ITRM960678A1 - Impianto per il trattamento biologico dei rifiuti - Google Patents
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Description
Impianto per il trattamento biologico dei rifiuti
E' noto,che i rifiuti organici vengono prodotti giornalmente in quantitativi enormi sia dalla catena alimentare umana che dal settore agricolo e agroindustriale .Essi sono presenti in grande quantità nei rifiuti solidi urbani.sono la componente principale dei fanghi civili e costituiscono i residui del settore agroalimentare oltre che di molte industrie.
Il problema che si pone è di come trattare questi residui per evitare di immetterli nelle discariche e nello stesso tempo di riutilizzarli.
La decomposizione aerobica per mezzo di microrganismi (compostaggio) ,è sicuramente un metodo molto efficente e poco costoso. Gli impianti meccanici attualmente in uso, operano sostanzialmente immettendo in maniera continua o discontinua la massa organica entro un bacino di varie forme e movimentandola periodicamente con un mezzo meccanico, per ottenere la sua omogeneizzazione e per farla avanzare verso una direzione al fine di lasciare lo spazio al nuovo materiale che deve entrare;la massa da trattare viene inoltre fatta attraversare da aria In modo da garantire il necessario apporto di ossigeno ai microrganismi naturali che compiono il processa biologico.
Sono noti diversi impianti che compiono le operazione descritte ma tutti presentano dei limiti che ne compromettono la efficienza.
E‘ ad esempio noto dal brevetto svedese 7306001—4 depositato il 27-4—1974 a nome delle Johnson Construction Company AB» un bacino avente il fondo inclinato sopra il quale,uno o più gruppi di viti sospese ed imperniate attorno ad un asse orizzontale montato su un ponte scorrevole sono immerse nel materiale e sì muovono trasversalmente al bacino dal lato di carico verso il lato di scarico agitando e spingendo il materiale stesso verso l'uscita .Effettuata questa operazione le viti vengono ribaltate attorno alla propria cerniera di ancoraggio .vengono estratte dal materiale e vengono fatte tornare indietro a vuoto verso il lato di carico dove vengono nuovamente immerse nel materiale per effettuare un nuovo ciclo di lavoro.L 'aria necessaria ai microrganismi che compiono il processo biologico viene pompata attraverso gli assi cavi delle viti stesse. Un sistema di questo tipo presenta alcuni gravi inconvenienti quali la perdita di circa il 50% del tempo di lavoro per la fase di ritorno a vuoto dopo ogni ciclo di lavoro trasversalmente al bacino,il disuniforme avanzamento del materiale attraverso il bacino a causa delle operazioni di fuoriuscita e di reinserimento delle viti nel materiale e la necessità di avere il fondo del bacino fortemente inclinato per aiutare l'avanzamento del materiale che altrimenti eserciterebbe una resistenza troppo elevata sulle viti con conseguente pregiudizio sulle parti meccaniche della macchina. La perdita di tempo significa perdita delle capacità della macchina mentre il disuniforme avanzamento con variazione nel tempo di ritenzione di parte del materiale in maturazione dell'ordine anche del 50% altera completamente il risultato finale che viene misurato come grado di maturazione e che è strettamente legato,oltre che ad altri parametri come l'agitazione e l'aerazione anche, al tempo di ritenzione nel bacino del 100% delle particelle che compongono la massa.
Dalla domanda di brevetto Italia N" 23342 del 18.10.83 a nome Secit Spa è noto un processo del tutto simile a quello del brevetto svedese, nel quale le viti avanzano nella stessa direzione di avanzamento del materiale .mentre la estrazione delle viti avviene per traslazione lungo l'asse delle viti stesse perpendicolarmente al fondo del bacino e l' aerazione della massa avviene attraverso canaletto protette poste sul fondo del bacino. Fatta eccezione per il disuniforme avanzamento del materiale .difetto che viene eliminato dall'estrazione e dal reinserimento delle viti che traslano lungo i loro stessi assi.rimangono validi gli altri inconvenienti descritti per il brevetto svedese al quali si aggiunge però l'inconveniente di dover erigere un edificio per la copertura dell'intero impianto di altezza elevata per consentire la manovra di innalzamento delle viti.
