ITMI20011616A1 - Procedimento per il trattamento di fanghi biologici generati dalla depurazione di acque reflue - Google Patents
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Description
"Procedimento per il trattamento di fanghi biologici generati dalla depurazione di acque reflue "
Descrizione
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per il trattamento di fanghi biologici (o secondari) che derivano dalle unità produttive di trattamento aerobico delle acque di scarico di origine industriale ed urbana.
La produzione di fanghi biologici derivanti dal trattamento depurativo di acque reflue è in costante aumento in tutto il mondo, dato il progressivo inseverimento delle norme che regolano il rilascio di effluenti nei corpi idrici ricettori.
Particolarmente critica risulta la situazione dell'industria che si trova, frequentemente, a dover spingere i propri processi depurativi con la rimozione non solo dei contaminanti a base di carbonio, ma anche dei nutrienti azotati e fosforati.
Così, per esempio, la quantità di fanghi biologici generati (dopo le operazioni di ispessimento e di dewatering fino ad un tenore di secco del 18-20%) dall'industria di raffinazione del petrolio supera frequentemente 0,3 Kg/t di greggio lavorato.
L'industria petrolchimica produce di norma fanghi biologici in quantitativi superiori a quelli ottenuti dalla raffinazione del petrolio per la frequente necessità di operare anche trattamenti terziari di denitrificazione e defosforazione dei propri effluenti.
Con il progressivo aumento delle quantità di fanghi biologici generati, il problema del loro smaltimento si presenta sempre più critico specie in Europa.
Infatti, tutti i sistemi attualmente disponibili per il disposai di quantità complessive di fanghi biologici, stimate pari a circa 50 Milioni di tonnellate/anno (18-20% di sostanza secca), presentano notevoli limitazioni. Tali sistemi di smaltimento sono costituiti da:
- Spandimento sul suolo agricolo per sfruttarne il contenuto di sostanze ammendanti e fertilizzanti. Tale via, che rappresenta circa il 38% del totale dei fanghi prodotti, è sicuramente la più economica e potenzialmente corretta da un punto di vista ambientale.
In pratica, però, la presenza di metalli pesanti e di altri inquinanti ed i limiti stagionali di utilizzazione tendono progressivamente a ridurne i quantitativi impiegabili .
- Discariche controllate, insieme ai rifiuti solidi urbani, se di origine civile, o insieme ad altri rifiuti non pericolosi, se di origine industriale.
Attualmente la discarica rappresenta la via di smaltimento per circa il 35% del totale dei fanghi biologici prodotti in Europa e la principale via di disposai per i fanghi di origine industriale.
Tuttavia, l'elevato tenore in acqua e l'alta fermentescibilità che caratterizzano i fanghi creano problemi (generazione di percolato) nella gestione degli impianti di interramento controllato.
Tali problemi spingono verso normative comunitarie che limiteranno o vieteranno lo smaltimento in discarica di fanghi biologici come tali.
Incenerimento in impianti di termodistruzione dei rifiuti o in cementifici. Tale via, che rappresenta circa il 20% del totale dei fanghi biologici prodotti, richiede un preliminare essiccamento dei fanghi ed è vincolata dall'elevato costo e dalla limitata disponibilità di impianti idonei .
Date le difficoltà sopra discusse, appare molto vantaggioso il poter ridurre, a costi contenuti, la quantità di materiale da smaltire.
Quest'obiettivo può essere raggiunto sottoponendo i fanghi biologici a processi di digestione anaerobica che consentono di:
(i) Trasformare parte della sostanza organica in biogas ricco di metano e quindi combustibile;
(ii) Migliorare la reologia del fango digerito che può essere più facilmente disidratato;
(iii) Ridurre significativamente il numero di agenti patogeni tipicamente presenti nel fango.
Attualmente, circa il 50% dei fanghi biologici generati in Europa dalla depurazione degli effluenti di origine urbana è stabilizzato anaerobicamente (R.D. Davis and J.E. Hall. 1997. Water Pollution Control 7,9-17).
La digestione anaerobica dei fanghi però, normalmente, richiede tempi di trattamento superiori a 20 giorni (U. Neis, K. Nickel and A. Tiehm. 2000, Water Sci. Technòl. 42(9): 73-80). Pertanto la realizzazione di tali processi richiede l'impiego di impianti di notevoli dimensioni per il trattamento di grossi volumi di fanghi.
