ITPG20080039A1 - Impianto per la depurazione chimico-fisica dei liquami inquinati composto da un canale di flocculazione aerato adducente per sola gravita' ad una vasca di flottazione ad aria disciolta - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di breveto per invenzione industriale avente per titolo:

“IMPIANTO PER LA DEPURAZIONE CHIMICO-FISICA DEI LIQUAMI INQUINATI COMPOSTO DA UN CANALE DI FLOCCULAZIONE AERATO ADDUCENTE PER SOLA GRAVITÀ AD UNA VASCA DI FLOTTAZIONE AD ARIA DISCIOLTA”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Oggetto della presente domanda di brevetto per invenzione industriale è un impianto innovativo per la depurazione chimico-fìsica dei liquami inquinati.

In via generale, la tecnica della depurazione chimico-fisica consente di rimuovere dai liquami inquinati le sostanze contaminanti di natura sospesa e colloidale tramite un procedimento articolato in due fasi successive: nella prima fase (flocculazione) il liquame viene miscelato con additivi chimici che provocano l’agglomerazione in fiocchi dei contaminanti, nella seconda (chiarificazione) i fiocchi vengono separati dall’acqua e rimossi sotto forma di fango.

La flocculazione richiede l’impiego abbinato di tre tipi di additivi chimici: un coagulante, un correttore del pH e un flocculente.

Il coagulante ha la funzione di coagulare in microfiocchi le sostanze inquinanti presenti nel liquame sotto forma di particelle colloidali. I reagenti normalmente impiegati sono sali di metalli trivalenti che, dissociandosi completamente in acqua, liberano gli ioni positivi dei metalli che interagiscono con le cariche elettriche superficiali negative delle particelle colloidali annullando le forze elettrostatiche di reciproca repulsione. Una volta scariche, le particelle si raggruppano in coaguli che vengono meccanicamente inglobati nei microfiocchi risultanti dalla precipitazione dell’idrossido metallico.

Il correttore del pH ha la funzione di modificare il pH del liquame per ricondurlo nel campo dei valori ottimali per l’azione del flocculante che in genere è prossimo alla neutralità (compreso fra 6 e 8). A tal fine viene impiegato un acido forte o una base forte che, dissociandosi completamente in acqua, liberano gli ioni idrogeno o idrossido necessari per neutralizzare l’acidità o Γ alcalinità iniziale del liquame nonché l’azione acidificante del coagulante.

Il flocculante ha la funzione di agglomerare i microfiocchi risultanti dalla coagulazione e i solidi sospesi originariamente contenuti nel liquame in macrofiocchi agevolmente separabili dall’acqua chiarificata. I polielettroliti usualmente impiegati a tal fine sono polimeri organici di sintesi le cui molteplici catene molecolari hanno la capacità di formare legami di natura elettrica e meccanica fra i corpuscoli (coaguli e solidi sospesi) presenti nel liquame.

I tre additivi chimici sopra specificati sono dosati da una stazione costituita dai serbatoi di contenimento delle soluzioni acquose e dalle rispettive pompe dosatrici. Il serbatoio del polielettrolita, reperibile in polvere sul mercato, è altresì equipaggiato con un dispositivo (ad alimentazione manuale o automatica) per la dissoluzione del prodotto in acqua.

L’impianto di cui alla presente domanda di brevetto è preposto alla esecuzione delle fasi di flocculazione e chiarificazione dei liquami. A tal fine, l’impianto è composto da un canale di flocculazione e da una vasca di flottazione ad aria disciola realizzati secondo una soluzione costruttiva integrata.