Premesso che tutti gli impianti di questo genere devono essere rinchiusi entro edifici stagni per ovvi motivi di impatto ambientale un edificio di altezza più elevata oltre a comportare maggiore spesa di investimento per la costruzione, comporta anche sensibile aumento delle spese di gestione per i maggiori quantitativi di aria da far circolare e quindi da trattare a parità di numero di ricambi per ora.
Il brevetto italiano del 7.8.87 a nome Sorain Cecchini spa descrive un processo in cui il materiale organico all'interno di un bacino preferibilmente inclinato ed uno o più gruppi di viti inclinate sospese ad un ponte scorrevole parallela al fondo del bacino agita e fa avanzare il materiale non spingendolo ma tirandolo verso l'uscita al fine di ridurre lo sforzo esercitato dal materiale sul gruppo meccanico delle viti.
In questo caso la corsa attiva delle viti va nella direzione opposta al movimento di avanzamento del materiale ma anche in questo impianto e rilevabile il problema della corsa di ritorno a vuoto ed anche qui esiste l'inconveniente del ribaltamento di uscita e di relnserimento delle viti nella massa. Gli inconvenienti imputabili a questa invenzione sono quindi gli stessi già menzionati.
Forma oggetto della presente invenzione un impianto per il trattamento biologico del rifiuti
che ovvia agli inconvenienti citati e consenta economie sia nell'investimento iniziale che nella gestione .
Gli obiettivi principali che si prefigge di ottenere la presente invenzione sono i seguenti:
Eliminazione dei tempi morti eliminando i ritorni a vuoto delle viti.
Utilizzo di bacini orizzontali e di pavimentazioni industriali senza la necessità di incorporare canalette o tubi di alcun genere
Sicurezza di avanzamento regolare ed uniforme del materiale da trattare grazie ad un sistema semplice e di facile regolazione
Scarico del bacino continuo e dosato senza la necessità di avere a valle polmoni di compensazione per il materiale dopo il processo
Autopulizia delle viti con l'eliminazione continua in fase di lavoro dei filacci e stracci che inevitabilmente si avvolgono
Mantenimento dello spessore del materiale nel bacino per compensare il calo di volume per evaporazione ed altri fenomeni chimici adottando accorgimenti semplici e facili da gestire
Rimozione continua degli strati di materiale denso e duro che si possono formare sul fondo se per lunghi periodi non viene interessato dalle viti agitatr ici
Aerazione forzata del materiale organico in trattamento in modo da minimizzare i fenomeni di condensa all'interno dell'edificio in cui si trova il bacino di trattamento biologico.
Recupero del calore prodotto dal ciclo di trasformazione biologica per riscaldare l'aria di ventilazione dell'edificio nei periodi freddi e umidi e ridurne quindi le quantità con beneficio notevole sull'impatto ambientale.
Il concetto Inventivo su cui si basa l'impianto oggetto della presente invenzione, è costituito dal fatto che la massa da trattare viene agitata e movimentata nello stesso modo in cui lo si farebbe manualmente ,creando un mucchio dopo l'altro in successione ravvicinata servendosi di utensili meccanici quali ad esempio le viti.
Secondo la presente invenzione il bacino nel quale viene scaricata la massa di rifiuti solidi organici da trattare è un bacino orizzontale avente forma rettangolare allungata alimentato in modo continuo o anche discontinuo lungo uno dei lati maggiori mediante un sistema di nastri distributori o di mezzi meccanici di qualsiasi altro genere e scaricato sul lato opposta.
Detto bacino è sovrastato trasversalmente da un ponte al quale per mezzo di un carrello sono appese preferibilmente due viti inclinate con la punta rivolta verso il lato di carico. Le viti sono immerse nella massa in prossimità della parete di scarico del bacino e traslano in direzione longitudinale portate dal ponte che si sposta.Le viti per effetto della loro inclinazione creano un solco (aratura) longitudinale buttando fuori dal bacino un volume equivalente a quello del solco generato.
