ITBG20100054A1 - Apparato per la distribuzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetti» per invenzione industriale avente per titolo:

"Apparato per la distruzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti"

Descrizio

La presente invenzione si riferisce a un apparato per la distruzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti.

Più in particolare, k presente invenzione si riferisce a un apparato come sopra definito, specialmente adatto a essere utilizzato in ambito industriale c di protezione ambientale per i trattamenti depurativi di acqua di scarico e di rifiuti industriali.

E’ noto che l'impiego di sostanze organiche e inorganiche come materie prime è presente in molte attività industriati. In generale c possibile assegnare una determinata classe di sostanze a specifiche attività produttive; ad esempio, Lindustria tessile e conciaria fanno ampio uso di detergenti e colorami sintetici, l'industria alimentare di proteine c carboidrati, l’industria metalmeccanica di acidi, vernici ccc...

Si genera in tal modo una notevole quantità di sostanze di scarto, liquide o solide, che vengono scaricate nella fognatura pubblica o in acque superficiali se si tratta di scarichi idrici e che sono invece smaltite se si tratta di rifiuti solidi o liquidi contaminati di sostanze organiche di varia natura. Esistono tuttavia, al riguardo, specifiche nonne volte a limitare il rischio di inquinamento. In materia di scarichi idrici, tati norme richiedono alle aziende di provvedere alla preventiva depurazione dei reflui inquinano, con processi di distruzione e demolizione delle sostanze organiche e inorganiche in essi presenti.

Quanto ai rifiuti solidi, invece, le aziende che li producono sono obbligate a inviarli allo smaltimento, sostenendo costi anche molto elevati.

Attualmente, i processi in uso per la distruzione della matrice organica presente in un refluo industriale o in un rifiuto liquido sono principalmente di narura batterica o chimica. Nel primo caso è necessario realizzare un impianto biologico completo, cioè provvisto di tutte le sezioni destinate alla denitrificazione per la distribuzione delle forme azotate, aU'ossidazione per la distruzione della matrice organica, alla sedimentazione per la separazione del fango biologico dall’acqua depurata alla disinfczione finale; tutto ciò comporta inconvenienti notevoli correlati ai costi rilevanti e alla necessità di disporre di ampi spazi per installazione impianto.

Nei processi di natura chimica, invece, si utilizzano reagenti chimici ossidanti, come acqua ossigenata e ipoclorito di sodio, oppure reagenti composti come acido di Caro o di benton. Anche questi processi, tuttavìa, danno luogo a inconvenienti di rilievo, posto che comportano costi di gestione particolarmente elevati; inoltre, da essi deriva una rilevante produzione di sottoprodotti da smaltire successivamente come rifiuti

Quanto allo smaltimento dei rifiuti solidi contaminati da sostanze inorganiche, esso e attualmente ottenuto in genere mediante termodistruttori; gli inconvenienti che in questo caso si riscontrano riguardano sia il fatto che si tratta di processi molto onerosi, sia il fatto che viene in tal modo esclusa la possibilità di recuperare almeno in parte il rifiuto o di smaltirlo con processi che determinano un minor impatto ambientale. Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra lamentati.

Piu in particolare, lo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un apparato per la distribuzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti atto al trattamento di sostanze organiche e inorganiche in essi presente al fine di recuperare i rifiuti stessi almeno in pane, nonché di depurare l’acqua in modo semplice ed efficace.

Ulteriore scopo dell’invenzione e quello di provvedere un apparato come sopra definito atto a intervenire efficacemente su reflui a elevata tossicità, nonché sul percolato prodotto dalle discariche di rifiuti solidi urbani.

Non ultimo scopo dellinvenzione è quello di provvedere un apparato in grado di depurare reflui industriali e rifiuti liquidi senza necessità di ricorrere a reagenti chimici ossidanti o reagenti composti.

Ulteriore scopo dell’invenzione é quello di provvedere un apparato che comporti costi di gestione limitati e che richieda spazi di installazione estremamente contenuti.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di mettere a disposizione degli utilizzatoci un apparato per la distruzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti in grado di garantire un elevato livello di resistenza e affidabilità nel tempo, tale inoltre da poter essere facilmente ed economicamente realizzato.

