ITBG20110039A1 - Sistema e metodo per il trattamento dei reflui zootecnici civili ed industriali e dei digestati. - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione avente per titolo: "Sistema e metodo per il trattamento dei reflui zootecnici civili ed industriali e dei digestati"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema e ad un metodo per il trattamento dei reflui zootecnici civili ed industriali e dei digestati.

La corretta utilizzazione dei reflui provenienti dagli insediamenti zootecnici rappresenta, anche alla luce degli indirizzi contenuti nelle norme nazionali e comunitarie, la garanzia per il mantenimento di un corretto rapporto allevamento e ambiente.

I liquami zootecnici rappresentano, infatti, un utile mezzo di concimazione dei terreni se il rapporto del carico di bestiame à ̈ proporzionato alla superficie agraria, altrimenti si possono avere ripercussioni negative dovute all’inquinamento delle falde e delle acque superficiali.

In questi casi à ̈ necessario ridurre il carico di inquinanti e/o il volume dei liquami con il ricorso a particolari trattamenti.

Problemi simili si hanno anche nel caso si utilizzino digestati provenienti da impianti di produzione di biogas.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere ad un sistema e ad un metodo per il trattamento dei reflui zootecnici e dei digestati che permetta di poter utilizzare liberamente i prodotti ottenuti, sia liquidi che solidi.

In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un sistema per il trattamento dei reflui zootecnici civili ed industriali e dei digestati dove detti reflui comprendenti un prodotto solido in sospensione ad un liquido: detto sistema comprende mezzi per dividere detto prodotto solido in sospensione ad un liquido in una frazione solida ed una frazione liquida; un primo filtro, di detta frazione liquida, a strati differenziati di sostanze minerali; un secondo filtro, a carboni attivi, posto in cascata a detto primo filtro; un terzo filtro, di ultra filtrazione, posto in cascata a detto secondo filtro.

Tali scopi vengono anche raggiunti da un metodo per il trattamento dei reflui zootecnici e dei digestati dove detti reflui comprendenti un prodotto solido in sospensione ad un liquido; detto metodo comprende le fasi di: dividere detto prodotto solido in sospensione ad un liquido in una frazione solida ed una frazione liquida; una prima fase di filtrare, detta frazione liquida, a strati differenziati; seguita da una seconda fase di filtrare, a carboni attivi; seguita da una terza fase di filtrare, ad ultra filtrazione.

Ulteriori caratteristiche dell'invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi di questa soluzione rispetto alle soluzioni dell’arte nota sono diversi.

Con il presente sistema à ̈ possibile dividere i solidi dai liquidi in modo che i solidi possano essere riutilizzati come compost e che i liquidi possano essere riutilizzati o scaricata senza alcun problema.

L'impianto, in accordo ad una vantaggiosa forma di realizzazione, verrà posto in un container e quindi reso trasportabile. Anche l'installazione à ̈ rapida, in quanto il container avrà al suo esterno le tubazioni di connessione.

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 uno schema a blocchi di un sistema per il trattamento dei reflui zootecnici e dei digestati, in accordo alla presente invenzione;

la figura 2 mostra schematicamente un filtro a strati differenziati, in accordo alla presente invenzione;

la figura 3 mostra schematicamente un filtro attivo, in accordo alla presente invenzione.

Riferendosi alle figure allegate, un sistema per il trattamento dei reflui zootecnici e dei digestati, in accordo alla presente invenzione, comprende una centrifuga decantatrice 11 che riceve in ingresso i reflui 10 zootecnici e/o i digestati provenienti da allevamenti zootecnici o da sistemi di produzione di biogas, per separare il prodotto solido da quello liquido.

Preferibilmente, la decantatrice 11 riceve in ingresso i reflui 10 miscelati con un flocculante 12.

La frazione solida uscente dalla decantatrice 11 viene inviato ad un deposito 13 dove avviene successivamente lo smaltimento sui terreni agricoli aziendali o lo stoccaggio per la produzione di compost destinato ad aziende del settore orticolo e florovivaistico.

