ITPI970048A1 - Metodo ed apparecchiatura per la chiarificazione delle acque con sistema anti-bulking - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo "METODO ED APPARECCHIATURA.PER LA CHIARIFICAZIONE DELLE ACQUE CON SISTEMA ANTI-BULKING"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore dei depuratori di acque e, più precisamente, si riferisce ad un metodo di chiarificazione delle acque per piccoli e medi depuratori biologici.

Inoltre, l'invenzione si riferisce ad una apparecchiatura applicata ad una vasca di depurazione, che attua tale metodo.

Brevi cenni alla tecnica nota

Nei depuratori biologici l'azione principale di depurazione avviene tramite fanghi attivi alimentati con ossigeno e presenti in una vasca di ossidazione, o digestore. Il liquame da depurare, ricco di sostanze organiche, viene introdotto nel digestore che è continuamente fatto ribollire tramite insufflazione di aria dal basso. In pratica, il sistema di depurazione a fanghi attivi consente la degradazione delle sostanze organiche sfruttando l'azione di microrganismi aerobi, presenti nel liquame stesso, che vengono trattenuti nel digestore e fatti proliferare.

In una fase successiva, il liquame già sottoposto ad ossigenazione per un certo periodo, passa ad una fase di chiarificazione e sedimentazione in cui, in assenza di ossigenazione, e di qualsiasi altro effetto che provochi turbolenza, avviene la decantazione dei fanghi, che si accumulano in basso e vengono periodicamente rimessi in circolazione nel digestore, con la contemporanea formazione di acque chiare nella zona alta del livello acqueo. Le acque chiare tracimano lentamente ma continuativamente in canali che le portano ad un ulteriore trattamento e/o allo scarico, a seconda dell'entità della residua presenza di sostanze inquinanti.

La fase di chiarificazione e sedimentazione avviene in una omonima vasca, che può essere separata o contigua al digestore. In tale vasca, tuttavia, si presenta l'inconveniente che una parte dei fanghi in corso di decantazione, subisce un fenomeno detto di "aerobiosi", ossia continua ad essere sede di reazioni chimiche con formazione di gas. Tali gas non abbandonano le particelle di tali fanghi e le tengono in sospensione favorendone l'aderenza alle pareti e provocandone la coesione, con formazione graduale di grumi ricchi di gas che si agglomerano e vanno, progressivamente, a galleggiare nella vasca. Questo fenomeno è noto con il nome anglosassone di "bulking".

Nei grandi depuratori, per ovviare all'inconveniente della formazione di questi grumi galleggianti, ossia del "bulking", vengono effettuate periodicamente delle operazioni di rastrellamento, ad esempio mediante barre girevoli che spazzano tutta la superficie della vasca. Nei piccoli depuratori, invece, viene periodicamente effettuato un rastrellamento manuale o un prelievo con autospurghi .

In entrambi i casi, questa operazione di rastrellamento o prelievo è costosa sia per.un maggior costo dell'impianto nei grossi depuratori che per un maggior costo di manodopera, anche se di incidenza minore, nei piccoli depuratori.

Sintesi dell'invenzione

È appunto scopo della presente invenzione fornire un metodo di trattamento anti-bulking delle acque nella vasca di chiarificazione e sedimentazione di un depuratore, ossia che impedisca la formazione di agglomerati di residui galleggianti mantenendo pulita detta vasca.

È un altro scopo della presente invenzione fornire una apparecchiatura anti-bulking che attui tale metodo.

Il primo scopo viene raggiunto dal metodo anti-bulking secondo la presente invenzione la cui caratteristica è che, nel corso della fase di chiarificazione e sedimentazione nella relativa vasca, il livello delle acque in trattamento viene abbassato rispetto al livello di tracimazione. In una fase immediatamente successiva all'abbassamento di livello, nella vasca viene insufflata aria nell'acqua rimanente che la ossigena ulteriormente e produce una turbolenza che riesce a rompere meccanicamente e omogeneizzare i grumi di fanghi suddetti. Al termine di un periodo T l'insufflazione viene interrotta.

La fase di insufflazione nella vasca di chiarificazione, mentre il livello della vasca è abbassato rispetto al livello di tracimazione, viene effettuata periodicamente, ad esempio ogni 12-240 ore e per un periodo T che può durare fino a due ore. Preferibilmente, il periodo T è compreso tra quindici e trenta minuti.

