ITMI991551A1 - Impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:

«IMPIANTO DI COMPOSTAGGIO PER IL TRATTAMENTO DI BIOMASSE»

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto un impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse.

Normalmente questi impianti sono costituiti da diverse sezioni (ad es.: ricevimento, pretrattamento, bioossidazione, maturazione, stoccaggio prodotto finito).

In particolare, la sezione di bioossidazione, che rappresenta il fulcro dell’impianto, necessita di sistemi e tecnologie per fornire ossigeno alle masse in trasformazione, per la captazione delle arie esauste e loro ricambio e per il rivoltamento delle biomasse (Fig. 1).

Il problema principale degli impianti di compostaggio riguarda le sostanze odorigene sprigionate dalle masse in fermentazione.

Per ovviare a tale inconveniente vengono, di norma, installati dispositivi di abbattimento degli odori ai quali sono convogliate le arie esauste captate dai vari settori dellimpianto. Nella totalità dei casi l'apparato di aspirazione è progettato in modo da garantire max 3 o 4 ricambi d’aria all’ora.

Inoltre, come è noto, negli impianti di compostaggio il processo di bioossidazione produce una riduzione volumetrica delle masse in trasformazione in genere del 30 ÷ 40%.

Questa perdita di volume determina una riduzione delle dimensioni dei cumuli, le quali non vengono ripristinate nelle fasi successive di lavorazione.

Pertanto, si verificano degli inutili sprechi di spazio.

Inoltre, l’apporto di ossigeno nella biomassa viene di norma garantito dal rivoltamento meccanico della biomassa stessa, con scarso apporto di ossigeno.

Soluzioni ottimizzate, che prevedono meccanismi di aspirazione/insufflazione di aria per migliorare le condizioni di bioossidazione, risultano poco pratiche, in quanto l’alimentazione della rete di distribuzione dell'aria avviene per lo più a mezzo di un unico ventilatore.

Per tale motivo, la distribuzione non risulta ottimale.

Inoltre, nelle soluzioni della tecnica nota, i parametri di temperatura e di umidità del cumulo non vengono monitorati in continuo, ma rilevati manualmente per campionamento, con la necessità quindi di un notevole apporto di manodopera, che incide sensibilmente sui costi.

Il compito che si propone il trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse che dia la possibilità di ottimizzare le condizioni ambientali nella sezione di bioossidazione, assicurando maggiori portate d’aria (maggior numero di ricambi/ora) nei settori interessati da attività (rivoltamento e traslazione delle biomasse) che determinano un considerevole aumento degli odori, dell’umidità (con diminuzione della visibilità) e delle polveri neH’aria.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di ottimizzare gli spazi, compensando le riduzioni di volume che si realizzano nelle fasi di trattamento.

NeH’ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un impianto di compostaggio in cui si abbia la possibilità di ottimizzare l’ossidazione del prodotto mediante una corretta ed ottimale distribuzione dell’aria.

Le misure di temperatura, umidità e portata d’aria vengono eseguite mediante strumentazione automatica a rilevazione continua.

Il presente impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse è facilmente ottenibile utilizzando elementi e materiali di comune reperibilità in commercio.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri, che meglio appariranno evidenziati in seguito, vengono raggiunti da un impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse, secondo il trovato, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una cella di lavorazione, costituita da una pluralità di corsie tra loro affiancate per il trasferimento, in successione, della biomassa in trattamento da una corsia iniziale ad una corsia di scarico.

Ognuna delle suddette corsie è connessa ad un gruppo per la distribuzione di aria.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, con l’ausilio dei disegni allegati, in cui:

la figura 2 evidenzia schematicamente la variazione di larghezza dei cumuli, con la graduale riduzione di volume delle biomasse in trattamento;

la figura 3 rappresenta schematicamente un gruppo di celle ottenute da più corsie affiancate;

la figura 4 evidenzia l’assetto delle tubazioni di distribuzione dell’aria lungo una corsia;

la figura 5 illustra uno dei canali a pavimento che ospitano le tubazioni di distribuzione dell’aria;

la figura 6 evidenzia il gruppo per la distribuzione dell’aria, in fase di aspirazione dal cumulo;

la figura 7 rappresenta il gruppo di distribuzione dell'aria, in fase di immissione deH'aria nel cumulo;

la figura 8 illustra in vista prospettica laterale superiore uno schema dell’impianto in oggetto.

Gestione delle arie esauste (Fig. 1a)

Con particolare riferimento ai simboli numerici e letterali riportati sulle figure, l'impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse comprende una pluralità di celle di lavoro (A, B, C, D in Fig. 3), quattro nell’esempio specifico, ciascuna delle quali risulta costituita da una serie di corsie (AA, BB, CC, DD in Fig. 3). Le celle di lavoro sono vantaggiosamente realizzate mediante setti divisori in calcestruzzo, in corrispondenza dei quali, per ottenere un sostanziale isolamento delle celle stesse, vengono allestiti dei teli, con base libera e sommità agganciata al soffitto.