Il canale di flocculazione è costituito da un canale anulare, tipicamente realizzato in acciaio inossidabile, posizionato al di sopra della vasca di flottazione e collegato in entrata con la tubazione di mandata della pompa di alimentazione del liquame e in uscita con la tubazione di immissione nella vasca di flottazione. Il canale è suddiviso in due comparti disposti in serie di cui il primo (comparto di coagulazione) è addizionato dalle pompe dosatrici del coagulante primario e del correttore del pH, mentre il secondo avente un volume utile all’incirca doppio del primo (comparto di flocculazione) è addizionato dalla pompa dosatrice del flocculente. I due comparti sono equipaggiati con altrettanti circuiti di aerazione di profondità del tipo a tubi forati non intasabili, realizzati con tubazioni e raccordi in plastica flessibile, e alimentati da mi unico compressore d’aria, preferibilmente del tipo bistadio a canale laterale a basso consumo energetico.

La vasca di flottazione è costituita da un serbatoio circolare, tipicamente realizzato in acciaio inossidabile, munito internamente di: deflettore cilindrico coassiale, canaletta periferica di sfioro dell’acqua depurata del tipo a profilo Thomson con relativa condotta di scarico, vaschetta di raccolta del fango con relativa condotta di evacuazione e dispositivo di scolmatura del fango flottato. Quest’ultimo consiste in una paletta incernierata ad un’asta rotante trainata da un motoriduttore montato in testa alla vasca

La vasca è inoltre equipaggiata con una linea di ricircolo e sovrassaturazione con aria dell’acqua chiarificata costituita da una tubazione tipicamente realizzata in acciaio inossidabile e munita di: valvola di intercettazione iniziale, iniettore dell 'aria alimentato dallo stesso compressore a servizio del canale di flocculazione tramite una linea di mandata dotata di valvola di regolazione della portata e flussimetro a galleggiante, pompa di ricircolo e sovrassaturazione del tipo centrifuga autoadescante ad alta prevalenza, manometro differenziale, valvola riduttrice di pressione, valvola di spurgo e valvola di intercettazione finale. La tubazione di ricircolo e sovrassaturazione si diparte dal condotto anulare delimitato dalla vasca e dal deflettore cilindrico coassiale (condotto di deflusso dell’acqua chiarificata) e si immette nella tubazione di uscita dal comparto di flocculazione prima dello sbocco nella vasca di flottazione.

L’installazione a fini di trattamento di liquami di scarico inquinati (per esempio di origine industriale) dell’impianto di cui alla presente domanda di brevetto richiede l’esecuzione di una serie di opere accessorie che possono essere sintetizzate come segue.

Ove si tratti di una installazione all’esterno, è necessario predisporre una piazzola di adeguate dimensioni, eventualmente ricoperta da una tettoia, al fine di realizzare un appoggio stabile dell’impianto ed assicurare un ambiente adeguato per le operazioni di conduzione e manutenzione.

L’area di installazione dell’impianto deve essere situata possibilmente in prossimità del bacino di raccolta degli scarichi. Ove non già esistente, quest’ultimo deve essere realizzato con opere di muratura oppure con l’impiego di una vasca prefabbricata in cemento armato, preferibilmente di tipo monoblocco, da interrare a livello della conduttura degli scarichi. La capacità di accumulo del bacino deve essere sufficiente ad assorbire le variazioni degli scarichi rispetto alla portata di esercizio dell’impianto.

Sul fondo del bacino deve essere installata la pompa preposta all’alimentazione idraulica dell’impianto e la relativa tubazione di sollevamento del liquame. Tale pompa deve essere del tipo sommergìbile centrifuga, preferibilmente con girante a vortice liquido, in grado di erogare una portata 2-3 volte superiore a quella di esercizio e deve essere dotata di interruttore di livello a galleggiante. La tubazione di sollevamento deve essere raccordata ad una tubazione di mandata ed una di ricircolo ambedue munite di valvola di regolazione della portata Tale configurazione consente di uniformare il liquame nel bacino mediante il ricircolo e rende più agevole la regolazione della portata di alimentazione dell’impianto.

L’area di installazione dell 'impianto deve essere savita dalla condotta di recapito dell’acqua depurata al recettore terminale. Lungo tale condotta deve essere realizzato in un luogo accessibile un pozzetto adeguatamente attrezzato per il prelievo dei campioni d’acqua ad uso degli organi di controllo e degli stessi operatori dell’impianto.