La quantità di acqua che viene asportata per abbassare il livello della vasca di chiarificazione è tale che per tutto il periodo T, e per un periodo aggiuntivo T' di decantazione non inferiore a trenta minuti, il livello stesso della vasca non raggiunga il canale di tracimazione per effetto dei liquami che sopraggiungono al depuratore.

Preferibilmente, durante la fase di ossigenazione nella vasca di chiarificazione, l'afflusso di acque da depurare o da sedimentare viene interrotto, trattenendole in una vasca polmone prevista a monte del digestore.

La fase di abbassamento del livello della vasca di chiarificazione rispetto al punto di tracimazione avviene preferibilmente pompando o aspirando liquame e ricircolandolo in detta vasca polmone.

Alternativamente, la fase di abbassamento del livello della vasca di chiarificazione rispetto al punto di tracimazione avviene pompando o aspirando acque chiare dai livelli più alti direttamente nel canale di tracimazione.

L'apparecchiatura anti-bulking che.attua tale metodo comprende, all'interno di una vasca di chiarificazione e sedimentazione, mezzi di parziale svuotamento della vasca e mezzi soffianti che immettono nella vasca di chiarificazione aria per un tempo T.

I mezzi di parziale svuotamento e i mezzi soffianti sono vantaggiosamente connessi ad una unità di controllo programmabile che avvia automaticamente le fasi del procedimento di cui sopra.

I mezzi di parziale svuotamento sono preferibilmente mezzi pompanti o aspiranti comunicanti con una vasca polmone prevista a monte del digestore. Alternativamente, detti mezzi pompanti o aspiranti comunicano direttamente con il canale di tracimazione.

Vantaggiosamente, tali mezzi pompanti o aspiranti comprendono una pompa a immersione o, alternativamente, mezzi soffianti in un tubo di aspirazione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del metodo e dell'apparecchiatura anti-bulking secondo la presente invenzione , risulteranno più chiaramente con la descrizione che segue di una loro forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

- la figura 1 mostra in vista in sezione longitudinale un sistema di depurazione avente una vasca di chiarificazione funzionante con il metodo secondo l'invenzione e comprendente l'apparecchiatura anti-bulking che attua tale metodo;

- le figure 2 e 3 mostrano due forme realizzative di una apparecchiatura di aspirazione di acque chiare e insufflazione di aria inserita in una vasca che opera con il metodo secondo l'invenzione di figura uno vista in sezione trasversale.

Descrizione di una forma realizzativa preferita Con riferimento alla figura 1, un sistema di depurazione biologico di acque comprende una vasca di ossidazione o digestore 1 ed una vasca di chiarificazione e sedimentazione 2. Nel digestore 1 sono previsti mezzi soffianti 3 posti sul fondo ed atti a immettere aria e a ossigenare così una miscela di acqua e fanghi attivi 4. L'ossigenazione dà luogo a reazioni di mineralizzazione delle sostanze organiche presenti nelle acque da depurare e alla formazione di fanghi più pesanti che rimangono in circolazione per tutta la durata dell'insufflazione a causa dell'elevata turbolenza.

La vasca di chiarificazione e sedimentazione 2 è separata dalla vasca di digestione 1 attraverso un setto forato 5 comprensivo di un rallentatore di flusso 6 che, pur permettendo il passaggio dell'acqua/fanghi 4 nella vasca 2, impedisce che venga trasmessa turbolenza. Nella vasca 2 avviene la decantazione di fanghi 7, verso il fondo, e la formazione di acque chiare 8, nella parte alta. I fanghi 7 vengono aspirati da un condotto di ricircolazione 9, attivato da un getto d'aria proveniente da un tubo 10, che li reimmette nel digestore per una ulteriore mineralizzazione. Le acque chiare 8, invece, tracimano lentamente in un canale di raccolta 11 che le conduce verso un ulteriore trattamento in una vasca di clorazione in continuo 12 e poi le lascia andare allo scarico tramite una cassetta di ispezione 13.

