ITMO20100186A1 - Apparecchiatura e metodo per il trattamento di disidratazione spinta di fanghi. - Google Patents

Description

APPARECCHIATURA E METODO PER IL TRATTAMENTO DI DISIDRATAZIONE SPINTA DI FANGHI.

La presente invenzione ha per oggetto un metodo ed una apparecchiatura per il trattamento di fanghi.

In particolare, la presente invenzione trova applicazione nello smaltimento controllato di fanghi provenienti da processi (es.pomodoro, verdure ect.biologici) industriali, o nel riutilizzo di fanghi provenienti da lavorazioni agricole o da trattamenti di depurazione biologica delle acque, previo trattamento rigenerativo chimico biologico e meccanico dello stesso. A seguito di procedimenti industriali e/o di depurazione, si producono grandi quantità di soluzioni fangose contenenti materiale solido da smaltire, o riutilizzare.

Tali soluzioni possono contenere sabbia, terra, cellulosa, residui di materiale derivanti dalla lavorazione o dal lavaggio di macchinari o di vasche, fanghi biologici di decantazione.

Gli ingombri e il peso di simili materiali di scarto o di riutilizzo sono notevoli, pertanto à ̈ stato necessario studiare soluzioni per ridurne il volume e il peso in modo da poterli trasportare e stoccare con il minor costo possibile in attesa di essere smaltiti definitivamente o, a seconda dei casi, riutilizzati per scopi differenti

La soluzione tuttora adoperata per ovviare a tale problema à ̈ ridurre il contenuto di acqua del materiale fangoso.

Diverse sono le metodologie e le tecniche impiegate per disidratare il fango che viene sottoposto a trattamenti di tipo fisico, chimico, meccanico o termico.

Alcuni trattamenti utilizzati sono, ad esempio, l'essiccamento, la centrifugazione, la depressurizzazione o ancora la pressatura.

Una tecnica attualmente utilizzata prevede il riempimento in pressione dì appositi stampi con il materiale fangoso in modo da generare la fuoriuscita dell'acqua attraverso teli di filtrazione, per ridurre il contenuto di acqua.

Tale procedimento risulta lungo e laborioso poiché solo una determinata e predefinita quantità di fango può essere trattata ad ogni ciclo. Infatti à ̈ necessario, caricare il fango da disidratare, e avviare l'apparecchiatura di pressurizzazione. In un determinato intervallo di tempo à ̈ possibile lavorare solo una ridotta quantità di residuo fangoso.

L'efficienza di tale procedimento, inoltre non à ̈ ottimale poiché si ottengono fanghi disidratati con una percentuale di sostanza secca ancora piuttosto bassa, circa il 30% ÷ 33% di s.s..

Il ciclo comporta quindi diverse interruzioni del processo di disidratazione, il che consente di trattare solamente una ridotta quantità di materiale fangoso nell'unità di tempo, oltre a comportare costi elevati di lavorazione e di manutenzione.

Alternativamente si fa scorrere il fango da trattare, trasportato da nastri, attraverso dei rulli che pressano il fango riducendo la percentuale di umidità. Tali macchine, oltre a non essere particolarmente efficienti, risultano anche notevolmente ingombranti e necessitano di assistenza.

Alternativamente si usa la centrifugazione che comunque porta a un grado di s.s ancora molto basso, 22% ÷ 25% s.s..

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre un metodo ed una apparecchiatura per il trattamento di fanghi a valle dei trattamenti meccanici o di sedimentazione, sopradetti per ottenere una percentuale di s.s molto più elevata con costi ridotti rispetto ad altri sistemi.

In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione un metodo ed una apparecchiatura per il trattamento di fanghi che sia efficiente e che permetta di trattare notevoli quantità di fango con costi contenuti.

Inoltre, ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ presentare un metodo ed una apparecchiatura per il trattamento di fanghi che permetta di ottenere residui solidi con una percentuale di sostanza secca del 50-70%. Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo ed una apparecchiatura per il trattamento di fanghi, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un metodo ed una apparecchiatura per il trattamento di fanghi, come illustrato negli uniti disegni in cui:

la figura 1 rappresenta una vista laterale parzialmente sezionata di una prima configurazione di un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi in accordo con la presente invenzione;

la figura la rappresenta un ingrandimento di un particolare di figura 1;

la figura 2 illustra una vista laterale parzialmente sezionata di una seconda configurazione di un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi in accordo con la presente invenzione;

la figura 2a rappresenta un ingrandimento di un particolare di figura 2;

- la figura 3 illustra una vista laterale parzialmente sezionata di una terza configurazione di un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi in accordo con la presente invenzione;

la figura 4 mostra una vista laterale parzialmente sezionata di una quarta configurazione di un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi in accordo con la presente invenzione;

la figura 4a illustra una vista in pianta di un componente dell'apparecchiatura mostrata in figura 4; la figura 5 mostra una vista laterale parzialmente sezionata di una quinta configurazione di un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi in accordo con la presente invenzione;

la figura 5a illustra una sezione secondo il piano di traccia V-V di figura 5;

- la figura 6 illustra una sezione secondo il piano di traccia I-I di figura 1;

la figura 7 rappresenta una vista laterale parzialmente sezionata di una ulteriore configurazione di un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi in accordo con la presente invenzione.

Con riferimento alle menzionate figure annesse, con 1 Ã ̈ stata indicata un'apparecchiatura per il trattamento di fanghi comprendente un involucro esterno di contenimento 2 internamente cavo e un corpo interno 3 coassiale all'involucro esterno 2.

