ITMI20130853A1 - Sistema e metodo per il trattamento di fanghi di depurazione. - Google Patents

Description

"SISTEMA E METODO PER IL TRATTAMENTO DI FANGHI DI DEPURAZIONE"

DESCRIZIONE

Il presente trovato si inquadra nell'ambito dello smaltimento dei rifiuti, in particolare riguarda un sistema ed un metodo per il trattamento dei fanghi di depurazione.

Lo smaltimento dei rifiuti comprende l'insieme delle politiche volte a gestire l'intero processo dei rifiuti, dalla loro produzione fino alla loro sorte finale, e coinvolgono quindi la raccolta, il trasporto, il trattamento e anche il riutilizzo dei materiali di scarto, solitamente prodotti dall'attività umana, nel tentativo di ridurre i loro effetti sulla salute dell'uomo e sull 'ambiente .

Una delle componenti fondamentali di detti sistemi à ̈ rappresentata dagli impianti di depurazione i quali sono stati progettati per trattare i rifiuti, quali ad esempio acque reflue o prodotti di scarto agricoli, tramite svariati processi depurativi, meccanico-biologico-chimico, così da rendere possibile la re-immissione di tali sostanze in natura senza creare alterazioni agli ecosistema quali mari, fiumi, laghi o in casi particolari anche terreni superficiali. Il prodotto degli impianti di depurazione consiste tipicamente in fanghi, detti anche biosolid, che devono essere oggetto di ulteriore trattamento o stoccaggio .

Ad esempio lo smaltimento di scarti agricoli à ̈ sottoposto a vincoli di legge stringenti e comporta almeno le fasi di disidratazione meccanica dei fanghi ottenuti dal trattamento degli scarti ed il trasporto del prodotto trattato in una zona di stoccaggio, tipicamente terreni. Il materiale cosi trattato à ̈ soggetto a lisciviazione nel terreno dovuta alle precipitazioni meteorologiche. Questa modalità di gestione ha lo svantaggio di causare un incremento dei metalli nei terreni ed inquinamento dovuto alla fase di trasporto .

Al fine di ridurre la quantità dei fanghi da trattare spesso si ricorre a processi di termodistruzione in inceneritori che utilizzano griglie disposte all'interno di camere termiche. Le griglie comunque non sono in grado di garantire livelli di temperatura omogenei. Se da un lato la presenza in camera di combustione di zone a elevata temperatura comporta la presenza di ossidi metallici nei gas combusti mentre, dall'altro la presenza di zone a temperatura inferiore e non ossigenate comporta la formazione di diossine. In aggiunta, il residuo prodotto dall'inceneritore à ̈ inquinante .

Un altro metodo per la gestione dei fanghi fa ricorso al processo di pirolisi che realizza una degradazione termica del materiale che genera un gas di sintesi combustibile. La prima degradazione termica avviene a bassa temperatura, riducendo il numero di ossidi metallici presenti nella componente gassosa. La successiva combustione della sola componente gassosa consente di raggiungere temperature omogenee e di ridurre sensibilmente il livello di diossine e metalli presenti nei fumi di combustione.

Uno dei tipici problemi dei processi di pirolisi ad oggi sviluppati à ̈ rappresentato dal fatto che il materiale da processare à ̈ preventivamente sottoposto a dispendiosi processi di essiccazione che richiedono consistenti quantità di energia e comportano emissioni addizionali .

Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di superare i limiti dell'arte nota sopra evidenziati, proponendo un nuovo sistema per il trattamento dei fanghi di depurazione che sia efficiente .

Nell'ambito di questo compito, scopo del presente trovato à ̈ quello di fornire un metodo per il trattamento dei fanghi di depurazione consistente con il sistema proposto.

Questo compito e questi ed altri scopi che risulteranno maggiormente chiari nel seguito, sono raggiunti dal sistema della rivendicazione 1.

Questo compito e questi ed altri scopi sono altresì raggiunti da un metodo come rivendicato nella rivendicazione 6.