In tal modo viene effettuato un taglio longitudinale della massa con la separazione di un primo mucchio che in questo caso viene scaricato oltre la parete di fondo.Effettuato questo primo solco e giunti ad una estremità del bacino,il gruppo di viti rimanendo immerso si sposta lungo il ponte nel senso del lato di carico di una lunghezza prestabilita e riparte longitudinalmente per effettuare un nuovo solco creando un secondo mucchio longitudinale e cosi via per i successivi solchi fino ad arrivare in prossimità della parete longitudinale di carico dove le viti prelevano il materiale organico fresco e creano lo spazio vuoto per l'arrivo del nuovo materiale. A questo punto il gruppo di viti terminato il ciclo ritorna, solitamente al termine della giornata, al punto zero di partenza rimanendo immerso, potendo anche essere estratto se necessario dalla massa in quanto incernierato al ponte.
La serie di mucchi garantisce l'avanzamento regolare del materiale ad ogni passaggio delle viti e nello stesso tempo i mucchi essendo molto ravvicinati risultano divisi tra di loro soltanto da un piccolo solco superficiale realizzando quindi una elevata ottimizzazione della superficie del bacino necessaria .
Graduando mediante un computer ed un idoneo programma, li passo dei solchi si ottiene la compensazione del livello della massa che tenderebbe a decrescere per effetto dell'evaporazione e di altre reazioni chimiche mentre impostando un idonea inclinazione delle viti si può ottenere la velocità desiderata della massa e quindi il tempo di permanenza desiderato all'interno del bacino.
Mediante il computer con un programma che prevedere una serie di cicli in successione , e con le viti ad inclinazioni differenziate viene garantita l'aratura ciclica della intera superficie del fondo del bacino in modo da evitare il ristagno di materiale che diverrebbe duro ed impermeabile.
Nella parte alte delle viti sono previste una serie di lame sullo stelo dì ogni vite che incontrando altre lame fisse di contrasto tranciano stracci e filacci che possono essere presenti nel materiale organico e che avvolgendosi sulle superfici che ruotano si spostano verso la parte alte della vite . ciò evitando ogni intervento manuale laborioso che richiede periodi di arresto dell'impianto .
Inoltre ,poiché il gruppo di viti quando effettuano il primo solco scaricherebbero fuori dal bacino l'Intera quantità di materiale di un ciclo giornaliero in un tempo relativamente breve e quindi sarebbe necessario un polmone di grandi dimensioni per riceverlo prima di effettuare i successivi trattamenti ,il presente impianto prevede che la parete di scarico sia realizzata in maniera tale da avere una piattaforma lungo tutto la direttrice del bacino dove il materiale della prima aratura viene fatto sostare mentre un dispo— sitivo estrattore dosatore a bordo del ponte pensa a prelevare prog ressivamente ,ed a dosare detto materiale trattato durante tutte le corse di andata e ritorno del ponte,mentre vengono effettuate le arature interne al bacino. Il risultato è un flusso di scarico regolare e facilmente regolabile che può alimentare direttamente i successivi meccanismi senza bisogno di ulteriori polmoni.
Secondo un ulteriore oggetto del trovato, è possibile conseguire ulteriori vantaggi per il processo biologico ma anche e sopratutto per i problemi di impatto ambientale, utilizzando un particolare sistema di aerazione forzata della massa organica effettuato con un particolare sistema di aerazione dal fondo e di recupero del calore che consente di preriscaldare l'aria necessaria alla ventilazione dell'edificio e di ridurre sensibilmente la sua quantità con il conseguente beneficio per il successivo trattamento di deodorazione quindi per l'ambiente circostante.