All'interno dell'involucro 2, l'apparecchiatura comprende inoltre una camera di compattazione e disidratazione 4, lungo la quale scorre il fango F da trattare. A monte di tale camera 4, pertanto ad una prima estremità 2a dell'involucro esterno 2, à ̈ presente una zona di ingresso 5, preferibilmente munita di tramoggia, per alimentare il fango F da trattare, mentre a valle della camera 4, quindi ad una seconda estremità 2b dell'involucro 2, à ̈ collocata una zona di uscita 6 per scaricare il fango già trattato all'esterno dell'apparecchiatura.

L'apparecchiatura 1 à ̈ altresì fornita di opportuni mezzi di movimentazione 7, cooperanti con il corpo interno 3, che promuovono la compattazione e l'avanzamento del fango F dalla zona dì ingresso 5 alla zona di uscita 6. Mezzi filtranti 10 sono predisposti all'interno dell'involucro 2 a delimitare la camera di compattazione e disidratazione 4 e sono dotati di almeno una rete di contenimento 11 che à ̈ collegata elettricamente ad un polo negativo di una centralina per definire un catodo C.

Il corpo interno 3 Ã ̈ invece elettricamente collegato ad un polo positivo di una centralina per definire un anodo A.

Tra detto anodo e detto catodo si stabilisce una differenza di potenziale che ha lo scopo di sottoporre il fango da trattare ad un campo elettrico capace di realizzare un processo elettrosmotico.

In questo modo, molto sinteticamente, il fango, infatti, attraversa la camera di compattazione e disidratazione 4 che à ̈ compresa lateralmente alla direzione complessiva dell'avanzamento, tra da un anodo A e un catodo C in virtù della presenza dei quali il fango viene sottoposto ad un trattamento di elettroosmosi che ne genera una disidratazione che, a seconda delle condizioni, può arrivare fino al 50% ÷70% di s.s (sostanza secca) sul totale.

E' prevista almeno una camera di raccolta 8 di liquidi e gas espulsi dal fango durante il trattamento. Tale camera di raccolta 8 Ã ̈ ricavata all'interno dell'involucro 2 adiacentemente ad almeno una parte della superficie dei mezzi filtranti (10) nell'intercapedine presente all'interno dell'involucro esterno 2. Nella camera 8 Ã ̈ preferibilmente generato un certo grado di depressione.

I mezzi filtranti 10 sono posti tra detta camera di raccolta 8 liquidi e gas e la camera di compattazione e disidratazione 4 lungo la quale-scorre il fango. I mezzi filtranti 10 essendo permeabili all'acqua sono atti a impedire il passaggio di particelle solide. In particolare essi comprendono un filtro dotato di porosità atta a consentire il processo elettrosmotico. La rete di contenimento 11 separa i mezzi filtranti 10, dalla camera di raccolta 8 liquidi e gas.

II fenomeno elettrosmotico, insieme con i fenomeni di elettrolisi, elettroforesi ed altri (ad esempio, la creazione di archi voltaici) genera una disidratazione del fango.

L'acqua ed il gas derivanti dal processo elettrosmotico del fango vengono raccolti all'interno di una apposita camera di raccolta 8 di liquidi e gas dalla quale vengono fortemente aspirati, (il che favorisce ulteriormente il processo) ed eventualmente trattati onde avere composti che potrebbero avere impiego nell'industria e/o agricoltura.

I mezzi filtranti 10 hanno natura silicea e presentano struttura propria che li rende permeabili all'acqua e ai gas, ma impedisce il passaggio di particelle solide.

In particolare la zona di ingresso 5 à ̈ posizionata ad una prima estremità 2a dell'involucro esterno 2 e la zona di uscita 6 à ̈ collocata ad una seconda estremità 2b dell'involucro medesimo.

In figura 1 si nota che tra la zona di ingresso 5 e la rete di contenimento realizzata in forma cilindrica 11 Ã ̈ presente un primo tratto 17 di camera di compattazione e disidratazione 4 che funge da zona di compattazione statica del fango; qui il fango staziona temporaneamente in attesa di essere spinto sull'elica 14 nella camera di compattazione e disidratazione 4 vera e propria o zona dinamica .

Tale zona 17 di compattazione statica ha dimensione volumetrica per unità di lunghezza maggiore rispetto alla camera di compattazione e disidratazione 4 o zona dinamica .

Il corpo interno 3 comprende un'elica 14, posta in rotazione da mezzi di movimentazione 7, la quale à ̈ elettricamente collegata al polo positivo di una centralina, non mostrata nelle allegate figure, per fungere da anodo.

Detta elica 14 presenta preferibilmente la prerogativa di essere a passo variabile decrescente dalla zona di ingresso 5 alla zona di uscita 6. Ciò assolve allo scopo di mantenere compattato il materiale in trattamento, il quale (materiale), lungo il percorso dall'ingresso all'uscita, subisce una progressiva perdita di volume e di massa esattamente corrispondente alla massa di acqua di cui viene privato per effetto del processo elettrosmotico . L'azione tipica della coclea ha anche la funzione di produrre sul materiale (fango) in avanzamento un importante effetto di rimescolamento.

I mezzi di movimentazione 7 comprendono un motoriduttore elettrico 7a che aziona un albero 7c di trasmissione del moto collegato all'elica 14.

L'elica 14 ruot'a all'interno d’el<π>l<n>a camera di compattazione e disidratazione 4.

Almeno una rete di contenimento 11 Ã ̈ predisposta all'esterno dei mezzi filtranti 10 e presenta forma cilindrica e coassiale con l'involucro esterno 2. All'esterno della rete di contenimento 11 Ã ̈ predisposta una camera di raccolta 8 liquidi e gas. I mezzi filtranti 10 sono sostanzialmente addossati alla parete interna della rete di contenimento 11 che svolge una funzione meccanica di contenimento.