Questi c altri scopi ancora vengono raggiunti dall 'apparato per la distruzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti in accordo con la rivendicazione principale Ix caratteristiche costruttive c funzionali delPapparato per la distruzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti della presente invenzione potranno essere meglio comprese dalla dettagliata descrizione che segue, in cui si fa riferimenti alla allegata tavola di disegni che ne rappresentano una forma di realizzazione preferita e non limitativa e in cut:

la figura 1 rappresenta schematicamente Papparato della presente invenzione predisposto per operare a condizioni di pressione crescente variabile;

la figura 2 rappresenta schema ncamente lo stesso apparato predisposto per operare a pressione atmosferica.

Con riferimento alle citate figure, Papparato per la distruzione della matrice inquinante in acqua e rifiuti della presente invenzione comprende un contenitore 10 nel quale sono disposte le sostanze liquide o le sostanze solide immerse in acqua da trattare; il contenitore 10 à collegato, tramite un condotto 12 sul quale agisce una pompa di alimentazione 14, a una cella elettrolitica 16 che può essere chiusa, secondo lo schema di figura 1, oppure aperta secondo lo schema di figura 2, I<a cella elettrolitica c pressunzzabilc tramite un contenitore a tenuta stagna per poter operare non solo a pressione v ariabile e crescente a seconda delle specifiche esigenze. I-a cella chiusa è vantaggiosamente utilizzata per reazioni di ossidazione, paragonabili a un trattamento ossida avo di tipo chimico ossia realizzato con l'ausilio di reagenti quali ozono, perossido di idrogeno o ipoclo o di sodio, oppure di tipo biologico*con denitrificazione e ossidazione effettuate da batteri. ;La della elettrolìtica 16, tipicamente abbinata a un generatore raddrizzatore di corrente 18, può essere provvista di due o più elettrodi realizzati in materiali eguali o diversi tra loro, come in seguito specificato, La caratterizzazione chimica e conosciuta del refluo da trattate fornisce un'indicazione del carico organico e inorganico inquinante ivi presente; più elevato è il carico inquinante, maggiore sarà il numero di elettrodi da inserire nella cella elettrolitica 16 per ottenere un trattamento depurativo ottimale. Nclfapparato della presente invenzione gli elettrodi possono essere realizzati o rivestiti in svariati materiali, come ad esempio ferro, acciaio, alluminio, titanio, carbonio, grafite, nano tubi di carbonio ecc...; e pure da prevedersi che, per applicazioni particolari quali i processi di elettrodeposizione, detti elettrodi siano realizzati in piombo, rame, cadmio, nichel, zinco nano tubi di carbonio, ecc... La provenienza e la caratterizzazione analitica del refluo/rifiuto da trattare determinano in genere il tipo di materiale degli elettrodi. Ad esempio, in presenza di un refluo contenente emulsioni oleose vengono utilizzati elettrodi in alluminio e ferro, in quanto il processo attuato dall'apparato è del tipo elettroflocculazione; in questa ipotesi, il metallo che costituisce gli elettrodi si consuma durante il processo e, in determinate condizioni di pH, reagisce con le sostanze oleose formando dei fiocchi che vengono in seguito separati dal refluo trattato. In presenza, invece, di sostanze organiche a basso peso molecolare, gli elettrodi utilizzati sono preferibilmente in carbonio o grafite, che facilitano la produzione di ozono c, di conseguenza, le reazioni di ossidazione Gli elettrodi possono lavorare con fornitura di corrente continua oppure, in funzione della caratterizzazione chimica del refluo o rifiuto da trattare, con fornitura di corrente con onda quadra da zero a 1000 Hz, l’applicazione di una corrente pulsante ottimizza c riduce 1 consumi di energia elettrica, intesa come W/lt di refluo o rifiuto liquido, oppure come W/Kg di rifiuto solido. L’apparato della presente invenzione è provvisto di mezzi quali ad esempio un verter programmatile atti ad aumentare e controllare l’intensità di corrente fino a 40 A / cm' e per applicare una differenza di potenziale fino a 50 volt, nonché di un dispositivo invertitore di polarità 19 che consente di mantenere puliti gli elettrodi effettuando l’inversione di polantà tra catodo e anodo. Tale dispositivo di