A monte del digestore 1 è previsto un polmone 15, comprensivo di una pompa trituratrice di mandata 16 dei liquami 17 da trattare e gestita da un timer e da indicatori di livello a galleggiante 18. I. liquami 17, prima di cadere nel polmone 15 introdotti attraverso un condotto 19, attraversano un filtro a griglia 20. Una strozzatura 21 ha funzione di ridurre il flusso in ingresso nel digestore 1, prodotto dalla pompa 16 attraverso un condotto 22, rimandando i liquami in eccedenza alla griglia 20 attraverso un tubo 23, ottenendo così l'effetto di pulire la griglia 20 e spezzare eventuali residui grossi da esso trattenuti.

Sopra il livello del suolo 25, è poi prevista una centralina 26, con quadro elettrico 27 e soffiante 28, comprensiva di elettrovalvole non mostrate di distribuzione dei getti d'aria.

Secondo la presente invenzione, la fase di chiarificazione e sedimentazione che avviene nella vasca 2 comprende un metodo anti-bulking, atto ad eliminare particelle di fanghi che, per effetto di reazione chimica endogena, tenderebbero a raggrumarsi e a galleggiare.

Con riferimento alla figura 2, che è una sezione trasversale della vasca 2, tale metodo comprende una fase di abbassamento del pelo libero delle acque chiare 8 rispetto al livello di tracimazione 30 indicato con linea a tratto discontinuo fino ad un limite inferiore 31. Questo avviene mediante un air-lift 32, azionato da un getto d'aria comandato attraverso un tubo 33.

In una prima forma realizzativa dell'invenzione, 1'air-lift 32 preleva liquido formato da acqua e fanghi dalla vasca di chiarificazione o dal digestore con essa comunicante e li ricircola nel polmone 15. Al posto dell'air-lift può essere prevista una pompa sommergibile 34, come mostrato in figura 3.

In alternativa, una seconda variante dell'invenzione prevede l'aspirazione di parte delle sole acque chiare in attesa di poter tracimare dai livelli più alti e il suo invio direttamente nel canale di tracimazione 11. Questo può essere fatto ad esempio tramite mezzi a sifone o mezzi di aspirazione analoghi ai precedenti, ma che pescano solo nei livelli più alti delle acque chiare 8.

In una fase immediatamente successiva all'abbassamento di livello, viene insufflata nella vasca 2, attraverso un condotto 35, aria che ossigena ulteriormente i fanghi e innesca una fase di turbolenza che provoca il distaccamento dalle pareti e la rottura meccanica dei grumi di fanghi formatisi per aerobiosi.

Al termine di un periodo T di insufflazione, che può essere variabile, preferibilmente, da quindici a trenta minuti, è necessario un periodo T', ad esempio altri trenta minuti, prima che il pelo libero crescente raggiunga, ad acque calme, il livello 30. Infatti, è necessario, a seguito di decantazione, che si formi uno strato di acque chiare e pulite 8 sufficientemente alto, per evitare, durante la tracimazione, il trascinamento di strati di acque più torbide ancora in fase di sedimentazione.

La quantità di acqua che viene asportata per abbassare il livello della vasca di chiarificazione 2 è tale che per tutto il periodo T, e per un periodo aggiuntivo T' di decantazione non inferiore a trenta minuti, il livello stesso della vasca 2 non raggiunga il canale di tracimazione 11 per effetto dei liquami che sopraggiungono al depuratore. Ad esempio, può essere sufficiente abbassare di 5-10 centimetri il livello del pelo libero rispetto al canale di tracimazione, che corrisponde ad asportare 50-100 litri di liquame per ogni metro quadro di superficie delle vasche 1 e 2.

La scelta dei tempi in cui effettuare il processo anti-bulking è basata sull'andamento nel tempo dei flussi delle acque da trattare. La periodicità preferita del processo è ogni 24 ore, anche se, al variare delle condizioni chimico-fisiche dei liquami presenti nella vasca di chiarificazione, questo intervallo potrà essere fissato in ogni 12-240 ore, proporzionalmente alla rapidità di formazione dei grumi.

Per sistemi in cui il flusso praticamente si ferma nelle ore notturne, il processo anti-bulking può essere vantaggiosamente effettuato in tali ore. In tal caso, non è indispensabile, anche se sarebbe comunque vantaggioso per altri motivi, disporre di una vasca polmone ed è sufficiente abbassare con un certo margine di sicurezza il livello delle acque nel modo suddetto ed effettuare 1 'insufflazione.