Una seconda rete di contenimento 11 à ̈ prevista sul lato interno di mezzi filtranti 10, costituiti da un secondo filtro siliceo, ai quali à ̈ addossata. Internamente a tale seconda rete di contenimento à ̈ predisposta una seconda camera di raccolta 8 liquidi e gas espulsi dal fango durante il trattamento.

Anche le reti di contenimento (11) sono collegate al polo negativo della centralina per fungere da catodo C. E' anche previsto un circuito idraulico 12 dotato di una pluralità di ugelli 13 per umidificare i mezzi filtranti 10. Ciò ha lo scopo di facilitare il processo elettrosmotico umidificando il filtro per consentire l'innesco e il mantenimento dell'elettrosmosi.

Nella prima forma di realizzazione illustrata l'elica 14 che, facendo parte del corpo 3 funziona da anodo, ha una forma anulare ed opera all'interno della camera di compattazione e disidratazione 4, anch'essa di forma anulare .

Una pluralità di pattini antiusura 16 sono disposti in posizioni discrete lungo il profilo perimetrale dell'elica 14,con anche la funzione di isolare elettricamente l'anodo, rappresentato dall'elica 14, dalle superficie dei mezzi filtranti 10, collocati internamente ed esternamente all'elica 14.

L'isolamento dell'elica 14 dai mezzi filtrati à ̈ realizzato in alternativa per mezzo di listelli longitudinali isolanti 15, preferibilmente inseriti in parte nel corpo dei mezzi filtranti 10 e parzialmente sporgenti dalla relative superfici.

Nella realizzazione illustrata l'involucro esterno 2 presenta un asse longitudinale a sviluppo orizzontale. La realizzazione illustrata in figura 2 presenta un primo tratto avente asse a sviluppo orizzontale leggermente inclinato per permettere la fuoriuscita di parte dell'acqua in eccesso e un secondo tratto 1" avente asse a sviluppo verticale lb. La zona di uscita 6 del primo tratto 1' coincide con la zona di ingresso 5 del secondo tratto 1". Strutturalmente i due tratti, l'uno a sviluppo pressoché orizzontale e l'altro a sviluppo verticale, presentano le stesse caratteristiche della prima forma di realizzazione illustrata. La presenza del tratto verticale consente dì migliorare complessivamente il processo perché migliora il mantenimento della compattazione del materiale , fanghi, in trattamento utilizzando l'azione favorevole della forza di gravità. Lo stesso peso del materiale provvede a comprimere il materiale verso il basso. Questa azione si aggiunge a quella della variazione di passo della elica 14, la quale, per altro ruota abbastanza lentamente.

Sfruttando proprio l'effetto positivo della gravità come appena sopra descritto à ̈ prevista una forma di realizzazione secondo la quale l'apparecchiatura presenta uno sviluppo complessivo costituito da soli tratti verticali disposti in cascata nei quali dalla zona di uscita 6 di un tratto verticale 1" (ovviamente con esclusione dell'ultimo della catena) il materiale o fango,già parzialmente trattato, viene semplicemente convogliato alla zona di ingresso 5 del successivo tratto 1".

Nel funzionamento i fanghi da trattare, al 15%-25% s.s. (sostanza secca in peso sul totale) vengono introdotti nella zona di ingresso attraverso unaa tramoggia e da qui, tramite un opportuno mezzo di trasporto (coclea, nastro trasportatore, raedler) vengono alimentati alla camera di compattazione e disidratazione 4.

Il fango viene inizialmente trasportato verso la zona di compattazione 17 statica, dove inizia il processo di elettrosmosi dal momento che da qui in avanti il fango attraversa il campo elettrico prodotto dal catodo e dall'anodo.

Il fango, sottoposto a un campo elettrico fra l'elica 14 della coclea (anodo A) e la rete di contenimento 11 eseguita in profilo Jhonsons (rete a profilo trapeziodale che favorisce la fuoriuscita del liquido e impedisce il riassorbimento, oltre ad avere una notevole resistenza meccanica e anticorrosiva )esterna e interna (catodo C), rilascia acqua attraverso i mezzi filtranti 10 interposti. I processi appena descritti generano una quantità di gas (HI, 02, NH3) e di altri prodotti gassosi che vengono estratti, raccolti e convogliati all'esterno attraverso appositi bocchelli e da un circuito di aspirazione e filtrazione.

11 fango prosegue il suo viaggio trascinato dalla coclea 14 che, come detto in precedenza, ha un passo decrescente che consente la compattazione del fango stesso e quindi un costante mantenimento della conducibilità elettrica, tra anodo e catodo.

II movimento impresso dall'elica 14 à ̈ di tipo traslatorio e rotatorio con spinta radiale e longitudinale, il che consente la miscelazione del fango stesso, impedendo una stratificazione delle parti a diverso valore di s.s. (effetto tixotropico) e quindi mantenendo ad un valore costante la conducibilità elettrica fra fango e filtro. La composizione dei due moti, rotatorio e traslatorio, dà luogo ad un movimento globale elicoidale, con un passo di avanzamento molto maggiore del passo del mezzo che lo genera, con compressione verso l'esterno dovuta alla forza centrifuga.

Il processo di elettrosmosi à ̈ poi incrementato dalla geometria della struttura anulare della camera di compattazione e disidratazione 4 che prevede una doppia filtrazione: verso l'esterno e verso l'interno.

Al fine di consentire una differenza di potenziale fra elica e filtro (quindi fra anodo e catodo) Ã ̈ necessario che essi siano fra loro isolati: questo si ottiene, come detto in precedenza, con un pattino 16 isolante ricavato sull'elica e che separa l'elica stessa dal filtro.