D'altro canto la riduzione dei volumi operativi dei digestori anaerobici non può essere facilmente ottenuta aumentando il tenore di sostanza secca dei fanghi.
Infatti, i fanghi biologici sono comunemente prelevati dai decantatori degli impianti di trattamento acque tipicamente con un tenore di sostanza secca compreso tra 1.5 e 3.0%.
L'ulteriore addensamento richiede separatori solido/liquido costosi e l'impiego di polimeri cationici che servono per neutralizzare le cariche anioniche che caratterizzano la superficie delle particelle di fango (J . Kopp and N. Dichtl. 2000, Water Sci. Technol. 42(9): 141-149) . Entrambe le soluzioni sono economicamente onerose ed i polimeri cationici risultano scarsamente biodegradabili alla digestione anaerobica.
Inoltre, è stato dimostrato che l'abbattimento della sostanza organica in un digestore alimentato con fanghi biologici passa dal 45% al 34%, quando il tenore di acqua del substrato è ridotto dal 97% allo 89% (S. Fujishima, T. Mijahara and T. Noike. 2000, Water Sci. Technol. 41 (3):119-127) .
Proprio i limitati abbattimenti della sostanza organica ottenibili dal trattamento anaerobico dei fanghi biologici hanno spinto la ricerca degli ultimi venti anni a mettere a punto metodi di pretrattamento dei fanghi biologici capaci di migliorarne la digeribilità.
Sono stati così proposti nella tecnica procedimenti che si basano su pretrattamenti idrolitici dei fanghi biologici via:
(A) Lisi cellulare termica.
Il metodo consiste nel riscaldare il fango biologico, eventualmente addensato, a temperature comprese tra 130 e 210°C, alle pressioni corrispondenti, per tempi generalmente compresi tra 30 e 120 minuti, prima di essere inviato ad un digestore anaerobico.
Quest'approccio, che è stato anche sviluppato su scala dimostrativa, consente di ridurre i tempi di digestione anaerobica da 20 a 17 giorni e di abbattere la sostanza organica, espressa come COD del 59% (U. Kepp et al. 2000, Water Sci. Technol. 42 (9):89-96).
(B) Lisi cellulare meccanica
Un'altra strategia utilizzata per il pretrattamento dei fanghi consiste nella disintegrazione dei fanghi mediante mezzi meccanici (M. Dohanyes et al. 2000. Water Sci. Technol. 42(9):57-64) o con ultrasuoni (U. Neis et al. 2000. 42 (9):73-90) oppure con enzimi (H. Rintala and B.K. Ahring. 1994. App. Microbiol. Biotechnol. 40: 916-919) .
Tutti questi approcci solo raramente hanno però superato lo stadio di sperimentazione in laboratorio.
(C) Lisi cellulare termochimica.
Questo metodo consiste nell'accoppiare il trattamento termico dei fanghi (100-210°C) con l'azione catalitica esercitata da acidi od alcali. Il risultato principale di un pretrattamento termochimico è una forte solubilizzazione dei fanghi biologici, che può superare il 70% della sostanza organica espressa come COD (S.P. Delgenès et al. 2000. Water Sci. Technol. 41(3):137-144).
Tuttavia tali pretrattamenti termochimici presentano gli inconvenienti legati alla formazione di sostanze ad alto peso molecolare (melanoidi) solubili in ampi intervalli di pH.
Tali prodotti derivano dalla reazione tra amminoacidi e zuccheri riducenti (Reazione di Maillard), che avviene nei fanghi biologici pretrattati con cinetiche apprezzabili a partire da 100°C ed è catalizzata da acidi o alcali.
I prodotti che si formano sono tipicamente colorati in bruno, non sono degradabili in anaerobiosi ed esercitano un'azione tossica sui consortia microbici metanogenici (J.A. Müller. 2000, Water Sci. Technol. 42(9):167-174) .
E' stato ora trovato, secondo la presente invenzione, che acidificando i fanghi biologici all'atto del prelievo prima del trattamento termochimico e facendo avvenire la neutralizzazione del fango trattato termochimicamente in un ben definito intervallo di pH, è possibile superare gli inconvenienti della tecnica nota sopra discussi.