Nel caso la vasca polmone sia prevista, la scelta dei tempi in cui effettuare il procedimento anti-bulking è basata sull'andamento del flusso attraverso il condotto 19 in ingresso. È preferibile attivare il procedimento antibulking nei momenti di minimo afflusso in ingresso attraverso il condotto 19 e ,.in tal caso, non è necessario disattivare la pompa 16.

Invece, in sistemi a flusso continuato anche nelle ore notturne, è necessario che, nella vasca polmone 15, si fermi la pompa 16 per non fare affluire liquame 17 nel digestore 1 per la durata dell'insufflazione, in modo da permettere al pelo libero delle acque di mantenersi al livello basso indicato con 31 in figura 2.

È chiaro, comunque, che la vasca polmone 15 ha come scopo principale quello di ottimizzare la fase di depurazione e, solo come funzione secondaria, quella di attuare il sistema anti-bulking. Infatti, nei sistemi a flusso continuo e non costante nel tempo, la vasca polmone è fondamentale per non dover sovra-dimensionare il sistema di depurazione.

Il metodo e l'apparecchiatura anti-bulking ora illustrati raggiungono gli scopi prefissati di risparmio nella eliminazione dei residui agglomerati galleggianti e, inoltre, permettono una migliore depurazione.

La descrizione di cui sopra di una forma realizzativa specifica è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e , quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI l. Metodo di trattamento periodico delle acque nel corso di una fase di sedimentazione e chiarificazione inserito in un processo di depurazione biologico di acque di scarico, detta fase di sedimentazione e chiarificazione comprendendo le fasi di - introduzione in una vasca di decantazione di acque e fanghi trattati in una precedente fase di digestione; - sedimentazione e chiarificazione in detta vasca, in regime di calma, di dette acque e fanghi, con caduta verso il basso dei fanghi e formazione di acque chiare verso 1'alto; - progressiva tracimazione di dette acque chiare in un canale di raccolta e rimozione di detti fanghi dal fondo di detta vasca di decantazione; caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di, - abbassamento del livello di dette acque e fanghi nel corso di detta fase di chiarificazione e sedimentazione, rispetto a un livello di tracimazione; - terminato l'abbassamento di livello, insufflazione in detta vasca di aria che ossigena ulteriormente dette acque e fanghi e produce una turbolenza che rompe meccanicamente e omogeneizza grumi di fanghi formatisi; sospensione, dopo un T di detta insufflazione.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta fase di abbassamento di livello prevede l'asportazione di acqua in quantità tale che per tutto il periodo T, e per un periodo aggiuntivo T' di decantazione il livello stesso della vasca non raggiunga detto canale di tracimazione per effetto di liquami che sopraggiungono.
3. 3. Metodo secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detto tempo T può durare fino a due ore, detto tempo T' essendo non inferiore a trenta minuti.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase di insufflazione viene effettuata per un tempo T compreso tra quindici e trenta minuti.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detta fase di insufflazione per un tempo T viene effettuata periodicamente ogni 12-240 ore.
6. 6. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detta fase di abbassamento del livello della vasca di chiarificazione e sedimentazione rispetto al punto di tracimazione avviene preferibilmente pompando o aspirando acque da detta vasca di decantazione e ricircolandola in una vasca polmone.
7. 7. Metodo secondo le rivendicazioni da 1 a 6, in cui detta fase di abbassamento del livello della vasca di chiarificazione e sedimentazione rispetto al punto di tracimazione avviene preferibilmente pompando o aspirando acque chiare dai livelli più alti direttamente nel canale di tracimazione.
8. 8. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti, in cui durante detta fase di insufflazione l'afflusso di acque da depurare o da sedimentare viene interrotto, trattenendole in una vasca polmone.
9. 9. Apparecchiatura anti-bulking che attua il metodo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere, all'interno di una vasca di chiarificazione e sedimentazione, mezzi di parziale svuotamento della vasca e mezzi soffianti che immettono nella vasca di chiarificazione aria per un tempo T.
10. 10. Apparecchiatura anti-bulking secondo la rivendicazione 9, in cui detti mezzi di parziale svuotamento comprendono mezzi soffianti in un tubo di svuotamento.
11. 11. Apparecchiatura anti-bulking secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di parziale svuotamento comprendono una pompa a immersione.
12. 12. Metodo ed apparecchiatura anti-bulking sostanzialmente come sopra descritto ed illustrato con riferimento ai disegni annessi.