Inoltre, al fine di evitare che la rotazione dell'elica 14 possa abradere e quindi consumare il filtro 10, sono previsti i listelli di acciaio o isolanti (15) sui quali appoggia l'elica 14, che consentono, al massimo, l'abrasione del pattino stesso o del listello (intercambiabile) ma non del filtro, che a questo punto non à ̈ soggetto a sollecitazioni meccaniche di abrasione. Nel caso dell'<'>apparecchiatura della forma di realizzazione di figura 2, il fango, terminato un primo ciclo di passaggio attraverso il primo dispositivo orizzontale secondo la modalità appena descritta, prosegue il suo percorso, spinto dall'elica 14, fino al secondo dispositivo e poi fino alla seconda eilica posta verticalmente. Qui il fango ricomincia lo stesso processo descritto in precedenza, seguendo però un percorso verticale. La forza di gravità coadiuva la compattazione del fango.

Secondo un'altra forma di realizzazione, il corpo interno 3 comprende, in luogo della elica "anulare" 14 una vera e propria coclea 18 posta in rotazione dai mezzi di movimentazione 7. La coclea 18 à ̈, perciò, con il corpo 3, elettricamente collegata al polo positivo della centralina per fungere da anodo. Anche in questo caso i mezzi di movimentazione 7 comprendono un motoriduttore elettrico 7a che aziona un albero 7c di trasmissione del moto collegato assialmente a detta coclea 18.

Un esempio di siffatta realizzazione à ̈ mostrato in figura 3 nella quale, rispetto alle realizzazioni precedentemente illustrate, l'involucro 2 e tutte le parti ad esso associate presentano un asse longitudinale la inclinato rispetto all'orizzontale di un angolo compreso tra 10°e 45° e comunque regolabile in modo tale che la zona di uscita 6 sia ad una quota superiore rispetto alla zona di ingresso 5.

L'inclinazione dell'apparecchiatura 1 Ã ̈ preferibilmente regolabile in modo tale che la zona di uscita 6 sia ad una quota superiore rispetto alla zona di ingresso 5. Per permettere tale regolazione sono previsti dei piedini 19 regolabili da attuatori predisposti.

Il funzionamento dell'apparecchiatura in accordo con questa terza configurazione à ̈ analogo al funzionamento dell'apparecchiatura secondo le configurazioni precedenti.

Vantaggiosamente, à ̈ presente un silos 20 al di sopra della zona di ingresso 5, che viene riempito con fanghi di densità 2÷3% di s.s. fino al livello massimo M che, per la legge dei vasi comunicanti, corrisponde al livello minore di M' ( M≤M'), livello massimo di fuoriuscita libera per travaso.

La coclea 18 viene fatta ruotare lentamente (<lrpm) e spinge il fango alimentato all'interno della camera di compattazione e disidratazione 4 fino alla zona di uscita 6. La camera di compattazione e disidratazione 4, in questo caso, Ã ̈ realizzata tra la coclea 18 e l'interno dell'involucro esterno 2.

Si fornisce tensione continua fra anodo A e catodo C in modo che il fango, sottoposto ad un campo elettrico fra coclea 18 (anodo A) e rete di contenimento 11 eseguita da profilo Jhonsons (catodo C), rilascia una quantità di acqua tramite il filtro siliceo interposto.

Anche in questo caso, i processi sopra descritti generano una quantità di gas (HI, 02, NH3) e di prodotti gassosi che vengono estratti attraverso appositi bocchelli da un circuito di aspirazione e filtrazione. La diminuzione di acqua e di altri componenti genera un addensamento del fango che, quando raggiunge una certa consistenza (a causa dell'aumento in % di s.s.), genera un maggior attrito del fango sull'elica che viene evacuato dalla coclea 18.

La densità del fango evacuato dipende dall'inclinazione della coclea, più la coclea à ̈ inclinata maggiore deve essere la densità del fango per essere evacuato.

Il processo si svolge in continuo nel tempo e non necessita di assistenza.

Quando all'interno del silos 20 viene raggiunto un livello minimo M'' Ã ̈ necessario caricare il fango nel silos, mentre quando il fango F nel silos 20 raggiunge il livello massimo M, il caricamento vine inibito, per evitare la fuoriuscita libera.

Inoltre, l'impianto, alimentato con tensione continua, può essere interiacciato con pannelli fotovoltaici per ottenere costi di gestione molto contenuti rispetto ad altri sistemi di addensamento e/o disidratazione. Non necessita di polielettoliti perché non occorre un aumento del fiocco di fango per diminuire la superficie e quindi l'acqua attaccata alla superficie.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, mostrata in figura 4, l'involucro 2 à ̈ ad asse verticale e il corpo interno 3 é mobile all'interno della camera cilindrica di compattazione e disidratazione 4 per mescolare energicamente il fango da trattare, e comprende,con asse la posizionato verticalmente, un albero motore 7c che presenta, lungo il suo sviluppo assiale, una pluralità di pale 21 insieme con una spirale 22 a sviluppo elicoidale, all'interno della quale à ̈ inserito l'albero motore 7c. Quest'ultimo, insieme con gli organi ad esso collegati funge da anodo. In particolare la spirale a sviluppo elicoidale 22 à ̈ collegata all'albero motore 7c, in corrispondenza di rispettive estremità 22a, su ruote libere 23 che consentono la rotazione della spirale 22 in un senso impedendone la rotazione in senso opposto.

La zona di ingresso 5 à ̈ posta sulla sommità S dell'apparecchiatura, e detta zona di uscita 6 à ̈ collocata sul fondo B.