Tali condizioni di reazione consentono sostanziali vantaggi, in particolare:
(1) una riduzione rilevante (uguale o superiore al 70%) del volume dei fanghi da smaltire;
(2) l'ottenimento di una frazione solida finale con un tenore di sostanza secca superiore al 90%, priva di agenti patogeni e con un ridotto contenuto di metalli tossici; tale frazione può quindi essere utilizzata come ammendante agricolo o come combustibile o, in caso di necessità, smaltita in discarica come materiale inerte essendo priva di sostanze putrescibili;
(3) l'ottenimento di una frazione liquida sterile, priva di melanoidi e caratterizzata da un'elevata biodegradabilità, utilizzabile per la produzione di biogas o come fonte di carbonio e di energia per i microrganismi; ed (4) una riduzione dei volumi operativi degli impianti di trattamento termochimico e dei digestori anaerobici con un notevole risparmio economico rispetto alle tecniche attuali.
In accordo con ciò costituisce uno scopo della presente invenzione un processo per il trattamento di fanghi biologici derivati dalle unità produttive di trattamento aerobico delle acque di scarico che comprende i seguenti stadi:
(a) acidificazione dei fanghi biologici ad un pH compreso tra 1.5 e 2.5 ed ispessimento mediante sedimentazione;
(b) separazione di un fango ispessito e di un chiarifi-cato;
(c) trattamento termochimico del fango ispessito a 130-170°C, per 30-90 minuti;
(d) neutralizzazione della miscela ottenuta nello stadio (c) a pH 5.3-6.2;
(e) separazione di una frazione solida con un contenuto di sostanza secca uguale o superiore al 18% e di una frazione liquida con un COD compreso tra 9.0 e 50.0 g/1; (f) essiccazione della frazione solida ottenuta nello stadio (e) sino ad un tenore di secco di circa il 90% e recupero della frazione liquida.
I fanghi biologici utilizzabili nel procedimento della presente invenzione possono derivare dalle unità produttive di trattamento aerobico delle acque di scarico civile ed industriale, quali ad esempio quelli provenienti dall'industria petrolchimica e dalla raffinazione del petrolio.
Tali fanghi, che presentano un tenore di sostanza secca generalmente compreso tra 0.5 e 5% in peso, sono acidificati, a temperature prossime a quelle ambientali (20-30°C), con l'impiego di un acido minerale, preferibilmente acido cloridrico, sino ad un valore di pH compreso tra 1.5 e 2.5, preferibilmente pari a 2.0.
In queste condizioni di alta concentrazione di ioni H30+ si verificano, a carico dei fanghi biologici, i se-guenti fenomeni:
- neutralizzazione delle cariche negative che tipicamente caratterizzano le particelle di materiale biologico costituite da cellule ed esopolisaccaridi. Il materiale, al suo punto isoelettrico, diviene più facilmente separabile dall'acqua;
- distacco di ioni metallici, adesi con legami ionici a corto raggio alle particelle del fango, che diventano più solubili in acqua;
- parziale disattivazione degli agenti patogeni eventualmente presenti nei fanghi;
- inibizione di tutti i processi di fermentazione spontanea del materiale che può essere trasferito, stoccato, sedimentato senza alcuna sostanziale modifica della sostanza organica presente.
Come conseguenza dei fenomeni descritti, il fango biologico acidificato viene ispessito, preferibilmente mediante sedimentazione, ottenendo un solido con un tenore di secco circa doppio rispetto a quello iniziale ed un chiarificato con un COD compreso tra 0.3 e 3 g/1.
Successivamente, il fango biologico ispessito, con un tenore di sostanza secca compreso tra 1 e 10%, è sottoposto ad un riscaldamento in un intervallo di temperatura compreso tra 130 e 170°C, per un tempo compreso tra 30 e 90 minuti, preferibilmente a 150°C per 60 minuti. Durante questo periodo si verificano, a carico dei fan-ghi biologici ispessiti, i seguenti fenomeni:
- l'idrolisi dei composti ad elevato peso molecolare che costituiscono tipicamente il materiale (proteine, acidi nucleici, esopolisaccaridi e polimeri di parete cellulare) con formazione di molecole più semplici (peptidi, amminoacidi, acidi grassi, acidi volatili, zuccheri riducenti, amminozuccheri, etc.);
- completa disattivazione degli agenti patogeni;
- solubilizzazione dei metalli tossici e non tossici; - formazione di sostanze solubili ad elevato peso molecolare (melanoidi) per reazione tra funzioni amminoacidiche e glucosidiche.