Le celle di lavoro sono servite da altrettanti collettori autonomi di aspirazione delle arie esauste.

Il collettore principale si dirama in singole linee di aspirazione, la cui portata può essere modificata mediante valvole di parzializzazione.

La compartimentazione della sezione di bioossidazione in volumi indipendenti permette di mantenere idonee condizioni ambientali nel settore dove sono in atto le lavorazioni.

Ciò avviene in pratica mediante la diversificazione controllata del numero di ricambi d'aria all'ora nelle diverse celle che costituiscono il sistema, mantenendo un solo ricambio/ora nelle celle a riposo, owero dove non sono in atto movimentazioni di materiale, per il tempo necessario allo svolgimento delle operazioni di rivoltamento e trasferimento che hanno luogo nella cella attiva.

In tale modo, è possibile garantire in quest'ultima fino a 10 ricambi d’aria orari.

Gestione delle biomasse (Fig. 1b)

Il materiale compostabile viene distribuito, per mezzo di pale gommate, o con sistema automatico, lungo la corsia di alimentazione (AA1, BB1, CC1, DD1 in Fig. 3).

Il -materiale compostato viene rimosso dalla corsia di scarico, per mezzo di pale gommate, o con sistema automatico, corsia di scarico (AA4, BB4, CC4, DD4 in Fig. 3).

L’apparato di rivoltamento-trasferimento viene portato aH’imbocco della corsia (AA3, BB3, CC3, DD3 in Fig. 3), dopo avere rimosso dalla corsia di scarico (AA4, BB4, CC4, DD4 in Fig. 3) il materiale compostato, ed inizia la corsa di rivoltamentotrasferimento.

Le masse vengono raccolte e sollevate con l'apparato di rivoltamento-trasferimento e traslate nella corsia adiacente; analogamente si procede per corsie successive, sino a quella di carico.

Nel corso del processo di bioossidazione si determina una riduzione volumetrica delle masse in trasformazione pari a circa il 35%.

La gestione operativa di questa fase, cosiddetta intensiva, del trattamento biologico permette il recupero di tali volumi mediante l’utilizzo di un rivoltatore dotato di un nastro traslatore a lunghezza regolabile.

In tale modo, le dimensioni dei cumuli disposti nelle corsie successive alla prima possono essere modificate secondo le necessità ottenendo, di conseguenza, una strutturazione in cumuli che, a parità di altezza, presentano la base maggiore progressivamente più stretta passando dalla corsia di alimentazione a quella di scarico.

Gestione dell'apporto d’aria ai cumuli ( Fig. 1c) :

L’ossigenazione delle masse in trasformazione è ottimizzata per mezzo di un sistema di aerazione forzata dei cumuli, con distribuzione deH’aria attraverso canalette a pavimento che ospitano tubazioni in PVC connesse ai ventilatori (11 in Fig. 4).

I rivoltamenti periodici, comunque necessari per trasferire i materiali dalla corsia di alimentazione a quella di scarico, hanno lo scopo principale di omogeneizzare le masse, invertire gli strati, interrompere eventuali percorsi preferenziali deN'aria e disperdere il calore in eccesso.

Lungo lo sviluppo trasversale della cella di lavoro, procedendo dalla corsia di alimentazione a quella di scarico, il processo biologico avviene a carico di materiali di differente età, caratterizzati da un diverso grado di trasformazione.

In relazione a ciò, sarebbe opportuno assicurare una maggiore portata di ossigeno alle corsie di alimentazione occupate da un prodotto fresco e limitare gli apporti in quelle di scarico, variando le portate dei ventilatori.

Tale operazione è resa superflua dal recupero volumetrico, ottenuto come in precedenza descritto.

Infatti, mantenendo invariata l'altezza dei cumuli lungo le diverse corsie, non viene modificata in modo significativo la quantità di solidi volatili presenti in ogni tonnellata di materiale che occupa un m2.

Ogni corsia è servita da un proprio ventilatore(11in Fig. 4), con portata commisurata alla quantità di sostanze volatili contenuta nella massa in lavorazione, che permette di convogliare l'aria in maniera differenziata in funzione delle esigenze del processo e delle necessità operative.

Il sistema di distribuzione dell’aria è realizzato mediante tubazioni (20 in Fig. 5), con foratura dissimmetrica allineata verso l’alto, alloggiate in canalette (21 in Fig. 5) a pavimento, due per ogni corsia chiuse ad anello come è schematicamente illustrato in figura 4, protette superiormente da uno strato (22 in Fig. 5) di chips o scaglie di legno, caratterizzati da scarsa sfilacciatura, con minimo rapporto superficie volume e elevata resistenza ai microorganismi.

Per la loro ridotta larghezza, che impedisce l’affossamento delle ruote dei mezzi meccanici e le conseguenti lesioni alle tubazioni, le canalette non necessitano di griglie di protezione, facilitando conseguentemente le operazioni di sostituzione dei chips degradati e la rimozione di eventuali intasamenti.