E' inoltre previsto un rastrello 30 circolare dotato di una pluralità di palette radiali 31 a sviluppo logaritmico, posto sulla parete di fondo (B) e calettato all'albero motore (7c) . Il rastrello 30, collegato al polo positivo per fungere da anodo, à ̈ posto in prossimità della zona di uscita 6 in modo tale da convogliare il fango trattato verso l'esterno.

La possibilità di variare l'inclinazione delle pale consente di agire in diverso modo sul fango, a seconda delle caratteristiche fisico-chimiche dello stesso.

Le pale 21 vengono mantenute in costante movimento (a velocità molto bassa), in modo da esercitare sul fango una pressione continua che permette di mantenere la conducibilità elettrica fra anodo A e catodo C.

L'anodo A à ̈ costituito dalla spirale 22 a sviluppo elicoidale che presenta un passo corto, in modo da ottenere la maggior superficie di contatto con il fango, e per far sì che il campo anodo-filtro interessi il cilindro cavo formato dalla corona circolare della spirale 22.

Normalmente, quando la pluralità di pale 21 spinge verso il basso il fango, la spirale 22 à ̈ ferma, in quanto à ̈ calettata su delle ruote libere 23 che ne impediscono la rotazione in senso orario .

Ad intervalli di tempo regolari si può invertire il senso di rotazione delle pale 21 centrali, azionando in questo modo anche la spirale 22 esterna, poiché le ruote libere 23 in senso antiorario trasmettono il moto a quest'ultima, compattando maggiormente il fango a contatto con l'elica e solleva il fango a contatto con le pale.

Quindi si inverte nuovamente il senso di rotazione delle pale 21 e si ripristina la situazione iniziale, nella quale la spirale 22 Ã ̈ ferma.

Nuovamente, dopo un certo intervallo di tempo (che può essere prefissato, o in funzione della corrente assorbita o dal tempo) si inverte il senso di rotazione delle pale 21, che tendono a sollevare il fango, mentre la spirale 22 lo spinge verso il basso. In questo modo la corona di fango più esterna, interessata dall'anodo, si muove verso il basso, questa à ̈ la parte più disidratata perché si trova fra anodo e catodo e viene espulsa dal basso tramite il rastrello, se l'eleica spinge il fango verso il basso e le pale lo spingono verso l'alto, si ha una traslazione dei due strati con evacuazione del fango, della corona circolare interessata dall'elica, se si inverte il senso di rotazione, le pale ricostruiscono la corona circolare di fango.

Contemporaneamente, entra in funzione il rastrello 30, anch'esso calettato sull'albero di trasmissione 7c tramite una ruota libera 23 che ne impedisce il movimento in senso orario ma non in senso antiorario. Tale combinazione permette all'albero stesso di funzionare da anodo quando à ̈ fermo e da evacuatore di fango tramite il rastrello quando à ̈ posto in rotazione. Una volta che il fango à ̈ stato scaricato, si inverte nuovamente il senso di rotazione delle pale 21 e automaticamente si ferma quella della spirale 22, ripristinando le condizioni iniziali.

La spirale 22 à ̈ solidale con l'albero motore 7c delle pale 21, ma il moto à ̈ trasmesso da un cuscinetto antiritorno, che consente la rotazione in un solo senso. Un indicatore di livello posto all'interno della camera di compattazione 4, indica il ripristino del livello di fango.

In cascata a questa apparecchiatura se ne possono porre altre uguali in modo da ottenere la % di s.s. desiderata: il fango evacuato viene introdotto in un altro contenitore uguale a questo, in cascata, che partendo da una % di s.s. minore, otterrà una % di s.s. maggiore e così via fino al raggiungimento della % di s.s. voluta.

Nella forma di realizzazione di figura 5 il corpo interno 3 si estende all'interno dell'involucro esterno 2 e presenta una prima estremità 3a collocata in prossimità della zona di ingresso 5 e una seconda estremità 3b posta in corrispondenza della zona di uscita 6. Esso comprende inoltre un albero 24, che funge da anodo, dotato di una o più alette radiali 25 estendentesi longitudinalmente e in forma elicoidale lungo il suo sviluppo assiale.

L'albero 24 definisce, con l'involucro esterno di contenimento 2, la camera di compattazione e disidratazione 4.

Tasselli distanziatori o listelli longitudinali 26 in materiale isolante sono montati su ciascuna aletta 25, o fissi di separazione filtro-anodo, per separare elettricamente tra loro l'albero che funge da anodo e la parete dei mezzi filtranti 10.

I mezzi di movimentazione dell'albero 24 comprendono uno stantuffo di compattazione 27 del fango collegato ad un attuatore lineare 28, preferibilmente un cilindro idraulico.

Lo stantuffo di compattazione 27 é collegato all'albero 24 per tramite di un meccanismo a vite con chiocciola 32 e ruota libera per tramite quale il moto di traslazione dello stantuffo genera, soltanto in fase di avanzamento anche un moto di rotazione dell'albero 24. In questo modo l'avanzamento intermittente del materiale in trattamento all'interno della camera di compattazione e disidratazione 4 ha anche una componente di rotazione che consente di realizzare un adeguato rimescolamento del materiale.

In fase di ritorno l'albero non ruota a causa della presenza di un meccanismo a ruota libera associato alla chiocciola 32 che fa sì che ruoti la chiocciola , ma non 1'albero.

Un analogo risultato può ovviamente essere ottenuto con altri meccanismi, di tipo noto, che agiscono direttamente ponendo in rotazione a comando l'albero. Inoltre à ̈ predisposto un cono di contropressione registrabile 29 di chiusura posto in prossimità della zona di uscita 6 del materiale in trattamento, per regolare l'apertura della sezione di scarico dei fanghi e la pressione interna alla camera di compattazione e disidratazione 4.