L'impianto oggetto del trovato sarà spiegato più in dettaglio nella descrizione che segue di una forma realizzativa preferita illustrata schematicamente negli annessi disegni in cui:
La fig.1 mostra un sezione trasversale del bacino, La fig. 2 mostra una pianta del bacino
La fig.3 mostra una angolazione preferita delle viti
La fig.4 mostra il dispositivo di taglio dei filacci
La fig.5 mostra due soluzioni per il dispositivo estrattore
La fig.6 rappresenta il sistema di aerazione
La fig.7 rappresenta una sezione del bacino e dell'edificio che lo racchiude
Con riferimento a dette figure ed in particolare alla fig.l il bacino 1 di contenimento della massa organica 2 è alimentato,preferibilmente in modo continuo,da un nastro trasportatore 3 o mezzo equivalente.A cavallo del bacino 1 è presente un ponte scorrevole 5 sul quale scorre un carrello 6 dove sono applicate una o più viti 7 che possono rotare attorno al proprio asse :traslare da una estremità all'altra del bacino 1 portate dal ponte 5 quando trasla nella direzione longitudinale ; traslare lungo il ponte 5 con moto trasversale al bacino da una sponda all'altra del bacino 1 ribaltarsi ruotando intorno all'asse di rotazione 8 che gli consente all'occorrenza di fuoriuscire dalla massa organica.
Nella fig.2 è mostrata una pianta del bacino ed in essa è indicato il tracciato che percorrono le viti partendo dal punto iniziale fino ad arrivare al punto finale 10 attraverso il percorso a forma di greca indicato con una linea tratteggiata. Nel passaggio dal punto finale 10 del percorso al punto iniziale 9 le viti sono preferibilmente estratte dalla massa 2 ribaltando intorno all'asse 8 e questa operazione avviene, come accennato, al termine del ciclo di lavoro che in condizioni normali dura una giornata in quanto la massa organica viene preferibilmente rimescolata una volta al giorno. Il ribaltamento delle viti 7, è utile soprattutto per fare uscire il ponte 5 dal bacino 1 per la manutenzione,oppure per passare in un altro bacino in quanto un solo ponte può servire più bacini.
Le viti 7 sono preferibilmente due affiancate nella direzione longitudinale una delle quali effettua l'azione di tracciatura del solco mentre la seconda fa l’azione di finitura.Tutta la corsa delle viti 7 è attiva ed il loro spostamento a greca è guidato da un computer il cui programma permette un certo numero di differenti cicli che si diversificano per piccole variazioni dal percorso a greca in modo da far passare ad ogni ciclo l'estremità inferiore delle viti in solchi sempre diversi rispetto al ciclo precedente in modo da arare ogni punto di esso.
Nella figura 3 è rappresentata la posizione preferibilmente adottata per l'impiego delle viti 7 le quali pur sfiorando entrambe il fondo del pavimento hanno l'estremità divaricate per una più efficace aratura del fondo del bacino.
Come precedentemente detto l'impianto è provvisto di un dispositivo per il taglio dei fllacci e degli stracci .mostrato in figura 4, che si avvolgono attorno alle viti e che salgono inevitabilmente nella parte alta delle viti.
Le lame 11 fissate sullo stelo delle viti grazie alle controlame 12 fissate sul carrello porta viti 6 permettono di tranciare stracci e fllacci che si avvolgono sugli steli delle viti durante la rotazione e che altrimenti possono come detto obbligare a fermare l'impianto per toglierle Nella figura 5 sono rappresentate due diverse soluzioni del dispositivo estrattore dosatore del materiale trattato dal bacino.
Il primo dispositivo è costituito da una fresa circolare 13 portato da un braccio telescopico 14 mentre il secondo è costituito da una coclea 15 sostenuta da una braccio telescopico 16.Entrambi questi dispositivi si muovono rigidamente con il ponte 5 e compiono un piccolo avanzamento di penetrazione nella massa da estrarre ogni qualvolta il ponte arriva ad una estremità del bacino per poi cambiare senso di marcia in tale maniera mentre le viti 7 compiono il loro lavoro di solcatura delle massa 2 all'interno del bacino 1 il dispositivo di estrazione e dosaggio completa l'operazione di scarico liberando il volume utile per contenere la nuova massa allorché le viti ritorneranno ad effettuare il primo passaggio per un nuovo ciclo di lavoro.