I ventilatori sono caratterizzati dalla possibilità di inversione dei flussi tra aspirazione ed insufflazione, come è schematicamente evidenziato nelle figure 6 e 7.

In tale modo è possibile inviare nei cumuli flussi di aria ricchi di ossigeno oppure favorire il ricambio gassoso in maniera passiva attraverso la superficie del cumulo.

Durante l’aspirazione, le particelle liquide contenute nell’aria provenienti dai cumuli vengono captate da idonei apparati, prima dell'ingresso ne! ventilatore.

Le canalette che contengono i tubi di aerazione sono dotate di adeguate pendenze per favorire il deflusso del percolato.

Quest’ultimo, una volta raccolto in una vasca a tenuta, viene successivamente inviato ad alimentare i nebulizzatori a servizio delle diverse corsie ed utilizzato per l’umidificazione delle masse.

Ulteriore compartimentazione della cella di lavoro.

La cella di lavoro, ottenuta dalla suddivisione della sezione di bioossidazione, può essere a sua volta ulteriormente compartimentata mediante l’allestimento di un telo disposto orizzontalmente, a circa 1 metro di distanza, sopra il cumulo in fermentazione.

In questo caso, il cumulo stesso occupa l’intera cella di lavoro (Fig. 8).

Per permettere le attività di rivoltamento del cumulo, il telo può essere arrotolato automaticamente attorno ad un asse collocato lungo un lato della cella.

Le arie esauste che si liberano dal cumulo vengono captate da due collettori, disposti entro lo spazio compreso tra cumulo e telo, e convogliate alla rete di insufflazione a pavimento.

Tale metodo consente di utilizzare, per l' areazione dei materiali in trasformazione, aria ad elevata concentrazione di composti atti a favorire la degradazione delle sostanze volatili che si producono nel corso delle reazioni di ossidazione della sostanza organica.

Ciò consente di convogliare all’impianto di abbattimento aria a minor carico di molecole odorigene.

In figura 1, con (a) è indicato il circuito di captazione delle arie esauste, con (b) i rivoltamenti ed il recupero volumetrico e con (c) il sistema di aspirazione/insufflazione di aria nei cumuli.

Con particolare riferimento all’impianto di compostaggio raffigurato in figura 8, in tale figura si nota un collettore di aspirazione 20 per l’aria esausta disposto ad una certa altezza.

Si nota, inoltre, un telo 21, disposto orizzontalmente, ed i collettori di aspirazione 22 e 23 concorrenti a costituire una rete di insufflazione a pavimento.

Da quanto in precedenza esposto, si vede quindi come il trovato raggiunga gli scopi proposti.

In particolare, si sottolinea che tutte le fasi operative sono in pratica completamente automatizzate e gestite da un’unità centrale di controllo e comando.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre, tutti i particolari costruttivi potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse, caratterizzato dal fatto che esso comprende almeno una cella di lavorazione, costituita da una pluralità di corsie tra loro affiancate, trasversalmente alle quali avviene il trasferimento in successione delle biomasse in trattamento dalla corsia di alimentazione alla corsia di scarico; ognuna di tali corsie è connessa ad un gruppo per la distribuzione dell’aria.
2. 2. Impianto di compostaggio, secondo la rivendicazione precedente', caratterizzato dal fatto che ciascuna cella di lavoro è realizzata con setti divisori in calcestruzzo e teli di compartimentazione.
3. 3. Impianto di compostaggio, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la compartimentazione della sezione di bioossidazione in volumi indipendenti permette di mantenere idonee condizioni ambientali nel settore dove sono in atto le lavorazioni; ciò avviene mediante la diversificazione controllata del numero di ricambi d’aria all’ora nelle diverse celle che costituiscono il sistema, mantenendo un solo ricambio/ora nelle celle a riposo, ovvero dove non sono in atto movimentazioni di materiale, per il tempo necessario allo svolgimento delle operazioni di rivoltamento e trasferimento che hanno luogo nella cella attiva con la possibilità di garantire in quest’ultima fino a 10 ricambi d'aria orari.
4. 4. Impianto di compostaggio, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i cumuli di materiale in trasformazione presentano altezza invariata e larghezza decrescente dalla corsia di alimentazione a quella di scarico per compensare la riduzione di volume della biomassa.
5. 5. Impianto di compostaggio, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per il trasferimento ed il rivoltamento del materiale dotati di nastro traslatore a lunghezza regolabile.
6. 6. Impianto di compostaggio, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il gruppo per la distribuzione' dell'aria comprende un ventilatore per ciascuna corsia.
7. 7. Impianto di compostaggio, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le canalette a pavimento, che ospitano le tubazioni in PVC di distribuzione dell’aria, realizzate lungo l’asse longitudinale della corsia, sono protette da uno strato di chips o scaglie di legno, senza ausilio di griglie di copertura.
8. 8. Impianto di compostaggio per il trattamento di biomasse, secondo una o più rivendicazioni precedenti, il tutto come più ampiamente descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.