Nel funzionamento il fango ad una percentuale maggiore o uguale al 15% s.s. viene introdotto dalla zona di ingresso 5, attraverso una tramoggia 20, all'interno dell'apparecchiatura 1.

II fango viene spinto nella camera di compattazione e disidratazione 4 attraverso un apposito stantuffo 27 verso la zona di compattazione statica 17 dove inizia il processo di elettrosmosi.

Lo stantuffo 27 Ã ̈ mosso dal cilindro 28 idraulico collegato ad un'apposita centralina idraulica, non illustrata.

Il fango sottoposto a un campo elettrico tra il corpo interno 3, definito dall'albero alettato 24, 25(anodo A), e la rete di contenimento 11 (eseguita da profilo Jhonsons) esterna (catodo C), rilascia una quantità di acqua tramite il filtro siliceo interposto. Anche in questo caso, i processi sopra descritti generano una quantità di gas (HI, 02, NH3) e di prodotti gassosi che vengono estratti attraverso gli appositi bocchelli da un circuito di aspirazione e filtrazione.

Il fango prosegue il suo viaggio spinto, ad intermittenza, dallo stantuffo 27 e dall'introduzione di nuovo materiale. Durante tale avanzamento il materiale per effetto dell'elettroosmosi tende ad essiccarsi.

La fuoriuscita di acqua dal fango tende a diminuire la conducibilità elettrica e pertanto, per mantenerla inalterata o per lo meno a livelli accettabili, conviene aumentare la pressione sul fango stesso: ciò si ottiene attraverso l'apposito cono 29 di compressione registrabile a chiusura registrabile, che regola l'apertura della zona di uscita del fango.

In questo modo si regola la pressione che si vuole ottenere all'interno della camera di disidratazione . Al fine di consentire una differenza di potenziale tra l'albero 24 e le alette 25 e il filtro 10 (quindi fra anodo e catodo) Ã ̈ necessario che essi siano fra loro isolati: questo si ottiene con appositi tasselli 26 distanziatori, in materiale isolante, che separano le alette 25 dal filtro 10 e la rete che costituisce il catodo.

In una ulteriore forma di realizzazione illustrata nella figura 7 la camera di compattazione e disidratazione 4 ha una sezione a forma di corona circolare, ed à ̈ perifericamente delimitata da mezzi filtranti 10, che sono disposti a realizzare pareti coniche della camera di compattazione e disidratazione 4. All'interno della camera di compattazione e disidratazione 4 sono predisposte una elica esterna 14a e una elica interna 14b le quali sono solidali, ma avvolte in senso contrario, e collegate al polo positivo di una centralina per definire un anodo. Una elica esterna 14a opera in prossimità della parete dei mezzi filtranti 10 disposti all'esterno, e 1' elica interna 14b opera in prossimità delle pareti dei mezzi filtranti 10 disposti all'interno della camera di compattazione e disidratazione (4) risultando chiusa in corrispondenza di una estremità nella quale le pareti individuate dai mezzi filtranti 10 sono tra loro più vicine. La zona di ingresso 5 e di uscita 6, disposte concentricamente, risultano collocate dallo stesso lato opposto all'estremità in corrispondenza della quale la camera di compattazione e disidratazione 4 à ̈ chiusa.

La camera di compattazione e disidratazione 4 ha un asse verticale e presenta una estremità chiusa nella parte inferiore. La zona di ingresso 5 e la zona di uscita 6 sono collocate nella parte superiore.

II fango al ≥15% s.s. viene introdotto nella tramoggia 5 tramite un mezzo di trasporto o direttamente, entra dall'alto e viene trascinato verso il basso dall'elica sinistra 14b. Contemporaneamente viene compresso contro la parete esterna dal movimento verso il basso, dalla forza centrifuga dell'elica e dalla diminuzione del passo, a questo corrisponde una entrata in funzione dell'elettrosmosi con relativa fuoriuscita dì acqua e gas.

Viene così facilitato il flusso elettrosmotico insieme a fenomeni di elettrolisi, elettroforesi ed altri (ad esempio, la creazione di archi fotovoltaici). Il che genera una disidratazione del fango ed una diminuzione della quantità di H20 e di s.s. in modo che, a seconda delle condizioni, possa arrivare fino a riduzioni dal 50% al 70%.

Oltre al rilascio dì H20 attraverso il tramite del filtro siliceo si generano una quantità di gas (Ηχ, 02, NH3) che vengono estratti attraverso gli appositi bocchelli.

Il fango una volta arrivato in fondo spinto dall'elica 14b prosegue il suo viaggio verso l'alto dall'elica interna destra 14a, che si muove solidale con quella esterna,essendo collegata ad essa con dei braccetti di collegamento, proseguendo ulteriormente il processo di elettrosmosi.

Poiché la fuoriuscita di H20 dai fanghi tende a essiccare il fango viene aumentata la pressione sui fanghi stessi attraverso la diminuzione del passo dell'eliche. Il che avviene dall'alto verso il basso per l'elica esterna 14b e dal basso verso l'alto per l'elica interna 14a.

Al fine di consentire una adeguata differenza di potenziale tra l'elica 14 e i filtri 10 (quindi fra anodo e catodo) sono utilizzati appositi tasselli distanziatori in materiale isolante (16 ).

Il fango, arrivato in sommità viene trascinato in verticale lungo una parete circolare ed espulso dalla bocca di scarico in un'altra macchina simile.

Dopo le prime disidratazioni, qualora sia necessario si può usare una coclea con pressore che esercita una grossa pressione al fine di ottenere la disidratazione necessaria al raggiungimento del risultato voluto.