La massa di materiale organico da trattare deve essere,come noto, areato per ossigenare i microrganismi che compiono il processo biologico.Nell'impianto di cui alla presente invenzione il sistema di aerazione forzata, mostrato in figura 6,della massa organica è ottenuto mediante aspirazioni o insuflaggi dal fondo del bacino. A questo scopo il fondo è simbolicamente diviso in un certo numero di zone (2/6) longitudinali determinate in funzione dalla larghezza del bacino; le zone corrispondono a diverse fasi del processo biologico di trasformazione della massa organica che percorre trasversalmente il bacino e che necessita di quantità di aria diverse per ogni fase.Ognuna di queste zone è servita da un proprio gruppo di tubi 1S appoggiati sul pavimento e dotato di fori di passaggio dell'aria.
Con il numero 17 è indicato uno dei collettori esterno al bacino cui fanno capo i tubi 18 che servono una zona del bacino.Il numero 19 indica il tegolino di protezione che copre la porzione dove il tubo 18 è perforato per evitare l'infiltrazione di materiale che potrebbe otturare il tubo .Ogni collettore è direttamente collegato ad un proprio ventilatore 23 in grado di insufflare o di aspirare aria dal fondo del bacino.Quando l'aria viene aspirata essendo molto calda (40—55°) viene fatta passare attraverso una serie di scambiatori di calore 22 che cedono le calorie all'aria fresca prima di essere usata per la ventilazione dell'edificio sopra il bacino. Questo accorgimento e determinate in quei luoghi dove la temperatura è fredda ed umida, oppure nelle stagioni umide poiché il preriscaldamento dell'aria, aumentando la sua capacità di trasporto del vapore acqueo,riduce sensibilmente i fenomeni di condensa e nello stesso tempo riduce notevolmente il fabbisogno di aria per la ventilazione dell’edificio.Questo costituisce una grande vantaggio ai fini dell'impatto ambientale poiché l'aria che passa all'interno dell' edificio caricandosi di sostanze odorose necessita di una deodorazione,prima di essere immessa nell'atmosfera,che deve essere la migliore possibile ma che ovviamente non può essere deodorata al 100% per cui minore è la quantità di aria da trattare minore è l'effetto inquinante .
La figura 7 rappresenta una sezione del bacino e del relativo edificio che lo racchiude dove sono indicate in sezione le varie tubazioni per la aerazione forzata della massa organica.In essa sono presenti i tubi 18 con settori perforati che sono adagiati sul fondo del bacino, le tegole 19 coprono la porzione forata dei tubi.il condotto 20 collegato ad ognuno dei tubi 18 per la raccolta della condensa e lo strato di materiale permeabile 21 che copre sia i tubi 18 che le tegoline 19 per evitare il diretto contatto con la massa organica.
L'impianto per il trattamento biologico dei rifiuti organici,di cui all'invenzione è stato descritto ed illustrato a solo titolo di esempio non limitativo e ad esso potranno essere apportate tutte le modifiche dettate dalla attuazione pratica e dai tecnici del ramo senza esulare dall'ambito dell'invenzione quale appare dalle rivendicazioni che seguono.
Claims (8)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Impianto per il trattamento biologico dei rifiuti solidi organici in cui la massa da trattare è caricata all'interno di un bacino CARATTERIZZATO dal fatto che il bacino è a fondo orizzontale caricato e scaricato preferibilmente in continuo ed in cui delle viti agitatrici operano l'agitazione e l'avanzamento del materiale da trattare, rimanendo sempre immerse nella massa organica e quindi operando sempre attivamente .senza alcun fase di ritorno a vuoto, compiendo un movimento di andata e ritorno nella direzione ortogonale alla direzione di avanzamento della massa.
- 2. Impianto secondo le rivendicazione precedenti caratterizzato dal fatto che l'asse delle viti agitatrici è inclinato di un angolo conveniente preferibilmente compreso tra i 10° e 50°,rispetto alla verticale avendo dette inclinazioni la funzione di ottenere ad ogni passaggio l'avanzamento desiderato della massa.