La frazione liquida uscente dalla decantatrice 11 entra in un sistema di flottazione 14, e quindi passa ad un azione di filtraggio composta da più fasi.

L'azione di filtraggio comprende un primo filtraggio 15 a strati differenziati, quindi un secondo filtraggio 16 attivo, e successivamente un terzo filtraggio 17 di ultra filtrazione.

Preferibilmente, subisce anche un ulteriore filtraggio 18 mediante osmosi inversa.

All'uscita del sistema si ha un liquido 19 che può essere scaricato in acque superficiali o riutilizzato all'interno dello stesso ciclo produttivo per il lavaggio di tutta la stazione filtrante o per il lavaggio aziendale di qualsiasi genere.

Miscelando un flocculente 12, con i reflui 10, si ottiene un processo di flocculazione che consiste in un processo chimico-fisico che porta alla formazione di un sistema colloidale in cui la fase solida tende a separarsi formando dei fiocchi in sospensione. Facilitando in questo modo le successive operazioni.

La centrifuga decantatrice 11 effettua quindi la separazione del prodotto solido in sospensione nel liquido, accelerando meccanicamente il naturale processo di decantazione basato sulla differenza di peso specifico dei due elementi.

Infatti, le centrifughe decantatrici vengono utilizzate per separare le due fasi di peso specifico diverso, cioà ̈ per la chiarificazione del liquido nel quale sono presenti in sospensione dei solidi. La separazione della fase solida da quella liquida avviene per centrifugazione all'interno di un tamburo rotante di forma cilindrica/troncoconica.

La fase solida, più pesante, si deposita sulle pareti interne di un tamburo e viene raschiata da una coclea interna fino a farla espellere nei fori posti al termine della sezione tronco conica, mentre la componente liquida in virtù del minore peso specifico segue un percorso contrario obbligato.

In un esempio di realizzazione della presente invenzione si à ̈ utilizzata una decantatrice 11 speciale con nome commerciale Ecostar, per la separazione di residui fino la 30% di solidi sospesi avente un rotore, composto da un tamburo a forma cilindro conica (Camera di Separazione) e relativa coclea per l'estrazione del solido.

Comprende un motore elettrico principale, per la rotazione diretta del tamburo con trasmissione asincrona (cinghie trapezoidali) ed un motore idraulico alimentato da una pompa a portata variabile, per la rotazione indipendente della coclea, con trasmissione sincrona (cinghia dentata).

Il funzionamento della decantatrice 11 à ̈ costantemente controllato da un PLC monitorando in continuo lo stato della macchina: velocità di rotazione del tamburo e della coclea, condizioni di stato, e temperatura dei cuscinetti, energia impegnata, potenza di lavoro prodotta attraverso la trasmissione con impianto idraulico.

Di conseguenza si può variare automaticamente i parametri di lavoro in base alle variazioni chimico fisiche del prodotto trattato, mantenendo costante la qualità di disidratazione del solido, la chiarificazione del liquido e la quantità volumetrica unitaria.

Il controllo integra la gestione di tutti i componenti deirimpianto, dalle pompe di alimentazione del prodotto al decanter all'evacuazione dei componenti solidi e liquidi separati, preparazione automatica in continuo della soluzione per la chiarificazione mediante flocculazione con polielettroliti in granuli e/o premiscelati.

L'azione di flottazione 14 à ̈ basata sulla capacità che hanno certe particelle solide o liquide ad unirsi per dar forma ad un solido fiocco con densità inferiore al liquido stesso, nel quale si trovano in fase dispersa, ossia avviene in modo che i solidi del tipo colloidale vengono floccu lati per formare ciò che chiamiamo Solidi Sospesi (SS), che se di dimensione > 0,1 mm si chiamano Solidi Sedimentabili.