tipo noto è collegato e programmato da un circuito elettronico che gestisce in modo noto l’apparato stesso nelle sue diverse funzioni in mancanza di questa applicazione per la pulizia degli elettrodi sarebbe necessario operare con lavaggi chimici. ;Esternamente alla cella elettrolitica 16. inoltre, è installata una pompa 26 atta a ricircolare ad elevata portata, sistematicamente o periodicamente, il liquido da trattare o la soluzione elettrolitica; ciò evita la formazione sulla superficie degli elettrodi di un rivestimento gassoso, che con il tempo potrebbe pregiudicarne il funzionamento. ;In funzione dei composti presenti nei reflui c/o rifiuti da trattare, il tempo di reazione è regolato attraverso una sezione specifica, che comprende almeno un serbatoio 20 posizionato a valle della cella elettrolitica 16 con la quale è in collegamento per mezzo dì un condotto 22; detto ultimo si prolunga in un tratto superiore 22' di ingresso nel medesimo serbatoio 20, Un tratto inferiore 24 opposto al tratto 22’ definisce il condotto di uscita dai serbatoio 20 dei reflui o rifiuti, i quali possono alternativamente essere ricircolati mediante la pompa 26 per ritornare nella cella elettrolitica 16 o scaricati. Nel primo caso tale ricircolo si svolge lungo un condotto 28, mentre nd secondo caso lo scarico avviene lungo un condotte! 30 provvisto di una valvola di regolazione 32. A monte del condotto 30 è disposta una valvola 34 di regolazione del ricircolo, Lo scarico dal condotto 30 del refluo o rifiuto trattato può essere preceduto dal suo raffreddameno, lungo un apposito circuito schemauzzato con 36 per portare la temperatura nei limiti di accettabilità previsti dalla normativa ambientale in materia di scarichi idrici e/o smaltimento. ;Lo schema di figura 2 è riferito all’apparato a cella aperta operante a pressione atmosferica, tale apparato, come quello schematizzato a figura 1, comprende sostanzialmente gli stessi componenti di cui allo schema precedente, solo iti parte illustrati per semplicità. ;Il trattamenti} in pressione crescente variabile, con cella chiusa, permette di avere nel liquido da trattare una concentrazione particolarmente elevata dei reagenti ossido- riduttivi, riducendo in tal modo sia i tempi di reazione che l’energia impiagata e la dimensione della cella elettrolitica. Un trattamento di questo genere è utilizzabile soprattutto in presenza di reflui o rifiuti con elevato carico inquinante e il rendimento degli elettrodi è decisamente supcriore rispetto a quello fornito in caso di trattamento in cella aperta. L’elevata pressione mantenuta in cella chiusa. ;tipicamente compresa tra 0 c 5 bar, riduce ulteriormente i tempi di reazione e determina un’efficienza energetica supcriore rispetto al trattamento in cella aperta a parità di kg di sostanze inquinante da trattare. ;Verifiche sperimentali svolte dalla richiedente hanno permesso di accertare che l’apparato della presente invenzione permette di ottenere, neH’ambito dei trattamenti depurativi di acque di scarico e di rifiuti industriali, risultati di particolare rilievo. ;A titolo esemplificativo, si riportano di seguito le procedure operarne ed i risultati otenuti su due applicazioni completamente differenti a dimostrazione della versatilità dell’invenzione in oggeto. Va tenuto presente che differenti matrici organiche portano a multati differenti. CELLA CHIUSA; acque pretrattate di rifiuti liquidi. ;I rifiuti liquidi conferiti per lo smaltimento dei medesimi vengono trattati e depurati fino al raggiungimento attuale di un valore massimo del parametro COD {domanda chimica di ossigeno) di 4.000 mg/L ;Allo scopo di contenere il costo per lo scarico dei rifiuti trattati alla rete di raccolta consonile (dove il limite per lo scarico in pubblica fognatura è per il COD di 500 mg/1) e stato installato rimpianto a cella aperta secondo l'invenizone ottenendo i seguenti risultati: ;Prova π*1

Energia consumata: 5 W/lt

Bar. 0,H

COD residuo: 2.500 mg/1

Prova n. 2

Energia consumata: 10 W/h

Bar 0,8

COD residuo: UXK) mg/l

il trattamento depurativo generalmente utilizzato è quello della filtrazione finale su carboni attivi la quale però porta ad un massimo di COD residuo pan a 2.700 mg/i-Rispetto ai carboni aravi si e riscontrato:

riduzione del colore;

riduzione dell’odore.

