ITPE970010A1 - Processo industriale per la depurazione del percolato di discarica mediante ozonizzazione - Google Patents

Description

PROCESSO INDUSTRIALE PER LA DEPURAZIONE DEL PERCOLATO DI DISCARICA MEDIANTE OZONIZZAZIONE.

DESCRIZIONE SOMMARIA DELL’INVENZIONE

Il processo industriale oggetto della presente invenzione consiste nell'accumulare il percolato P in un serbatoio SP, miscelarlo ad Ozono O3, immetterlo in un contattore C, additivare P+O3 con coadiuvanti di flocculazione in un decantatore D, effettuare un trattamento in filtropressa F. Il tutto con vari ricircoli del fluido trattato sino ad ottenerne la completa depurazione, ottenendo alla fine del processo una frazione liquida FLD ed una frazione solida FSD completamente depurate e riutilizzabili per fertirrigazione concimazione.

STATO DELL'ARTE

Natura del percolato di discarica

Il percolato di discarica costituisce un rifiuto speciale fortemente inquinante e comporta forti costi di smaltimento.

Esso è caratterizzato da natura mista, stato fisico liquido, colore nero, peso specifico prossimo a quello dell'acqua, odore tipico, pH generalmente basico, alto contenuto di materiali in sospensione totali (100-500 mg/l), alto contenuto in metalli (Cd, Cr, Pb, Cu , As, Hg, in quantità variabili da 0,01 a 0,5-0, 6 mg/l), fenoli totali ( da 1 a 5 mg/l), Fosforo totale (da 8 a 20 mg/l), Azoto totale ( da 0,5 a 2 mg/1), oltre a piccole quantità di solventi organici totali (intomo a 0,1 mg/l).

Il potere inquinante del percolato è caratterizzato dal BODs ( mediamente 7000 mg/l ed oltre) e COD ( mediamente tra 18.000 e 20.000 mg/l ed oltre) che assumono valori molto elevati.

Attuali trattamenti del percolato

Il problema del percolato di discarica viene oggi affrontato in vari modi:

a) riciclarlo continuamente nella discarica, dopo un eventuale concentrazione in filtropressa, di fatto rinviando ad libitum il problema;

b) affidarlo a Ditte specializzate che provvedono a smaltirlo in discariche speciali. In tal caso viene spesso effettuato un trattamento in filtropressa, allo scopo di separare le frazioni liquida e solida del percolato, onde affidare allo smaltimento la sola frazione solida debitamente compressa, riciclando la frazione liquida in discarica o viceversa.

c) affrontare il problema della depurazione, mediante processi di tipo aerobico o anaerobico. Alle concentrazioni di inquinante del percolato, ambedue tali processi comportano forti tempi ed alti costi operativi. Il processo aerobico consiste nel diluire il percolato in altri reflui urbani o industriali e demandarne il trattamento a depuratori aerobici di grande potenzialità'. Il processo anaerobico consiste invece nel biotrattamento di fermentazione metanica e richiede lunghi tempi di permanenza nel reattore, con alti costi dell'operazione. Ambedue i processi però non offrono sufficienti garanzie sulla completa sanitizzazione dell'effluente e sulla rimozione "a norma" dei metalli pesanti. In ambedue i casi esiste comunque il rischio di mandare in shock il depuratore aerobico ovvero il reattore anaerobico a causa delle alte concentrazioni di inquinante.

Esigenze connesse al trattamento del percolato

I trattamenti (b,c) comportano comunque altissimi costi operativi, stimabili da 200 a 400 milioni annui per una discarica media di 3 ha che produca 20-30 mc giornalieri di percolato.

E' evidente perciò' la necessita' di un sistema efficiente ed economico atto alla depurazione del percolato, di tipo compatto ed eventualmente montabile su skid per poter anche effettuare un servizio conto terzi.

DESCRIZIONE DEL PROCESSO DI DEPURAZIONE DEL

PERCOLATO MEDIANTE PROCESSO DI OZONIZZAZIONE

Premessa

Il ciclo di tratamento del percolato, oggeto del presente trovato, consentirà di realizzare apparecchiature compate e di economica costruzione e gestione ate al trattamento depurativo del percolato, ih grado di otenere:

- la decolorazione, deodorizzazione e sanitizzazione;

- la rimozione dei metalli per ossido-riduzione;

- la rimozione di Fosforo totale, Azoto totale, solventi organici;

- la flocculazione dei materiali in sospensione per agevolare la filtropressatura. - un residuo finale del tratamento costituito da una frazione liquida depurata utilizzabile ad es. per fertirrigazione ovvero scaricabile a norma;

- una frazione solida depurata (rifiuto non speciale) che può essere reimmessa in discarica ovvero pelletizzata e venduta quale fertilizzante.