Al contrario, i sospesi < 0,1 mm che sono presenti in alta quantità, ma come tali non sedimentano e la flottazione trova impiego come sistema per la separazione di questi solidi che altrimenti sfuggono alla sedimentazione.

Con l'ausilio della flottazione ad aria dissolta, il problema della scarsa sedimentabilità dei fiocchi à ̈ superata.

Flottazione con aria dissolta à ̈ un processo dove un gran numero di bolle microscopiche vengono introdotte nella sospensione. Le bolle hanno un diametro compreso fra i 50 e gli 80 micron e si attaccano direttamente ai fiocchi, modificandone la gravità specifica, con pronta risalita alla superficie.

In breve si ottiene la risalita di piccole bolle che trascinano con sé le particelle sospese, che sostano sulla superficie liquida sotto forma di schiume, successivamente allontanate dal pelo libero dell'acqua con l'ausilio un "coltello".

Preferibilmente, con la fase di flottazione 14 si associa una fase di clorazione per eliminare la presenza deH'Ammoniaca residua e di garantire la sterilità dell'acqua oltre che di ossidare eventuali metalli pesanti presenti che possono anche essere catturati da appositi filtri minerali mediante il dosaggio di Ipoclorito di sodio e/o resine specifiche.

Il primo filtraggio 15 avviene con un filtro 20, a strati differenziati dove il liquame (eventualmente precedentemente clorato) passa su di un particolare letto di quarzite composto da strati differenziati di varie granulometrie e da uno strato finale di sabbia quarzifera ed antracite in grado di eliminare l'eventuale torbidità, la presenza di sostanze ossidate in sospensione come l'ossido di Ferro e Manganese.

Il filtro 20 Ã ̈ dimensionato per trattare una portata di 8 mc/h di acqua grezza.

Il processo di filtrazione consiste nell'immissione dell'acqua da trattare in un ingresso 21 posto nella parte superiore del filtro, da dove, per mezzo di un opportuno diffusore interno, viene uniformemente convogliata su tutta l'area della superficie filtrante; l'acqua filtrata, dopo aver attraversato gli strati filtranti viene convogliata all'esterno da una uscita 22 dalla parte inferiore del filtro.

Le impurità dell'acqua non si fermano totalmente in superficie ma si distribuiscono all'interno della massa filtrante, la cui struttura a densità crescente à ̈ simile ad una successione di griglie. Le impurità, secondo le loro dimensioni, si ripartiscono lungo tutto lo spessore del corpo filtrante che si riempie regolarmente, con un processo molto lento prolungando notevolmente i tempi di contro lavaggio.

Il grado di filtrazione à ̈ previsto in 30 micron.

In particolare, il filtro 20 contiene un primo strato superiore 23 composto da sabbia quarzifera con granulometria compresa tra 0,7 e 1 ,2 mm. Un secondo strato 24, sottostante allo strato 23, composto da graniglia con granulometria compresa tra 1 e 3 mm. Un terzo strato 25, sottostante allo strato 24, composto da graniglia con granulometria compresa tra 3 e 5 mm. Un quarto strato 25, sottostante allo strato 24, composto da graniglia con granulometria compresa tra 5 e 10 mm.

L'acqua così trattata viene inviata alle successive fasi del processo.

Un secondo filtraggio attivo avviene con un filtro 30, dove l'acqua da trattare viene fatta passare su di un particolare letto di carbone attivo in grado di eliminare la presenza di sostanze organiche ed eventuali odori o colorazioni indesiderate.

Il filtro 30 Ã ̈ dimensionato per trattare una portata di 5/6 mc/h di acqua.

Il processo di filtrazione consiste nell'immissione dell'acqua da trattare in un ingresso 31 posto nella parte superiore del filtro, da dove, per mezzo di un opportuno diffusore interno, viene uniformemente convogliata su tutta l'area della superficie filtrante; l'acqua trattata, dopo aver attraversato lo strato filtrante viene convogliata all'esterno da una uscita 32 nella parte inferiore del filtro.