Il trattamento termochimico può essere realizzato in apparecchiature operanti in discontinuo o, preferibilmente, in continuo ed è protratto sino ad un livello di solubilizzazione delle sostanze organiche presenti nei fanghi compreso tra il 40 ed il 90% del totale.
Il materiale risultante dal trattamento termochimico è neutralizzato sino a raggiungere valori di pH compresi tra 5.3 e 6.2.
A tale scopo possono essere utilizzati alcali come idrossido di sodio, idrossido di potassio o idrossido di calcio essendo quest'ultimo il preferito. Operando entro questi valori di pH, si verificano i seguenti fenomeni: - precipitazione dei melanoidi sintetizzati nel corso del trattamento termochimico e
creazione di condizioni favorevoli (concentrazione idrogenionica, riserva alcalina, salinità, solubilità di fonti nutritive contenenti carbonio, azoto, fosforo ed oligoelementi) per l'impiego della frazione solubile come substrato di crescita per microrganismi.
Quest'operazione può essere realizzata in apparecchiature operanti in continuo o discontinuo e capaci di mantenere la sterilità.
Il materiale così neutralizzato viene quindi sottoposto ad una separazione solido/liquido, che può essere realizzata operando in continuo o in discontinuo mediante sedimentazione, filtrazione o, preferibilmente, centrifugazione .
Per quanto riguarda in particolare la fase di centrifugazione, l'apparecchiatura scelta è una centrifuga decanter, in quanto ritenuta più idonea a tale applicazione .
Si ottiene così un solido caratterizzato da un tenore di sostanza secca compreso tra 18 e 50% ed un liquido limpido ad alto contenuto di sostanze organiche biodegradabili caratterizzato da un COD compreso tra 9 e 50 g/1.
La frazione solida ottenuta come precedentemente descritto può essere facilmente essiccata sino ad un tenore di sostanza secca superiore al 90%.
A tale scopo possono essere utilizzate le comuni apparecchiature dell'arte nota come drum driers, spray driers, evaporatori su strato sottile e turboessiccatori .
Il solido secco così ottenuto, eventualmente pellettizzato per aumentarne la densità apparente e diminuirne la polverosità, può essere utilizzato come ammendante in agricoltura e/o come combustibile.
Esso risulta infatti privo di agenti patogeni, stabile alla conservazione anche per tempi prolungati, non putrescibile, privo di componenti dannose per la fertilità dei campi e con buone caratteristiche di ammendante per l'agricoltura per il proprio contenuto di carbonio organico, azoto, fosforo, potassio e calcio.
La frazione liquida ottenuta come precedentemente descritto può essere impiegata per produrre biogas via digestione anaerobica. I reattori preferiti sono quelli operanti in continuo in condizioni di mesofilia con flora microbica immobilizzata su supporti inerti (filtri) o in forma di granuli (Up-flow Anaerobio Sludge Blanket). In questo tipo di reattori i tempi di ritenzione idraulica possono essere regolati in un range compreso tra 2 e 4 giorni ed i carichi spaziali tra 3 e 7 Kg di C0D/m3, giorno, ottenendo abbattimenti del COD compresi tra il 70 ed il 90%. Operando in queste condizioni si verificano i seguenti fenomeni:
- trasformazione della sostanza organica in biogas con un contenuto di metano compreso tra il 70 ed il 90% (voi./voi.);
- precipitazione, in forma di solfuri inerti, della quota di metalli tossici solubilizzati in precedenza;
In alternativa alla produzione di biogas, la frazione liquida può essere utilizzata come fonte di carbonio per la crescita di microrganismi, quali ad esempio i microrganismi denitrificanti e defosforanti, impiegati nei trattamenti terziari di depurazione delle acque reflue.
I campioni di fango biologico, così come prelevati dagli impianti di depurazione, sono stati caratterizzati in termini di solidi totali (ST), solidi volatili (SV) e di residuo fisso dopo calcinazione a 550°C (RF).
Ogni campione è stato quindi centrifugato a 3000 x G determinando sul surnatante i solidi totali, il residuo fisso a 550°C e, per differenza, i solidi volatili.
Si è operato seguendo la procedura prevista negli Standards Methods per campioni solidi e semisolidi, utilizzando il metodo No 2540 G.
Il sedimento ottenuto dalla centrifugazione, che rappresenta la quantità di solidi sospesi (SS) nel fango iniziale, è stato seccato a 105°C, determinandone in tal modo il contenuto di acqua e, quindi, in maniera analoga a quanto detto per il surnatante, il residuo fisso ed i solidi volatili.