CELLA APERTA: detossificazione di materiale plastico contaminato da Piombo adeso.

Allo scopo di rendere riciclabile il materiale plastico contaminato da Piombo, questo è stato sottoposto al trattamento con in colla aperta, secondo l’ivenzione, ed i risultati ottenuti sono i seguenti:

Concentrazione di Piombo prima del trattamento: 19510 mg/kg Concentrazione di Piombo dopo il trattamento: 619 mg/ kg Le condizioni operative sono state di 10 W/kg e un tempo di contatto nella cella di 15 minuta,

I risultati sono tali da consentire il reinserimento del rifiuto nel ciclo produttivo.

Non esiste in questo caso un trattamento alternativo se non lo smaltimento come rifiuto pericoloso.

Benché linvenzione sia stata sopra descritta con particolare riferimento a una sua forma di realizzazione, data a scopo esemplificativo e non limitativo, numerose modifiche e varianti appariranno evidenti a un esperto del ramo alla luce della descrizione sopra riportata. La presente invenzione, pertanto, intende abbracciare tutte le modifiche e le varianti che rientrano nello spirito e nellambito protettivo delle rivendicazioni che seguono.

Claims (2)

1) Un apparato per la distruzione delia matrice inquinante in acqua e rifiuti, utilizzabile specialmente in ambito industriale per i trattamenti depurativi di acque di scarico e di rifiuti industriali, caratterizzato dai fatto dì comprendere un contenitore (10) in cui sono disposte sostanze liquide e/o solide immerse in acqua da sottoporre a trattamento, una cella elettrolitica (16) collegata al contenitore (10) tramite un condotto (12) sul quale agisce una pompa di alimentazione (14) e abbinata a un generatore -raddrizzatore di corrente (18), caratterizzato dal fatto che la celta elettrolitica (16) è pressurizz per operare quale cella aperta, cioè a pressione atmos ferica, o quale cella chiusa, cioè a pressione variabile indotta, nella cella elettrolitica (16) essendo installata una pompa che ricircola in modo continuo o periodico il liquido da trattare o la soluzione elettrolitica in essa contenuti.

2) L’apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendete una sezione di reazione costituita da almeno un serbatoio (20) posizionato a vaile della cella elettrolica (16) cui è collegato con un condotto (22) che si estende in un tratto superiore (22 ) di ingresso nel medesimo serbatoio (20), 3) L’apparato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che al tratto (22') dd condotto (22) c opposto un tratto inferiore (24) che forma il condotto di uscita dal serbatoio (20) dei reflui o rifiuti trattari, det ultimi essendo ricircolati con una pompa nella cella elettrolitica (16) o scaricati. 4) L 'apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il ricircolo dei reflui o rifiuti trattati si sviluppa lungo un condotto (28) sul quale interviene una pompa (26). 5) L’apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che lo scarico dei reflui o rifiuti trattati è realizzato lungo un condotto (30) provvisto di una valvola di regolazione (32), previo raffreddamento lungo un circuito (36). 6) L’apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la cella elettrolitica (16) è provvista di una o più coppie di elettrodi realizzati o rivestiti in materiali come ferro, acciaio*alluminio, titanio, nano tubi di carbonio. 7) L’apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la cella elettrolitica (16) è provvista di una o più coppie di elettrodi realizzati o rivestici in materiali come piombo, rame, cadmio, nichel, zinco nano tubi di carbonio. 8) L'apparato secondo le rivendicazioni S e 6, caratterizzato da! fatto che detti elettrodi lavorano con fornitura di corrente continua o con onda quadra da zero a 1000 Hz. 9) L’apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere uri dispositivo (19) di inversione della polarità. 10) L’apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un in verter programmabile per aumentare c/o controllare l’intensità di corrente fino a 40 A/ cmr e per applicare una differenza di potenziale fino a 50 Volt. 11) L’apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la cella elettrolitica (16) opera a una pressione compresa tra 0 e S bar.