Vantaggiosamente, il sistema riduce l'utilizzo di energia.

Convenientemente, il sistema richiede l'utilizzo di materiali facilmente reperibili in commercio .

Preferibilmente, il sistema à ̈ scalabile ed adattabile .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata, resa in forma di esempio illustrativo e non limitativo, accompagnata dalle relative figure in cui:

la figura 1 Ã ̈ uno schema a blocchi del sistema secondo il presente trovato;

la figura 2 Ã ̈ un diagramma di flusso del metodo secondo il presente trovato.

Un''architettura esemplificativa del sistema oggetto del presente trovato à ̈ sintetizzata nello schema a blocchi di Figura 1.

Il sistema comprende un essiccatore 1, un sistema di stoccaggio 2 ed un sistema per la pirolisi 3.

L'essiccatore 1 comprende una camera adatta ad ricevere dei fanghi provenienti dai depuratori ed un sistema per l'omogeneizzazione della temperatura. I fanghi, detti anche biosolid, hanno tipicamente una componente solida di sospesi sedimentabili (SSS) pari al 25% della massa totale mentre la parte restante à ̈ costituita da reflui, essenzialmente costituiti da acqua. L'essiccatore 1 à ̈ isolato dall'ambiente esterno tramite materiali che hanno una trasmittanza termica adeguata. Le sostanze organiche presenti nei fanghi costituiscono la fonte di nutrimento per batteri. Grazie ad attività di respirazione aerobica di questi batteri e allo scambio termico ridotto con l'esterno la temperatura all'interno dell'essiccatore 1 si innalza assumendo valori preferibilmente compresi tra i 55 ed i 73 gradi centigradi .

Data la varietà della composizione di questi fanghi ci potrebbero essere delle zone all'interno dell'essiccatore 1 nelle quali ci siano differenti temperature. Il sistema per l'omogeneizzazione della temperatura comprende dei mezzi che rimescolano i fanghi in modo tale da rendere la loro temperatura omogenea. Preferibilmente lo scarto di temperatura tra due porzioni qualunque di detti fanghi all'interno dell'essiccatore à ̈ compresa in un intervallo che va dai 5 ai 20 gradi .

L'aumento di temperatura all'interno del essiccatore 1 ha come conseguenza l'evaporazione di una parte dell'acqua contenuta nei fanghi.

Se le sostanze originariamente immesse nell'essiccatore 1 hanno una componente solida compresa tra il 10% ed il 30% della massa totale ed il processo di essiccazione dura dai tre agli otto giorni, si assisterà ad un aumento, in termini percentuali, della componente solida delle sostanze trattate pari fino al 60% della massa totale. Questo à ̈ dovuto al fenomeno di evaporazione con conseguente diminuzione in termine assoluti della componente acquosa.

I fanghi così ottenuti sono trasferiti in un apposito sistema di stoccaggio 2 prima di essere immessi, con i tempi e le modalità opportune, nel sistema per la pirolisi 3.

Il sistema per la pirolisi 3 Ã ̈ atto a condurre il processo di decomposizione termochimica dei fanghi immagazzinati nell'impianto di stoccaggio 2, ottenuto mediante l'applicazione di calore e in completa assenza di un agente ossidante. Il calore fornito nel processo di pirolisi viene quindi utilizzato per scindere i legami chimici.

Il sistema per la pirolisi 3 comprende mezzi atti a fornire, nella fase iniziale del processo una quantità di calore necessaria ad innescare la pirolisi e la generazione di gas di sintesi di prodotto. Tali gas sono sufficienti a far si che il processo di pirolisi si sostenga senza avere necessita di ulteriore energia proveniente dall'esterno. Il materiale subisce la scissione dei legami chimici originari con formazione di molecole più semplici comprendenti anche a gas di sintesi combustibili. Il processo di pirolisi pertanto si autosostiene grazie alla combustione di questi gas. Alla fine del processo di pirolisi il residuo consiste in ceneri che andranno opportunamente smaltite.