Figura 1: descrizione schematica del processo secondo la presente invenzione.
Gli esempi che seguono sono illustrativi ma non limitativi dell'invenzione descritta.
ESEMPI
Nella sperimentazione è stato utilizzato un fango biologico, prelevato dal circuito di ricircolo dei fanghi in un impianto di trattamento acque di scarico di raffineria avente le caratteristiche riportate in tabella 1:
Tabella 1
Esempio 1
Due aliquote (1 litro) del fango biologico con le caratteristiche riportate in Tabella 1 vengono poste in due sedimentatori uguali. Una viene previamente acidificata a pH 2.0 mediante (10 mi) HCl concentrato (37%), mentre l'altra viene utilizzata senza alcuna modifica.
Dopo 4 ore di sedimentazione a temperatura ambiente si procede a separare i chiarificati e ad analizzare i sedimentati ispessiti ottenendo i dati riportati in Tabella 2.
Tabella 2
Come si rileva dalla Tabella 2, la sedimentazione del fango acidificato a pH 2 comporta un significativo aumento del contenuto di sostanza secca e di solidi volatili nel materiale ispessito. Ciò si concretizza in una vantaggiosa riduzione dei volumi di materiali da trattare e della richiesta energetica nella successiva fase di idrolisi.
In relazione al successivo impiego come diluente nella fase di biometanazione, si rileva che il chiarificato prelevato dal sedimentatore contenente fanghi acidificati è caratterizzato da un COD pari a 1 g/1 Esempio 2
100 Kg di fango biologico ispessito a pH 2, prodotto come descritto nell'esempio 1, sono introdotti in un'autoclave munita di agitazione meccanica la cui temperatura viene rapidamente innalzata sino a raggiungere 150°C. Il fango ispessito è mantenuto a questa temperatura per 60 minuti e quindi rapidamente raffreddato a temperatura ambiente .
Due aliquote (50 Kg) di materiale trattato termochimicamente vengono prelevate dal reattore: la prima è neutralizzata a pH 7.0 e l'altra a pH 5.8 mediante l'aggiunta di idrossido di calcio (320 g per la neutralizzazione a pH 7.0 e 250 g per aumentare il valore del pH a 5.8).
I due campioni così ottenuti vengono centrifugati a 3000 x G ottenendo una frazione solida ed una frazione liquida limpida.
II surnatante ottenuto dopo neutralizzazione a pH 7.0 è caratterizzato da un COD di 21 g/1 e viene utilizzato per il test in reattore anaerobiotico descritto nell'esempio 3.
Dalla centrifugazione del materiale a pH a 5.8 si ottengono:
- una frazione liquida limpida di colore bruno chiaro con un COD di 20 g/1; ed
- una frazione solida le cui caratteristiche sono riportate in Tabella 3.
Tabella 3
Esempio 3
Due reattori anaerobici con configurazione UASB (Upflow Anaerobio Sludge Blanket) vengono inoculati (30% del volume utile iniziale) con fanghi anaerobici ed alimentati con un medium specifico (PREMM - Prereduced Methanogenic Medium) per la crescita di consortia microbici metanogenici . I due reattori sono gestiti continuativamente in condizioni di mesofilia (35°C) sino al raggiungimento della condizione di regime stazionario (steady state) riportata in Tabella 4.
Tabella 4
Due substrati caratterizzati da un COD compreso tra 11 e 12 g/1 ed un pH di rispettivamente 5.8 e 7.0 sono preparati diluendo rispettivamente le frazioni liquide ottenute come descritto nell'Esempio 2 con il come chiarificato ottenuto dalla sedimentazione a pH acido, descritto nell'Esempio 1.
I due substrati così preparati sono utilizzati, in quote progressive, per sostituire il PREMM nell'alimentazione dei reattori anaerobici .
Dopo 32 giorni di esercizio continuativo, avendo raggiunto una quota del COD entrante costituita da 60% di PREMM e 40% di substrati ottenuti dal trattamento termochimico di fanghi biologici, i due reattori anaerobici presentano un comportamento del tutto diverso.
Quello alimentato con il substrato neutralizzato a pH 7.0 evidenzia chiari segni di intossicazione costituiti ad esempio da una progressiva diminuzione del biogas prodotto, un forte aumento dell'alcalinità nel liquido in uscita e da uno squilibrio del pH verso valori progressivamente crescenti.