Oltre alle opere accessorie suddette, può risultare necessaria l’installazione di ulteriori dispositivi da adibire alle seguenti funzioni.

Il fango di risulta dal ciclo depurativo defluente dalla condotta di evacuazione può essere accumulato in un apposito bacino per essere prelevato periodicamente tramite autospurgo, oppure può essere disidratato sul posto. In tal caso, si rende necessaria l’installazione di un apposito dispositivo che può essere un disidratatore a sacchi filtranti (per impianti di minore potenzialità) oppure una filtropressa o nastropressa (pa impianti di maggiore potenzialità).

Se l’acqua chiarificata presenta un inquinamento residuo eccessivo, dovuto in genere alla presenza di sostanze microinquinanti che sfuggono al trattamento chimico, occorre procedere ad un affinamento finale dell’acqua. Tale operazione di finitura viene normalmente operata tramite una stazione di filtrazione a sabbia e a carboni attivi.

Conformato e dimensionato come sopra specificato, l’impianto opera tramite il ciclo depurativo descritto in quanto segue per ogni fase del trattamento.

Previo consenso dell’ interruttore di livello, la pompa installata nel bacino di raccolta degli scarichi alimenta rimpianto attraverso la tubazione di mandata e rimescola i liquami accumulati nel bacino attraverso la tubazione di ricircolo. Le rispettive valvole, da regolare una volta per tutte, consentono di fissare la portata di alimentazione dell’impianto al valore di esercizio stabilito.

Movimentato dalla pompa di alimentazione, il liquame scorre nel canale di flocculazione dove, in virtù dell’agitazione conferita dagli aeratori di profondità, si miscela con gli additivi chimici ivi iniettate dalle pompe dosataci. Quest’ultime, preventivamente regolate alle prefissate portate di dosaggio, sono comandate dall’interruttore di livello della pompa di alimentazione e quindi gli additivi chimici volgono iniettati solo in presenza di alimentazione e in ragione della sua portata Ove il caso, la pompa dosatrice del correttore del pH può essere altresì comandata dalla sonda di un pHmetro installata nel canale di flocculazione.

Lungo il comparto di coagulazione, il liquame reagisce con il correttore del pH e con il coagulante che coagula in microfiocchi gii inquinanti di natura colloidale. Lungo il comparto di flocculazione, il liquame neutralizzato e precoagulato reagisce con il flocculente che agglomera in fiocchi consistenti sia i microfiocchi risultanti dalla coagulazione primaria sia i solidi sospesi originariamante presenti nel liquame. In uscita dal canale, la miscela di acqua e fiocchi di fango defluisce per sola gravità nella condotta di immissione nella vasca di flottazione.

Per i motivi di seguito esposti, nella vasca di flottazione avviene la separazione fra la massa fioccosa che galleggia in superficie e la sottostante acqua chiarificata Quest’ultima, in parte travasa nella can aletta periferica di sfioro e in parte viene aspirata dalla pompa di ricircolo. Lungo il ramo di aspirazione, l’acqua viene addizionata con aria compressa attraverso l’apposito iniettore. Nella girante della pompa, l’aria si solubilizza completamente nell’acqua in pressione saturandola. Sulla mandata della pompa, il flusso saturo viene laminato dalla valvola depressurizzatrice che riduce bruscamente la pressione dell’acqua e quindi la solubilità dell’aria. L’acqua diventa sovrassatura e Paria si libera in una moltitudine di microbolle (fluido bifase). Al raccordo fra la tubazione di ricircolo e la condotta proveniente dal canale di flocculazione, il liquame flocculato e il fluido bifase si miscelano e nel miscuglio le microbolle d’aria aderiscono ai fiocchi riducendone la densità. Allorché il miscuglio sbocca nella vasca, i fiocchi alleggeriti risalgono in superficie dove lo scolmatore li rimuove travasandoli nell’apposita bacinella da cui fuoriescono attraverso la condotta di scarico del fango. La sottostante acqua chiarificata si immette nel suo condotto di deflusso da cui, come già detto, in parte viene ricircolata ed in parte travasa nella canal etta di sfioro da cui fuoriesce attraverso la condotta di scarico dell’acqua depurata.