Si à ̈ in pratica constatato come il metodo e il sistema descritti raggiungano il compito e gli scopi proposti. In particolare, si à ̈ visto come il sistema così concepito permetta di superare i limiti qualitativi dell'arte nota.

Chiaramente, numerose modifiche sono evidenti e possono essere prontamente eseguite dall'esperto del ramo senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione. Ad esempio, à ̈ ovvio per il tecnico del ramo che il sistema può essere adeguato alle esigenze di una pluralità dei sistemi di depurazione attualmente esistenti.

Ad esempio per il tecnico del ramo à ̈ ovvio che sia possibile prevedere una pluralità di sistemi per l'essiccazione e per la pirolisi ciascuno afferente ad un medesimo sistema per lo stoccaggio .

Perciò, l'ambito di protezione delle rivendicazioni non deve essere limitato dalle illustrazioni o dalle forme di realizzazione preferite illustrate nella descrizione sotto forma di esempi, ma piuttosto le rivendicazioni devono comprendere tutte le caratteristiche di novità brevettabile che risiedono nella presente invenzione, incluse tutte le caratteristiche che sarebbero trattate come equivalenti dal tecnico del ramo.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per il trattamento dei fanghi di depurazione, comprendente: - un essiccatore (1) comprendente mezzi per la ricezione ed il trattamento di detti fanghi; - un sistema di stoccaggio (2) atto alla ricezione di detti fanghi trattati da detto essiccatore (1); - un sistema per la pirolisi (3) connesso a detto sistema di stoccaggio (2) e comprendente mezzi atti ad applicare a detti fanghi stoccati in detto sistema di stoccaggio (2) un processo di decomposizione pirolitica per la generazione di gas di sintesi; caratterizzato dal fatto che: - detti mezzi per il trattamento di detti fanghi di detto essiccatore (1) comprendono attività di respirazione aerobica batterica e; - detto sistema per la pirolisi (3) comprende inoltre mezzi per 1' immissione di calore per l'avvio del processo pirolitico, essendo detti mezzi per l'immissione di calore ulteriormente atti a disattivarsi successivamente alla fase di avvio; detto sistema per la pirolisi (3) essendo ulteriormente atto a mantenere attivo il processo pirolitico tramite combustione di detti gas di sintesi generati.
2. 2. Sistema in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sistema di essiccazione comprende mezzi di isolamento termico .
3. 3. Sistema in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto essiccatore (1) à ̈ atto a mantenere la temperatura di detti fanghi in un intervallo compreso tra i 55°C e 73°C.
4. 4. Sistema in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sistema per la pirolisi (3) comprende mezzi per il rilascio di gas sintetico e ceneri, detto gas sintetico e ceneri prodotte da detto processo termochimico applicato a detti fanghi trattati.
5. 5. Sistema in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto essiccatore (1) comprende un sistema di mescolamento interno atto a mantenere lo scarto di temperatura tra due qualsiasi porzioni di detti fanghi compreso in un intervallo tra i 5°C ai 20°C.
6. 6. Metodo per il trattamento dei fanghi di depurazione, comprendente i passi di: - essiccare (4,5) fanghi provenienti da un impianto di depurazione; - stoccare (6) detti fanghi trattati da detto essiccatore (1) in un sistema di stoccaggio (2); - applicare (7, 8, 9) a detti fanghi stoccati un processo di decomposizione termochimica pirolitico; caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre i passi di: - trattare (4) detti fanghi da parte di detto essiccatore (1) per mezzo di un processo di respirazione aerobica batterica; - avviare (7) un processo di pirolisi tramite l'attivazione di un sistema per l'immissione di calore e - sostenere (8) il processo di pirolisi per mezzo dei gas di sintesi generati; - disattivare (9) detto sistema per l'immissione di calore e; - rilasciare (10) i residui prodotti dal processo di decomposizione termochimica pirolitico.