Diversamente il reattore alimentato con il substrato neutralizzato a pH 5.8 continua a funzionare in perfetta stabilità con rese del tutto analoghe a quelle ottenute con il solo PREMM. Quindi si decide di continuare nella progressiva sostituzione del COD entrante sino a totale eliminazione del PREMM.
Dopo quindici giorni di esercizio in condizioni stazionarie del digestore alimentato esclusivamente con il substrato ottenuto dal trattamento termochimico dei fanghi neutralizzati a pH 5.8, si registrano i dati riportati in Tabella 5.
Tabella 5
Esempio 4
L'esempio 3 è stato ripetuto aumentando il carico organico alimentato al digestore agendo sulla portata di idrolizzato in ingresso, fino a raggiungere una nuova condizione di stato stazionario caratterizzata da un carico spaziale di 5 Kg di C0D/m3 giorno (rispetto al valore di 2.96 adottato nell'esempio 3) .
Tale condizione viene mantenuta costante senza registrare nel tempo alcun tipo di squilibrio nella gestione continuativa.
I dati di esercizio registrati in questa nuova condizione di stato stazionario sono riportati in tabella 6.
Tabella 6
Confrontando i, risultati riportati nelle tabelle 5 e 6 si può rilevare come, all'aumentare del carico organico, rimane inalterata la composizione di metano nel biogas prodotto, la cui quantità aumenta con l'aumentare del carico spaziale.
Esempio 5
In un impianto di evaporazione a strato sottile dotato delle attrezzature necessarie all'essiccamento di fanghi biologici viene inviata la frazione solida ottenuta per trattamento termochimico degli stessi fanghi biologici seguito da neutralizzazione a pH 5.8 e centrifugazione, così come descritto nell'esempio 2.
Il tenore di sostanza secca di tale frazione è regolato agendo sulle condizioni di esercizio della centrifuga decanter (portata in ingresso e rapporto numero di giri coclea/rotore) così che risulti pari al 18.5%.
Le condizioni operative dell'impianto sono:
- velocità di alimentazione regolata a 90 Kg/h e
- temperatura di evaporazione a 180°C.
Dall'essiccamento dei fanghi pretrattati termochimicamente si ottiene un materiale caratterizzato da un tenore di sostanza secca e di ceneri pari rispettivamente al 97.7% e 40%, da una densità apparente di 724 Kg/m3 ed un potere calorifico inferiore a 3800 KCal/Kg.
Esempio 6 (comparativo)
Utilizzando l'impianto di essiccamento descritto nell'esempio 5 ed operando nelle stesse condizioni vengono essiccati fanghi biologici addensati ad un tenore di sostanza secca pari al 18.5% mediante aggiunta di polimeri cationici e successiva centrifugazione.
Dall'essiccamento di tali fanghi biologici non trattati si ottiene un materiale caratterizzato da un tenore di sostanza secca e di ceneri pari rispettivamente al 69.5% e 63%, da una densità apparente di 645 Kg/m3 ed un potere calorifico inferiore a 2750 KCal/Kg.
Esempio 7
Dalla sezione di denitrificazione di un impianto di trattamento delle acque di scarico di uno stabilimento petrolchimico viene prelevato un campione di fango e sottoposto ad analisi batterioscopica. La popolazione microbica eterotrofa totale risulta pari da 2,3x107 UFC/, mentre quella denitrificante è pari a 1.7x107 UFC/ml .
Tre reattori identici, muniti di agitazione meccanica e di guardia idraulica, operanti a temperatura ambiante, vengono riempiti con acqua di fonte, tamponata a pH 7.4 mediante tampone fosfato, contenente 2.3 g/1 di NaC1 e 35 mg/1 di ione nitrato, aggiunto come sale potassico.
I tre reattori così allestiti vengono degasati mediante flussaggio con elio per 30 minuti ed inoculati con i fanghi denitrificanti in ragione del 2% in volume.
Nel primo reattore, che opera come bianco di riferimento, non vengono apportate ulteriori aggiunte.
Nel secondo reattore viene addizionato sodio acetato in misura tale da ottenere una concentrazione corrispondente a 200 mg/1 espressa in termini di COD. Questo reattore simula le condizioni di esercizio di un impianto di denitrificazione nel quale è, secondo la prassi comune, aggiunto acetato o alcool metilico (normalmente in rapporto COD/nitrato pari a 5) come fonte di carbonio per la flora denitrificante.