- 3. Impianto secondo le rivendicazione 1 e 2 caratterizzato dal fatto che il materiale viene spostato dal lato di carico del bacino verso il lato di scarico per settori longitudinali divisi da solchi assimilabili a mucchi lunghi longitudinali e ravvicinati che ad ogni ciclo subiscono un piccolo spostamento verso l'uscita cosi da garantire un uguale tempo di permanenza nel bacino di tutte le particelle della massa.
- 4.Impianto secondo la rivendicazione 1 e 3 caratterizzato dal fatto che il materiale prima di uscire sosta accumulandosi in corrispondenza della parete di scarico e che uno specifico dispositivo applicato al ponte scorrevole lo estrae gradualmente indipendentemente dal lavoro delle viti dosandolo in modo da dar luogo ad un flusso di scarico perfettamente regolare che semplifica tutte le successive operazioni che vengono effettuate nel materiale trattato
- 5. Impianto secondo le rivendicazioni 1 e 4 caratterizzato dal fatto che il passo che determina la distanza dei vari solchi viene fatto variare di modo che le estremità inferiori delle viti percorrono tutta la superficie del fondo del bacino per evitare il formarsi di depositi duri e impermeabili al passaggio dell'aria.
- 6. Impianto secondo la rivendicazione 1,3 e 5 caratterizzato dal fatto che le viti agitatrici sono preferibilmente disposte in modo da essere tra loro leggermente divaricate affinché le loro estremità incidano sul fondo del bacino secondo due diverse generatrici longitudinali operando in tal modo ad ogni passaggio due solchi contemporanei sul fondo del bacino e facilitando la rimozione di eventuali depositi.
- 7) Impianto secondo le rivendicazioni 1,2 e 3 caratterizzato dal fatto che incrementando in modo opportuno il passo tra i solchi dal lato di scarico verso il lato di carico del bacino si ottiene una facile compensazione all'abbassamento del livello della massa organica da trattare «che riduce il proprio volume per effetto dell'evaporazione e di altri fenomeni chimici.
- 8) Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le viti agitatrici sono dotate di un dispositivo a lame che contrastando con le controlame fisse, rigidamente collegate con il carrello portante, tranciano ogni filaccio e straccia presente nella massa avvolto avviluppato sulle viti e trascinato verso la parte alta delle viti stesse dal loro moto rotatorio 9.) Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l‘aria necessaria al processo biologico passa attraverso il fondo del bacino da dove può essere preferibilmente aspirata mediante tubi appoggiati sul fondo divisi per zone indipendenti per alimentare quantità differenti di aria. 10 )Impianto secondo la rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto che i tubi posti sul fondo del bacino hanno dei settori perforati ad intervalli prestabiliti e che questi settori sono coperti da tegolini di protezione per evitare l'entrata di materiali nei tubi stessi. 11)Implanto secondo le rivendicazioni 10 e 11 caratterizzato dal fatto che sia i tubi posti sul fondo che i tegolini vengono coperti da uno strato di materiale permeabile all'aria per evitare il contatto diretto con la massa organica. 12)Impianto secondo le rivendicazioni 10,11,12 caratterizzato dal fatto che ogni tubo posti sul fondo del bacino è datato di collegamento di drenaggio delle condense che scarica in uno o più collettori comuni. 13)Impianto secondo le rivendicazioni 9-10-11—12 caratterizzato dal atto che con funzionamento in aspirazione dell'aria attraverso la massa le calorie generate dalla reazione biologica vengono asportate e cedute all'interno di uno scambiatore all’aria fresca entrante per la ventilazione dell' edificio nel sistema che in tal modo viene preriscaldata incrementando notevolmente la sua capacità di assorbimento del vapore sviluppato dalla reazione esotermica e disperso all'interno dell'edificio. 14) Impianto secondo la rivendicazione 13 caratterizzato dal fatto che la captazione delle calorie del processo biologico ed il loro impiego per preriscaldare l'aria entrante nel circuito di ventilazione migliora sensibilmente l'impatto ambientale del sistema in quanto consente una più facile captazione del odori attraverso il condensato generato negli scambiatori di calore e riduce sensibilmente il quantitativo di aria in gioco deve essere deodorizzata.
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