II trovato, nelle sue varie forme di realizzazione descritte, attua un metodo per il trattamento di fanghi comprendente le fasi di alimentare con fango da trattare una apparecchiatura 1 in accordo con una o più delle rivendicazioni da 1 a 31, promuovere l'avanzamento del fango all'interno dì una camera di compattazione e disidratazione 4 posta tra un anodo e un catodo, sottoporre il fango ad un campo elettrico generato dalla differenza di potenziale tra anodo e catodo.

In particolare il metodo comprende la fase di sottoporre il fango da trattare ad un processo elettrosmotico per disidratare il fango.

L'invenzione permette di trattare con processi in continuo notevoli quantità di fango, che viene disidratato fino ad ottenere il 50% - 70% di s.s..

II processo elettrosmotico permette di disidratare efficacemente il fango: tale processo, combinato con la contìnua compattazione del materiale, garantisce una notevole riduzione del contenuto di acqua.

Si evitano, inoltre, interruzioni nel processo di disidratazione così da trattare notevoli quantità di fanghi in modo rapido, efficiente e con costi contenuti.

Claims (35)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per il trattamento di fanghi, caratterizzata dal fatto di comprendere un involucro esterno di contenimento (2) internamente cavo, un corpo interno (3) coassiale all'<'>involucro esterno (2), una camera di compattazione e disidratazione (4), interna a detto involucro esterno di contenimento (2) e lungo la quale scorre il fango da trattare, una zona di ingresso (5) per alimentare il fango da trattare a detta camera (4), una zona di uscita (6) per scaricare il fango trattato, mezzi di movimentazione (7) del fango, cooperanti con detto corpo interno (3), che promuovono l'avanzamento, il rimescolamento, e la compattazione del fango dalla zona di ingresso (5) alla zona di uscita (6); mezzi filtranti (10) essendo predisposti all'interno dell'involucro (2) a delimitare la camera di compattazione e disidratazione (4) ed essendo dotati di almeno una rete di contenimento (11) che à ̈ collegata ad un polo negativo di una centralina per definire un catodo e almeno detto corpo interno (3) essendo collegato ad un polo positivo di una centralina per definire un anodo; tra detto anodo e detto catodo stabilendosi una differenza di potenziale per sottoporre il fango da trattare ad un campo elettrico atto a realizzare un processo elettrosmotico.
2. 2 . Apparecchiatura secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una camera di raccolta (8) di liquidi e gas espulsi dal fango durante il trattamento; detta almeno una camera di raccolta (8) essendo ricavata all'interno dell'involucro 2 adiecentemente di almeno una parte della superficie dei mezzi filtranti (10) nell'intercapedine di detto involucro esterno (2), in detta camera 8 essendo generata una depressione.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i mezzi filtranti (10) sono posti tra detta camera di raccolta (8) liquidi e gas e detta camera di compattazione e disidratazione (4) lungo la quale scorre il fango; detti mezzi filtranti (10) essendo permeabili all'acqua e essendo atti a impedire il passaggio di particelle solide.
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la rete di contenimento (11) separa i mezzi filtranti (10), dalla camera di raccolta (8) liquidi e gas.
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi filtranti (10) comprendono un filtro dotato di porosità atta a consentire il processo elettrosmotico.
6. 6. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito idraulico (12) dotato di una pluralità di ugelli (13) per umidificare il filtro.
7. 7. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo interno (3) comprende almeno una elica (14) posta in rotazione dai mezzi di movimentazione (7); detta elica (14) essendo elettricamente collegata al polo positivo della centralina per fungere da anodo.
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione (7), caratterizzato dal fatto che detta elica (14) presenta passo variabile.
9. 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione (7) comprendono un motoriduttore elettrico (7a) che aziona un albero (7c) dì trasmissione del moto collegato all'elica (14).
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che una prima rete di contenimento (11) comprende al suo esterno una camera di raccolta (8) liquidi e gas, mezzi filtranti (10) addossati alla parete interna, una seconda rete di contenimento che comprende al suo interno una seconda camera di raccolta (8) liquidi e gas espulsi dal fango durante il trattamento, mezzi filtranti (10), formati da un secondo filtro siliceo, addossato alla parete esterna della seconda rete di contenimento (11) che separa i mezzi filtranti (10) dalla camera di raccolta (8) liquidi e gas,un circuito idraulico (12) dotato di una pluralità di ugelli (13) per umidificare i mezzi filtranti (10).
11. 11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di pattini antiusura (16) disposti in posizioni discrete lungo il profilo perimetrale dell'elica (14), in modo tale da isolare elettricamente l'anodo rappresentato dall'elica (14) dalle superficie dei mezzi filtranti.
12. 12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11 caratterizzata per il fatto che l'isolamento dell'elica (14) (anodo) dai mezzi filtranti à ̈ ottenuta con listelli longitudinali isolanti (15), inseriti parzialmente nel filtro e parzialmente sporgenti dalla sua superficie.
13. 13. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che la rete di contenimento (11) é coassiale con l'involucro esterno (2), detta elica (14) ruotando all'interno della camera di compattazione e disidratazione (4).
14. 14. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che la camera di compattazione e disidratazione (4) ha una sezione a forma di corona circolare, ed à ̈ perifericamente delimitata da mezzi filtranti (10), che sono disposti a realizzare pareti coniche della camera di compattazione e disidratazione (4); all<1>interno della camera di compattazione e disidratazione (4) essendo predisposte una elica esterna (14a) e una elica interna (14b) le quali sono solidali e collegate al polo positivo di una centralina per definire un anodo, ma avvolte in senso contrario. Una (14a) operante in prossimità della parete dei mezzi filtranti (10) disposti all'esterno, e l'altra (14b) operante in prossimità delle pareti dei mezzi filtranti (10) disposti all'interno; La camera di compattazione e disidratazione (4) risultando chiusa in corrispondenza di una estremità nella quale le pareti individuate dai mezzi filtranti (10) sono tra loro più vicine; La zona di ingresso (5) e di uscita (6), disposte concentricamente risultano collocate dallo stesso lato opposto all'estremità in corrispondenza della quale la camera di compattazione e disidratazione (4) à ̈ chiusa.