Nel terzo reattore viene aggiunta la frazione liquida di fango idrolizzato, neutralizzato a pH 5.8 e centrifugato così come descritto nell'esempio 2, in misura tale da ottenere una concentrazione corrispondente a 200 mg/1 espressa in termini di COD.
I tre reattori sono lasciati sotto leggera agitazione alla temperatura ambientale, analizzando periodicamente la concentrazione dello ione nitrato nella soluzione .
Dopo 72 ore, sono stati rilevati i seguenti dati: Reattore 1 : diminuzione trascurabile della concentrazione di nitrato (concentrazione residua 34 ppm).
Reattore 2: riduzione della concentrazione del nitrato a 4 ppm.
Reattore 3: riduzione della concentrazione del nitrato a 2 ppm.
I risultati ottenuti confermano la possibilità di utilizzare il surnatante prodotto per idrolisi del fango biologico come fonte di carbonio per la flora denitrificante, in sostituzione del sodio acetato (o dell'alcool metilico), con una conseguente diminuzione del costo di trattamento.
Claims (17)
- Rivendicazioni 1. Procedimento per il trattamento di fanghi biologici generati dalla depurazione di acque reflue che comprende i seguenti stadi: (a) acidificazione dei fanghi biologici con un acido inorganico ad un pH compreso tra 1.5 e 2.5 ed ispessimento mediante sedimentazione; (b) separazione del fango ispessito e di un chiarificato; (c) trattamento termochimico del fango ispessito ad una temperatura compresa tra 130 e 150°C, per un tempo compreso tra 30 e 90 minuti; (d) neutralizzazione della miscela ottenuta nello stadio (c) ad un pH compreso tra 5.3 e 6.2; (e) separazione di una frazione solida e di una frazione liquida; (f) essiccazione della frazione solida ottenuta nello stadio (e) e recupero della frazione liquida.
- 2. Il procedimento secondo la rivéndicazione 1, dove i fanghi biologici derivano dalle unità produttive di trattamento aerobico delle acque di scarico civile od industriale.
- 3. Il procedimento secondo la rivendicazione 2, dove i fanghi biologici derivano dalle unità produttive di trattamento aerobico delle acque di scarico di raffinerie ed impianti petrolchimici.
- 4. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (a) l'acidificazione è condotta con acido cloridrico ad un pH pari a 2.
- 5. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (a) l'acidificazione è condotta a temperatura ambiente.
- 6. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (d) la neutralizzazione è condotta utilizzando un composto alcalino scelto tra idrossido di sodio, idrossido di potassio o idrossido di calcio.
- 7. Il procedimento secondo la rivendicazione l,dove negli stadi (b) ed (e) la separazione è condotta mediante centrifugazione, sedimentazione o filtrazione.
- 8. Il procedimento secondo la rivendicazione 7, dove la separazione è condotta mediante centrifugazione.
- 9. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la frazione solida ottenuta nello stadio (e) ha un contenuto di sostanza compreso tra il 18% e 50%.
- 10. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la frazione liquida ottenuta nello stadio (e) ha un COD compreso tra 9.0 e 50.0 g/1.
- 11. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove nello stadio (f) l'essiccazione è condotta mediante drum driers, spray driers, evaporatori su strato sottile e turboessiccatori .
- 12. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove il solido essiccato è caratterizzato da un tenore di sostanza secca superiore al 90%.
- 13. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la frazione liquida recuperata nello stadio (f) è utilizzata come fonte di carbonio e di energia per la crescita di microrganismi.
- 14. Il procedimento secondo la rivendicazione 13, dove i microrganismi sono scelti tra quelli di denitrificazione .
- 15. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la frazione liquida recuperata nello stadio (f) è utilizzata in processi di digestione anaerobica per la produzione di biogas.
- 16. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la frazione solida secca ottenuta nello stadio (f) è utilizzata come ammendante in agricoltura e/o combustibile .
- 17. Il procedimento secondo la rivendicazione 16, dove la frazione solida secca è in forma pellettizzata.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109912024A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-06-21 | 河南景美环保工程有限公司 | 一种有机污水处理工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1281678A3 (en) | 2004-01-28 |
| ITMI20011616A0 (it) | 2001-07-26 |
| EP1281678A2 (en) | 2003-02-05 |
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