Ciclo di trattamento

Il ciclo di trattamento del percolato di discarica avviene mediante una ozonizzazione spinta.

L'Ozono è un gas instabile prodoto per azione di una scarica a corona sullOssigeno, caraterizzato da un'alta reattività molecolare estremamente ossidoriduttiva.

Suoi effeti sono la rimozione di Fe - trasformato in Fe(OH)3 - e Manganese -trasformato in MnO2 - , ossidazione dell'Ammoniaca in k(NH3X03), ossidazione dei Nitriti e delle forma organiche dello Zolfo, ossidazione di Cloro e di Bromo libero, ossidazione di materie organiche sintetiche micropoi lutanti (sostanze humiche, acidi carbolitici, Fenoli, Amminoacidi, Carboidrati, Idrocarboni, Aldeidi, composti nucleici, composti dello Zolfo, animine alcooliche, Steroli, Pesticidi, etc.).

Inoltre l'Ozono provoca una totale sanitizzazione distruggendo totalmente batteri e virus.

Infine l'Ozono è un potente decolorante e deodorizzante, oltre che un energico flocculante.

Il processo di trattamento del percolato consiste quindi nel trasferire Ozono nel fluido sotto forma di microbolle, onde favorire un intimo contatto per tutto il tempo necessario alla sua totale ossido-riduzione e sanitizzazione.

Detto processo consiste in:

1.- accumulo del percolato entro serbatoi di raccolta;

2.- pompaggio del fluido entro un Tubo Venturi

3.- aspirazione per depressione nel Venturi di Ozono prodotto da un apposito Generatore di Ozono e sua immissione nel fluido sotto forma di microbolle intimamente miscelate,

4 - trasferimento del percolato ozonizzato in un contattore a ricircolo per dar modo a tutto l'Ozono di reagire con il fluido, finché O3 non ha effettuato tutte le reazioni di sanitizzazione ed ossido-riduzione trasformandosi completamente in O2;

5 - eventuale ricircolo del fluido prelevato dal contattore con rinvio a monte del Venturi onde effettuare ulteriori cicli di ozonizzazione;

6 - invio del fluido cosi' trattato in un sedimentatore, ove avviene la miscelazione con Polielettrolita e Chelanti, quali coadiuvanti della flocculazione provocata dall'Ozono, onde ottenere la totale sedimentazione del particellato;

7. - prelievo della frazione liquida depurata e chiarificata dal sedimentatore, frazione che costituisce il residuo liquido del trattamento;

8 - prelievo della frazione sedimentata dal fondo del sedimentatore e s··'' pompaggio in una filtropressa, onde separare da una parte l'ulteriore frazione liquida (cl viene scaricata ovvero ricircolata) e dall'altra la frazione solida ridotta a mattonelle compresse non inquinanti;

9. - riutilizzazione della frazione residua liquida ad es. per usi di fertirrigazione, e della frazione residua solida - debitamente pel Ietti zzata -ad es. quale fertilizzante agricolo.

Esperienze effettuate

Dalle esperienze di laboratorio e da impianto pilota, si e' riscontrato che e' possibile realizzare la depurazione del percolato con quantità' di Ozono in ragione variabile da 2 a 5 gr/mc di percolato e per tempi di permanenza in contattore variabili da 1 a 3 ore.

11 percolato medio giornaliero di una discarica di 3 ha, della quantità' presumibile di 30 mc/giomo,e' pari a circa 1 mc/ora.

Per tempi di permanenza di 3 ore, il contattore avra’ quindi una capacita' di 3 me., pertanto il serbatoio di accumulo ed il decantatore potranno essere entrambi di 3 me.

Considerando (in eccesso) materiali in sospensione totali sino a 500 mg/1, pari a 500gr/mc, il residuo solido sara' di 1,5 kg/ora. Anche cosiderando un funzionamento "batch" sara' quindi necessaria solo una filtropressa di piccole dimensioni.

Considerando quindi i limitati ingombri anche dei serbatoi di accumulo del polielettrolita e del chelante (circa 0,5 me cadauno), del Generatore di Ozono e del Generatore di Ossigeno (circa 1,5 me complessivi) rimpianto occupa limitate dimensioni e potrà essere di tipo carrabile su skid.

Lay-out deirimpianto

Come schematicamente indicato nell'allegato disegno, il lay-out dell'impianto riproduce quanto esposto al precedente punto "ciclo di trattamento"

Precisazioni relative al ciclo ed al lay-out

E' ovvio da quanto sinora esposto che tutto il processo non e' condizionato:

- dal tipo di ozonizzatore (che può essere a condensatore, a valvola termoionica, cilindrico a scarica oscura, etc.)