15. 15. Apparecchiatura secondo la rivendicazione (14) caratterizzata dal ffatto che la camera di compattazione e disidratazione (4) ha un asse verticale e presenta una estremità chiusa nella parte inferiore; La zona di ingresso (5) e la zona di uscita (6) sono collocate nella parte superiore.
16. 16. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta zona di ingresso (5) à ̈ posizionata ad una prima estremità (2a) di detto involucro esterno (2) e detta zona di uscita (6) à ̈ collocata ad una seconda estremità (2b) di detto involucro esterno (2).
17. 17. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto involucro esterno (2) presenta un asse longitudinale (la) a sviluppo orizzontale.
18. 18. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto di presentare un primo tratto (1') avente asse a sviluppo orizzontale leggermente inclinato per permettere la fuoriuscita dell'acqua (la) e un secondo tratto (1") avente asse a sviluppo verticale (lb).
19. 19. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto di presentare uno sviluppo complessivo costituito da soli tratti verticali disposti in cascata.
20. 20. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che la zona di uscita (6) del primo tratto (1') coincide con la zona di ingresso (5) del secondo tratto (1").
21. 21. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto corpo interno (3) comprende una coclea (18) posta in rotazione dai mezzi di movimentazione (7); detta coclea (18) essendo elettricamente collegata al polo positivo della centralina per fungere da anodo.
22. 22. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione (7) comprendono un motoriduttore elettrico (7a) che aziona un albero (7c) di trasmissione del moto collegato assialmente a detta coclea (18).
23. 23. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 19 o 20, caratterizzato dal fatto di presentare un asse longitudinale (la) inclinato rispetto all'orizzontale di un angolo compreso tra 10°e 45°; detto angolo essendo regolabile in modo tale che la zona di uscita (6) sia ad una quota superiore rispetto alla zona di ingresso (5).
24. 24. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 caratterizzato dal fatto che detto corpo interno (3), mobile all'interno della camera di compattazione e disidratazione (4) per mescolare il fango da trattare, comprende un albero motore (7c) che presenta, lungo il suo sviluppo assiale, una pluralità di pale (21).
25. 25. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 23 o 24, caratterizzato dal fatto che detto corpo interno (3) comprende una spirale (22) a sviluppo elicoidale all'interno della quale à ̈ inserito l'albero motore (7c) a pale (21); detta spirale (22) fungendo da anodo.
26. 26. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 25, caratterizzato dal fatto che detta spirale a sviluppo elicoidale (22) à ̈ collegata a detto albero motore (7c); detta spirale (22) essendo calettata, in corrispondenza di rispettive estremità (22a), su ruote libere (23) che consentono la rotazione della spirale (22) in un senso impedendone la rotazione in senso opposto.
27. 27. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 24 a 26, caratterizzato dal fatto di presentare un asse longitudinale (la) a sviluppo verticale.
28. 28. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 27, caratterizzato dal fatto che detta zona di ingresso (5) à ̈ posta sulla sommità (S) di detta apparecchiatura, e detta zona di uscita (6) à ̈ collocata sul fondo (B) di detta apparecchiatura.
29. 29. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 24 a 28, caratterizzato dal fatto di comprendere un rastrello (30) circolare dotato di una pluralità di palette radiali (31), posto su una parete di fondo (B) e calettato a detto albero motore (7c); detto rastrello (30) essendo posto in prossimità della zona di uscita (6) in modo tale da convogliare il fango trattato verso l'esterno.
30. 30. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto corpo interno (3) comprende un albero (24), che funge da anodo, avente due o più alette radiali (25) estendentesi longitudinalmente lungo lo sviluppo assiale dell'albero (24); detto albero (24) definendo con l'involucro esterno di contenimento (2) detta camera di compattazione e disidratazione (4).
31. 31. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 30, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due tasselli distanziatori (26) in materiale isolante montati su ciascuna aletta (25) per separare elettricamente tra loro l'albero che funge da anodo e la parete dei mezzi filtranti (10).
32. 32. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 30 o 31, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione (7) comprendono uno stantuffo di compattazione (27) del fango collegato ad un attuatore lineare (28), preferibilmente un cilindro idraulico.
33. 33. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni da 30 a 32, caratterizzato dal fatto di comprendere un cono di contropressione registrabile (29) di chiusura posto in prossimità della zona di uscita (6) del fango, per regolare l'apertura della sezione di scarico dei fanghi e la pressione interna alla camera di compattazione e disidratazione (4). Lo stantuffo di compattazione (27) essendo collegato all'albero 24 per tramite di un meccanismo a vite con chiocciola (32) per tramite quale il moto di traslazione dello stantuffo genera anche un moto di rotazione dell'albero (24).
34. 34. Metodo per il trattamento di fanghi comprendente le fasi di alimentare con fango da trattare una apparecchiatura (1) in accordo con una o più delle rivendicazioni da 1 a 33, promuovere l'avanzamento del fango all'interno della camera di compattazione e disidratazione (4) posta tra un anodo e un catodo, sottoporre il fango ad un campo elettrico generato dalla differenza di potenziale tra anodo e catodo.
35. 35. Metodo secondo la rivendicazione 34, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di sottoporre il fango da trattare ad un processo elettrosmotico per disidratare il fango.