Le sostanze inquinanti presenti nell'acqua vengono trattenute all'interno della massa filtrante, la cui struttura assomiglia ad una grossa spugna.

Le sostanze trattenute si ripartiscono lungo tutto lo spessore del corpo filtrante che si riempie regolarmente, con un processo molto lento; una volta saturato questo viene ripristinato mediante contro lavaggio.

Il grado di filtrazione à ̈ previsto in 20 micron.

In particolare, il filtro 30 contiene un primo strato superiore 33 composto da carbone attivo con granulometria compresa tra 8 e 30 mesh. Un secondo strato 34, sottostante allo strato 33, composto da graniglia con granulometria compresa tra 1 e 3 mm. Un terzo strato 35, sottostante allo strato 34, composto da graniglia con granulometria compresa tra 3 e 5 mm.

Un terzo filtraggio 17 di ultra filtrazione avviene con un filtro a membrane, con pori di circa 0.02 micron.

Il fluido passa attraverso essa e viene raccolto a valle, i solidi sospesi vengono trattenuti, tutti o in parte, sulla superficie della membrana.

Un quarto filtraggio 18 (facoltativo) avviene mediante osmosi inversa per filtrare l'acqua da cloruri.

La osmosi inversa avviene secondo un processo fisico mediante membrane semipermeabili che proprio per la loro particolare struttura trattengono quasi completamente i sali disciolti le sostanze organiche, i batteri ed i virus.

L'acqua uscente dall'impianto sarà quindi scaricabile o riutilizzabile.

L'impianto ha una capacità di produzione di acqua trattata di 5/6 mc/h, una durata del ciclo di lavoro di 24 ore, un PH dell'acqua in entrata pari a circa 7,5, ed una conducibilità di circa 23480 Î1⁄4S/cm.

L'impianto viene gestito e supervisionato da un controllore logico programmabile P.L.C. tramite software dedicato, il quale controlla tutte le operazioni necessarie al regalare ciclo di lavoro. Nella configurazione di massima automazione il sistema à ̈ completamente autonomo nella gestione del ciclo di lavoro.

L'automazione completa, controlla e gestisce il funzionamento e lo stato di tutti i componenti facenti parte del sistema, sovrintendendo tutti i passaggi di lavoro, allarmi, eventuali intasamenti linee di trasferimento reflui, lavaggio impianto (macchinari e valvole), ripristina automaticamente le condizioni originali di taratura e riavvio ciclo operativo, ecc.

In alternativa, l'impianto può essere realizzato in modalità semiautomatica, impiegando valvole di linea manuali, non utilizzando sensori di controllo dell'impianto: misuratori di portata, pressostati, sensori di temperature.

Vantaggiosamente il sistema qui descritto, con una capacità di produzione di acqua trattata di 5/6 mc/h, ha le dimensioni per poterlo realizzare in un container da 20 piedi con all'esterno solo la tubazione di connessione per l'ingresso dei liquami, la tubazione per lo scarico del materiale solido e la tubazione per lo scarico dell’acqua purificata.

Opportune pompe favoriscono il carico e lo scarico dei materiali dal contaner.

In un esempio di realizzazione della presente invenzione si sono ottenuti i seguenti risultati.

Liquame iniziale C.O.D. P = 79

N H4†̃

6493 mg/L mg/L 1740 mg/L

Dopo la NhV C.O.D. P = 5, 1 decantatatrice 1 1 848 mg/L 1785 mg/L mg/L Dopo il primo NfV C.O.D. P = 4,1 filtraggio 15 123 mg/L 1297 mg/L mg/L Dopo il secondo NH„<+>C.O.D. P = 3,5 filtraggio 16 17,2 mg/L 947 mg/L mg/L Dopo il terzo NIV = 9,2 C.O.D. P = 0, 15 filtraggio 17 mg/L 155 mg/L mg/L Dove NH4+ sta per Ammonio, C.O.D. sta per Chemical Oxygen Demand e P per fosforo.