- dall'alimentazione dell'ozonizzatore, che può' essere ad aria atmosferica disseccata, ovvero da bombole di ossigeno, ovvero da preparatore di ossigeno a partire da aria atmosferica con il metodo PS A (Pressure Swing Adsorption);

- dal tipo di contattore (che può essere lineare a setti sfalsati con inversione verticale del flusso, a cilindri concentrici sfalsati con inversione radiale del flusso, cilindrico a setti radiali sfalsati con inversione verticale/elicoidale del flusso, ovvero altri sistemi di contatto quali miscelatori con elica rotante, etc.)

- dal sistema di immissione dell'Ozono nel fluido, che può avvenire mediante un tubo Venturi, mediante pompaggio dell'Ozono in diffusore ad ugello all'interno di un serbatoio contenente il fluido, mediante pompaggio di Ozono nel serbatoio contenente il fluido attraverso un microdiffusore ceramico, etc.

. , - dal tipo di sedimentatore usato e dal tipo di flocculante adoperato, quale polielettroliti, chelanti, etc.

- dal sistema di separazione solido-liquido a valle della sedimentazione, che può avvenire con filtropressa, nastropressa, sistemi di essiccazione termica, sistemi di evaporazione della frazione liquida di tipo naturale o artificiale, centrifugazione, etc.

Pertanto i sistemi indicati nella descrizione del ciclo operativo del processo, nonché' nel lay-out (Venturi, tipo di contattore, filtropressa, piping, valvolame, etc.) devono ritenersi puramente indicativi, ed ogni altra variante del sistema ovvero degli impianti e dei macchinari eventualmente adottabile non influisce sull'essenza del presente trovato.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Processo per la depurazione del percolato di discarica ovvero di altri fluidi fortemente inquinanti, caratterizzato dall'uso di Ozono quale elemento fortemente ossidoriduttivo, allo scopo di ottenere la decolorazione, deodorizzazione e sanitizzazione del fluido, la rimozione dei metalli pesanti, la flocculazione dei materiali in sospensione e l'ottenimento finale di una frazione liquida depurata e di una frazione solida depurata.
2. 2) Processo di cui al punto (1) caratterizzato dal fatto che il ciclo di trattamento del fluido inquinante viene effettuato mediante le seguenti fasi: a. accumulo del fluido entro serbatoio di raccolta b. immissione di Ozono nel fluido, ad es. pompando il fluido in un tubo Venturi che aspira l'Ozono per depressione diffondendolo sotto forma di microbolle nel fluido medesimo, ovvero per pompaggio in ugello o microdiffusore ceramico, o altri analoghi metodi di immissione. c. trasferimento del fluido ozonizzato in un contattore ad es. a setti sfalsati alternati, ovvero cilindrico a setti radiali alternati, ovvero cilindrico a piu' cilindri concentrici sfalsati in altezza, ovvero di serbatoio dotato di agitatore. Nel contattore il fluido permane fino a totale conseguimento delle reazioni volute, e se del caso viene ricircolato a monte del Venturi per essere ulteriormente ozonizzato. d. trattamento del fluido in un sedimentatore nel quale l'Ozono esplica la sua azione flocculente, allo scopo di separare la frazione solida da quella liquida, con eventuale uso di coadiuvanti alla sedimentazione quali chelanti e/o polielettroliti. e. prelievo della frazione liquida dal sedimentatore e suo eventuale riciclo a monte del Venturi. f. prelievo della frazione flocculata dal sedimentatore e suo tratamento ad es. in filtropressa per una migliore separazione solido/liquido, (ovvero mediante nastropressa, nastri vibranti, filtri, essiccatori, centrifughe, etc ). Il residuo liquido può' eventualmente essere ricircolato a monte del Venturi, o del sedimentatore o dell'apparecchiatura di separazione solido-liquido. g. ottenimento della frazione liquida depurata (eventualmente usabile per fertirrigazione) e della frazione solida depurata - ad es. compressa in mattonelle -eventualmente pellettizzabile ed usabile come fertilizzante agrario.
3. 3) Processo di qualsivoglia tipo caratterizzato da apparecchiature tali da immettere l'Ozono nel fluido; consentire il contato per il tempo necessario a che avvengano le reazioni di cui alla rivendicazione (1); ottenere la flocculazione dei materiali in sospensione anche con uso di coadiuvanti alla flocculazione; otenere la separazione finale della fase solida e liquida depurate e trattate.