immissione di aria nel contenitore 10.
I fanghi sono posti all’interno del contenitore 10 direttamente sopra ai diffusori 28, e non sono presenti griglie di sostegno dei fanghi.
In una forma preferita di realizzazione, la tubazione 12, invece di essere collegata alla macchina 13, viene collegata ad uno scambiatore raffreddante 30, che ha la funzione di abbassare la temperatura dell'aria prima di essere inviata alla macchina 13 di deumidificazione.
Quindi tale scambiatore 30 riduce anche parte deH’umidità deN’aria mediante condensazione.
Le gocce di acqua condensata, provenienti dallo scambiatore 30, precipitano per gravità in un serbatoio di raccolta 31 e successivamente evacuate tramite tubazione flessibile.
Nello scambiatore raffreddante 30 circola un liquido raffreddato mediante due possibili procedure, una in alternativa all’altra o in combinazione.
Lo scambiatore raffreddante 30 ha una tubazione di uscita 32 connessa ad una vasca di espansione 33 nella quale circola acqua fredda proveniente da una struttura 34 nella quale si trova acqua derivante da depurazione o acqua tecnica con temperatura inferiore a 20°C.
La vasca di espansione 33 ha una sua tubazione di uscita 35 che invia il liquido ad uno scambiatore 36 raffreddato da un ventilatore 37.
A sua volta lo scambiatore 36 è connesso allo scambiatore 30 mediante una tubazione 38.
Una pompa 39 posta preferibilmente a valle della vasca di espansione 33 fa circolare il liquido nell’impianto raffreddante.
Nell’esercizio stagionale freddo, è preferibile utilizzare lo scambiatore 36 raffreddato dal ventilatore 37.
Nella stagione calda è preferibile utilizzare la vasca di espansione 33 raffreddata dall’acqua ad una temperatura inferiore a 20°C.
Nulla vieta, in condizioni climatiche appropriate di utilizzare ambedue i principi di raffreddamento.
Il funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione appare evidente da quanto descritto ed illustrato e, in particolare, è sostanzialmente il seguente.
Si posiziona il contenitore 10, riempito di fango 13, tra le tubazioni 25 e 12, e si avvia il processo.
La ventola 27 mette in movimento l’aria nelle tubazioni e dopo poco tempo tutti gli scambiatori sono a regime e quindi il processo di deumidificazione può avere inizio.
Il processo riesce a fornire al contenitore 10 (tubazione 25) una aria ad una temperatura compresa tra 33° e 37°C ed una umidità relativa (UR) compresa tra il 20 ed il 25 %.
L’aria in uscita dal contenitore 10 è ad una temperatura di circa 25°-35°C ed una umidità relativa pari a circa il 95%.
Lo scambiatore 30 (se presente) abbassa la temperatura in uscita dal contenitore 10, a circa 22°-26°C.
Mentre lo scambiatore 20 alza la temperatura in uscita dalla macchina 13 di deumidificazione di circa 10°-20°C.
L’umidità estratta dal fango resta adesa all’aria e viene catturata in parte dallo scambiatore 30 (se presente) ed dallo scambiatore 14, raccolta nei serbatoi 16 e 31 e preferibilmente reimmessa nel ciclo depurativo presente nel sito di lavoro.
Con la presente invenzione si ottengono notevoli vantaggi rispetto all’arte nota.
Con l'ausilio dello scambiatore 20 e del flusso d’acqua calda di recupero si hanno rese pari ai 50-70% superiori rispetto all’impianto senza il suddetto scambiatore.
Con l'ausilio dello scambiatore 30 e del flusso di acqua tecnica o da recupero è possibile ridurre la potenza necessaria al ciclo frigorifero di circa il 30-50%.
Si possono utilizzare acque industriali o di scarico dalla depurazione finale al fine di abbassare le temperature di esercizio ed ottenendo una considerevole diminuzione del consumo energetico globale. Utilizzando l'acqua a perdere disponibile è infatti possibile abbattere l’energia frigorifera necessaria al processo all’oggetto.
E’ anche possibile riutilizzare calore a bassa temperatura normalmente scaricato in atmosfera perché difficilmente riutilizzabile: tali fonti di calore derivano da code di processi industriali oppure da sistemi di cogenerazione.
Si riesce ad ottenere un prodotto deumidificato finale granulare esente da emissioni da polveri all’atto dello scarico presso impianto di smaltimento finale.
La lavorazione avviene a ciclo chiuso evitando dannose emissioni in atmosfera e senza la necessità di un ulteriore aggravio energetico nelle attività di depurazione dell’aria.
I livelli di sicurezza per gli operatori e per l’ambiente sono in questo modo molto elevati.
Non per ultimo l'impianto permette di operare con bassi consumi energetici rispetto ad impianti convenzionali, e non si ha la necessità di avere trattamenti di depurazioni extra dell’aria derivante il processo di deumidificazione.
Vantaggiosamente, l'impianto come sopra, può essere mobile e può avere una struttura energeticamente autonoma, compatta e movimentabile con sistemi di trasporto standardizzati.
I materiali utilizzati, nonché le dimensioni dell’impianto, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.
L’impianto così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1 . Impianto per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali comprendente un contenitore chiuso di detti fanghi avente un ingresso di detta aria ed una uscita di detta aria; un deumidificatore a condensazione di detta aria; mezzi di movimentazione di detta aria; caratterizzato dal fatto di comprendere uno scambiatore riscaldante in cui circola un liquido ad una temperatura superiore a 30° C.; detto scambiatore riscaldante è posto a valle di detto deumidificatore a condensazione.
  2. 2. Impianto in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto liquido ad una temperatura superiore a 30° C è acqua derivante dal recupero di calore residuo da cogenerazione o da calore di recupero disponibile in sito.
  3. 3. Impianto in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto liquido ad una temperatura superiore a 30° C è un liquido riscaldato da acqua derivante dal recupero di calore residuo da cogenerazione o da calore di recupero disponibile in sito.
  4. 4. Impianto in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere uno scambiatore raffreddante in cui circola un liquido ad una temperatura inferiore a 20°C.; detto scambiatore raffreddante è posto a monte di detto deumidificatore a condensazione.
  5. 5. Impianto in accordo alla rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che detto liquido ad una temperatura inferiore a 20°C è acqua derivante da impianti di depurazione o acqua tecnica.
  6. 6. Impianto in accordo alla rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che detto liquido ad una temperatura inferiore a 20°C è un liquido raffreddato da acqua derivante da impianti di depurazione o acqua tecnica.
  7. 7. Impianto in accordo alla rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che detto liquido ad una temperatura inferiore a 20°C è un liquido raffreddato da un ventilatore.
  8. 8. Impianto in accordo alia rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione di detta aria comprendono un ventilatore.
  9. 9. Impianto in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione di detta aria comprendono condutture; dette condutture e detto contenitore sono ermeticamente chiusi.
  10. 10. Metodo per la deumidificazione, mediante aria, dei fanghi disidratati meccanicamente derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue civili ed industriali comprendente la fase di deumidificare detta aria mediante un deumidificatore a condensazione caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di riscaldare detta aria a valle di detto deumidificatore a condensazione; detta fase di riscaldare detta aria comprende la fase di utilizzare un liquido ad una temperatura superiore a 30° C derivante dal recupero di calore residuo disponibile in sito.
  11. 11. Metodo in accordo alla rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di raffreddare detta aria a monte di detto deumidificatore a condensazione mediante acqua derivante da impianti di depurazione o acqua tecnica.
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