Il fango residuo defluente dalla vasca di flottazione ha in genere un contenuto di acqua del 95-96% e quindi, ove non sia previsto il suo accumulo in un apposito bacino ed il conseguente prelievo allo stato umido tramite autospurgo, deve essere ulteriormente disidratato per il conferimento in discarica In tal caso si rende necessaria rìnstallazione di un disidratatore a sacchi filtranti oppure di una filtropressa o nastropressa.

L’acqua chiarificata defluente dalla vasca di flottazione risulta depurata dagli inquinanti di natura sospesa e colloidale e, qualora non debba sottoposta ad un trattamento di finitura per filtrazione a sabbia e a carboni attivi, viene direttamente scaricata nella condotta recapitante al corpo recettore terminale.

Per maggiore chiarezza espositiva, una possibile soluzione costruttiva dell’impianto è raffigurata nella tavola allegata dove sono evidenziati: a) il canale di flocculazione (1) suddiviso nei comparti di coagulazione (2) e di flocculazione (3) con i rispettivi circuiti di aerazione di profondità (4) e il relativo compressore d’aria (5); b) la vasca di flottazione (6) comprensiva di deflettore cilindrico coassiale (7) e canaletta periferica di sfioro e di scarico dell’acqua depurata (8) nonché di vaschetta di raccolta e di scarico del fango flottato (9) con asservito dispositivo di scolmatura del fango flottato completo di paletta rotante (10) e motoriduttore di traino (11); c) la tubazione di immissione dell’acqua flocculata nella vasca di flottazione (12) e la linea di ricircolo e sovrassaturazione con aria dell’acqua chiarificata comprendente la tubazione di aspirazione (13) con relativa valvola di intercettazione iniziale (14), iniettore dell’aria (13) con rispettiva linea di mandata del compressore munita di valvola di regolazione della portata (16) e flussimetro a galleggiante con regolatore della portata (17), pompa di ricircolo e pressurizzazione (18), manometro differenziale (19), valvola riduttrice di pressione (20) e valvola di svuotamento della vasca di flottazione (21).

L’impianto di cui alla presente domanda di brevetto introduce sostanziali miglioramenti di prestazione rispetto agli analoghi sistemi tradizionali per i motivi di seguito esposti. Il canale di flocculazione è solidale e sovrastante la vasca di flottazione ed è realizzato secondo una particolare geometria anulare per cui l’acqua flocculata defluente dal comparto di coagulazione ausiliaria si immette nella vasca di flottazione per sola gravità. In tal modo viene preservata l’integrità dei fiocchi di fango all’atto dell’immissione nella vasca di flottazione così come avviene con la classica tecnica della flocculazione lineare ma, rispetto a quest’ultima, si ottengono tempi di contatto fra il liquame e gli additivi molto superiori (dell’ordine di diversi minuti rispetto a pochi secondi) il che consente l’esaurimento della loro azione chimica con la conseguente ottimizzazione del processo di flocculazione. Peraltro, l’impiego deH’aria compressa per la miscelazione fra il liquame e gli additivi chimici comporta la generazione di fiocchi di fango già alleggeriti e quindi predisposti ad essere separati per flottazione.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) Impianto per la depurazione chimico-fisica dei liquami inquinati composto da un canale di flocculazione aerato adducente per sola gravità ad una vasca di flottazione ad aria disciolta.
2. 2) Canale di flocculazione a geometria anulare solidale e sovrastante la vasca di flottazione per cui l’acqua flocculata defluente dal comparto di flocculazione si immette nella vasca di flottazione per sola gravità.
3. 3) Dispositivo di miscelazione fra il liquame e gli additivi chimici costituito da un circuito di aerazione di profondità a tubi forati non intasabili alimentati da un compressore d’aria per cui i fiocchi di fango risultanti dalla flocculazione risultano già alleggeriti e quindi predisposti ad essere separati per flottazione.